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生态地层学是从群落及其生态系的角度研究地层体。基本方法是通过沉积现象、地球化学证据所反映的生境型得出海平面变化特征,结合生物地层、年代地层进行生态地层对比和环境分析。本文研究的湖北兴山大峡口(HXD)剖面处于中扬子碳酸盐台地与斜坡过渡带,出露地层为晚二叠世大隆组泥质页岩和早三叠世大冶组灰岩夹泥岩。本文从剖面生物序列、生物群落、沉积现象、碳同位素地层等方面,对研究成果进行了分析和总结,并得到了一些结论。
该剖面共挑到牙形石2299个,自下而上划分出9个牙形石带: Neogondolellachangxingensis-Neogondolella orientalis带,Neogondolella latidentus-Neogondolellameishanensis带,Hindeodus parvus带,Isarcicella stachei-I.isarcica带,Neogondolella planata-Neogondolella carinata带,Neogondolella discreta带,Neospathodus kummeri带,Neospathodus dieneri带,Neospathodus waageni带。Hindeodus parvus首次出现于剖面第15层,为该剖面的P/T界线;Neospathodus waageni首次出现于第89层,为Induan/Olenekian界线。发现早三叠世双壳类9属43种,伴生的菊石有Ophiceras,Lytophiceras,Gyronites,Prionolobus,Clypeoceras,Gyrophiceras,Dieneroceras,Flemingites等,自下而上划分出4个双壳类带:Claraia stachei-C.griesbachi组合带,C.concentrica-C.hubeiensis组合带,Eumorphotis multiformis-E.inaequicostata组合带和Posidonia circularis-P.cf.wengensis组合带。
根据生物埋藏特征和共生关系,划分出四个群落序列,自下而上为:晚二叠世的牙形石群落序列Neogondolella-Hindeodus,早三叠世的Claraia-Ophiceras群落序列,Eumorphotis-Flemingites群落序列,Posidonia群落序列。Posidonia群落序列取代Eumorphotis-Flemingites群落序列为突变取代;Eumorphotis-Flemingites群落序列取代Claraia-Ophiceras群落序列为渐变取代。四个群落序列进一步划分为9个群落带和一个间隔带,根据每个群落带(间隔带)所反映的生境型,得到了一条海平面变化曲线。
HXD剖面早三叠世大冶组二、三段发育大量的特殊沉积构造和遗迹化石。特殊沉积构造有薄层灰岩和条带灰岩、蠕虫状灰岩,它们的存在指示了早三叠世生物复苏之前特殊的海洋环境。遗迹化石主要有Planolites,Palaeophycus,Arenicolites等,为水平觅食和居住潜穴,没有生物钻孔,反映了水动力能力微弱的静水潮下带软底环境。
对该剖面进行了δ13C同位素研究,从δ13C曲线可以看出:P/T界线附近δ13C值较低,整个Induan期δ13C值波动性上升,处于低正值区;Smithian初期达到最大值3.5%0,随后迅速降低呈负漂趋势。与华南其他地区的δ13C曲线对比发现早三叠世δ13C变化趋势具有很大的一致性。
该剖面P/T界线附近发现了8层粘土岩,对粘土物质进行研究,发现其粘土矿物为伊/蒙混层矿物,以及火山物源成因的六方双锥石英、黄铁矿、粘土微球粒,说明了该地区在P/T界线附近发生了多次火山活动。
综合生物群落、沉积构造和同位素地层各方面的信息,分析总结出该地区早三叠世海洋环境的变化特征:Changhsingian期末到Griesbachian期,处于海退过程,海平面持续降低;Dienerian期海平面回升,Smithian期海侵扩大,海平面继续上升。从而看出,该地区早三叠世Griesbachian期到Smithian期,海洋环境十分不稳定,发生了一次大的海平面下降-上升过程。二叠系末大灭绝后该地区海洋环境动荡,从而导致了早三叠世海洋生态系复苏过程的延长。