峨眉山大火成岩省与二叠纪生物灭绝事件

二叠纪两次生物灭绝事件(瓜德鲁普世末生物灭绝和古-中生代之交生物灭绝)一直是地质学家研究和关注的热点问题。虽然对导致生物大规模灭绝的具体原因尚不清楚,但大部分学者认为峨眉山大火成岩省(ELIP)的火山活动及其引起的环境效应是瓜德鲁普世末(end-Guadalupian)生物灭绝事件的主要原因(基于时间上的吻合性),还有一部分学者认为ELIP的火山作用延续到P-T边界处,与古-中生代之交生物灭绝可能存在着成因联系。文章主要叙述了现阶段关于ELIP与生物灭绝事件的一些关键性重要研究成果,并提出了进一步工作建议。     

瓜德鲁普末期生物灭绝是由峨眉山大火成岩省(LIP)引起的吗?

瓜德鲁普统末期生物灭绝是发生在二叠末期生物灭绝之前的一次独立的生物灭绝事件。该次生物灭绝事件对当时海洋底栖生物危害的严重性曾被认为可与五大生物灭绝事件对生物的影响程度相提并论。近年来,随着地层年龄数据的逐渐增多,地层的年代归属逐渐明朗,瓜德鲁普末期生物灭绝的严重性受到越来越多的质疑。同时,曾被认为是该次生物灭绝的主要原因--峨眉山大火成岩省(LIP)也受到质疑。峨眉山LIP是否仍是该次生物灭绝的主要原因？为了阐明上述问题,文章综述了瓜德鲁普末期生物灭绝、峨眉山LIP的喷发、卡匹敦阶碳、锶同位素变化以及引起该次生物灭绝的主要原因。结合研究数据认为:①瓜德鲁普末期生物灭绝事件对浅海底栖生物的影响不是特别严重,生物多样性减少幅度比五大生物灭绝事件要小;②瓜德鲁普统-乐平统(G-L)界线附近碳同位素负偏受成岩作用和相变的影响较大,卡匹敦阶碳同位素比值的变化存在两次负偏,第一次发生在卡匹敦中期(幅度约为1.0‰至1.5‰),第二次发生在G-L界线(幅度约为1.4‰至2‰);③该次生物灭绝的主要原因很可能不是峨眉山大火成岩省,而可能是大规模海退和海洋缺氧。     

贵州盘县峨眉山玄武岩系顶部凝灰岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄:对峨眉山大火成岩省与生物大规模灭绝关系的约束

在20世纪90年代,有学者认为峨眉山大火成岩省(Emeishan Large Igneous Province, ELIP)大规模火山活动与二叠-三叠系之交(Permian-Triassic Boundary, P-TB)的生物大灭绝事件在时间上有耦合关系,随后的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年结果也显示峨眉山大火成岩省是晚二叠世形成的。但是,近些年大量的SHRIMP U-Pb测年结果表明,ELIP大规模火山喷发约在~260Ma;因此有研究认为,ELIP火山活动与中二叠世瓜德卢普期末(end-Guadalupian)的生物灭绝事件在时间上联系更加紧密。至于P-T界线生物大灭绝,现在多数学者认为是,由于西伯利亚大火成岩省火山强烈活动释放大量气体和火山灰所造成环境变化引起的。最近,我们在ELIP东部的贵州盘县峨眉山玄武岩系剖面中发现顶部发育厚度达近百米的凝灰岩层,其LA-ICP-MS U-Pb法测年结果为251.0±1.0Ma,与浙江煤山剖面中二叠系-三叠系边界处黏土层或火山灰层的锆石U-Pb年龄接近。因此,峨眉山玄武岩喷发结束的时间应该在P-T边界,与西伯利亚大火成岩省的主体喷发时间一致。新的测年结果暗示了ELIP火山活动与地球历史上最大的一次生物灭绝事件(P-T边界)可能存在着成因联系。     

广西来宾二叠系瓜德鲁普统-乐平统界线蓬莱滩剖面沉积微相演变及其对生物灭绝事件的响应

在中二叠世(瓜德鲁普世)末期发生了一次全球范围的生物灭绝事件,大约有34%的海洋无脊椎动物消失,同时发生了全球规模的海退事件。该事件在中国反应为东吴运动,致使华南大部分地区瓜德鲁普统—乐平统之交产生不整合。广西来宾地区位于扬子地台南缘,在中—晚二叠世时期处于滇黔桂盆地的东部。由于其独特的古地理位置,来宾地区发育了连续的中—晚二叠世海相沉积,是研究此次生物大灭绝和环境演变的绝佳位置。本文对广西来宾蓬莱滩瓜德鲁普统—乐平统(G—L)界线剖面沉积微相和生物化石进行了综合研究。研究表明,该剖面1～7层共发育5种主要的沉积微相组合,既礁基相组合、礁核相组合、覆礁相组合、礁滩相组合和深水斜坡相组合,生物礁发育于一个海退序列中。生物碎屑的丰度和类型在7a层突然急剧降低,与该剖面碳同位素的负偏和汞异常的出现一致,但实际上在这一层位只有个别牙形石和菊石消失,生物屑丰度的剧变并不能代表灭绝线,而是对海平面剧变的沉积响应。     

安徽巢湖地区二叠系瓜德鲁普统孤峰组古环境演化

二叠纪瓜德鲁普世是古海洋条件发生重大变化的转折期。瓜德鲁普世古海洋、古环境的演化对古生代底栖无脊椎动物灭绝的影响仍然是个谜。利用元素地球化学,分析瓜德鲁普统孤峰组的陆源碎屑供应、海洋表层水体的初级生产力以及底部水体的氧化还原条件。结果表明:瓜德鲁普世早期和晚期分别发生了一次陆源碎屑输入的高峰期。瓜德鲁普世早期海洋初级生产力最高,中期海水初级生产力较低,而晚期稍有升高。瓜德鲁普世古海水主要为缺氧至硫化环境。瓜德鲁普世早期以贫氧至缺氧环境为主,间歇性出现硫化环境;中晚期则以硫化环境为主,间歇性出现缺氧环境。这些氧化还原环境的演化主要受到水动力条件的影响。瓜德鲁普世深水环境水体的持续缺氧硫化引发浅水台地底部水体的持续贫氧甚至缺氧,造成海洋生态系统变得脆弱,引发生物危机事件。     

湖北秭归吴家坪组—长兴组界线氧化还原条件及其意义

二叠纪发生了两次重大生物灭绝事件，一次是位于吴家坪初期即瓜德鲁普世末生物灭绝事件，另一次是位于长兴末期即晚二叠世末生物灭绝事件。在这两次生物灭绝事件之间的大约八百万年时间里，其环境变化研究相对较少，古海洋的氧化还原条件变化目前尚未清楚。通过分析湖北秭归县杨林剖面的黄铁矿形态来探讨吴家坪组-长兴组界线氧化还原条件及其意义。研究结果表明:吴家坪组与长兴组石灰岩沉积时期的古海水主要是贫氧至氧化环境。在吴家坪组上部至长兴组下部地层沉积时期古水体出现间歇性硫化现象。该硫化缺氧事件不仅出现在秭归地区，还广泛分布于鄂西盆地、扬子台地南缘南盘江盆地、阿拉伯地台以及东格陵兰盆地地区。这说明吴家坪-长兴组界线沉积时期的间歇性硫化缺氧事件有可能是一个全球性事件。该事件可能与二叠末事件有一定的关联。     

广西来宾蓬莱滩剖面G-L界线草莓状黄铁微晶粒径特征及其氧化还原意义

在瓜德鲁普统末期发生了一次大规模生物灭绝事件,多类生物均遭受重创。关于此次生物灭绝事件成因,有学者认为海洋缺氧是主要的直接原因之一,但瓜德鲁普统-乐平统（G-L）过渡时期海洋的氧化还原条件的研究开展得较少,缺少直接证据证明海洋缺氧和瓜德鲁普统末期生物灭绝的关系。草莓状黄铁矿粒径是指示沉积水体氧化还原条件的少数可靠的指标之一。由于微晶粒径大小与草莓状黄铁矿粒径大小密切相关,草莓微晶粒径大小同样也可以作为沉积水体的氧化还原指标。本文通过研究蓬莱滩剖面卡匹敦阶茅口组和吴家坪阶合山组下部草莓状黄铁矿微晶粒径特征,从而分析沉积环境的氧化还原状态。研究结果表明蓬莱滩剖面茅口组和合山组微晶粒径多数分布在0.4～1.2 μm之间,大部分样品微晶粒径分布相对较窄,部分样品分布较宽。茅口组-合山组界线处间歇性出现微晶粒径很小且分布范围窄的样品,其平均微晶粒径一般小于0.7 μm,最大值一般不超过1.2 μm,很可能指示硫化-缺氧的环境。茅口组和合山组大部分样品平均微晶粒径分布在0.7～1.0 μm之间,最大值一般不超过3.3 μm,很可能指示的是氧化-贫氧环境。蓬莱滩剖面硫化至缺氧环境对应着瓜德鲁普末期生物灭绝事件层位,说明这两者很可能存在因果关系。海洋的硫化缺氧很可能是瓜德鲁普末期生物灭绝的主要原因之一。     

华南中-晚二叠世之交碳酸盐岩磁学特征及环境意义

磁学参数作为可靠的古气候和古环境指标, 能为全球环境变化、气候过程研究提供有价值的资料.对广西来宾铁桥剖面瓜德鲁普-乐平统界线地层进行详细岩石磁学研究, 结果表明, 铁桥剖面样品中主要磁性矿物是顺磁性矿物以及少量磁铁矿、赤铁矿.在瓜德鲁普-乐平统界线附近, 岩石磁学特征发生显著变化, 磁化率先增大再减小, 携磁矿物成分呈硬磁性矿物(赤铁矿)→软磁性矿物(磁铁矿)→硬磁性矿物(赤铁矿)的变化趋势, 这些转变仅在界线上下大约4m的岩层内完成, 与中二叠世晚期的海平面变化、古海水温度变化同步.中-晚二叠世之交碳酸盐岩磁学参数的变化显著, 反映磁性矿物在各圈层之间的运移和转换发生了转变, 这一转变起因于当时的气候环境变化.瓜德鲁普世晚期和乐平世早期, 海平面较高, 来宾地区物源少, 铁桥剖面的携磁矿物主要来自粉尘赤铁矿; 中-晚二叠世之交短暂的大规模海退作用使华南古陆面积大幅度增加, 同时陆生植物大规模灭绝, 地表侵蚀加剧, 来宾地区物源增多, 此时, 铁桥剖面的携磁矿物主要来源于河流输入的磁铁矿.      

大火成岩省与二叠纪两次生物灭绝关系研究进展

二叠纪两次生物灭绝事件一直是地质学家所关注和研究的热点问题.一次是地质历史上规模最大的晚二叠世乐平期末生物灭绝事件(Permian-Triassic boundary-PTB,约252 Ma),导致超过95％的海洋物种消失和全球生物化学圈紊乱;另一次是规模相对较小的中二叠世瓜德鲁普期末(end-Guadalupian,Guadalupian-Lopingian boundary-GLB,约260 Ma)生物灭绝事件.尽管这两次生物灭绝的原因尚不完全清楚,但巧合的是,这两次生物灭绝事件在时间上分别与西伯利亚和峨眉山大火成岩省火山活动存在耦合关系.一般认为,火山活动导致生物灭绝主要机制是其产生大量挥发性气体和火山灰引发全球性环境气候急剧恶化的结果.本文回顾近年围绕大火成岩省与这两次生物灭绝耦合关系这一科学问题展开大火成岩省相关地质过程释放挥发性气体量化工作所取得的研究成果,并总结分析一些现阶段仍然存在争议的问题和提出对峨眉山大火成岩省进一步工作的一些建议.     

论扬子地区上奥陶统五峰组观音桥段的深海成因

通过对沉积速率与现代深海沉积速率的比较及古生态学、生物古地理学、海平面变化以及沉积特征综合的分析 ,认为观音桥段形成于深海环境中 ,且属深海等深流沉积。奥陶 -志留系之交广泛发生的高频火山事件可能是生物灭绝的主要和直接原因 ,而火山事件、铱和碳同位素异常事件与志留纪初期缺氧事件在奥陶 -志留系之交的耦合作用可能是 H irnantia- Dalmanitina动物群的灭绝的主要原因。     

试论峨眉山玄武岩的地球动力学含义

峨眉山大陆溢流玄武岩是中国唯一被国际学术界认可的、地幔柱成因的大火成岩省。峨眉山玄武岩的主相喷发时间约为260Ma,与二叠纪晚瓜德鲁普期生物灭绝事件的时间相当。地球动力学模拟结果显示,地幔柱活动不仅与超静磁带的产生和结束有密切联系,而且地幔柱活动可能引发生物大灭绝。文中讨论了前人对峨眉山玄武岩的来源、成因以及喷发与持续时间等重要研究进展,并基于新的古地磁研究结果,探讨了峨眉山玄武岩与Kiaman负极性超静磁带(KRS)和二叠纪晚瓜德鲁普期生物灭绝事件的联系以及相应的地球动力学含义。     

三叠纪年代地层与生物复苏

二叠纪末大灭绝之后，三叠纪初残存期和复苏期生态系研究成为当今热点。这也是2005年5月在安徽巢湖召开的“三叠纪年代地层与生物复苏国际学术会议”上的主导论题。逐一介绍了会议学术报告的主题内容，以期提炼相关领域的学术关键和学科发展趋向。学术主题之一是早三叠世年代地层格架，尤其是印度阶―奥伦尼克阶界线层型；第二是二叠纪―三叠纪之交灭绝和环境事件的表现形式和过程；第三是二叠纪―三叠纪之交及早三叠世微生物岩及其代表的特殊生态系；第四是灭绝事件后三叠纪初一些关键生物类别的演变历程；第五是中生代初生态系复苏过程和型式；第六是早三叠世生物迟滞复苏的原因。     

南盘江盆地北部二叠纪末放射虫动物群与古水深

古-中生代之交,不同古地理背景中生物灭绝的表现不同.有关放射虫动物群研究,一方面,提供古地理背景等重要信息;另一方面,为生物多样性演变的研究提供基础资料.二叠纪-三叠纪之交盆地相放射虫的研究对揭示不同沉积相生物灭绝和古环境演变具有重要意义.贵州惠水以南克脚二叠系-三叠系界线剖面位于南盘江盆地北部,为盆地相沉积.对克脚剖面大隆组和大冶组底部放射虫动物群进行了初步统计、类群组合特征分析,结合放射虫的保存状态,对克脚剖面二叠纪末古水深进行了详细研究,认为大隆组至大冶组底部地层沉积于浪基面以下,古水深普遍浅于150 m,大隆组上部最大海侵时古水深最浅达200 m左右.      

二叠纪末扬子海盆及其周缘动物群的 特征和古地理、古构造启示

二叠纪-三叠纪之交生物灭绝主要受古环境演变的控制.然而,古地理、古构造背景和生物自身因素(如生物的生理特 征)也影响着生物的演化规律及空间分布.从沉积学、放射虫古测深以及生物组合等方面对扬子海盆及其周缘的古地理特征进 行了详细研究,重建其古地理和古构造背景,为华南古-中生代之交生物和环境演化的全球可对比性提供了古地理依据.研究 表明:(1)扬子海盆北缘,从南往北,水体逐渐变深,面向东秦岭-大别深海;扬子海盆南缘深水盆地,从北往南,水体也是逐渐 变深,面向古特提斯洋盆.扬子海盆边缘面向广海表明扬子海盆二叠纪末生物和环境演化具有区域上广泛的代表性甚至全球 意义.(2)扬子海盆北缘盆地的古水深普遍小于南缘深水盆地的古水深.(3)华北板块与华南板块的最终碰撞发生在二叠纪以 后;钦防地区晚古生代为洋盆环境(古特提斯的分支小洋盆),该洋盆一直延续到二叠纪末甚至三叠纪,因此,扬子和华夏古构 造体系西南段的最终碰撞和拼合可能发生在二叠纪末甚至三叠纪.      

广西乐业地区吴家坪期牙形石的发现及其意义

吴家坪期作为二叠纪晚期两次灭绝事件（瓜德鲁普世末灭绝事件和二叠纪末灭绝事件）之间的一次快速的生态复苏时期,是地质历史时期一个重要的阶段.该时期扬子台地中部及滇黔桂地区碳酸盐岩台地仍有广泛分布;其中乐业碳酸盐台地是南盘江盆地内一个典型的孤立碳酸盐岩台地,在瓜德鲁普统茅口组顶部不整合面之上发育连续的吴家坪期海相碳酸盐岩沉积.此前该地二叠纪地层划分对比仍依据传统的 化石生物地层分带,与牙形石生物地层相比,精细程度尚不足.对乐业台地内部的刷把村剖面和六为剖面合山组底部牙形石进行了研究,在这两个剖面共鉴定出牙形石2属8种（含一个新种）,包括Clarkina asymmetrica、C. aff.asymmetrica、C. daxianensis、C. dukouensis、C. leveni、Hindeodus julfensis、H. typicalis和Hindeodus praechangxingensissp.nov..其中在刷把村剖面识别出C.asymmetrica和C.leveni两个牙形石带,六为剖面识别出C.asymmetrica一个牙形石带.根据牙形石关键分子的首现,乐业台地...     

西藏色龙西山二叠系-三叠系界线剖面稳定碳同位素特征

古生代-中生代之交的生物灭绝过程和原因一直是科学家关注和致力解决的关键古生物学问题之一.色龙西山剖面的牙形石分带工作取得了重要进展,为认识该地区地层序列和沉积历史提供了新的证据.全岩碳同位素分析表明,在长兴阶与印度阶附近该剖面存在着碳同位素负偏,可以同我国华南多个剖面进行对比,揭示了古生代-中生代之交的碳同位素变化和生物灭绝模式具有全球对比性.新识别出的奥伦尼克阶底部（Neospathodus waageni带底部）碳同位素值大幅度负偏及之后的正偏,与华南等地的变化规律一致,反映了二叠纪末期到早三叠世长期的、复杂的生物和环境变化过程.      

早三叠世生物环境年代地层研究

二叠纪末生物大灭绝及随后早三叠世复苏期是古、中生代之交重大地质突变期的主体。这一时期,生物演化更替显著、生态空间扩展快速广泛,因而生物地层分辨率高、可对比性强;各种重大地质事件活动频度和作用强度显著增加、影响范围广泛,因而其产生的识别标志明显、区域精时对比能力强;由于突变期伴随有强烈的地内构造活动,火山物质提供了丰富的精确地质测年素材,同时伴随重大突变过程而被强化的历史阶段性和时间节奏性地质记录,也为年代地层精确定年和计时提供了独特的条件。因此古、中生代之交的地质记录为高分辨率生物环境年代地层综合研究提供了最佳条件。文中以中国南方二叠系三叠系界线地层和下三叠统研究工作为基础,系统总结和分析了这一时期的生物地层序列、环境事件标志及其地层学价值、年代地层学研究进展,提出环境地层学研究是进一步深化古、中生代之交重大地质突变期地层学研究的新突破口。     

山西阳泉中二叠统上石盒子组中发现锯齿龙类化石

正1研究目的(Objective)锯齿龙类是一种活跃于二叠纪沃德期(Wordian)至长兴期(Changhsingian)的植食性爬行动物,是中—晚二叠世陆地脊椎动物的典型代表。来自山西保德、柳林地区的化石证据表明,多个属种的锯齿龙类在孙家沟组顶部消失,证明锯齿龙类在晚二叠世末发生了灭绝事件。这是陆生脊椎动物对二叠纪—三叠纪之交全球生物大灭绝     

广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁普统—乐平统界线剖面元素和同位素地球化学研究及地质意义

广西来宾蓬莱滩二叠系瓜德鲁普统-乐平统界线剖面已被国际地质科学联合会确定为国际界线层型标准剖面,在该界面附近发生了一次重要的全球性生物绝灭事件。蓬莱滩剖面样品采自乐平统合山组底部(由硅质岩和透镜状灰岩组成)和瓜德鲁普统茅口组上部来宾灰岩(由硅质灰岩、灰岩和少量硅质岩组成)。它们具有高的SiO2含量(除3个样品低于10%以外,其余样品均大于17%,平均为43.44%)、m值(>50)与Sr/Ba值(>1.0)和低的MgO/CaO(绝大部分低于02)与 V/(V+Ni)值(<046); Ce和Eu亏损明显。这些地球化学特征反映它们是在相对氧化的浅海环境中形成的,硅的来源非常丰富。样品的εNd(t)值(-7.5~-3.3)和(87Sr/86Sr)i值(0.70705~0.70739)都位于全球大洋Nd、Sr同位素演化曲线晚二叠纪时期区域内。有机碳的δ13Corg值变化明显(-26.7‰~-23.2‰),尤其是在瓜德鲁普统与乐平统以及茅口组与合山组界线附近发生显著的负漂移(达34‰),而且与无机碳的δ13C值呈现大致平行的变化趋势,证实在该界线附近发生过生物绝灭事件。虽然对瓜德鲁普统—乐平统交替时期发生的生物绝灭事件已提出过包括海平面下降在内的多种假设,但本文认为,由地幔柱上升引起的、以峨嵋山玄武岩喷发为代表的超级火山活动以及由此引起的环境效应是该时期生物绝灭的主要原因。     

镉同位素在古环境重建中的应用:以晚泥盆世弗拉期-法门期生物灭绝事件为例

磷(P)是海洋初级生物不可或缺的营养元素,现代海水中溶解态镉与磷的含量线性关系极好,表明镉可能作为海洋初级生物的营养元素而被利用。浮游生物优先摄取轻的镉同位素,使得海水中的镉同位素变化与海洋初级生产力的变化紧密相关。目前镉同位素已成功应用于二叠纪-三叠纪之交古海洋初级生产力的重建。广西桂林晚泥盆世弗拉期-法门期(Frasnian-Famennian, F-F)之交杨堤剖面的镉同位素数据显示,在F-F灭绝事件前,δ~(114)Cd总体偏重(0.03‰～0.49‰),指示当时海洋具有较强的初级生产力;F-F之交,δ~(114)Cd呈现负偏(-0.44‰～-0.01‰),表明这一时期海洋初级生产力显著下降;F-F灭绝事件后,δ~(114)Cd又逐渐增大(-0.04‰～0.13‰),反映灭绝事件后海洋初级生产力的恢复。海洋初级生产力的下降,导致了海洋生态系统中的食物链受到破坏,从而引发了F-F之交的生物灭绝事件。