中扬子北缘二叠纪与三叠纪之交不同水深环境的群落和环境演化

Despite the large research accumulations on the end-Permian mass extinction, the nature and the causes for this geological event still remain controversial. Different opinions may result from many aspects, but the different palaeogeographical settings of the studied sections are often one of the important reasons. Although many sections of different water depths have been involved in the study in the past few decades, most of them are attributed to different regions. Sections in different water depth have different fossil assemblages and sedimentary records, which may lead to different results by different workers. For these reasons, this research proposal will choose two deposition sections spanning a variety of water depth for the study of end-Permian mass extinction. The work aims to find out the different fossil communities and their ecological distribution across the northern Yangtze platform margin during the Permian and Triassic transition, so as to reconstruct the ecological strata sequence and framework, trying to clarify the evolution of different communities in different depth. Based on the analysis of geochemical elements, the chronological relations between community evolution and geochemical parameters in different water depth will be built up, which may help people to have a more comprehensive understanding about the nature and process of the end-Permian global event.

有关二叠纪末生物大灭绝的研究很多，但对这一地质事件的性质和起因仍有不同的看法。其原因是多方面的，但不同学者研究剖面所处的古地理背景差异是重要因素之一。已有研究虽涉及不同水深剖面，但这些剖面大多分属不同地区，难以建立紧密联系。同时，由于不同水深剖面中化石和沉积记录的差异，会导致在不同水深剖面上得出不同的研究结论。基于上述原因，本申请将以中扬子北缘横跨不同水深的两条沉积断面为重点研究对象，通过生物碳酸盐微相和化石群落的研究，弄清中扬子北缘二叠纪与二叠纪之交不同水深条件下化石群落的组成和特点。根据不同群落的时空分布规律，建立以群落为基础的生态地层序列和地层格架，分析大灭绝前后不同水深环境的群落演化规律。开展不同水深剖面的地球化学测试分析，查明不同水深条件下地球化学参数变化的先后时序，揭示地球化学参数变化与群落古生态演化的先后关系，以期为更全面地认识二叠纪末全球事件的实质和过程提供新的参考。

本项目以中扬子北缘湘西和鄂东南地区二叠纪与三叠纪之交不同水深剖面为研究对象，通过沉积相和古生态分析恢复化石群落及古生态演化。通过野外地层序列调查和室内沉积微相研究，弄清了晚二叠世至早三叠世初湘西和鄂东南地区的沉积古地理格局。结果表明，湘西慈利地区属于具有台地边缘礁的碳酸盐台地沉积体系，而鄂东南为无礁的缓坡碳酸盐台地沉积体系。通过上述两地区化石组合和古生态分析，在晚二叠世浅水台地环境中识别出海绵礁群落、管孔藻群落及钙藻与有孔虫群落。而二叠纪末生物大灭绝后，早三叠世浅水台地上均被以蓝细菌为生产者，以小型腹足、蠕虫、介形虫和少量有孔虫为消费者的特殊群落所占据。在赤壁凤凰山台地边缘环境中，晚二叠世早期以腕足和海百合化石群落为特征，晚期随着水体加深总体以多样性低的有孔虫和假蠕孔藻化石群落为特征，而早三叠世则以克氏蛤化石群落为特征。在深水盆地环境，晚二叠世早期以腕足、海百合化石群落为主，晚期随着水深快速加大，出现了硅质海绵和放射虫化石群落。二叠纪末生物大灭绝后，深水盆地环境中早三叠世早期以菊石和克氏蛤群落占统治地位。本研究以草莓状黄铁矿为指标，研究二叠纪与三叠纪之交古海洋氧化还原状态的变化规律。通过大量草莓状黄铁矿粒径的统计，结果表明浅水台地环境在生物大灭绝前处于正常氧化状态，而大灭绝后，随着微生物岩的出现，海水变得贫氧。在深水盆地环境，生物大灭绝前主体处于缺氧状态，但生物大灭绝后出现了一次明显的充氧事件。但随着早三叠世全球性海侵的扩大，深水环境再次回到缺氧状态。这一研究结果对前人提出的缺氧导致生物灭绝的假说提出了挑战。