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上扬子地区早三叠世错时相沉积记录

作　者: 张华
导　师: 时志强
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质学
关键词: 上扬子地区早三叠世大灭绝错时相 Gaia
分类号: P512.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

上扬子地区P-T转折时期广泛发育各种类型的错时相碳酸盐岩,主要包括微生物岩、蠕虫状灰岩、条带状灰岩、纹层灰岩以及扁平砾石砾岩。微生物岩整体呈丘状产出,内部纹层发育；其主要岩性为粒泥灰岩和泥粒灰岩；岩石内部生物较少,种类单一,主要为一些介形虫、小型腹足和小型腕足等生物化石。P-T过渡时期的蠕虫状灰岩发育于下二叠统长兴组生物碎屑灰岩之上,其所属时代为晚二叠世。蠕虫状灰岩主要由浅色“基质”和深色“蠕体”两部分组成,蠕体方解石含量较高,泥质含量较低；而基质方解石含量较低,泥质含量较高。根据蠕体分布形态将蠕虫状灰岩分为三类,即蠕体呈顺层连续的线纹状分布的蠕虫状灰岩、蠕体呈顺层断续的点线纹状分布的蠕虫状灰岩以及蠕体呈异形杂乱状分布的蠕虫状灰岩。各类蠕虫状灰岩在形成演化上具有一定的先后顺序,蠕体呈顺层连续状分布的蠕虫状灰岩最先形成,顺层断续状次之,蠕体呈异形杂乱排列的蠕虫状灰岩最后形成。各类蠕虫状灰岩在成因上相互联系,其形成与沉积分异作用、成岩作用以及后期水动力改造作用有关。条带状灰岩常与泥晶灰岩、粉砂质泥岩等呈互层产出。镜下显示,条带常为规则的泥质、泥灰质薄层或不规则的泥质团块。泥质纹层被压实后对碳酸盐团块的干扰现象比较普遍,显示不规则的灰质团块是后期压实作用的结果。扁平砾石砾岩见于广元上寺和青川大沟里P—T界线地层剖面中,其常与薄层状、纹层状泥质灰岩、灰质泥岩共生,并伴随有丘状交错层理、菊花状构造、底面侵蚀构造等反映风暴作用的标志性沉积构造。研究表明,扁平砾石砾岩的形成大致经历了以下四个阶段：(1)薄层状灰岩—灰泥岩快速沉积阶段；(2)灰岩等富碳酸盐层变形、破碎；(3)富泥层对富碳酸盐层的进一步破坏；(4)风暴等对前期砾屑的侵蚀、搬运阶段。P-T生物大灭绝后,全球环境剧变。错时相沉积在这一时期广泛出现,指示了当时紊乱、异常的大气条件和海洋环境。微生物岩在大灭绝后迅速出现,表现出微生物等对当时恶劣的环境具有较强的适应能力,并经历了存活—稳定—繁盛的自身演化过程；条带状灰岩、纹层状灰岩、蠕虫状灰岩以及扁平砾石砾岩的岩石学特征及成因机制表明,这些错时相沉积的形成具有相似的海洋化学条件和沉积背景。原始沉积的成层特征保存完好是这些错时相共有的特征,其可能反映了生物大灭绝后底栖后生动物的减小和生物垂向扰动能力的降低；而可能由深部碳酸盐过饱和的贫氧海水上翻以及微生物新陈代谢引起的同沉积海底胶结作用,则是这一时期这些错时相沉积体或沉积构造得以形成的又一关键因素。薄层状灰岩、纹层状灰岩等静水沉积物之上,普遍发育与强水动力条件有关的扁平砾石砾岩、角砾状灰岩、丘状交错层理粉砂岩,反映了特提斯洋在这一时期曾经历过从停滞到动荡的海洋环境变化。大规模的风暴沉积物在全球下三叠统地层中广泛出现,表明了当时的气候处于极端异常的状态,气候的剧烈变化可能与当时盛行的巨型季风有关。停滞的海洋循环、底层海水普遍缺氧,碳、氧、硫同位素负偏、H2S和CO2的增多,海水碱性增强、盐度升高、同沉积海底胶结作用的广泛发生等构成的早三叠世海洋环境,是错时相沉积得以发育并作为P—T过渡时期重要沉积类型的基础。强烈的巨型季风、频繁的风暴活动等外界因素对沉积物的侵蚀、再改造,最终导致类型丰富的错时相碳酸盐岩在全球这一时期广泛再现。灭绝事件后,贫瘠的生物圈对地球系统的反馈作用随之减弱,原本混乱的地球系统在得不到生物圈有效制约的状况下,进一步恶化直至走向极端,而以错时相为代表的异常沉积以及风暴岩的大规模出现正是始于对环境走向极端的自然响应。我们将生物圈对地球系统的这一调节过程称之为Gaia效应。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章前言  11-17
  1.1 选题依据及意义  11-13
  1.2 研究思路及完成工作量  13-14
  1.3 研究现状  14-17
    1.3.1 错时相的时空分布  14-15
    1.3.2 上扬子地区错时相研究现状  15-17
第2章地质背景  17-20
  2.1 区域构造演化  17-18
  2.2 沉积背景及地层特点  18-20
第3章典型剖面及地层描述  20-29
  3.1 广元上寺剖面  20-23
  3.2 重庆北碚水井坪剖面  23-27
  3.3 重庆中梁山北风井剖面  27-29
第4章上扬子地区早三叠世错时相沉积  29-57
  4.1 蠕虫状灰岩(Vermicular Limestone)  29-34
    4.1.1 蠕虫状灰岩研究概况  29-30
    4.1.2 重庆水井坪剖面蠕虫状灰岩特征描述  30-33
    4.1.3 成因解释  33-34
  4.2 扁平砾石砾岩(Flat—pebble conglomerates)  34-43
    4.2.1 青川大沟里扁平砾石砾岩  34-37
    4.2.2 广元上寺角砾状灰岩、扁平砾石砾岩  37-40
    4.2.3 扁平砾石砾岩形成机制探讨  40-43
  4.3 条带状灰岩(Ribbon limestone)  43-45
  4.4 薄层状灰岩、纹层灰岩(Thin—bedded,laminated limestone)  45-48
  4.5 微生物岩(Microbialite)  48-54
    4.5.1 微生物岩研究概况  48-51
    4.5.2 上扬子地区微生物岩  51-54
  4.6 海底碳酸盐胶结岩扇(Carbonate seafloor fans)和潮下皱纹构造(Subtidal wrinkle structures)  54-55
  4.7 上扬了地区错时相沉积的古地理背景  55-57
第5章 P—T生物大灭绝的C、O同位素响应  57-62
第6章讨论  62-73
  6.1 早三叠世的古海洋、古气候  62-64
  6.2 蠕虫状灰岩的时限讨论  64-65
  6.3 错时相沉积指示的古环境特征  65-67
  6.4 早三叠世特提斯地区风暴活动的诱发机制探讨  67-68
  6.5 大灭绝后的环境效应——Gaia  68-73
结论  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-84
攻读学位期间取得学术成果  84

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