上扬子地区P-T界线与地质事件

论文摘要

人类赖以生存的地球正经历着气候变暖、大量物种消失的环境剧变,这是人类活动导致二氧化碳升高、环境污染等环境恶化的结果?还是地球演化历史中生物进化的“正常”更替事件?这一科学问题目前已成为地球系统研究中所面临的重大科学问题之一,研究深时地质记录中的类似事件,应该是寻找这一科学问题答案的有效途径。显生宙以来地球上曾发生过五次生物大灭绝事件,其中二叠纪-三叠纪期间、即P-T之交的生物大灭绝事件最为突出,成为研究这一问题最好对象。我国二叠纪、三叠纪发育有囊括海相地层各相带在内的连续地质记录剖面,具有研究P-T之交生物大灭绝事件得天独厚的地质条件。本论文选择上扬子地区广元杨家岩剖面、华蓥山地区涧水沟剖面和重庆中梁山地区尖刀山剖面的二叠系-三叠系界线地层作为研究对象,通过实测野外界线地层剖面,系统采集牙形刺化石样品和沉凝灰岩、碳酸盐岩、硅质岩和泥质岩等各类岩石和地球化学样品,研究P-T之交岩石地层和生物地层特征,沉凝灰岩特征及其火山喷发期次及喷发强度,沉积地球化学响应特征,再现上扬子地区P-T之交的古构造、古环境和古生态特征,识别P-T之交发生的重大地质事件及其地质演化过程,探索该时期生物大灭绝事件的成因,深入和客观地认识生物大灭绝事件的成因机制,主要取得以下几点重要认识:（1）上扬子地区发育不同位置和性质的二类PTB界线:其一为岩石地层PTB（R）界线,该界线之下发育有多个与海平面大幅度下降有关的古暴露面、古土壤层和渗滤豆层,其上被飞仙关组一段底部紫灰色薄板状泥质灰岩沉积超覆;其二为生物地层PTB（B）界线,以首现Hindeodus parvus牙形刺为划分P-T界线标志。二类界线都具有特定的识别标志和很好的区域对比关系。（2）杨家岩、涧水沟和尖刀山剖面分别位于深水盆地-前缘斜坡过渡带、浅水台地内浅滩带、台地边缘浅滩-台盆斜坡过渡带,有不同的岩性组合、剖面结构和沉积演化序列,可作为不同岩相类型和古地理位置的PTB界线地层代表。（3）建立了上扬子地区P-T之交的牙形刺化石带,自下而上依次为:Neogodolella changxingensis.带,Neogodolella yini.带、Neogodolella meishanensis.带、Hindeodus parvus带和Isarcicella lobate.带,各剖面牙形刺化石带都可与浙江长兴煤山剖面牙形刺带进行对比,相互之间也都有良好对比关系。（4）剖面中可识别的重大地质事件主要有海平面下降事件、生物大灭绝事件、火山喷发事件和地球化学事件。所有事件都是分阶段进行的,其中:海平面下降事件由海平面下降幅度逐渐加大的四个期次叠加而成;生物大灭绝事件被划分为生物富集期、生物衰减期、生物绝灭期、生物萧条期四个渐进的演化阶段;火山喷发事件被划分为先渐强渐频、后衰竭消停的四个旋回;C、O、Sr同位素负偏移为代表的地球化学事件也有多幕式演化特点。有意义的是,上述各重大地质事件具有相对应的同步演化性质。（5）对产于杨家岩剖面P-T之交的的沉凝灰岩的常量、微量和稀土元素地球化学特征进行的分析结果表明,上扬子地区沉凝灰岩沉积环境自下而上具有从缺氧经次富氧至富氧的强还原环境向弱还原-弱氧化环境演化的过程,提出渐强渐频的火山爆发时的内动力作用造成海洋表层的富氧水体向深海底间歇对流循环作用,造成强还原环境的深海底间歇转化为弱还原-弱氧化环境,此特征有悖于P-T之交杨家岩剖面处在强还原的深海底环境中,但证明了火山爆发时内动力作用可造成海洋表层的富氧水体向深海底对流循环,致使深海底出现强还原与弱还原-弱氧化环境的频繁交替变化,也造成了沉凝灰岩在大套暗色细粒岩系中呈非常醒目的灰白色夹层的方式出现。（6）由杨家岩剖面沉凝灰岩的主量元素化学分析结果,结合沉凝灰岩所具有的异常高的锆石晶屑丰度、粒度和具有振荡型较宽环带结构,及其多呈缺乏搬运和磨蚀改造的棱角状或撕裂状外形,总体上显示了基偏中性的高铝碱性玄武岩的原始岩浆性质,认为供给沉凝灰岩的火山碎屑为就近来源,推测扬子板块西北缘存在与西伯利亚大火山岩省同时存在的火山岛弧,由P-T之交火山岛弧频繁的喷发活动,是扬子西缘较近源的火山灰主要来源。（7）P-T之交由大规模的板块拼合构造运动所导致的火山爆发具有全球性,由全球性火山爆发所引发的一系列重大地质事件不仅具有全球性色彩,而且相互之间都有着成因上的密切联系,都可重创海洋生物生存的空间和生态环境。（8）结合四个火山喷发旋回与四个海平面下降和四个生物灭绝阶段的同步演化过程,以及各事件均可重创海洋生物生存空间和生态环境的性质,提出高强度和高频率火山爆发为主导因素的一系列重大地质事件的发生,是造成P-T之交生物大灭绝事件的主要原因。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.2.1 陨石撞击事件

1.2.2 海平面下降事件

1.2.3 火山喷发事件

1.2.4 海洋缺氧事件

1.2.5 甲烷水合物释放事件

1.2.6 海洋酸化事件

1.2.7 大陆风化增强事件

2放气作用'> 1.2.8 基性岩浆喷溢的CO₂放气作用

1.3 面临的科学问题

1.4 研究思路、研究内容和工作量

1.4.1 研究思路与内容

1.4.2 完成的工作量

1.5 论文的主要研究进展和创新点

第2章区域地质概况

2.1 区域构造特征

2.1.1 区域构造位置和沉积基底

2.1.2 构造单元划分

2.1.3 区域构造演化

2.1.4 区域构造-沉积格局

2.2 区域地层特征

2.2.1 震旦系

2.2.2 寒武系

2.2.3 奥陶系

2.2.4 志留系

2.2.5 泥盆系

2.2.6 石炭系

2.2.7 二叠系

2.2.8 三叠系

2.3 上扬子地区P-T之交岩相-古地理特征

2.3.1 晚二叠世岩相古地理概况

2.3.2 早三叠世岩相古地理概况

第3章上扬子地区典型P-T界线剖面描述和样品采集

3.1 P-T界线剖面描述

3.1.1 广元杨家岩剖面

3.1.2 华蓥山涧水沟剖面

3.1.3 重庆尖刀山剖面

3.2 样品采集

3.2.1 样品采集位置

3.2.2 样品岩石类型和分析项目

3.2.3 样品分析方法

第4章上扬子地区PTB界线特征

4.1 上扬子地区PTB界线类型

4.1.1 PTB（R）界线特征

4.1.2 PTB（B）界线特征

4.2 PTB界线的标定和区域对比

4.2.1 PTB（R）界线标定

4.2.2 PTB（B）界线的标定

4.2.3 PTB界线的区域对比

第5章上扬子地区P-T之交重大地质事件与生物灭绝事件原因探索

5.1 上扬子地区P-T之交重大地质事件

5.1.1 海平面下降事件

5.1.2 生物灭绝事件

5.1.3 火山喷发事件

5.1.4 地球化学事件

5.2 上扬子地区P-T之交生物大灭绝事件原因探索

5.2.1 火山喷发事件与其它事件的关系

5.2.2 生物大灭绝事件原因探索

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 刘萍

导师: 郑荣才

关键词: 上扬子地区,界线剖面,牙形刺,重大地质事件,沉凝灰岩,元素地球化学,生物灭绝事件

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,地质学

单位: 成都理工大学

分类号: Q111.7;P534

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000002

总页数: 146

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