中国二叠纪综合地层和时间框架

二叠纪发生了一系列全球性重大地质和生物事件,建立一个高精度的综合地层和时间框架是阐明这些重大事件因果关系的基础.国际二叠纪年代地层系统分为3统(乌拉尔统、瓜德鲁普统和乐平统)和9个阶,在中国分为3统(船山统、阳新统、乐平统)和8个阶,除乐平统以外,船山统和阳新统与国际标准划分时限有很大不同.二叠纪历经约4700万年,底界以牙形类Streptognathodus isolatus首现为标志,绝对年龄约为(298.9±0.15)Ma,顶界以牙形类Hindeodus parvus的首现为界,绝对年龄约为(251.902±0.024)Ma.二叠系在中国可识别出35个牙形带、23个?带、17个放射虫带和20个菊石带,其中华南瓜德鲁普统和乐平统牙形类化石带可作为国际对比的标准.二叠纪δ~(13)C_(carb)变化趋势表明在二叠纪最末期有一次3～5‰的快速负漂在全球范围内可以对比,但其他时段可能或多或少受到后期成岩作用影响或仅具有地方性效应.牙形类的δ~(18)O_(apatite)变化趋势表明从石炭纪晚期至空谷期处于一个较冷的时期,空谷晚期开始气候逐渐变暖.长兴期是一个气候较冷期,在二叠纪末有一次8～10°C的快速升高,这次温度升高全球同时发生.~(87)Sr/~(86)Sr比值由阿瑟尔初期的0.7080持续降低至卡匹敦晚期的最低值0.7068～0.7069;乐平世则持续上升,到二叠-三叠系界线处,~(87)Sr/~(86)Sr比值达到0.70708.磁性地层以沃德阶中部Illawarra反向为界,以下称为Kiaman超级反向极性带,以上称为二叠-三叠纪超级混合极性带.瓜德鲁普世末期的生物灭绝事件发生在卡匹敦晚期,持续时间长.二叠纪末的生物大灭绝事件发生于约(251.941±0.037)Ma,是突发性的.瓜德鲁普世末期的大海退在华南地区主要发生在Jinogondolella xuanhanensis至Clarkina dukouensis带之间;二叠纪最末期从大海退转入快速海侵发生在Hindeodus changxingensis-Clarkina zhejiangensis带内.二叠纪是一个古地理区系强烈分异的时期,中国各大区的海陆相二叠系对比存在诸多需要进一步研究的问题.     

青藏高原气候演变的湖相沉积有机地球化学记录——以兹格塘错为例

为探究青藏高原全新世夏季风最强、气候最湿润阶段这一争论议题,本文应用气相色谱仪(GC-FID)和气相色谱-高温热转变-同位素比值质谱仪(GC-TC-IRMS),分析了兹格塘错沉积岩心正构烷烃及其氢同位素特征。结果表明,兹格塘错岩心中主要以n-C15/16/17为主峰碳的短链正构烷烃占据主导地位,指示了湖泊自生浮游藻类与菌类等低等生物对湖泊沉积岩心中的有机质贡献高于大型水生植物和陆生高等植物表皮蜡质所产生的有机质。基于正构烷烃参数(如:碳优势指数CPI值和平均碳链长度ACL值)及单体氢同位素比值在时间序列上的变化特征,指出兹格塘错流域的气候湿润期处于中全新世(5.8~2.7 cal ka BP),明显滞后于早全新世的太阳辐射最强期,这主要归结于该流域冰川融水补给的匮乏及局地环流的影响。     

湖南桑植仁村坪二叠纪Capitanian期沉积地层及环境北大核心CSCD

湖南桑植仁村坪剖面茅口组中—上段地层的牙形l类资料显示,该剖面具有相对完整的卡匹敦阶(Capitanian)牙形类化石带,但缺失瓜德鲁普统-乐平统界线附近的Jinogondollela granti-Clarkina postbitteri postbitteri的3个牙形类化石带。该阶底部Jinogondollela postserrata牙形类化石带起始于茅口组下段顶部的礁边缘相生屑灰岩沉积的底部(-4.1m处);茅口组中段"孤峰组"硅(泥)质岩段属于牙形类J.shannoni化石带的沉积;茅口组上段含白云质团块的巨厚层亮晶灰岩基本属于牙形类J.xuanhanensis化石带的沉积。该剖面卡匹敦阶的层序地层分析显示出一个完整的三级层序变化过程。其底界SB3位于茅口组下段顶部9cm厚度的薄层白云岩之顶,代表东吴运动的第二幕(鸣山运动);后继高水体系域沉积表现为茅口组中段的硅(泥)质沉积岩段,属于牙形类J.shannoni化石带;茅口组上部灰岩段代表低水位体系域的碳酸盐台地边缘相灰泥丘沉积,属于牙形类J.xuanhanensis化石带,可与广西"来宾灰岩"的生物时代和沉积环境相对比;茅口组顶部覆盖的"王坡煤系"代表二级层序界面(SB2),与东吴运动的主幕(第三幕)相对应。     

浙江长兴煤山地区吴家坪阶-长兴阶界线地层的再认识

浙江长兴煤山的 D剖面经多年研究 ,已成为二叠系长兴阶的单位层型和二叠系 -三叠系全球界线层型 ,并被推荐为吴家坪阶 -长兴阶全球界线层型的候选剖面 ,因该剖面上龙潭组地层出露较少 ,以致国内对长兴组与龙潭组的接触关系存有不同意见 ,给层型剖面的建立带来不利影响。在清理和研究了 D剖面西侧 30 0 m处 C剖面的吴家坪阶 -长兴阶界线层段后 ,证实了煤山地区龙潭组与长兴组为整合接触 ,对相关化石的地层分布也获得进一步的认识     

二叠系长兴阶全球界线层型剖面和点位

二叠系乐平统长兴阶底界全球界线层型和点位(GSSP)确立在我国浙江长兴煤山D剖面长兴灰岩的下部、4a-2层之底,以牙形石演化序列Clarkina longicuspidata-C.wangi中C.wangi的首现为标志。该点位位于长兴组底界之上88cm处,与长兴期特征的■类化石Palaeofusulina sinensis和大巴山菊石类的首次出现层位一致。界线层的碳同位素存在明显的负漂移,正磁极性带出现在吴家坪晚期的反极性带之上。在煤山D剖面以西300m处的C剖面出露较多的龙潭组地层,清晰地反映出龙潭组—长兴组连续的沉积序列,被列为辅助层型剖面。     

湖南桑植二叠系茅口组硅泥岩段的有机白云岩环境

湖南仁村坪剖面二叠系茅口组中段发育一套富有机质硅泥质岩,夹含有多层白云岩沉积。其白云岩的岩石学特征显示,白云石颗粒具有簇状低有序度隐晶质晶体特征,不同于次生白云岩的自形-半自形菱形的晶体类型,应属于沉积孔隙水体埋藏有机质的硫酸盐氧化过程产生的有机自生白云石类型。该层段碳-氧同位素表现出特征的负相关关系,与硫酸盐还原菌作用(SRB)的埋藏有机质氧化强度有关。生屑颗粒白云岩所表现出的重氧同位素特征,代表浅水环境有机质氧化过程特殊的氧同位素分馏途径。4.5m和5.9m处生屑白云岩表现的碳同位素强烈负偏,应与甲烷的硫酸盐缺氧氧化(AOM)过程有关。硅质泥灰岩和钙质泥岩因具有较低的孔隙度和早期碳酸钙沉降供应,难以充分发生与硫酸盐还原作用相关的自生白云石化,因而表现出甲烷生成作用带碱性孔隙水特征的重碳同位素组成特征。仁村坪剖面茅口组中段硅泥质岩段的岩石学特征、草莓状黄铁矿特征以及碳-氧同位素负相关关系等诸多证据,均显示其沉积环境处于斜坡相的富有机质供应和埋藏环境。     

二叠纪地层研究述评

近二十年来 ,全球和中国的二叠纪年代地层方案基本形成。层序地层、同位素年龄和磁性极性地层也获得系统的资料 ,所以国际二叠系对比的精度大为提高。不过年代地层单位的界线层型犹待厘定 ,还存在若干重要的对比问题。     

煤山二叠纪-三叠纪过渡期事件地层时序的微观地层记录

煤山剖面二叠纪-三叠纪过渡期24～29层微观地层特征,清晰地显示了这一关键地层段持续的缺氧及频发的风暴扰动、固结基底／硬底构造、火山喷发、陆地风化和丘状微生物岩发育等事件的整体时序关系,为综合探讨二叠纪末期生物灭绝的机制提供依据．晚二叠世长兴组24层以发育有机质微细纹层为主,间断性受到风暴形成的底流冲刷,暗示这一时期静滞、分层和缺氧的海洋主体环境．晚二叠世末期快速海侵事件发生于24d层顶部,以典型的硬底构造发育为特征．持续的陆源火山物质风化和向海洋搬运沉积,使得以伊利石为主的黏土矿物广泛存在并贯穿二叠纪生物灭绝事件的整个过程．但是,发育正粒序火山玻屑的25层“界线黏土”却是强烈的火山喷发物在海洋直接沉降的结果．表现在27—2层上部的固结基底构造,发育Glossifungites遗迹等强烈生物扰动和塑性基底特征,代表着与牙形刺Hindeodusparvus的开始出现相一致的快速海侵事件的发生．27-5层微弱的丘状微生物岩的首次发现,表明华南浅水碳酸盐台地发育的微生物岩应属于早三叠世最早期,同时也代表了二叠纪末生物灭绝事件的最终结束．     

生命起源、早期演化阶段与海洋环境演变

近年的研究表明,地球生命可能起源于距今39~36亿年之间。除了碳元素以外,水、氮、氢、磷等元素也是生命起源的必备条件,黏土矿物和金属硫化物是有机质合成的重要催化剂,有热液活动的碱性热水环境是最有利生命发生的孵化场。自原核生物在约3.5 Ga出现之后,生命就一直表现为与环境的协同进化关系。大气圈氧化是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境条件、加速了表生地质过程和新矿物的产生,而且改变了海洋化学条件和元素循环。大气圈氧化事件的根本在于产氧蓝细菌的出现,元古宙中期海洋化学性质的整体转换也与微生物过程密切相关。新元古代多细胞生物的繁盛和末期后生动物的出现及其在寒武纪初期的快速多样化是生物圈演化的重大飞跃。这个过程也与海洋氧化增强及其导致的海洋化学变化密切相关,其中硫化水域消失和减弱以及海水中微营养元素可得性增加可能是重要因素,这也与微生物过程直接相关。     

湖南慈利江垭剖面二叠系-三叠系界线层序的沉积微相类型、沉积环境和海平面变化

本文对湖南慈利江垭剖面二叠系-三叠系界线层序(大隆组顶部9.4m和大冶组底部7.5m)进行了详细的沉积微相分析,划分出八种微相类型,并结合露头和光面上的沉积特征,对每种微相的成因和沉积环境进行了分析和讨论。在此基础上,研究了界线附近的沉积环境和相对海平面变化。大隆组顶部层序沉积于相对海平面持续上升阶段,随着相对海平面的上升,沉积环境逐渐由盆地边缘向盆地内部迁移。在大隆组最顶部,相对海平面有一快速的大幅度下降,沉积环境由深水盆地突然转变为浅水台地。之后自大冶组底部向上,相对海平面又逐渐上升,沉积盆地依次经历了滞流盆地、半循环盆地和循环盆地的转换;在距离大冶组底部约7m处,相对海平面开始下降,气候变得极为干燥,沉积盆地转变为蒸发盆地。值得指出的是,大隆组-大冶组界线处的快速海退面正好对应于二叠纪末生物灭绝面,从而表明大海退很可能是造成二叠纪末生物大灭绝的重要原因。