古生代—中生代之交的生物绝灭和地质事件——四川广元上寺二叠系—三叠系界线和事件的初步研究

详细的生物地层学调查研究,揭示了四川广元上寺二叠系—三叠系界线上,古生代海生无脊椎动物大规模的绝灭,还检测到铱和微量元素的地球化学异常(Ir达2±0.5ppb)、碳和氧同位素(δ~(13)C和δ~(18)O)的剧烈变动、沉积相的显著变化(盆地相—潮间带)。(图4、5、6)这些证据表明二叠纪末期有地外事件发生,而地外事件又诱发了地内事件,包括构造上升、海水退却、火山喷发、古气候变化以及伴随的动物群大规模绝灭。古生代动物群的大规模绝灭和中生代动物群渡过萧条期才茁壮成长的迟滞、新生过程,说明了古生代与中生代间的地质事件是巨大的、深刻的,传统的二叠系—三叠系界线是一条全球灾变线。     

碳同位素在二叠——三叠纪界线上对集群绝灭和沉积事件的反应

显生宙主要的稀罕事件之一表现在生物集群绝灭、生物相强烈改变的二叠—三叠纪界线上.岩石剖面上详细的调查研究已经开始,并且在穿过南阿尔卑斯、希腊、土耳其南部、亚美尼亚苏维埃社会主义共和国、伊朗北部和巴基斯坦一线特提斯海二叠—三叠纪石灰岩界线上.测制了碳同位素曲线,并与中国的碳同位素曲线作了对比.在晚二叠世早期(Murghabian-Midian)碳同位素比率具高的正值,δ~(13)C在4~5‰之间变化,Dzhulfian阶碳同位素变化到中等正值(3~5‰),二叠纪末(长兴阶晚期)δ~(13)C减少到2.5~1‰,三叠纪最早期,碳同位素变化到零,甚至负     

关于新灾变论的争论现状

本文评介了新灾变论(Neocatastrophism)近年来的发展.着重介绍彗星陨击、小行星陨击、超新星爆发三种球外事件的生物绝灭效应,以及绝灭周期性及其与宇宙运动的对应.关于彗星与小行星陨击,讨论了有关陨击证据、陨击频率、陨击效应、特别是绝灭效应等四方面的支持和反对的论证.本文认为应当支持对灾变的研讨,但目前只宜作适当的估价.一方面要注意大规模绝灭的生物内在因素,另一方面,在外因中,常规地内因素与地外灾变因素的相对比重亦尚需研讨.     

天、地、生研究的新进展

近十余年来,科学界以天、地、生等多学科密切相配合为研究手段,深入研究了地史时期各主要地质界线上的重大地质事件.迄今已查明在11条地质界线上不同程度地存在着铱等痕量元素富集、稳定同位素异常、微球粒、焚烧灰烬、冲击变质矿物及撞击坑,并伴随着生物大绝灭.认为在一些地质界线上(如白垩—第三系界线).很可能发生过天体撞击地球事件.正是由于众多灾变事件的伴生和复合,构成了特大灾变群,造成了罕见的灾变环境,导致了生物大绝灭及生物群的迅速更替.     

奥陶系与志留系界线处生物绝灭事件及其与铱和碳同位素异常的关系

用放射性化学和仪器中子活化分析,研究了宜昌分乡502号奥陶系—志留系界线剖面40多种元素丰度的分布。结果表明,在奥陶系—志留系界线层中铱的丰度突然增至0.64 ppb,显示出明显的铱异常。而且铱和一些亲铁和亲硫元素丰度的变化呈正相关性。在宜昌黄花场剖面的相同界线层中,还存在δ~(13)C偏离。上述地球化学的信号有利于奥陶纪末期生物集群绝灭可能与地外事件有关的设想,并为奥陶系—志留系界线应划在Hirnantia-Kinnella和G.persculptus带之间提供了新的证据。     

广西香田弗拉斯-法门阶界线事件标志——碳、氧稳定同位素异常特征

本文对广西香田晚泥盆世弗拉斯-法门阶界线剖面进行了系统的碳、氧稳定同位素研究。发现随着弗拉斯-法门期之交的生物大量死亡和绝灭,在弗拉斯-法门阶界线层中,碳、氧稳定同位素组成出现了明显的异常。这和白垩—第三系界线灾变事件中出现的异常颇为相似。碳同位素异常达-6.6‰左右,氧同位素出现正异常达2‰。此外,在界线层中出现铱异常为230×10^-12g/g。这些表明,上述同位素地球化学异常是地球历史中生物绝灭灾变事件的重要标志。     

事件地层学与地外灾变事件

从P∈—∈,P—T等地层界线上的特征岩石、古生物大规模灭绝和Ir及ξ~(13)C的异常等研究表明,与K—R界线一样,在这些界线上也可能存在有地外灾变事件。同时文中提出了界线灾变事件、界线灾变期、界线灾变环境、界线层、界线粘土层、梅树村地质事件等与研究事件地层学有关的一系列新概念。     

元古宙—寒武纪疑源类的辐射演化、绝灭作用与海洋地球化学演变—兼论扬子区元古宙—奥陶纪疑源类的演化

通过对目前全世界元古宙－寒武纪地层中的浮游植物（疑源类）的统计，发现在新元古代晚期和早、中寒武世相对较短的时间间隔内发生了一系列的微体植物（疑源类）辐射和绝灭事件。而这些辐射和绝灭事件又与早期后生生物的辐射、绝灭都有密切的镜像关系。通过对古海洋的δ^13C、^87Sr/^86Sr研究，发现元古宙－寒武纪浮游植物（疑源类）的辐射演化、绝灭作用与古海洋环境变化有着密切的关系，即生物辐射时期，δ^13C、^87Sr/^86Sr呈现高异常；生物绝灭时期，δ^13C、^87Sr/^86Sr呈现低异常；冰期δ^13C呈现明显的负异常。     

古生物大量绝灭——地质历史发展阶段划分的基本标志

显生宇中最重要的三个地层界线是前寒武系—寒武系界线、二叠系—三叠系界线和白垩系—第三系界线。对中国和世界上这三条界线的研究表明,它们具有下列相似特征:许多生物门类大量绝灭、铂族元素的正异常、稳定同位素(δ~(13)C)的突然变化等。这些观象很可能是由于地外的稀罕事件造成的。因此,上述三次生物大量绝灭可看成为显生出地质历史阶段划分的基本标志。     

广西横县六景泥盆系艾菲尔阶—吉维特阶之交化学地层研究

广西横县六景泥盆系剖面艾菲尔阶-吉维特阶界线(Eifelian-Givetian界线)附近的Polygnathus xylus ensensis至下varcus带之间.出现了一系列Ce/La值、Ni/La值和δ13 Ccarb值重大组合性异常,分别代表缺氧事件、Ni事件和生物灾变等地质历史事件.紧邻艾菲尔阶-吉维特阶界线的生物事件与全球性ka(c)ák-otomari事件有较好的响应.该地区所处华南地块南侧、古特提斯洋离散边界附近的古陆缘浅海为上述事件的古地理、古大地构造背景.该系列事件的原始诱因为系列构造运动的不同阶段和不同表现方式:断裂和火山热液活动造成Ni事件;挤压变形和抬升运动耦合相对海平面变化造成缺氧事件.Ni事件和缺氧事件均可独立造成生物灾变事件,而前二者的叠加将使生物灾变加剧,因灾变机制的区域性而未造成生物的大规模灭绝.Ni事件是由洋源性构造、热液和火山活动所主导的.     

陆生植物在二叠纪—三叠纪界线存在集群灭绝吗？

二叠纪—三叠纪界线（PTB）集群绝灭是显生宙以来海洋生物界发生的规模最大的一次灾变事件,但陆生植物在PTB是否存在集群绝灭却颇有争议。这个争议主要归咎于如何定义陆生植物的集群绝灭。通过考虑集群绝灭定义的4个基本特点（即量值、广度、幅度和时续）,本文简要评述了陆生植物穿过PTB的多样性变化,认为它与海洋动物在二叠纪末的多样性变化可能是互相耦合的,这暗示着海洋和陆地生态系统在PTB都遭受了剧烈的扰动。陆生植物穿过PTB发生了全球性的古植代—中植代交替,经历了大的群落重组和新种的演化,这个过程持续了约25Ma。基于孢粉学资料,晚二叠世—早三叠世植物群的演变具有明显的连续性,陆生植物在PTB没有突然发生大规模的绝灭事件。在不同的植物地理区、气候带和保存条件下,陆生植物穿过PTB的多样性变化具有明显的选择性,总体上都显示了危机—残存—复苏的演化式样。基于化石数据库,冈瓦纳植物区和华夏植物区陆生植物属的多样性在PTB显著衰减;而安加拉植物区和欧美植物区,属的多样性在PTB稍许增加。陆生植物中存在的一次高绝灭率事件（中三叠世安尼期）稍微滞后于海洋无脊椎动物和陆生四足动物在PTB同时发生的集群绝灭,这暗示着陆生植物与动物界发生集群绝灭的根本原因及其响应方式可能不尽相同。作为宏体自养型初级生产者的陆生植物拥有更加多样化的地方特有性分子、生存对策和生境,在PTB可能对灾变事件具有更强的缓冲能力和生存能力。因此,笔者等建议在分析全球陆生植物多样性变化式样时,应该综合考虑植物区、气候带、化石采样和保存偏差因素以及大化石和微体化石的相互补充和印证,而基于有限的资料（例如来自一个植物地理区、一个或少数的产地和植物分类群（或分类等级）以及单凭植物大化石的研究）来论证陆生植物在PTB存在集群绝灭极有可能是不可靠的。笔者等倾向于认为陆生植物在PTB不存在全球性的、突然的、多种分类单元的集群绝灭。     

白垩纪中期异常地质事件与全球变化

白垩纪中期(125~90 Ma)是地质历史中一个极端温室时期,集中出现一系列异常事件。异常事件是地球系统内各圈层相互耦合的产物,事件相互之间不是孤立的,单个事件引起的全球变化对其他事件起着明显的正/负反馈机制作用。文中基于对白垩纪中期异常事件的深入解剖和分析,包括大规模海底火山事件、大洋缺氧事件、生物异常更替与绝灭、白垩纪超静磁带、大洋红层出现等,在探讨白垩纪中期各个事件特征基础上,重点阐述异常事件所引起的全球变化及其对海洋、气候的影响;提出异常事件之间的相互关联与反馈机制。研究发现,大规模海底火山作用是引起白垩纪中期异常海洋和气候的最根本原因,直接促进大洋缺氧事件、生物绝灭与更替、沉积记录的转变等事件的发生。     

中国扬子海盆奥陶纪末期生物集群绝灭事件

<正> 近年来,奥陶纪末期生物集群绝灭事件的研究,越来越为人们所关注。Raup和Sepkoski(1982)认为,在晚奥陶世大约有22％科的生物绝灭,是显生宙生物集群绝灭5个最大幕之一。这次事件造成了所有海洋无脊椎动物的分异度和丰度的降低。Brenchley(1990)把晚奥陶世绝灭的若干类群的重要变化作了如下概述:阿什极尔中期的38科三叶虫,仅有14科存活到志留纪;在或接近奥陶-志留系界线,有13科腕足类绝灭,27科穿     

古植代陆地维管植物的多样性演化和绝灭

本文描述了石炭—二叠纪陆地维管植物在物种、生态和遗传方面的多样性。并根据古生代末这些植物在时空上的演化过程和数量统计数字,确认二叠—三叠纪集群绝灭事件同样在植物中存在。进而还探讨了植物集群绝灭事件发生的原因,笔者认为其直接外部原因,可能是局部地质事件(如:构造活动、火山爆发)引起热带雨林大面积消失,使气候变干旱所致。又根据当今对化石植物生殖生物学的研究结果,认为当时大部分植物(即古植代植物)的生殖方式较单一,胚在发育时无休眠期,成熟的胚缺少良好的保护结构,不适合在干旱环境下传种繁殖是这次植物集群绝灭事件发生的主要内部原因。     

奥陶纪末期的集群绝灭和铱异常的发现——来自长江三峡东部地区奥陶系/志留系界线剖面的例证

<正> Qrth等(1986)和Wilde(1986)分别对加拿大安蒂科斯蒂(Articosti)岛和苏格兰不思林(Dob’s Linn)奥陶系/志留系(O/S)界线剖面进行了地球化学和铱异常的研究,试图探索奥陶纪末期生物大量集群绝灭是否也可能与地外事件有关系,遗憾的是在这两个著名的O/S界线剖面上均未能发现可作为碰撞信息的铱异常。     

冀北滦平盆地大店子组叶肢介生物地层特征与陆相侏罗系—白垩系界线

大店子组是滦平盆地大北沟组之上、西瓜园组之下的一个岩石地层单元,建组剖面在滦平火斗山乡大店子东沟。在滦平火斗山乡张家沟,该组自下而上可进一步划分为4个岩性段,产有丰富的叶肢介化石,统属于东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)。加之狼鳍鱼Lycoptera和女星介Cypridea与之共生,构成典型的热河动物群(Jehol Fauna)。根据叶肢介化石组合序列、叶肢介动物群的发展阶段与可能的演化谱系,将大店子组自下而上连续划分为5个叶肢介带。在大北沟组与大店子组界线的上下,尼斯托叶肢介群(Nestoria Fauna)和东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)相继发生了集群绝灭和集群新生的重大生物事件。老的动物群的集群绝灭和新的动物群的集群新生,预示着一个大的时代界线的存在。在大北沟组与大店子组界线上C/O同位素有一高异常值和明显的降温事件,这可能就是这一集群绝灭和集群新生重大生物事件的原因。这一降温事件与世界范围内侏罗纪—白垩纪之间的降温事件相吻合。据此,中国乃至东亚陆相侏罗系—白垩系界线应置于大北沟组与大店子组之间,并以东方叶肢介Eosestheria属的出现为特征,以古老东方叶肢介Eosestheria antiqua的首现为标志,为大北沟阶的结束与张家沟阶的开始。其界线候选层型初步定于滦平县火斗山乡张家沟下营-上营剖面第9层之底和滦平县火斗山乡小东沟剖面第10-2层之底。     

冀北滦平盆地大店子组叶肢介生物地层特征与陆相侏罗系—白垩系界线

大店子组是滦平盆地大北沟组之上、西瓜园组之下的一个岩石地层单元,建组剖面在滦平火斗山乡大店子东沟。在滦平火斗山乡张家沟,该组自下而上可进一步划分为4个岩性段,产有丰富的叶肢介化石,统属于东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)。加之狼鳍鱼Lycoptera和女星介Cypridea与之共生,构成典型的热河动物群(Jehol Fauna)。根据叶肢介化石组合序列、叶肢介动物群的发展阶段与可能的演化谱系,将大店子组自下而上连续划分为5个叶肢介带。在大北沟组与大店子组界线的上下,尼斯托叶肢介群(Nestoria Fauna)和东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)相继发生了集群绝灭和集群新生的重大生物事件。老的动物群的集群绝灭和新的动物群的集群新生,预示着一个大的时代界线的存在。在大北沟组与大店子组界线上C/O同位素有一高异常值和明显的降温事件,这可能就是这一集群绝灭和集群新生重大生物事件的原因。这一降温事件与世界范围内侏罗纪—白垩纪之间的降温事件相吻合。据此,中国乃至东亚陆相侏罗系—白垩系界线应置于大北沟组与大店子组之间,并以东方叶肢介Eosestheria属的出现为特征,以古老东方叶肢介Eosestheria antiqua的首现为标志,为大北沟阶的结束与张家沟阶的开始。其界线候选层型初步定于滦平县火斗山乡张家沟下营-上营剖面第 9层之底和滦平县火斗山乡小东沟剖面第10-2层之底。     

广西柳桥深水相二叠系/三叠系界线剖面有机碳同位素地层学对比研究及事件响应

研究了广西柳桥地区东攀剖面有机碳同位素的组成,并和浙江煤山剖面进行了对比。结果表明东攀剖面在1δ3Corg变化趋势上,既具有全球PTB剖面普遍存在的共性,又具有其独特性。在东攀剖面一个显著的1δ3Corg负漂移出现在事件界线(EB)之上和二叠系/三叠系界线(PTB)之下,这与煤山剖面具有相似性。显著的1δ3Corg负漂移指示了P/T之交生物绝灭后海水表层水原始生产率的降低以及大气和海水中CO2含量的增加,并得到放射虫绝灭事件、火山事件和海退事件的响应。煤山剖面1δ3Corg负漂移从第27层就开始向13C富集的方向恢复,而东攀剖面1δ3Corg在下Induan阶仍持续亏损,表明东攀剖面早三叠世的生物复苏明显滞后于煤山剖面的。     

湖北兴山发现晚元古代灾变事件的证据：微球粒和碳同位素负异常

在湖北省兴山县白果园银－钒矿层中发现钾长石几球粒和碳同位互负异常，是扬子地台上晚元古代地球灾变事件的证据。在银－钒矿层底部粘土层及以上黑色页岩中发现了化学成分与冲击成因的玻损石相似的含钾微球粒，夹于黑色页岩中的碳酸盐岩薄层的δ＾１３Ｃ和δ＾１８Ｏ趋向于最大负值，黑色页岩中还有微量元素和ＲＥＥ异常。灾变事件的原因可能与地外冲击或火山喷发有关。     

日本西南层状燧石层序与碳酸盐层序δ^13C偏差之间的对比及其对P／…

在日本西南地区层状燧石层序中，用Ｉｓｈｉｇａ图解研究了Ｐ／Ｔ界线之下的放射虫生产率变化。根据燧石层的厚度变化作图，两个露头上的图显示了地层变化的共性，表明该图是层状燧石层序对比的有效工具。生产率的共性变化还与浅海碳酸盐层序δ＾１３Ｃ偏差变化能完全对比，Ｐ／Ｔ界线之下的层状燧石记录了大洋浅层带曾明显发生过绝灭事件。根据Ｉｓｈｉｇａ图、层状燧石层序的岩性变化和δ＾１３Ｃ曲线，Ｐ／Ｔ集群绝灭被划分为３个