桂黔鄂中—上二叠统界线深水至浅水草莓状黄铁矿粒径变化及其氧化还原意义

During the Midde-Upper Permian (G-L) transition, the tectonic activity, geomagnetic polarity, oceanic redox condition and sea level uderwent dramatic global changes. A remarkable faunal turnover of shallow benthic fauna also appeared. The G-L boundary biotic crisis is an independent mass extinction event. However, the triggering mechanisms for this mass exitnction is not clear. As one of the main causes for this biotic crisis, the oceanic redox research is the weakness. Oceanic anoxia is usually the direct kill mechanism for mass extinction. G-LB is the onset of long-term global anoxia from Late Permian to Early Triassic. However, the current research on redox condition during G-LB is only inferred from petrology. Therefore, we will use the method of combing sedimentology and mineral morphology to carry out this program. based on the chronostratigraphic framwork, the size distribution of pyrite framboids will be used to determined oceanic redox changes from deep to shallow marine, and thus to analyze the relationship between deep-sea anoxia and shallow sea mass extinction, and to explore the original causes for the G-LB crisis.

中-上二叠统（G-L）界线沉积时期全球在构造活动、磁极、海洋氧化还原以及海平面变化方面均发生了重大的转变.在生物界，浅海底栖生物在该时期也发省了重大变革，一部分大型的底栖生物发生灭绝,形成一次独立的生物灭绝事件.然而该次生物灭绝事件的原因尚未清楚.海洋氧化还原条件作为该次生物灭绝的主要的因素，研究的程度最为薄弱.海洋的缺氧一般是生物死亡的直接因素.G-L界线是全球海洋由氧化向晚二叠世至早三叠世长期缺氧的转变点.然而现有的G-L界线氧化还原的研究仅仅是从岩相方面来进行.因此，本项目将采用沉积学与矿物形态学的研究方法，利用草莓状黄铁矿粒径分析深水至浅水区海洋氧化还原条件的变化，研究深水缺氧与浅水底栖生物灭绝之间的关系，探讨G-L界线生物灭绝的原因.

二叠纪瓜德鲁普世晚期发生了一次生物危机事件，称为瓜德鲁普统末生物大灭绝或卡匹敦中期生物大灭绝. 该灭绝事件记录了曾经繁荣在温暖浅海海底的蜓类有孔虫、小型有孔虫、腕足、皱壁珊瑚等底栖无脊椎动物的大规模死亡. 造成这次生物大灭绝的原因尚未清楚，研究者提出了几个假设，包括峨眉山大火成岩省的喷发、卡穆拉变冷事件、大规模全球性海退以及海洋缺氧. 海洋缺氧可作为海洋底栖生物的直接致死因素. 关于G-L界线海洋的氧化还原条件研究者已经做部分研究工作. 但由于大部分研究剖面G-L界线生物记录不完整，氧化还原条件的变化尚未清楚. 本课题通过分析两个较为连续的剖面广西区来宾市蓬莱滩剖面（金钉子剖面）以及湖北省恩施州田凤坪剖面过G-L界线的草莓状黄铁矿粒径的变化来研究其相应的海洋氧化还原条件特征. 研究结果表明，卡匹敦阶中部及吴家坪阶下部草莓状黄铁矿较为丰富，粒径较小，直径平均值为5.8 ~ 10.0 μm，平均为7.5 μm，粒径的变化范围相对较宽，指示一种贫氧的古沉积水体条件. 在G-L界线附近草莓状黄铁矿很丰富，粒径小，直径变化范围窄，相对标准偏差为1.7 ~ 2.4 μm，偏度主要为0.7 ~ 1.7. 直径平均值小，主要为5.1 ~ 6.8 μm，平均为6.0 μm. 这些反映一种缺氧至硫化的沉积环境. 卡匹敦中期的贫氧环境持续时间较长，而且此长期贫氧结束后出现短期缺氧，对应着瓜德鲁普末期生物大灭绝的第一幕，说明两者之间存在因果关系. 底部水体的长期贫氧能引起一些宏体生物如腕足、皱壁珊瑚的不适而逐渐死亡. G-L界线处缺氧至硫化环境对应着瓜德鲁普末期生物大灭绝的第二幕，同样说明两者之间存在因果关系. 深海环境中形成的缺氧硫化底部水体在洋流上涌的作用入侵浅海海底，形成缺氧至硫化的水体环境，直接杀死底栖生物，造成该时期生物灭绝事件.