科学前沿

二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝事件是地质历史时期最为严重的一次生物灭绝事件。目前的研究认为,在灭绝后的复苏期,地球仍处于异常环境之中,诸如缺氧,高温等抑制了生物复苏。鲕粒作为一种重要的碳酸盐岩颗粒,记录了海洋环境变化和海水化学特征,是一个可靠的沉积学标志。巨鲕作为一种异常碳酸盐沉积物,在早三叠世全球范围内广泛发育,代表了不利于后生动物生存的极端温室气候条件,在中三叠世早期环境稳定后,巨鲕等异常碳酸盐沉积物变得十分罕见。然而,贵州册亨坡短剖面中三叠世初地层中巨鲕的发现,是否意味着该时期古海洋环境条件仍然没有恢复正常呢?因此我们对贵州册亨坡短剖面中三叠世初地层中的巨鲕进行了系统研究,结合其所在的沉积环境,探讨中三叠世初的海洋环境,为研究生物灭绝与复苏过程提供一些新的材料。 经过野外实地踏勘与室内显微镜薄片观察,对册亨坡短剖面坡段组底部的碳酸盐岩进行了深入研究。通过对碳酸盐岩颗粒的统计,结合沉积微相和沉积组构的详细分析,从鲕粒特征、鲕粒含量、生屑含量以及沉积微相等多个维度综合考量,对鲕粒富集层位的沉积环境进行了全面而深入的分析。根据岩石结构和碳酸盐岩颗粒特征等识别出4种微相类型,包括鲕粒颗粒灰岩微相、泥晶灰岩微相、生物碎屑颗粒灰岩微相和双壳类砾状灰岩微相。详尽的沉积微相分析结果显示册亨坡短地区在中三叠世早期台地边缘呈现出鲕粒滩与生物碎屑滩相互交错的沉积模式。册亨坡短地区坡段组共发现了4种不同的鲕粒,包括普通同心鲕粒、巨型同心鲕粒、多晶鲕粒和泥晶鲕粒,可认为有两个鲕粒富集时期。坡短地区的鲕粒粒径大小介于0.12至9.39 mm之间,且以文石质鲕粒占据主导地位。这些特征与中三叠世其他地区的鲕粒发育存在显著差异。值得一提的是,这些鲕粒与早三叠世初期发育的巨鲕在原生矿物组成及沉积环境上展现出了极高的相似性。这一发现可能暗示着,在中三叠世初期,坡短地区海水的碳酸盐饱和度仍然维持在一个较高的水平,进而反映出该地区在中三叠世初期依然处于一种异常的海洋环境之中。这一推论进一步指向了中三叠世全球海洋环境存在显著的区域性差异的可能性,而这种差异性可能是导致中三叠世生物复苏辐射模式复杂多变的重要原因之一。 为了探寻二叠纪-三叠纪全球鲕粒的时空分布变迁与海洋环境变化间的关系,寻找鲕粒的纬度变化的驱动因素,本研究对二叠纪-三叠纪全球鲕粒进行了统计。依据鲕粒纹层特征将全球鲕粒区分为5种不同类型,将收集的发育鲕粒的时间数据分成了6个时间段。同时基于现代经纬度数据,通过R语言rgplates软件包进行古经纬度数据恢复。并将鲕粒的纬度数据分配至5个不同的纬度区间。对鲕粒类型统计结果的分析显示,二叠纪至三叠纪,不同类型的鲕粒占比在持续变化,但同心鲕一直为主要鲕粒类型。早中二叠世和中晚三叠世,鲕粒在北纬地区更加集中,在南纬地区略少,在南北纬15°-35°左右更加发育,在低纬度地区(S10°-N10°)较少。而在晚二叠世末和早三叠世初,鲕粒则在中低纬度广泛发育,发育地点的数量要多于现代和二叠纪-三叠纪其他时期,同时在中低纬度没有明显的鲕粒发育稀疏纬度区间。鲕粒的纬度分布在正常气候条件下与海水盐度、海洋风暴等有明显联系。在异常气候条件下,则与海洋环流、海水化学条件、浅水沉积区域面积、温度、海洋风暴等因素相关,众多因素间具有的复杂关系以及它们如何影响鲕粒的纬度分布仍需要进一步研究探讨。