华南晚石炭世- - 早二叠世高精度生物地层格架下的生物多样性研究

The Late Carboniferous to Early Permian is the critical time interval that recorded the transition from the Ice House to Green House. The pattern of the biodiversity under different environmental background is the window to understand the interactions between the faunas and the environments, and has become one of the hot topics in the palaeontological realm. The high-precision biostratigraphic framework is the basis for the study on biodiversity. The conodonts are regarded as the index fossils for global biostratigraphic correlations, and have received detailed studies on both the taxonomy and high-resolution biostratigraphy during the last few years. The fusulnes are the regional index fossils for the shallow marine sediments. The correlations between the conodont and fusuline zones are the keys in connecting sections of different facies, and have been the major target for the Carboniferous and Permian subcommissions. Recent studies have found abundant fusulines in association with abundant conodonts at the Narao, Fengting and Luokun sections in southern Guizhou.This project will study the shallow marine section, the Shuijingzhai section and the Narao section of slope facies in detail in order to obtain the fusuline successions and find out the stratigraphic relationships between these two fossil groups.The other sections will be studied as the auxiliary sections to provide additional informations. More emphasis will be placed on the fusuline taxonomy from the viewpoint of population as well as their evolutionary trends. All of these formed the basics of the time scale for calibrating the pattern of the biodiversity from Late Carboniderous to Early Permian in South China.The method of constrained optimization (CONOP) will be applied for multi-section correlations.

晚石炭世-早二叠世是地质历史的关键时期，记录了显生宙最大规模的冰室效应向温室效应转变的过程。不同环境背景下生物多样性的变化对于揭示生物与环境的互动关系具有重要意义，是目前国际古生物学研究的热点之一。高精度生物地层格架是多样性研究的首要条件。牙形化石作为全球地层划分和对比的主要依据，其演化序列及高精度的生物地层划分得到高度关注并获得系统研究。蜓类是浅海相地层划分的标准化石，与牙形化石带的对比是解决不同相区地层对比的关键，也是现阶段生物地层研究亟待解决的难点。项目以蜓类和牙形化石共同发育的贵州那饶和水井寨剖面为基干剖面，采用居群的概念对蜓类重要化石属种的分类学进行深入探讨，从演化的角度展开蜓类高精度生物地层划分、以及蜓类化石与牙形化石的地层对比关系。以化石带为时间标尺，采用限制最大化(CONOP)分析方法，展开多剖面间的定量地层对比和多样性统计，精准地反映华南晚石炭世-早二叠世生物演化的特征。

晚石炭世--早二叠世是地质历史的关键时期，记录了显生宙最大规模的冰室效应向温室效应转变的过程，研究生物多样性的变化对于揭示生物与环境的互动关系具有重要意义。高精度生物地层格架是多样性研究的首要条件，但晚石炭世--早二叠世的生物地层研究较薄弱，我国以蜓类为主的生物地层划分精度有待提高，且与国际地层表中以牙形刺为标准的划分方案有待对比衔接。因此，课题组对于浅水相水井寨剖面、斜坡相那饶剖面以及多条辅助剖面进行详细研究，采集大量蜓类与牙形刺化石，建立高精度生物地层。在此基础上，对华南地区石炭--二叠纪地层剖面数据进行了严格的筛选和校正，利用定量方法对生物多样性进行了分析。取得的成果主要有：在蜓类生物地层方面，建立20个华南地区晚石炭世—早二叠世蜓类化石带；系统总结蜓类化石属种的延限，开展蜓类生物地层的全球对比；重点研究上石炭统莫斯科阶底界蜓的演化序列、石炭--二叠系界线蜓类生物地层，明确蜓类与牙形刺化石的对比关系；在分类学上对二叠纪底界膨胀型蜓类形成新的认识，对于地层划分具有重要意义。在生物多样性分析方面，对多种生物多样性的定量分析方法进行评估，采用限制最大化(CONOP)，通过对计算机程序所用参数的调试、对分析数据的筛选以及对时间尺度的应用，探索出一条利用多剖面数据叠加的生物多样性分析方法；根据华南石炭--二叠纪古生物地层数据的特征，编写了数据预处理程序；在生物地层研究的基础上，分别根据牙形刺、蜓类化石种、蜓类化石属、同位素绝对年龄内插值为时间框架，尝试不同的运算参数，对蜓、有孔虫、腕足以及头足类等化石门类逐一运算，对整体数据进行多角度运算和调整，从而全方位地对生物多样性开展了分析，获得了华南晚石炭世至早二叠世的生物多样性变化曲线及各化石门类生物多样性的变化曲线。课题成果为建立《中国二叠纪地层表》、《石炭、二叠纪化石图册》、《蜓类》志书提供了关键数据，对揭示大冰期背景下生物与环境演变提供了翔实可靠的依据。