韋雪梅， 江增光， 白瑪曲宗， 韋恒葉

(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

廣西來賓蓬萊灘剖面瓜德魯普統(tǒng)—樂平統(tǒng)(G-L)界線生境型及其意義

韋雪梅， 江增光， 白瑪曲宗， 韋恒葉

(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

對(duì)廣西來賓地區(qū)蓬萊灘剖面瓜德魯普統(tǒng)茅口組(P2m)至樂平統(tǒng)合山組(P3h)進(jìn)行了詳細(xì)的生境型分析，共識(shí)別出4個(gè)大類與5個(gè)亞類生境型，包含Ⅱ2型(潮間帶與正常浪基面之間)，Ⅲ1型(上部淺海上部)，Ⅲ2型(上部淺海下部)、Ⅳ型(下部淺海)和Ⅴ型(半深海)。 生境型總體上反映海平面變化的特點(diǎn)。從瓜德魯普世末期到樂平世早期，海平面呈緩慢上升至緩慢下降再突然上升變化，表現(xiàn)為：瓜德魯普世末期處于海退期，而樂平世早期則變?yōu)楹Ｇ蛛A段。 海退階段海平面的較低水平對(duì)應(yīng)著該時(shí)期主要的生物滅絕，但生物滅絕的詳細(xì)步調(diào)并未與海平面的下降一致，故認(rèn)為瓜德魯普世的大規(guī)模海退與生物滅絕事件有一定關(guān)系，但不是唯一的原因。大規(guī)模海退造成海洋生物生存壓力增大，尤其是生活在淺海區(qū)域的生物，同時(shí)伴隨的古海洋環(huán)境發(fā)生惡化，共同導(dǎo)致了大規(guī)模的生物滅絕事件。

瓜德魯普統(tǒng)；生物滅絕；生境型；海平面變化

瓜德魯普世末期發(fā)生了一次早于并且獨(dú)立于二疊世末期生物事件的生物滅絕事件。 蓬萊灘剖面較完整地記錄了此次生物大滅絕事件(Stanley et al, 1994; Jin et al., 1994; Shen et al. 1996; Wang et al., 2000)。Shen等(2009)認(rèn)為皺壁珊瑚滅絕于Jinogondolellaxuanhanensis帶，接著是腕足類；蜓類滅絕于卡匹敦期的J.granti帶；牙形刺帶在Clarkinapostbitterihongshuiesis帶開始更替；而菊石滅絕發(fā)生在吳家坪早期的C.postbitteripostbitteri帶。 對(duì)于該次生物滅絕事件的成因，許多學(xué)者給出了不同的觀點(diǎn)，如峨眉山LIP的噴發(fā)(Wignall, 2001; Courtillot et al., 2003; Wignall et al.,2009a,2009b)、全球海平面下降(Wignall at al., 2009; 邱振等，2010; Kofukuda et al., 2014; Qiu et al., 2014)、卡穆拉(Kamura)變冷事件( Isozaki et al., 2007; Kofukuda et al., 2014)以及深海缺氧(Isozaki et al., 2007; Saitoh et al., 2013)。過去有學(xué)者認(rèn)為峨眉山LIP的噴發(fā)引起大陸特別是海洋環(huán)境的惡化引起生物滅絕事件(Courtillot et al., 1999; Wang et al, 2000)。但也有人則認(rèn)為該次生物滅絕事件與峨眉山LIP噴發(fā)可能關(guān)系不大(Jost et al., 2014)。總之，該時(shí)期生物滅絕的原因尚未清楚，未來需要更多的研究工作去證明。

生境型是平坦底棲生物組合類型(Boucot，1981)。殷鴻福等(2004)則將生境型定義為能反應(yīng)某一特定類型特定環(huán)境，具有共同特征的群落生境類型。他們都以水深作為依據(jù)對(duì)生境型進(jìn)行劃分(Boucot, 1981; 殷鴻福等，2004)，故而生境型改變可以反映水深的變化，進(jìn)而反映海平面的變化。為了進(jìn)一步驗(yàn)證海平面變化與此次生物滅絕的關(guān)系，對(duì)蓬萊灘剖面茅口組和合山組進(jìn)行了野外觀察和生境型分析，希望發(fā)現(xiàn)更有力的證據(jù)。

1 剖面位置和區(qū)域背景

蓬萊灘剖面( 23° 41′ 43″N, 109° 19′ 16″E)位于廣西來賓市以東約20 km的紅水河南岸，該剖面位于來賓向斜的東翼(Wang et al., 2004)。蓬萊灘剖面上瓜德魯普統(tǒng)上部卡匹敦階和樂平統(tǒng)底部吳家坪階的地層出露完整，于2006年被優(yōu)先作為瓜德魯普統(tǒng)與樂平統(tǒng)界線的全球?qū)有推拭婧忘c(diǎn)(GSSP)(Jin et al., 2006)。中二疊世茅口期全球海平面相對(duì)穩(wěn)定，廣西地區(qū)呈現(xiàn)“盆包地”的古地理格局，來賓地區(qū)處于臺(tái)地邊緣，發(fā)育臺(tái)緣斜坡-淺水盆地相(周懷玲等，1994)。而晚二疊世吳家坪期，廣西地區(qū)出現(xiàn)裂陷盆地和陸源碎屑盆地的復(fù)合(周懷玲等，1994)，古地理格局為“陸-臺(tái)-盆”相間(王根發(fā)等，1997；梅仕龍等1999)，而來賓位于臺(tái)地-深水盆地過渡區(qū)域，發(fā)育硅巖盆地相(梅冥相等，2004，2007；史曉穎等，2006；王新強(qiáng)等，2008)。

2 樣品采集和分析方法

對(duì)蓬萊灘剖面茅口組和合山組進(jìn)行野外巖性觀測(cè)，所測(cè)量研究地層厚度約21 m，根據(jù)巖石類型及其組合關(guān)系，沉積構(gòu)造等資料進(jìn)行巖相分析，共采集樣品53件。將樣品制成薄片，使用單偏光對(duì)樣品中所含生物碎片進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)海綠石進(jìn)行觀察。

3 生境型分析

Boucot(1981)根據(jù)底棲生物組合將生境型劃分為6個(gè)不同水深的生境型。殷鴻福等(1995)根據(jù)Boucot劃分的生境型進(jìn)一步細(xì)分為7類14個(gè)亞類。本文所用的分類方案是引用殷鴻福等(1995)劃分的方案(表1)。

表1 生境型劃分方案

對(duì)53個(gè)樣品的巖石薄片進(jìn)行鏡下觀察，所研究的茅口組底部為塊狀石灰?guī)r，中部為中薄層石灰?guī)r，而上部為中厚層石灰?guī)r，而合山組為薄層狀硅質(zhì)巖, 根據(jù)殷鴻福等(1995)的劃分方案，在所研究剖面層位共識(shí)別出4類5個(gè)亞類(圖2)，并且對(duì)各類生境型巖性特征進(jìn)行歸納(表2)。

3.1 Ⅱ2型

主要由灰色中厚層泥粒灰?guī)r或顆粒石灰?guī)r組成，單層厚度大約為45～150 cm，風(fēng)化面為灰白色(圖3)。 偶含硅質(zhì)結(jié)核或硅質(zhì)條帶，見少量浸染狀海綠石(圖3)。生物碎屑豐富，破碎嚴(yán)重(圖1, 3)，含豐富海百合、腕足、苔蘚蟲，海星等，有孔蟲，介形蟲等較常見，含少量腹足、蜓類、綠藻等(圖1,3)，其中第9層主要為苔蘚蟲、腕足和海百合生物灘(圖1,3)，第10層主要為海百合和海星生物灘(圖1,3)，部分樣品發(fā)現(xiàn)生物擾動(dòng)(圖3)，紋層不發(fā)育。

圖1 蓬萊灘剖面瓜德魯普統(tǒng)至樂平統(tǒng)綜合柱狀圖Fig.1 The composite histogram of Guadalupian-Lopingian boundary in Penglaitan section.J. pre. = Jinogondolella prexuanhaenensis, C.p.h. = Clarkina postbitteri hongshuiensis, C.p.p. = C. postbitteri postbitteri, C. d. = C. dukouensis.G:顆粒石灰?guī)r；P：灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r；W：顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r；M：灰泥石灰?guī)r. 層號(hào)中左邊為本次采樣的編號(hào)，右邊為Jin 等(2006)的編號(hào)；海平面變化對(duì)比于邱振等(2014)發(fā)表的海平面變化

圖2 來賓蓬萊灘剖面G-L界線生境型模式圖Fig.2 The mode chart of habitat types across G-L boundary in Penglaitan section, Laibin

分類巖相特征Ⅱ潮間及臨濱Ⅱ2臨濱泥?；?guī)r至顆?；?guī)r(P-G),含豐富生物碎屑顆粒,顆粒邊緣見磨損,部分見海綠石,無紋層Ⅲ上部淺海Ⅲ1上部泥灰?guī)r至粒泥灰?guī)r(M-W),含少量生物碎屑,無或弱紋層Ⅲ2下部泥灰?guī)r(M),含海綠石,紋層較弱,含少量生物碎屑,并且碎屑顆粒細(xì)Ⅳ下部淺海Ⅳ1上部Ⅳ2下部泥灰?guī)r(M),紋層明顯,含少量放射蟲Ⅴ半深海Ⅴ1上斜坡Ⅴ2下斜坡硅質(zhì)巖,紋層多而明顯,含豐富放射蟲及硅質(zhì)海綿骨針

圖3 蓬萊灘剖面Ⅱ2型生境型巖相特征Fig.3 The lithofacies characteristics of habitat type Ⅱ2 in Penglaitan section.a.含豐富海百合的灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r(單偏光)；b.生物擾動(dòng)(單偏光)；c.含豐富生物顆粒的顆粒石灰?guī)r(單偏光)；d. 腕足、苔蘚蟲和海百合生物灘(腕足：黃色箭頭；苔蘚蟲：黑色箭頭；海百合：紅色箭頭. 單偏光)；e,f.海百合和海星生物灘(海百合：紅色箭頭；海星：藍(lán)色箭頭. 單偏光)；g.中厚層石灰?guī)r野外相片(白色箭頭所指，比例尺：人物身高約160 cm)；h.茅口組頂部灰?guī)r中的侵染狀海綠石(綠色箭頭，單偏光)

石灰?guī)r呈中厚層狀至塊狀，說明該時(shí)期沉積速率較慢，主要生物為海百合、腕足、苔蘚蟲和海星等淺海底棲生物，還觀察到少量浸染狀海綠石，部分樣品還觀察到生物擾動(dòng)，說明當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境為淺水環(huán)境，并且處于比較氧化的環(huán)境。生物顆粒邊緣見磨損，紋層不發(fā)育，說明水動(dòng)力較大，正常浪基面以上，因此將其生境型解釋為Ⅱ2型。

3.2 Ⅲ型

3.2.1 Ⅲ1型

主要由中至薄層泥灰?guī)r或粒泥灰?guī)r組成，單層厚度大約為30～50 cm，灰色至深灰色，風(fēng)化面呈灰白色(圖4a下半部)，夾似層狀硅質(zhì)巖或與薄層硅質(zhì)巖互層。含少量生物碎屑顆粒(圖4b)，主要生物碎屑介形蟲和有孔蟲(圖1)，含少量腕足、海百合、海星等(圖1)。 部分樣品發(fā)現(xiàn)生物潛穴，不發(fā)育紋層或者發(fā)育弱紋層(圖4b)。

石灰?guī)r主要呈中薄層，硅質(zhì)巖呈似層狀或薄層狀，所含生物顆粒較少，主要生物碎屑為介形蟲和有孔蟲，淺水生物碎屑含量很少，說明水體變深。紋層不發(fā)育或者發(fā)育弱紋層，說明水體流動(dòng)性大，水體深度處于風(fēng)暴浪基面與正常浪基面之間上半部，所以將這類生境型劃分為Ⅲ1型。

3.2.2 Ⅲ2型

主要由中厚層泥灰?guī)r組成，單層厚度為40～60 cm，灰色至深灰色，風(fēng)化面呈灰白色(圖4a上半部)，含硅質(zhì)條帶或夾似層狀硅質(zhì)巖，硅質(zhì)巖呈灰黑色，風(fēng)化面呈黃褐色。含少量生物碎屑，并且拉徑段小，可見較多海綿骨針和少量放射蟲(圖4d,e)。少數(shù)樣品觀察到少量顆粒狀黃鐵礦和顆粒狀或浸染狀海綠石(圖4c)。部分樣品還觀察到風(fēng)暴沉積，發(fā)育弱紋層(圖4e)。

石灰?guī)r主要呈中厚層狀，生物碎屑含量少并且顆粒粒徑較小，主要生物為放射蟲和海綿骨針，是深水沉積的標(biāo)志之一。發(fā)現(xiàn)顆粒狀黃鐵礦，說明水體處于較還原環(huán)境， 發(fā)育弱紋層，說明具有弱水動(dòng)力，并觀察到風(fēng)暴沉積，由此推斷沉積時(shí)水體深度處于風(fēng)暴浪基面與正常浪基面之間下部，所以將此類生境型劃分為Ⅲ2型。

3.3 Ⅳ型

主要由薄層泥灰?guī)r深灰色薄層硅質(zhì)巖夾石灰質(zhì)條帶或中薄層狀灰色泥灰?guī)r組成，單層厚度為15～50 cm，風(fēng)化面為深灰色或灰色(圖5d)。生物碎屑少，并且顆粒細(xì)小，主要為少量放射蟲(如圖5a, b,c)，紋層明顯。

此處巖性變?yōu)橐陨罨疑訝罟栀|(zhì)巖為主，夾石灰?guī)r條帶或中薄層石灰?guī)r，生物碎屑種類變得單一，主要為放射蟲，為深水生物，說明水體變得更深，紋層明顯，說明水動(dòng)力較弱，未發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴沉積特征，推測(cè)水體深度超過風(fēng)暴浪基面，因此將此類生境型劃分為Ⅳ型。

3.4 Ⅴ型

主要由薄層硅質(zhì)巖偶含灰?guī)r透鏡體組成，單層厚度為10～30 cm，深灰色或灰黑色，風(fēng)化面為深灰色，生物碎屑種類少，含豐富放射蟲和硅質(zhì)海綿骨針(圖6)。 紋層多而明顯。

巖性為灰黑色薄層硅質(zhì)巖，偶含灰?guī)r透鏡體，并且含豐富的放射蟲和硅質(zhì)海綿骨針，發(fā)育多而明顯的紋層，是深海沉積的標(biāo)志，因此將該類生境型解釋為Ⅴ型。

圖5 蓬萊灘剖面Ⅳ型生境型巖性特征Fig.5 The lithofacies characteristics of habitat type Ⅳ in Penglaitan sectiona,b.含放射蟲硅質(zhì)巖(單偏光)；c. 較明顯沉積紋層，放射蟲(箭頭)線性排列(單偏光)d.合山組底部厚至中層硅質(zhì)巖野外照片(以地質(zhì)錘作為比例尺)

圖6 蓬萊灘剖面Ⅴ型生境型巖相特征Fig.6 The lithofacies characteristics of habitat type Ⅴ in Penglaitan sectiona.硅質(zhì)巖中明顯的沉積紋層，含較多小型生物碎片，如介形蟲(單偏光)；b.多并且明顯的紋層(單偏光);c,d.硅質(zhì)巖中的放射蟲(箭頭)(單偏光)；e.硅質(zhì)巖中的海綿骨針(單偏光); f.合山組薄層狀硅質(zhì)巖野外相片(以地質(zhì)錘為比例尺)

4 生境型及海平面變化

所研究的巖層范圍是從瓜德魯普世茅口組(P2m)至樂平統(tǒng)合山組(P3h)，由下到上地層由老到新，巖性和生境型隨海平面變化而發(fā)生改變，在1，2層巖性為顆粒石灰?guī)r或灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r夾硅質(zhì)結(jié)核，生境型為Ⅱ2，說明這時(shí)期海平面處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，并且水體較淺。從第3層到第7層，巖性發(fā)生了變化，主要為顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r或灰泥石灰?guī)r夾硅質(zhì)條帶或者與硅質(zhì)巖互層，生境型由Ⅲ1逐漸過渡到Ⅲ2再到Ⅳ，又逐漸變?yōu)棰?，并且三種生境型交替出現(xiàn)，出現(xiàn)3個(gè)小旋回，說明期間海平面總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，并且在上升過程中存在起伏。從第8層至第12層，巖性主要為顆粒石灰?guī)r或灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r，偶含硅質(zhì)結(jié)核，生境型為Ⅱ2，說明海平面下降，期間海平面恢復(fù)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，處于淺水環(huán)境。第13層巖性變?yōu)楣栀|(zhì)巖夾硅質(zhì)條帶，生境型突然變?yōu)棰?，說明在瓜德魯普統(tǒng)和樂平統(tǒng)界限，水體突然變深，海平面上升。第14層巖性變?yōu)楣栀|(zhì)巖偶含灰?guī)r透鏡體，生境型為Ⅴ，說明水體變得更深，海平面繼續(xù)上升。所以從瓜德魯普世末期到樂平世早期，海平面呈緩慢上升至緩慢下降再突然上升變化，瓜德魯普統(tǒng)末期處于海退期，而樂平世早期則變?yōu)楹Ｇ蛛A段，與Qiu等(2014)所得出的海平面變化趨勢(shì)總體一致。

5 討論

對(duì)蓬萊灘剖面生境型分析瓜德魯普統(tǒng)卡匹敦期早期海平面較低，到中期海平面緩慢上升，而到了晚期海平面又恢復(fù)到較低的水平?？ㄆザ仄诤Ｆ矫婵傮w上較低，對(duì)應(yīng)著全球海平面的最低值(Haq et al., 2008)?？ㄆザ刂衅诘暮Ｆ矫嫦鄬?duì)上升對(duì)應(yīng)腕足和皺壁珊瑚的滅絕時(shí)期，而卡匹敦期晚期海平面的下降對(duì)應(yīng)沉積來賓灰?guī)r，是蜓類和牙形刺的滅絕時(shí)期。位于合山組底部的吳家坪早期，海平面出現(xiàn)快速上升，此時(shí)對(duì)應(yīng)著菊石的滅絕高峰期(Shen et al., 2009)。這些分析表明，海平面的較低水平對(duì)應(yīng)著該時(shí)期主要的生物滅絕，但生物滅絕的詳細(xì)步調(diào)并沒有與海平面的下降一致，說明海平面的下降至少不是該時(shí)期生物滅絕的唯一原因，盡管有不少學(xué)者認(rèn)為該時(shí)期的海平面下降是主要原因(王國(guó)慶，2004; Qiu et al., 2014)。瓜德魯普世出現(xiàn)顯生宙Sr同位素的最低值(Veizer et al.,1999)，在全球海平面下降的前提下，Sr同位素的低值反映海底巖漿活動(dòng)的來源，暗示著此次滅絕事件可能與地球內(nèi)部動(dòng)力引起的古海洋條件的變化(如海洋初級(jí)生產(chǎn)力、水體氧化還原條件)存在一定聯(lián)系。蓬萊灘GSSP剖面G-L界限的無機(jī)碳-有機(jī)碳差值研究發(fā)現(xiàn)C同位素負(fù)偏反映瓜德魯普世末期海洋初級(jí)生產(chǎn)力降低(Yan et al.,2013)。日本卡穆拉剖面發(fā)現(xiàn)卡匹敦期存在反映高的海洋初級(jí)生產(chǎn)力的卡穆拉變冷事件(Isozaki et al.,2007; Kofukuda et al.,2014)。除此之外，四川廣元朝天剖面發(fā)現(xiàn)該時(shí)期存在海洋缺氧( Isozaki et al.,2007; Saitoh et al.,2013)，這些都是可能導(dǎo)致瓜德魯普世生物滅絕的因素。

綜上所述，生物滅絕事件是一個(gè)復(fù)雜的過程，瓜德魯普世的大規(guī)模海退使得海洋環(huán)境惡化，海洋生物生存壓力增大，尤其是生活在淺海區(qū)域的活動(dòng)空間相對(duì)較窄的淺海生物，同時(shí)古海洋條件發(fā)生惡化，導(dǎo)致大規(guī)模的生物滅絕事件。

6 結(jié)論

對(duì)廣西來賓地區(qū)蓬萊灘剖面瓜德魯普統(tǒng)末期和樂平統(tǒng)早期生境型進(jìn)行詳細(xì)分析，共劃分出4個(gè)大類，5個(gè)亞類，分別為的處于潮間帶和正常浪基面之間的Ⅱ2型，處于上部淺海上部的Ⅲ1型，處于上部淺海下部的Ⅲ2型、處于下部淺海的Ⅳ型和處于半深海的Ⅴ型。

蓬萊灘剖面瓜德魯普統(tǒng)-樂平統(tǒng)(G-L)界線生境型表明，卡匹敦階處于大規(guī)模的海退階段，并且在第9層即J.granti帶上部處于最低水平面，茅口組第3層至第7層，即Jinogondolellaaltudaensis至Jinogondolellaxuanheanensis帶之間發(fā)生海平面上升，在總體上升的趨勢(shì)下有小幅起伏；海平面在卡匹敦階與吳家坪階界線處，即瓜德魯普統(tǒng)與樂平統(tǒng)界線(G-L)處突然發(fā)生大幅度上升；而在在吳家坪階早期海平面持續(xù)上升，變?yōu)楹Ｇ蛛A段。

根據(jù)海平面變化與生物滅絕發(fā)生時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，瓜德魯普世末期低海平面對(duì)應(yīng)著主要的生物滅絕，但該次生物滅絕的詳細(xì)步調(diào)并未完全一致，所以大規(guī)模海退不是造成此次生物滅絕的唯一原因。大規(guī)模海退可以使海洋生物活動(dòng)空間減小，生存壓力增大，同時(shí)海洋環(huán)境的惡化導(dǎo)致了此次生物滅絕。

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The Habitat type and Is Sgnificance of Guadalupian-Lopingian(G-L) Bundary in Penglaitan Sction, Guangxi

WEI Xue-mei, JIANG Zeng-guang, BAI Ma-qu-zong, WEI Heng-ye

(School of Earth Science, East China University of Technology, Nanchang 330013, China)

The authors have carried on the detailed analysis of the habitat type of maokou formation to heshan formation in Penglaitan section, Guangxi. They identified 4 major categories and 5 subclasses of habitat type, it contained Ⅱ2 (between the intertidal zone and normal wave base level), Ⅲ1 (The upper part of the upper shallow seas), Ⅲ2 (the lower part of the upper shallow sea), Ⅳ (the lower shallow sea) and Ⅴ (the bathyal region). Habitat type generally reflected the characteristics of sea level change. From late Guadalupian to early Lopingian, the sea level showed a trend of changes in slowly rising to slowly falling and then suddenly rising. Late Guadalupian was in regressive period, while early Lopingian became into transgression phase.In regressive period, the comparatively low sea level corresponded to the main extinction in this period, but the detailed step of this mass extinction was not consistent with the descending of sea 1evel. So this article hold that the mass extinction in Guadalupian was associated with Large-scale regression, however, large-scale regression was not the only cause of this extinction. Large-scale regression increased the survival pressure of Marine biological, especially for the organisms living in the shallow water area, at the same time, because of the deterioration of the ancient ocean, a mass extinction event happened in end-guadalupian.

Guadalupian; Extinction; Habitat type; Sea-level changes.

2016-06-23

國(guó)家自然科學(xué)基金(41302021)

韋雪梅(1989—)，女，碩士，主要從事碳酸鹽巖沉積學(xué)研究。E-mail：weixuemei2015@163.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.04.005

P534

A

1674-3504(2016)04-0331-10

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