论文部分内容阅读
二叠纪-三叠纪之交发生了显生宙以来最大的一次地球生物灭绝事件。其后的早三叠世见证了漫长且曲折的生态复苏过程,环境和气候条件持续波动,并伴随着若干次次级灭绝事件的发生,生态系统在大灭绝之后约800万年的中三叠世安尼期才得以完全复苏。为了厘清二叠纪末大灭绝和早三叠世生态复苏的过程、速率、时限以及进行全球范围内生物环境事件的精确对比,高精度的生物地层时间框架是必不可少的。牙形石在大灭绝中没有发生显著的多样性损失。保存完好、演化快速和分布广泛的这些优点,使得牙形石在三叠纪生物地层研究中成为最重要的古生物门类之一。高精度的牙形石生物地层研究及其化石带的建立能够提供可供全球海相地层进行精确对比的时间框架。同时,由于这些优点,牙形石在定义重要的年代地层界线方面有着无与伦比的优势。位于南特提斯的巴基斯坦盐岭地区是国际下三叠统生物地层和环境事件研究的经典地区,但该地区牙形石资料自上世纪八十年代以来缺少更新;位于特提斯洋西岸的亚美尼亚地区出露了一系列上二叠-下三叠统剖面,为特提斯地区及全球海相地层和环境事件的对比研究提供了重要支点,但该地区目前缺少牙形石生物地层方面的研究。因此,本文选择上述地区的多个剖面开展系统的晚二叠世-早三叠世牙形石生物地层研究工作,并辅以碳同位素地层研究。在研究剖面建立了高精度的牙形石化石带序列和碳同位素曲线,有效提高了研究区地层划分对比精度。同时,本文探讨了研究剖面二叠系-三叠系界线、印度阶-奥伦尼克阶界线和史密斯亚阶-司帕斯亚阶界线的划分,并将其与华南煤山GSSP剖面和全球印度阶-奥伦尼克阶界线GSSP候选剖面(安徽巢湖平顶山西剖面、印度Spiti地区Mud剖面)进行对比,为这些重要年代地层界线的定义提供了详实的古生物化石和同位素证据。在获得的大量牙形石标本材料的基础上,开展了格里斯巴赫-迪纳尔转折期牙形石的个体发育和演化研究。获得的主要结论如下:(1)在巴基斯坦Zaluch剖面厘定了早三叠世的牙形石生物地层格架,并对剖面有机碳同位素地层演变做了系统研究。牙形石生物地层研究共识别出牙形石P1分子19属67种(包含13新种),建立了下三叠统的牙形石带共12个。自下而上依次为Hindeodus parvus带、Isarcicella lobata带、Is.isarcica带、Neoclarkina krystyni带、Sweetospathodus kummeli带、Neospathodus dieneri-Ns.cristagalli组合带、Novispathodus waageni eowaageni带、Nv.posterolongatus带、Foliella-Smithodus组合带、Ns.spitiensis带、Nv.pingdingshanensis带和Triassospathodus homeri带。碳同位素地层学识别出了一系列δ13C的正偏移或负偏移,可用作全球对比。以牙形石Hindeodus parvus的首现将Zaluch剖面的PTB置于Mianwali组之底;以牙形石Novispathodus waageni eowaageni的首现将IOB置于Mianwali组底部以上11.45 m处(Ceratite Marls亚段中部);以牙形石Novispathodus pingdingshanensis的首现将SSB置于Mianwali组底部以上34.75 m处(双壳层之底)。(2)在巴基斯坦Nammal剖面展开了牙形石生物地层和有机碳同位素地层研究。牙形石生物地层共识别出牙形石P1分子8属22种(含7新种),建立了下三叠统的牙形石带共8个。自下而上依次为H.typicalis带、Nc.krystyni带、Nc.discreta带、Sw.kummeli带、Scythogondolella narmiaensis带、Ns.dieneri带、Ns.cristagalli带和Nv.w.eowaageni带。以牙形石Nv.w.eowaageni的首现将该剖面的IOB置于Ceratite Marls亚段中部,该层位同时在有机碳同位素正偏移的P2峰值附近。该剖面首次建立的Sc.narmiaensis带可有效提高Dienerian的地层划分精度,并可与盐岭地区Narmia剖面和加拿大北极地区同层位的牙形石相对比。(3)在巴基斯坦Narmia剖面识别了牙形石P1分子6属28种(含5新种),建立了下三叠统的牙形石带共7个。自下而上依次为H.postparvus带、Nc.krystyni带、Sw.kummeli带、Sc.narmiaensis带、Ns.dieneri带、Ns.cristagalli带和Ns.pakistanensis带。其中的Sc.narmiaensis为本剖面上首次建立的新种,相应化石带可有效提高Dienerian的地层划分精度。(4)在亚美尼亚Chanakhchi剖面Akhura组和Karabaglyar组识别出牙形石P1分子5属20种,建立起晚二叠世-早三叠世牙形石带共8个。自下而上分别为Clarkina yini带、C.abadehensis带、H.praeparvus带、H.parvus带、Is.staeschei带、H.postparvus带、H.sosioensis带和Ns.dieneri带。以牙形石Hindeodus parvus的首现将该剖面的PTB置于Karabaglyar组底部以上1.3 m处。该剖面无机碳同位素曲线呈现与煤山剖面的高度一致性,也是进行地层划分对比的良好辅助指标。(5)在亚美尼亚Vedi剖面Akhura组和Karabaglyar组识别出牙形石P1分子3属22种,建立起晚二叠世-早三叠世牙形石带共7个。自下而上分别为C.bachmanni带、C.nodosa带、C.yini带、C.meishanensis带、H.praeparvus带、Is.isarcica带和H.postparvus带。该剖面H.parvus出现层位较高,Karabaglyar组底部牙形石产出稀少,因而PTB界线暂时未定。无机碳同位素在Is.isarcica带内发生显著负偏移,可与煤山剖面相对应。(6)在亚美尼亚OgbinⅡ剖面Karabaglyar组识别出牙形石P1分子1属1种(Ns.dieneri),指示该剖面其时代大部分为Dienerian。该剖面无机碳同位素曲线在剖面上部达到正偏移峰值,可能对应早三叠世碳同位素的P2峰值,指示该剖面最高层位或已达Smithian。(7)通过本研究取得的对巴基斯坦和亚美尼亚地区晚二叠世-早三叠世牙形石生物地层、牙形石动物群面貌和碳同位素曲线变化的认识,研究区所建立的牙形石生物地层序列可与浙江煤山、安徽巢湖以及印度Spiti地区Mud等经典剖面进行较好的对比,能有效提升研究区地层划分和对比精度,为研究该时期牙形石的分异演化提供良好素材。在丰富巴基斯坦和亚美尼亚地区晚二叠世-早三叠世化石资料的同时,为P-T重大地质突变期生物与环境的协同演化研究提供精确的时间格架。(8)依据巴基斯坦盐岭地区下三叠统获得的大量牙形石化石材料,重建并详细描述了Dienerian重要的化石带分子Sw.kummeli、Ns.dieneri、Ns.cristagalli和Ns.pakistanensis的个体发育序列,其中随着个体生长发生的最为重要的形态特征变化是分子中侧部齿台凸缘的增宽。对Griesbachian几种齿台形分子的个体发育也做了简要描述。个体发育序列的建立澄清了一些长期争议的分类学问题,合并了一些同义名,明确了分类标准。通过系统发生分析,建立了这些属种的演化谱系,识别了一些重要的演化趋势。对这些属种齿台发育的定量比较揭示了复杂的异时发育模式。牙形石齿台在晚Griesbachian至Dienerian的消退可能反映了古环境在这一时期发生了重大变化。