华南二叠纪与三叠纪之交缺氧事件的草莓状黄铁矿指标

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41172036
项目类别：
面上项目
资助金额：
73.0万
负责人：
王永标
依托单位：
中国地质大学（武汉）
学科分类：
D0202.地层学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
杨浩；何磊；廖卫；翁泽婷；孟峥；
关键词：
二叠纪与三叠纪古氧相华南草莓状黄铁矿

项目摘要

二叠纪与三叠纪之交海洋缺氧被认为是生物灭绝的原因之一。前人在沉积相、碳同位素、硫同位素和生物化石等方面的研究均不同程度地解释了大灭绝后缺氧事件的存在，但尚无法对缺氧程度作进一步的限定和细分。草莓状黄铁矿与水体缺氧程度之间具有很好的对应关系，将进一步限定二叠纪与三叠纪之交海洋缺氧的程度，为缺氧事件提供更细化的古氧相指标。通过对华南二叠纪与三叠纪之交浅水台地环境草莓状黄铁矿的系统研究，将重点突破二叠纪末生物大灭绝后浅水台地环境上古氧相的具体表现和变化规律。在此基础上，适当结合深水相剖面草莓状黄铁矿的研究，对比不同水深条件下缺氧事件可能存在的差异，了解缺氧事件与古地理背景之间的关系。结合浅水台地碳酸盐沉积微相的变化，了解大灭绝期间古氧相变化在化石组合和沉积微相上的记录和反映。配合同位素测试分析，查明二叠纪与三叠纪之交草莓状黄铁矿所指示的古氧相变化与硫和碳同位素偏移之间在时间和变化程度上的关系。

结项摘要

全球性的海洋缺氧被认为是导致二叠纪末海洋生物灭绝的原因之一。有关海洋缺氧的证据包括沉积相变化及各种地球化学指标。但由于二叠纪末海洋中大量火山灰及陆源物质的带入，一些地球化学指标可能会受到物源性质的影响而具有多解性。然而，近年来的研究表明，无论是在现代海洋沉积物中还是古代岩石中，草莓状黄铁矿粒径大小均被认为是一种有效的海洋氧化还原的指标。与其它地球化学指标相比，草莓状黄铁矿指标不受成岩作用的影响。为此，本项目以华南二叠纪－三叠纪之交不同水深剖面为研究对象，利用水体缺氧程度与草莓状黄铁矿粒径的对应关系，分析了二叠纪末生物大灭绝前后海洋古氧相的变化规律。.本项目有关古氧相的研究分别选取了浅水台地和深水盆地相剖面为研究对象。其中，浅水台地相剖面主要为湖南慈利高垭剖面、贵州打讲剖面。深水相剖面包括四川广元朝天、重庆凉风垭、湖南长滩河、浙江煤山、湖北京山和赤壁剖面。主要研究内容包括剖面的牙形石化石、地层序列、沉积微相、草莓状黄铁矿和碳氧同位素和微量元素。其中，通过扫描电镜照片和统计草莓状黄铁矿粒径共计18795个。.研究发现，二叠纪末生物大灭绝前，浅水台地生物碎屑灰岩中化石丰富，未见草莓状黄铁矿，反映台地环境均处于富氧状态。但大灭绝后，台地上普遍出现微生物岩，其中含大量粒径6-8微米的草莓状黄铁矿，反映台地环境普遍出现贫氧状态。与之不同的是，在深水盆地灭绝界线之下地层中总体富含粒径较小（5-7微米）的草莓状黄铁矿，反映生物大灭绝前深部海水总体处于缺氧或下贫氧状态。但大灭绝界线之上大致相当于煤山剖面27-33层的地层中，普遍缺乏草莓状黄铁矿，反映生物大灭绝后深部海水曾一度充氧。之后，随着早三叠世海侵的扩大和水深的加深，深水环境又重新回归至缺氧或贫氧状态。.早期有关缺氧导致生物大灭绝的证据有一部来自浙江煤山剖面。而本项目的研究发现，包括煤山剖面在内的深水盆地大灭绝后相当一段时间内并不缺氧。这对传统认为的缺氧导致生物灭绝的假说提出了挑战。同时，深水相碳同位素负偏刚好与草莓状黄铁矿指示的充氧事件相对应，因此前人有关缺氧海水上翻导致碳同位素负偏的假说也需要重新考虑。