泥盆紀(jì)與侏羅紀(jì)層孔蟲及生物礁對比研究

王小陽，王振鴻，肖傳桃龔文平，李 超，田海艷

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

1 泥盆紀(jì)與侏羅紀(jì)生物礁基本概況及演化

1．1 泥盆紀(jì)生物礁

早泥盆世以碎屑巖沉積為主，海平面上升，陸棚面積擴(kuò)大，水體加深，浪基面上升，光合作用所能到達(dá)的界面隨之上移，使下部水體光合作用減弱［1］，致使生物礁屬種較少。

中泥盆世后的海平面持續(xù)上升體急驟擴(kuò)展，使海域面積大增缺氧水臺地大范圍淹沒，中泥盆世早期隨著海侵規(guī)模的擴(kuò)大，在臺地內(nèi)部和邊緣底棲生物大量繁盛，碳酸鹽巖沉積良好，因此形成規(guī)模不等、數(shù)量眾多的生物礁。

晚泥盆世早期生物礁發(fā)育較好，隨著海侵規(guī)模的擴(kuò)大，出現(xiàn)大量碳酸鹽巖。然而晚期，全球海平面下降。造成地表大面積的暴露，加之藻類迅速繁殖，導(dǎo)致表層海水缺氧。生物礁大量滅絕。

1．2 侏羅紀(jì)生物礁

侏羅紀(jì)生物礁在國內(nèi)報道很少，僅限于西藏地區(qū)，該處論述的生物礁產(chǎn)于班公錯-怒江縫合帶一線［1-3］。侏羅紀(jì)生物礁的演化分為3個階段：奠基階段、發(fā)育階段和衰亡階段［2-4］。

1）奠基階段 奠基階段為礁基的形成階段，殘留海盆陸緣開闊動蕩的淺海環(huán)境，僅見少量造礁生物存在，水體能量較高，隨著海平面的上升水體能量變小，造礁生物增多并固著生活。

2）發(fā)育階段 發(fā)育階段造礁生物大量繁殖，生態(tài)環(huán)境變?yōu)闇嘏⑶鍧?、氧和光充足，循環(huán)較好的正常淺海，使得生物大量繁殖并固著生長，構(gòu)成較堅實的抗浪格架，并形成了障積巖隆礁。

3）衰亡階段 生物礁衰亡大多是由于盆地的下降速率大于或小于生物礁的生長速率，從而產(chǎn)生海平面上升或下降，水體變深或變淺所致。

2 生物礁對比

2．1 巖相古地理條件

泥盆世時期，古大洋赤道暖流自東向西流動，并在運(yùn)動過程的中后期碰到大陸轉(zhuǎn)向，在其附近形成溫暖的海域，為層孔蟲的發(fā)展與生物礁的形成創(chuàng)造了有利條件。而現(xiàn)代珊瑚礁也多分布于大洋低緯西側(cè)。Thompson（1988）認(rèn)為生物礁生長的最佳溫度為24～28℃［5］；Van Geldern（2006）探討泥盆紀(jì)氧同位素時認(rèn)為33℃是泥盆紀(jì)海洋存在生物的最高溫度［5］。

侏羅紀(jì)時期，藏北地區(qū)班公錯-怒江縫合帶拼合后形成殘留淺海相盆地，該時期研究區(qū)為熱帶氣候，淺灘亞相的存在是生物礁發(fā)育的基礎(chǔ)，基底地形的形態(tài)控制了礁體的橫向延伸規(guī)模，相對海平面的變化不穩(wěn)定是導(dǎo)致生物礁在縱向上發(fā)育不連續(xù)和厚度不大等特征的主要因素。侏羅紀(jì)生物礁無論發(fā)育于何種沉積相帶內(nèi)，它們均構(gòu)筑于淺灘亞相基礎(chǔ)之上，礁基幾乎均由亮晶砂屑灰?guī)r、亮晶生物屑灰?guī)r或亮晶核形石灰?guī)r組成，其中多發(fā)育交錯層理。研究區(qū)生物礁在橫向上多具有橫向延伸規(guī)模小、數(shù)量多的特征，這種現(xiàn)象可能與當(dāng)時的古地理條件密切相關(guān)，當(dāng)班公錯-怒江縫合帶拼合后，所殘留的盆地基底地形在拼合過程中受到較大影響而不平整，從而造成生物礁在橫向上規(guī)模較小而數(shù)量較多的特征［6］。

2．2 大地構(gòu)造條件

泥盆紀(jì)存在夷平的古陸，地勢又東北向西南傾斜。在早泥盆世初期，由于海浸擴(kuò)大、盆地沉陷、海水加深，致使光照不充分、鹽度加大。到早泥盆世晚期，大規(guī)模海侵導(dǎo)致海域迅速擴(kuò)大，促使碳酸鹽巖臺地廣泛分布。中泥盆世，受加里東運(yùn)動的影響，沉積環(huán)境由海陸交替的碎屑巖急劇轉(zhuǎn)變?yōu)榭涨伴_闊的海域沉積。隨后海侵進(jìn)一步擴(kuò)大，陸表海的發(fā)展達(dá)到鼎盛時期，晚泥盆世由于 “加里東運(yùn)動”結(jié)束后造成全球范圍的海退，其結(jié)果是陸地面積進(jìn)一步擴(kuò)張，地形起伏復(fù)雜，氣候變得干燥炎熱。

侏羅紀(jì)時期研究區(qū)生物礁主要沿班公錯-怒江縫合帶一線展布，并產(chǎn)于縫合帶以北的中段-東段地區(qū)，縫合帶東段經(jīng)歷了克拉通化階段、克拉通階段、怒江洋盆擴(kuò)張階段、俯沖消減階段、閉合碰撞階段和碰撞期后階段?？傊喙e-怒江縫合帶在三疊侏羅紀(jì)時期是一個小洋盆，而且應(yīng)屬于中特提斯洋的一部分［7］。至于有關(guān)班公錯-怒江縫合帶中段東段的拼合時間，根據(jù)研究區(qū)侏羅紀(jì)生物礁發(fā)育的層位及含礁地層與下伏地層的接觸關(guān)系，認(rèn)為該縫合帶在東段拼合于中侏羅世早期 （柳灣組沉積期），中段則拼合于中侏羅世末期或晚侏羅世初期 （沙木羅組沉積期之前），生物礁的生長代表了班公錯-怒江縫合帶拼合后的殘留盆地淺海相沉積［6］。

2．3 古生態(tài)及地理位置

泥盆紀(jì)是雙帶型四射珊瑚繁盛時期［8］，此外泥盆紀(jì)還是植物首次登陸的時期［1］，植物生長范圍的擴(kuò)大和埋藏量的增加也有可能對海洋C含量的變化產(chǎn)生影響。泥盆紀(jì)生物礁多分布在南天山區(qū)、古特提斯區(qū)、華南區(qū)、華北北緣區(qū)、準(zhǔn)噶爾興安區(qū)和保山區(qū)［9］。

侏羅紀(jì)時期，班公錯-怒江縫合帶南北兩側(cè)的崗底斯板塊和羌唐昌都板塊均發(fā)育熱帶生物群［10］，此外，在侏羅紀(jì)羌唐昌都板塊發(fā)育了較多的白云巖、灰?guī)r、紫紅色碎屑巖，早中侏羅世還發(fā)育了煤層和石膏沉積，晚侏羅世地層中也發(fā)育了煤線。上述特征表明，研究區(qū)在侏羅紀(jì)處于熱帶地理位置，為生物礁的發(fā)育創(chuàng)造了良好的條件［6］。侏羅紀(jì)生物礁多分布在西藏安多縣班公錯-怒江縫合帶一線［3，6，11］。

2．4 造礁生物、附礁生物及相分異

泥盆紀(jì)造礁生物主要為層孔蟲 （Order Labechiida kuhn拉貝希層孔蟲和Amphiporidae雙孔層孔蟲）、珊瑚和少量苔蘚蟲附礁生物，有珊瑚、腕足類、腹足類［12］、介形類和雙殼類，其次為有孔蟲、頭足類、海百合莖碎片、棘皮動物及藻類等。泥盆紀(jì)多為礁核相、礁坪和礁后瀉湖相［13］。

侏羅紀(jì)造礁生物主要為層孔蟲 （枝狀層孔蟲Cladocoropsis和筒狀層孔蟲Milleporidiumcylin-dricum）、六射珊瑚 （Actinastraea和 Schizosmilia rollieri）和固著雙殼類［3，6，11］。附礁生物有雙殼類、腹足類等［6］。侏羅紀(jì)多為障積巖相、障積-骨架巖相［2］。

2．5 礁的特征

泥盆紀(jì)生物礁有大有小，小的高數(shù)米至10余米［12］，大的隆起幅度可達(dá)900余米。形態(tài)主要有寶塔狀、丘狀、點狀、潛伏狀、馬蹄狀。從早泥盆世碎屑巖沉積，到中泥盆世碳酸鹽巖，再到晚泥盆世碎屑巖、淺水石灰?guī)r和白云巖沉積，泥盆紀(jì)礁巖有亮晶生物灰?guī)r、亮晶珊瑚-層孔蟲灰?guī)r、薄殼節(jié)石泥晶灰?guī)r、生物屑泥晶灰?guī)r［9］。

侏羅紀(jì)生物礁整體規(guī)模比較小，高度多在1．5～3．5m，剖面上出露長度20～50m，區(qū)域上延伸約10km［2-3，6］。形態(tài)主要為丘狀、面包狀、似層狀［2，14-15］，橫向上具指狀相變特征，分帶明顯。在侏羅紀(jì)發(fā)育較多白云巖、灰?guī)r、紫紅色碎屑巖，早中侏羅世還發(fā)育了煤層和石膏沉積，晚侏羅世地層中也發(fā)育了煤線。侏羅紀(jì)礁巖有亮晶砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、亮晶生屑砂屑灰?guī)r、亮晶核形石灰?guī)r、砂屑灰?guī)r［2-3，6］。

2．6 礁死亡原因

晚泥盆世末發(fā)生了F／F全球性生物絕滅事件，絕大多數(shù)泥盆紀(jì)淺海臺地相珊瑚都遭到破壞。主要原因是海平面快速下降，造成地表大幅度暴露，藻類大量繁殖，致使水體缺氧［13］，海水物化條件惡化，不利于生物礁發(fā)展。另一種觀點是在泥盆紀(jì)世界范圍內(nèi)存在廣泛的熱液和火山活動，該事件造成的海水酸化對晚泥盆世的海洋生態(tài)系造成重大創(chuàng)傷［16］，并直接導(dǎo)致鈣質(zhì)骨骼生物，如層孔蟲珊瑚礁生態(tài)系徹底崩潰。

侏羅紀(jì)生物礁礁體衰亡的原因有2種：第1種是由于礁體賴以生存的環(huán)境變淺，水體能量增強(qiáng)，使得造礁生物大量減少直至消失，被淺灘環(huán)境所取代；第2種是由于礁體的生態(tài)環(huán)境突然變深，水體的循環(huán)、溫度、光線和氧的含量等環(huán)境因子均不適合造礁生物的生存，從而使得造礁生物大量減少甚至很快消失［2］。

3 結(jié) 論

1）泥盆紀(jì)生物礁數(shù)量多，侏羅紀(jì)數(shù)量相對較少。泥盆紀(jì)分布范圍廣，廣西、四川、湖南等均可見。侏羅紀(jì)僅在西藏地區(qū)有所記載。

2）泥盆紀(jì)礁體形態(tài)豐富多樣，侏羅紀(jì)比較單一。侏羅紀(jì)生物礁主要發(fā)育在藏北狹長殘留洋盆內(nèi)，呈東西走向，緯度位置相近，因此形態(tài)單一。

3）泥盆紀(jì)生物礁規(guī)模較大，侏羅紀(jì)生物礁規(guī)模較小。泥盆紀(jì)大規(guī)模海侵，促使碳酸鹽巖臺地廣泛分布。侏羅紀(jì)班公錯-怒江縫合帶構(gòu)造活動強(qiáng)烈，大地條件不穩(wěn)定，水體動蕩，致使規(guī)模較小。

4）泥盆紀(jì)生物礁消亡主要原因是海平面下降導(dǎo)致水體缺氧，海底大量熱液活動致使海水酸化。侏羅紀(jì)生物礁消亡則是由水體變化造成。

［1］陳代釗，陳其英，江茂生 ．泥盆紀(jì)海相碳酸鹽巖碳同位素組成及演變 ［J］．巖相古地理，1995，15（5）：23-27．

［2］肖傳桃，李藝斌，胡明毅，等 ．西藏安多縣東巧侏羅世生物礁的發(fā)現(xiàn) ［J］．地質(zhì)科學(xué)，2000，35（4）：501-506．

［3］肖傳桃，李藝斌，胡明毅，等 ．藏北地區(qū)侏羅紀(jì)生物礁的發(fā)現(xiàn)及其意義 ［J］．中國科學(xué)基金，2000：178-182．

［4］董得源 ．層孔蟲的發(fā)生、發(fā)展和消亡 ［J］．古生物學(xué)報，1989，28（4）：47-50．

［5］程紅光，李心清，袁洪林，等 ．泥盆紀(jì)海水的碳、氧同位素變化——來自腕足化石的同位素記錄 ［J］．地球?qū)W報，2009，30（1）：79-88．

［6］肖傳桃，李藝斌，胡明毅，等 ．藏北安多-巴青地區(qū)侏羅紀(jì)生物礁類型及其形成條件 ［J］．江漢石油學(xué)院學(xué)報，2004，26（4）：5-9．

［7］尹光候，侯世云 ．西藏碧土地區(qū)怒江縫合帶基本特征與演化 ［J］．中國區(qū)域地質(zhì)，1998，17（3）：246-254．

［8］廖衛(wèi)華 ．泥盆紀(jì)最早期和最晚期珊瑚群研究的進(jìn)展——兼論泥盆紀(jì)珊瑚的絕滅、復(fù)蘇及其底棲組合 ［J］．古生物學(xué)報，1997，32（2）：144-147．

［9］廖衛(wèi)華 ．中國泥盆紀(jì)珊瑚的生物地理及其群落生態(tài) ［J］．古生物學(xué)報，2000，39（1）：126-135．

［10］殷鴻福 ．中國古生物地理學(xué) ［M］．武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1988．

［11］董得源，汪明洲 ．藏北安多一帶晚侏羅世層孔蟲的新材料 ［J］．古生物學(xué)報，1983，22（4）：17-20．

［12］鄭和榮 ．四川龍門山唐王寨地區(qū)同斜碳酸鹽緩坡上的丘礁 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，1991，12（4）：457-463．

［13］吳志如，王約 ．貴州獨山泥盆紀(jì)晚期生物絕滅的影響因素 ［J］貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），2008（5）：37-39．

［14］肖傳桃 ．古生物學(xué)與地史學(xué)概論 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2007．

［15］董得源 ．古生代層孔蟲的生態(tài)特征 ［J］．地層學(xué)雜志，1986（2）：27-31．

［16］吳義布 ．華南泥盆紀(jì)生物礁演化及其控制因素 ［J］．古地理學(xué)報，2010，12（3）：254-266．