中国陆相下三叠统大龙口阶及其界线层型研究报告 中国陆相下三叠统底界界线层型候选剖面研究 ()
喻建新
(中国地质大学，武汉 430074)
1 研究简况
二叠纪—三叠纪是地球从古生代向中生代演化发展的重要阶段，这段地史时期地质演变的内容、特点、规模及其起因，一直都是地学界重视并致力探讨的前沿课题之一。目前，这一时期海相地层层序、生物群的变化及地质事件的研究非常深入，并在中国浙江省长兴县煤山建立了全球海相二叠系—三叠系界线层型剖面与点，即 “金钉子”(GSSP)(Yin et al.，2001)，给该重大界线地层研究画上了标志性符号。随之而来的是，陆相二叠系—三叠系辅助层型剖面和点的确定及界线的精确厘定则成为近期研究的热点，国际竞争也日趋激烈。由于这一时期陆相地层的划分、对比及其生物群面貌的研究相对薄弱，至今尚未确立一个为多数地质学者公认的典型剖面。而我国早先对陆相二叠系—三叠系界线研究主要集中在北方地区，特别是准噶尔盆地西南缘乌鲁木齐—阜康—吉木萨尔一带发育最好，研究也最完善，开展了生物地层、事件地层、沉积、气候等多方面研究，使该剖面具有很强的竞争陆相二叠系—三叠系界线层型剖面的能力。Lozovsky(1998)也认为中国新疆准噶尔盆地和俄罗斯莫斯科盆地以完整的剖面和丰富的脊椎动物化石产出而成为选取陆相二叠系—三叠系界线辅助层型剖面和点的理想地区，但由于大隆口事件而搁浅。目前，国际上研究较深入、影响较大、较有竞争力的陆相剖面有南非的卡鲁盆地、俄罗斯地台和澳大利亚的鲍温(Bowen)盆地和悉尼(Sydney)盆地。这些盆地生物地层研究都较详细，并发现了可与海相剖面对比的界线剖面异常层，证实了具有全球意义的各种事件的存在(如菌孢富集事件、火山事件、天体撞击事件、环境崩溃事件等)。因此，尽快在我国寻找并推荐陆相二叠系—三叠系辅助层型候选剖面和点的工作刻不容缓。
研究表明，二叠纪—三叠纪之交是地球演化史上急剧变化的重要时期之一，特别是造成大量海生生物(90%)和陆生生物(70%)的灭绝，但对于造成这种变化的原因莫衷一是。人们提出了许多的假说(火山事件、天体撞击、缺氧沉积、环境变化、磁性倒转、海平面变化等)试图解释这种全球性变化规律，但尚未有哪种假说令人信服。对于该时期沉积环境变化、环境变化与生物灭绝之间的相互关系等也存在不同的争议。因此，开展对该时期沉积学与层序地层研究，对陆相二叠系—三叠系界线辅助层型剖面和点的精细厘定、探讨生物灭绝之谜具有重要意义。
我国华南上扬子黔西滇东地区在二叠纪—三叠纪转折时期，处于康滇古陆的东缘，这一时期本区总体处于滨海环境，由西至东依次接受了陆相—海陆过渡相—海相沉积，剖面保存较好，生物较为发育，地层连续，相序完整，有利于在该区开展陆相地层及层型剖面研究工作。可以说，它是华南乃至世界海相和陆相二叠系—三叠系界线划分与对比研究的重要地区。新中国成立前，研究工作主要停留在地质认识的初步阶段，即宏观的地层古生物阶段。新中国成立后，地层研究与认识逐步深入，并开展了沉积环境与相及岩相古地理研究工作。例如，中国科学院南京地质古生物研究所(1980)在进行详细的生物地质学研究的基础上，对该区地层进行了充分的归纳与总结，认为滇黔交界地区陆相或具海相夹层的晚二叠世含煤地层的时代包括了整个晚二叠世，与上覆的 “卡以头砂页岩层”为连续沉积，根据双壳类、介形类、昆虫和孢粉等化石，认为 “卡以头组”属早三叠世最早期，是飞仙关组最下部地层在该区的相变。杨遵仪等(1987)、殷鸿福等(1995)在黔滇交界盘县一带做了海陆过渡相地层剖面和生态地层工作。王尚彦、殷鸿福(2001)在滇东黔西地区开展了陆相二叠系—三叠系界线综合地层研究，并进行了沉积相与层序地层的初步研究，发现了具有事件地层标志的陆相二叠系—三叠系界线粘土层。该界线粘土层的发现为进一步在该区开展陆相界线地层的研究打下了基础，同时为海、陆相界线地层对比和陆相二叠系—三叠系界线的确定提供了有利条件。彭元桥(2002)通过研究，对该区陆相二叠系—三叠系界线进行了进一步确定，并探讨了陆地生命事件过程。因此，在该区通过沉积环境与层序地层研究，对于力争在我国建立陆相二叠系—三叠系辅助层型候选剖面，确定下三叠统底界，寻找二叠纪与三叠纪之交全球环境变化和生物集群灭绝、复苏原因，探讨海平面变化及对陆相沉积物、环境与生物灭绝的影响具有十分重要意义。
2 完成的工作量
本年度项目组组织国内外专家进行 2 次野外工作，完成了 2 条陆相二叠系—三叠系界线剖面(贵州威宁岔河，贵州威宁哲觉)和 2 条海陆交互相二叠系—三叠系界线剖面(云南宣威密德、贵州盘县土城剖面)的补充工作(图 1)，采集各类样品(表 1)。初步建立了华南、西北地区下三叠统陆相、海陆交互相界线地层对比框架。
图 1 研究区交通位置图
表 1 工作量统计表
3 取得的成果
3.1 陆相二叠系—三叠系界线研究
课题组提出以贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面作为陆相辅助层型剖面，其卡以头组作为陆相大龙口阶建阶层型进行详细研究，取得的成果如下。
3.1.1 确立了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线地层的界线层组
经粘土岩和生物化石的研究，在初步确定的生物地层界线附近发现有 2 层具事件意义的粘土岩，存在与海相金钉子剖面相似的岩性和事件组合的界线层序列，即由界线下粘土岩 + 界线层 + 界线上粘土岩组成的三层式界线层序列(界线层组)。威宁岔河剖面的 66f 层至 68c 层为界线层组。界线层组的确立，为生物地层界线的确定缩小至 1 m 的范围，同时解决了陆相二叠系—三叠系界线与海相二叠系—三叠系界线对比的困难。
3.1.2 提出大龙口阶底界生物地层划分依据
化石研究初步确定了生物地层界线。陆相二叠系—三叠系界线地层中的化石主要有植物和孢粉两大类及分子化石。
3.1.2.1 植物化石
有关我国南方早三叠世植物化石的研究，始于周志炎对海南岛琼海县九曲江一带岭文组(周志炎和厉宝贤，1979)的研究，曾报道有 18 属 20 种，1995 年增加为 28 属 38 种(李星学主编，1995)，它们是 Equisetites，Phyllotheca，Neocalamites，Neuropteridium，Albertia，Voltzia，Glyptolepis 等。岭文组植物化石属种有许多与西欧斑砂岩植物群相同，且产植物化石的层位及岩性非常相近，它们同属早三叠世晚期，即奥伦尼克期，建立早三叠世晚期 Neuropteridium-Albertia-Voltzia 植物组合。姚兆奇(1978)研究华南大羽羊齿煤系，在我国黔西滇东二叠系—三叠系连续剖面上(卡以头组内)发现 Annulariaskirakii，Lobatannularia sp.， Lepidodendron sp.， Pecopteris sp.， Compsopteris sp.， Gigantonoclea sp.，Gigantopteris dictyophylloides，Rhipidopsis sp.等华夏植物群重要分子和早三叠世双壳类 Towapteria aff.scythica，Leptochondris bittneci，Myophoria(Neoschizodus)ovata，Unionites fassaensis，Pteria ussurica varia-bilis 等同层产出或其上出现，认为层位相当于飞仙关组下部的 Claraia wongi 带和 Claraia stachi 带，属印度阶的下部。上述化石与我们的研究比较，除前者未见有 Annalepis 和 Peltaspermum 外，其他化石二者表现出惊人的一致，笔者相信晚二叠世植物群残存分子或大羽羊齿植物群残存分子(Yu et al.，2007)和早三叠世 Annalepis 共同构成我国南方早三叠世早期植物组合。该植物组合的建立不仅填补了早三叠世晚期岭文组与晚二叠世 B 期(李星学，1995)Gigantonoclea guizhouensis-Ullmannia cf.bronnia-Annularia pinglouensis 组合之间的空白，确定为下三叠统大龙口阶底界，而且在三叠世纪植物演化、植物地理区域及早三叠世植物对比上具有重要意义。
与华北下三叠统下部刘家沟组的植物组合(王自强等，1989)比较，具有可比性。
结合前人成果，我们把中国南方晚二叠世—早三叠世植物群归纳为下列连续性组合:
早三叠世奥伦尼克期植物(陆相): 岭文组
Neuropteridium-Albertia-Voltzia 组合
早三叠世印度阶植物(陆相): 卡以头组
Annalepis zeilleri-Pleuromeia-Peltaspermum 组合
晚二叠世(陆相)
B.Gigantonoclea guizhouensis-Ullmannia cf.bronnia-Annularia pingloensis 组合
A.Gigantopteris nicotinnaefolia-Lobatannularia multifolium-Schizontura manchuriensis 组合
3.1.2.2 孢粉化石
在威宁岔河剖面划分出 4 个组合，自老而新依次为:
第一组合(1 ～34 层): Cyclogranisporites-Thymospora-Punctatisporites 孢粉组合
第二组合(第 35 ～43 层): 孢粉稀少、菌孢繁盛组合
第三组合(第 44 ～67b③层): Leiotriletes-Thymospora-Laevigatosporites 孢粉组合
第四组合(第 70 ～81 层): Aratrisporites-Lundbladispora 组合
岔河孢粉组合中的第二组合是首次发现的菌孢富集带，此带的地层及环境意义尚待进一步研究。从孢粉组合看，该剖面 67b③层以下(距 66 层顶 74 cm 处)的地层应属上二叠统。第四孢粉组合与第一、二、三组合比较，孢粉组合面貌截然不同，此时的裸子植物花粉在含量上首次超过孢子成为优势分子。同时根据剖面上早三叠世重要标准化石 Aratrisporites(78 层)和 Taeniaesporites(70 和 78 层)的延限，不难认定此组合所在地层为下三叠统。
因此，从植物组合和孢粉组合特点判断，岔河剖面的二叠系—三叠系界线应位于 69 层与 70 层之间，以 Annalepis 的出现作为早三叠世大龙口阶的底界。这一特征在课题组研究的 4 条剖面均有体现，特征稳定。
3.1.3 事件地层
通过对岔河界线粘土岩的 X 射线衍射分析、电镜扫描分析和 X 荧光光谱分析，分别获得这些粘土岩的主要粘土矿物组成、特殊矿物组分(高温六方双锥石英、锆石等)和粘土岩的化学成分。界线粘土岩具有特殊的伊/蒙混层矿物组合、六方双锥石英及其锆石等特殊矿物等与海相二叠系—三叠系界线金钉子剖面具有极大的相似性，对确立界线层组具有特殊意义; 同时在粘土岩中目前尚未发现微球粒，无微球粒的界线粘土岩的成因，认为是由地内火山事件形成。界线下粘土岩为二叠系—三叠系事件地层界线(66f 底)。
3.1.4 分子地层
威宁岔河二叠系—三叠系界线剖面的分子地层研究，测出了多种生物标志化合物，对某些生物标志化合物探讨了生物地层学意义，如正构烷烃分子化石反映出本剖面晚二叠世宣威组的顶部主要以菌类、藻类生物为主，而在下三叠统卡以头组底部高等植物明显增加; 正构烷烃分子化石还反映了在界线附近可能出现一些较低级的高等植物，如苔藓植物等。又如 STN(甾烷化合物)/HP(藿烷类化合物)比值可以大致反映出真核生物与原核生物的相对变化情况，该比值在下三叠统卡以头组底部中比较稳定，相反在晚二叠世宣威组顶部变化比较剧烈，这可能反映该指标与沉积环境密切相关。理由是下三叠统卡以头组底部以湖相沉积为主，使该指标相对比较稳定; 而上二叠统宣威组顶部属河流相沉积，河漫滩沉积和河道沉积不断交替，导致该指标剧烈变化。另外，STN/HP 比值在下三叠统卡以头组底部变小，可能与湖相沉积中出现较多的原核生物(如细菌、蓝细菌等)有关。
3.1.5 磁化率地层
磁化率地层是根据来自于气候异常或火山事件等原因的区域性磁化率波动的规律来实现地层对比。经研究，威宁岔河二叠系—三叠系界线附近磁化率值具有明显升高现象。浙江长兴煤山海相二叠系—三叠系界线剖面以及山西宁武陆相二叠系—三叠系界线两剖面在二叠系—三叠系界线附近的磁化率波动与威宁岔河具有相同的特点，并有相当好的一致性。因而二叠系—三叠系之交磁化率明显升高现象具有跨区(黔、浙、晋)和跨相(陆、海)的区域性特征，而具有区域性特征的磁化率波动可成为二叠纪—三叠纪之交地层对比的依据之一。
3.1.6 地球化学元素特征
通过对威宁岔河二叠系—三叠系界线附近常量地球化学元素、微量元素及稀土元素的研究，在界线层组附近确立了地球化学异常段(63 ～69 层)，在异常段的上、下，上述各类元素都有明显的变化，同时某些元素的氧化物比值能够明确显示环境的变化。因而无机地球化学研究表明，在事件(岔河 66f层)出现之前，氧化、温度等环境因素已开始发生变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。
3.1.7 层序地层
威宁岔河剖面二叠系—三叠系界线附近的沉积相，划分出 3 种沉积相、6 个亚相和 9 种微相类型;同时探讨了该区沉积环的演变，共经历了 5 次河流、4 次湖泊的交替变化; 并用层序地层学的方法，对二叠系—三叠系界线地层进行了层序地层划分，分出 6 个层序及 6 小层序、6 准层序和 6 准层序组，确定了层序地层界线为 67 层底。
3.1.8 多重地层界线
初步确定了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面的多重地层界线(表 2)和不同沉积相区地层对比框架(图 2)。
表 2 贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面的多重地层界线
图 2 贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面与浙江长兴煤山 GSSP 地层对比图
3.2 早三叠世陆相、海陆交互相和海相生物地层对比(表 3)
表 3 不同沉积相区晚二叠世—早三叠世生物地层对比
3.3 古生代—中生代之交陆地生态系统的演变研究
3.3.1 新疆大龙口剖面
通过对孢粉、介形类、轮藻等化石的生物地层研究，结合岩石学、沉积相等特征，初步将大龙口剖面北翼二叠系—三叠系的界线划在 25 层的底部，理由是①孢粉组合面貌在界线上、下均发生变化，界线以下以裸子植物花粉为主，孢粉个体较大，反映的是一种半干旱气候条件下控制的孢粉植物群，较同期的塔里木盆地湿，存在周期性的干湿气候波动，典型的华夏植物区系孢粉成分极少见及。界线以上以蕨类植物孢子为主，同种孢粉个体明显变小，即小型化，发生变异的气囊类花粉少见，仅出现个别菌孢化石，未形成菌孢富集事件。介形类组合面貌同样发生变化。②初步认为将大龙口剖面二叠系—三叠系界线划在锅底坑组之间，对应于剖面的 24 层与 25 层。③岩石学特征，界线下是一套以灰黑色泥岩为主的湖相沉积，界线以上是一套以黄色砂岩、细砂岩、粗砂岩为主的河流相沉积，反映其沉积环境的变化。
3.3.2 黔西滇东陆相区的研究
经过几年的工作，课题组对该区陆地生态系统的演变取得如下认识。
(1)通过植物、孢粉和华南区成煤期的研究，认为发生在二叠系—三叠系之交的生物灭绝是一种长期渐变后的突然衰落，表现为滞后灭绝。首次灭绝发生在下粘土层，同时出现菌孢富集事件及大量植物碎屑。第二次灭绝发生在三叠纪的最早期，其结果是华夏植物区系中大羽羊齿植物群彻底消失，许多新类型如 Annalepis(图 3)，Peltaspermum(图 4)，Pleuromeia(图 5)出现。另外大羽羊齿植物群的灭绝发生在沉积环境变化之后。大量大羽羊齿植物群分子，如 Gigantopteris(图 6)均穿过 PTBST 在三叠纪底部出现，而沉积环境的变化在岔河剖面 63 层已经开始。
图 3
图 4
图 5
图 6
(2)界线上下两层粘土层是由于火山喷发形成的，如岔河剖面两层粘土层68层与66层，粘土矿物组合由伊/蒙混层矿物、蒙脱石和少量绿泥石组成，并且在该层中出现了与火山事件有关的六方双锥石英和锆石，多种氧化物和微量元素的含量也突然发生了变化，证明这两层的成因大致相同。66层和68层这两层界线粘土岩是由火山灰降落伴随正常沉积物沉积形成，因为在这两层粘土岩中有高温石英和锆石出现，通过TiO2和Al2O3的比值也得到了证明。这两层粘土岩中无球粒。地内事件和地外事件均可形成球粒，只是它们的成分不同而已。那么，无球粒的粘土岩层肯定不是地外事件形成的，而是由地内事件———火山事件形成的。自66层底部至68层顶部，在这两层粘土岩中的粘土矿物组合和碎屑物质成分均和上、下各层不同，并且多种氧化物和微量元素的含量在这两层中都突然发生了变化，证明与上、下各层的形成环境和物质来源不同。
(3)通过对威宁岔河二叠系—三叠系界线附近常量地球化学元素、微量元素及稀土元素的研究，在界线层组附近确立了地球化学异常段(63～69层)，在异常段的上、下，上述各类元素都有明显的变化，同时某些元素的氧化物比值能够明确显示环境的变化。因而无机地球化学研究表明，在事件(岔河66f层)出现之前，氧化、温度等环境因素已开始发生变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。具体表现在:
A.常量元素的MnO在界线异常段个别层位上有突然增高现象，例如在68层，由下部的0.01陡增至1.47。反映了海平面的某种急剧上升或气候变化(干旱)导致盐度上升，引起MnO的异常富集，并与生物在该时期的灭绝有一定联系。
B.放射性元素:主要有U和Th两个元素，在界线异常段表现为明显的正异常。界线附近钍含量的增加反映了氧化作用的增强;界线附近U的变化，可能与低等藻类和细菌的发育有关。
C.微量元素:①分散元素:包括Sr、Ba和Ga三个元素，在界线异常段表现为一定程度的负异常。Sr、Ba变化规律与长兴煤山(柴之芳等，1986)、外高加索南亚美尼亚(Alekseev等，1983)T/P界线剖面变化规律类似，可能与该时期大量生物灭绝有关。②卤族元素:主要是B元素，含量很低，在界线异常段表现为一定程度的正异常。说明地球化学异常段的沉积环境，特别是古气候、古水质发生了一定的变化，并由此导致了盐度的变化。
D.元素比值:①Fe2O3/FeO比值反映二叠系—三叠系界线附近氧化还原条件变化，可用作良好的氧化还原标志。岔河剖面Fe2O3明显高于FeO，Fe2O3/FeO比值最低为4.5，最高达322.5(68层)，反映岔河剖面总体处于一个较强的氧化环境，表明二叠系—三叠系界线附近存在一个氧化程度突然增加的过程。陆相二叠系—三叠系界线附近出现Fe2O3/FeO比值的突然升高变化，且基本与事件地层的界线粘土岩位置相当，代表了该处氧化还原条件的突变及古气候的变化。②Th/U和Th/Sc比值:环境愈氧化，Th/U比值愈低，Th/Sc比值愈高。岔河二叠系—三叠系界线附近:Th/U比值较之上、下地层低;Th/Sc比值却较高，反映了界线附近氧化条件的增强，其变化特征与Fe2O3/FeO比值变化规律类似。③La/Th和La/Sc比值:平均值分别为3.61～14.42和1.69～5.45，地壳平均值均为2.8。高的La/Th和La/Sc比值与环境密切相关，反映了氧化作用的增强。④Ca/(Ca+Fe)比值:该比值变大，反映了沉积物盐度的变化，其比值小于0.4为陆相沉积物，大于0.8为海相沉积物。岔河剖面平均值为0.02～0.14，反映其属于较典型的陆相淡水沉积物。但在界线附近(异常段)其值有变大特征，反映盐度有明显增加。对于陆相地层来说，该盐度增加代表了古气候的变化(干旱)。在69层以上，该值低而稳定，介于0.01～0.04;68层及以下为0.02～0.13，在65层上部(GWC－65－⑥层)达到最大。
概括起来，贵州威宁岔河二叠纪—三叠纪古气候、古环境经历了一个较为短暂的环境变化阶段，这个变化开始于岔河剖面的63层，结束于岔河剖面的69层，在二叠系—三叠系界线附近(岔河剖面66f～69层)得到了突然的加强，即氧化程度增加、气候温度升高和盐度突然增加，这种变化与有机地球化学反映的环境变化基本是吻合的。
(4)发生于该地区的P—T之交沉积相变并非是目前主导的由湖相向河流相的转化，而是由辫状河道向洪泛平原、向浅湖的转换(表4)，反映湖侵过程，且这种转换早于菌孢富集事件。
表 4 Showing change in sedimentary facies across the PTBST，the Chahe Section and other areas
4 结 论
4.1 取得的成绩
经过近一年研究和前期工作的积累，基本实现了预期目标。陆相二叠系—三叠系界线研究取得了重要的成果和突破。在界线层组的研究方面，确立了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线地层的界线层组; 在生物地层学研究方面，确定了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系之交的植物群面貌和建立了孢粉化石组合带，提出大龙口阶底界的生物标志化石; 在事件地层学研究方面，对陆相二叠系—三叠系之交粘土岩进行了综合研究，确定了贵州威宁岔河剖面的上下粘土岩的层位，为与标准剖面的事件地层对比提供了依据。
在分子地层学研究方面，探讨了某些生物标志化合物的生物地层学意义，并建立威宁岔河二叠系—三叠系之交沉积环境研究演化的序列。在磁性地层学研究方面，通过对贵州威宁岔河剖面二叠系—三叠系之交磁化率的研究，亦发现有磁化率明显升高现象，从而认识到二叠系—三叠系之交磁化率磁化率明显升高现象是具有跨区(黔、浙、晋)和跨相(陆、海)的区域性特征，可成为二叠纪—三叠纪之交地层对比的依据之一。在地球化学地层学研究方面，通过对威宁岔河二叠系—三叠系界线附近常量地球化学元素、微量元素及稀土元素的研究，在界线层组附近确立了地球化学异常段(63 ～ 69层)，同时某些元素的氧化物比值能够明确显示环境的变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。在层序地层学研究方面，建立了威宁岔河剖面二叠系—三叠系之交层序地层格架和界线附近的沉积相，对二叠系—三叠系界线地层进行了层序地层划分，分出6 个层序及6 小层序、6 准层序和 6 准层序组，确定了层序地层界线为 67 层底。总之，通过以上各种地层学的研究方法，初步确定了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面的多重地层界线(表 2)和不同沉积相区地层对比框架(图 2)。
以新疆大龙口和黔西滇东陆相区为研究对象，建立了古生代、中生代之交陆地生态系统的演变序列。对黔西滇东陆相区陆地生态系统的演变取得如下的认识。
(1)陆相二叠系—三叠系之交的生物灭绝是一种长期渐变后的突然衰落，表现为滞后灭绝。首次灭绝发生在下粘土层，同时出现菌孢富集事件及大量植物碎屑。第二次灭绝发生在三叠纪的最早期，其结果是华夏植物区系中大羽羊齿植物群彻底消失。另外大羽羊齿植物群的灭绝发生在沉积环境变化之后。大量大羽羊齿植物群分子均穿过 PTB 在三叠纪底部出现，而沉积环境的变化在岔河剖面63 层已经开始。
(2)界线上、下两层粘土层(68 层与 66 层)成因大致相同(由火山喷发形成)，但上、下各层的形成环境。
(3)威宁岔河二叠系—三叠系界线附近存在地球化学异常段(63 ～ 69 层)，显示了环境的变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。贵州威宁岔河二叠纪—三叠纪古气候、古环境经历了一个较为短暂的环境变化阶段，这个变化开始于岔河剖面的 63 层，结束于岔河剖面的 69层，在二叠系—三叠系界线附近(岔河剖面 66f ～69 层)得到了突然的加强，即氧化程度增加、气候温度升高和盐度突然增加，这种变化与有机地球化学反映的环境变化基本是吻合的。
(4)发生于该地区的 P—T 之交沉积相变并非是目前主导的由湖相向河流相的转化，而是由辫状河道向洪泛平原、向浅湖的转换(表 3)，反映湖侵过程，且这种转换早于菌孢富集事件。
在云南宣威密德剖面海陆交互相的研究中也取得了较大的突破，首次在该剖面发现下三叠统的标准化石 Ophiceras(蛇菊石)(产于卡以头组中、下部 25 －3 层)。该化石的发现为滇东卡以头组中、下部地层的时代及其与标准剖面(Yin et al，2001)的对比提供了更加确凿的依据。在煤山 D 剖面Ophiceras(蛇菊石)首现于 29 层，因此，可将本剖面的 25 － 3 层与煤山 D 剖面 29 层对比。
4.2 存在的问题
在研究中，我们分别建立了以新疆大龙口剖面和贵州威宁岔河剖面为例的下三叠统下部大龙口阶孢粉植物群组合，然而要将两个不同植物地理区系的孢粉组合及植物群特征进行对比还存在一定困难，建议在今后工作中选择华北地区相关陆相剖面作为过渡剖面进行对比研究。由于时间紧迫，同时受早三叠世早期植物化石资料限制，对发现于卡以头组(印度期)大量植物化石难以鉴定，从而为完善大龙口阶内部生物组合系列带来困难。
中国陆相下三叠统底界界线层型候选剖面研究 ()~
在地质历史进程中，二叠纪至三叠纪是地球从古生代向中生代发展演化的一个重要阶段。这一重要转换期 (即三叠系/二叠系界线) 的全球层型剖面和点位 (GSSP) 已于 2001 年被国际地质科学联合会批准确立在中国浙江长兴煤山 D 剖面 27C 层之底处。这一 GSSP 是在海相地层中确定的。但是，在全球范围内，尤其在中国，这一时期还有大量陆相地层分布区。为解决海相、陆相间的对比关系，研究建立陆相三叠系/二叠系界线层型的辅助剖面和点位十分必要和重要。
本课题的宗旨即是解决这一问题。为准确建立海相、陆相间的对比关系，课题组 (杨逢清等) 选择了既有陆相、海陆过渡和海相沉积的黔西、滇东地区作为研究区，重点研究了 5 条剖面: ①贵州威宁岔河陆相剖面; ②贵州威宁哲党陆相剖面; ③云南宣威密德海陆交互相剖面; ④贵州六枝中寨滨海相剖面及⑤贵州普定高窝浅海相剖面。通过对这几条剖面的研究，最终选定了三叠系/二叠系陆相界线层型候选剖面。
(一) 三叠系/二叠系陆相界线层型候选剖面位置
该界线层型候选剖面选定在贵州省威宁县黑石头镇岔河乡以西约 6 km 处，剖面起点坐标为 北纬26°7'，东经 103°8'。剖面沿黑石头镇至海拉乡村公路展布，在公路路碑 31～32 之间 (图44) 。
(二) 陆相 三叠系/二叠系界线层型剖面地层描述
贵州威宁岔河 三叠系/二叠系陆相界线层型候选剖面的地层，自下而上由宣威组和卡以头组组成。现将其分层岩性特及含化石情况描述于下。
中国主要断代地层建阶研究项目(2001～2009) 进展与成果
图44 贵州威宁岔河 三叠系/二叠系界线层型剖面位置图
中国主要断代地层建阶研究项目(2001～2009) 进展与成果
(三) 陆相三叠系/二叠系界线层型候选剖面的生物地层
在贵州威威宁岔河陆相三叠系/二叠系界线层型候选剖面上，目前发现的化石以孢粉和古植物为主。其中古植物化石主要有 Lobatannularia multifolia，L. heianensis，Annularia shirakii，Lepidodendron lep-idophloides，Gigantonoclea guizhouensis，Gigantopteris nicoatianaefolia，G. guizhouensis，Pecopteris guizhouen-sis，Ｒajahia guizhouensis， Cladophlebis permica， C. fuyanensis， Neuropteridium coreanicum， Compsoptezis contracta 等。从其组合面貌看应属 Lobatannularia multifolia-Gigantopteris nicoatianaefolia 植物群，为晚二叠世滨海湿热沼生植物群。在这个植物群中，未发现典型的早三叠世植物群的分子。但植物化石在界线上、下的分布也有明显区别，主要表现在各自的分异度和丰度上。在界线之下的植物分异度和丰度均较高，而界线之上的植物则属种单调，且数量较少。
剖面中，孢粉含量丰富。根据其属种成分及百分含量的变化，自下而上可划分 5 个孢粉组合带(图45) 。
(1) Cyclogranisporites-Thymospora-Punctatisporites组合带: 此带分布于 1～34 层。本组合带以真蕨类和种子蕨类孢子占绝对优势，达 70%以上; 裸子植物居其次，占 10%左右; 另含有小于 20%的菌类植物。孢子中，以无环三缝孢和单缝孢较多，分别占组合的36． 8%和35. 6%; 具环三缝孢仅占组合的2. 3%。
(2) 以 Inapertisporites 为主的菌孢繁盛带: 此带分布于 35～43 层。本带是菌类植物超量繁盛的阶段，出现大量菌类低等植物，占组合的 88%～93%。菌孢以无孔孢为主，占组合的 58. 7%～78. 4%，主要有无孔单胞孢 Inapertisporites (49. 5%～62. 2%) ，无孔多胞孢 Multicellaesporites (7. 2%～8. 1%) ，葡萄孢 Staphlosporonites (4. 1%～12. 4%) ，网面无缝孢 Ｒeticulatasporite (4. 1%～6. 2%) 。本带中，真蕨类和种子蕨类孢子及裸子植物花粉较为稀少。
(3) Leiotriletes-Triquiletes-Laevigatosporites组合带: 此带分布于 44～67b (3) 层。本带以真蕨类和种子蕨类孢子占绝对优势，达70%以上; 裸子植物花粉占10%左右; 另有小于10%的菌类孢子。孢子中以无环三缝孢和单缝孢较多，分别占 34. 1% 和 39. 6%; 具环三缝孢占 4. 4%。菌孢中仅见网面无缝孢 Ｒeticulatasporites (6. 6%) 。本带与第1 带的组合有较大相似性。
(4) 孢粉、菌孢化石贫乏带: 此带分布于 67b (4)～69 层。在此带中，仅零星见到菌孢化石 In-apertisporites notundus，Inapertisporites sp. ，Multicellaesporites sp. ，Ｒeticulatasporites sp. ; 以 及 孢粉 化 石Triquitrites sp. ，Punctatisporites pistilus，Lophotriletes mictus，Alisporites sp. 。
(5) Lundbladispora-Limatusporites-Taeniaesporites组合带: 此带分布于 70～81 层。本带以裸子植物花粉占优势，达组合的 60%以上; 真蕨类和种子蕨类孢子仅占 10% 左右; 菌类植物孢子占 26% 左右。孢子中以无环三缝孢为主，占组合的 8. 7%，单缝孢占 4. 3%。所出现的无环三缝孢的几个属与前几带的截然不同; 所出现的单缝孢的重要属为早三叠世的标准分子 Aratrisporites (占 4. 3%) 。花粉中以具肋二囊粉为主 (43. 5%) ，其次为无肋二囊粉 (13. 0%) 和单沟粉 (4. 3%) 。常见的花粉有 Protohap-loxypinus 26. 1% ) ，Taeniaesporites (8. 7% ) ，Cycadopites (4. 3% ) 等。在本组合带中出现的标准早三叠世孢粉有 Aratrisporites (分布于 70 层、78 层) ，Taeniaesporites (分布于 70 层、78 层) ，Limatulasporites(分布于 70 层) 和 Lundbladispora (分布于 70 层) 。
(四) 岔河陆相三叠系/二叠系界线的同位素年龄
在岔河陆相三叠系/二叠系界线层的粘土岩中获取锆石。经 U-Pb 法测试，获得同位素年龄值(252. 6 ± 2. 8) Ma。获此年龄的锆石出自上粘土层 (68 层) 的 68a 层，其年龄说明，68a 层粘土形成于早三叠世的最早期。这一年龄，与浙江长兴煤山全球三叠系/二叠系界线 “金钉子”剖面的界线层下粘土层 (26 层) 的同位素年龄值 (252. 6 ±0. 2) Ma 几乎完全可以对比。
(五) 岔河陆相三叠系/二叠系界线附近的事件地层研究
在该界线层型剖面上，在界线层(67层)的上、下均发现具有事件地层意义的界线粘土岩。其粘土矿物以伊/蒙混层矿物为主，另有少量蒙脱石和绿泥石，伊/蒙混层矿物的混层比为75%/25%;碎屑物质中有一些晶形完好的六方双锥石英和长条状锆石，无球粒，其余大部分为硅质、钙质及铁质的不规则颗粒;经对界线附近粘土岩样品进行全岩X荧光分析，TiO2含量在68c和68a层中处于最低值(分别为0.69%和0.65%)，Tfe2O3含量在66f层中最高(为7.56%)，K2O在68c和68a层中处于最高值 (分别为 6. 68% 和 6. 32%) ，SiO2 含量在 66f 层中最高 (达 61. 41%) ，而 Al2O3含量在 66f 层中最低 (13. 58%) ，表明，多种氧化物的含量在界线附近的粘土岩中发生了明显变化。由上述分析结果证明: 66f 和 68 两层粘土岩的粘土矿物组合是由伊/蒙混层矿物、蒙脱石和少量绿泥石组成的，并在该两层粘土岩中出现了与火山事件有关的六方双锥石英和条状锆石，多种氧化物的含量也发生了突然明显变化; 66f 和 68 层的界线粘土可能是由于火山喷发时火山灰降落伴随正常沉积物沉积而成。其中所含高温石英和锆石的存在即是证明。两层粘土岩中均无球粒，表明其不会是地外事件形成，而是由地内火山事件形成的。界线下粘土岩 + 界线层 + 界线上粘土岩组成了三层式界线层序列 (界线层组) ，这与浙江长兴煤山三叠系/二叠系界线全球 “金钉子”剖面几乎完全一致。
图45 贵州威宁岔河陆想三叠系/二叠系界线地层综合柱状图
(六)岔河陆相三叠系/二叠系界线层型剖面的层序地层研究
通过对界线附近地层的沉积相分析，划分出3种沉积相(河流、湖泊、沼泽)，6种亚相和9种微相，探讨了该地区沉积环境的演变，曾经历了5次河流，4次湖泊的交替变化;并以层序地层学方法对该界线地层进行了层序地层划分，分出6个Ⅲ级层序及数量不等的小层序、准层序和准层序组(图46)。
(七)威宁岔河陆相三叠系/二叠系界线的确定
过去，该地区陆相二叠系与三叠系间的界线一直以岩石地层卡以头组与威宁组之间的界线为界(即剖面上的70层与71层之间的界线)。从生物的角度分析，根据孢粉组合，在第4组合带(67b(4)～69层)之下的3个组合带无疑是晚二叠世晚期的孢粉组合面貌，第4组合带本身仅含少量孢粉和菌孢化石，所见孢粉既无典型的二叠纪分子，亦无典型的三叠纪分子，但从地层序列的结构上看，其时代似应归于早三叠世早期为宜，而且之上的第5孢粉组合带的组合面貌明显属于早三叠世。因此，根据孢粉组合，其界线应置于67b(4)层的底界处。根据事件地层分析，在66f层中含有与火山事件有关的六方双锥石英和锆石，而且多种氧化物的含量在此层也突然发生了变化，因此代表了从二叠纪向三叠纪更替的一次火山事件，该界线置于66f层之底是合适的。从层序地层的角度分析，岔河剖面二叠系与三叠系的界线应置于第4个Ⅲ级层序(XS4)的湖侵体系域的底部(即岔河剖面67层底部)，该处为初始湖泛面(即XS4层序湖侵体系域底界面)。
喻建新
（中国地质大学，武汉 430074）
1 研究简况
二叠纪—三叠纪是地球从古生代向中生代演化发展的重要阶段，这段地史时期地质演变的内容、特点、规模及其起因，一直都是地学界重视并致力探讨的前沿课题之一。 目前，这一时期海相地层层序、生物群的变化及地质事件的研究非常深入，并在中国浙江省长兴县煤山建立了全球海相二叠系—三叠系界线层型剖面与点，即“金钉子”（GSSP）（Yin et al.，2001），给该重大界线地层研究画上了标志性符号。随之而来的是，陆相二叠系—三叠系辅助层型剖面和点的确定及界线的精确厘定则成为近期研究的热点，国际竞争也日趋激烈。 由于这一时期陆相地层的划分、对比及其生物群面貌的研究相对薄弱，至今尚未确立一个为多数地质学者公认的典型剖面。而我国早先对陆相二叠系—三叠系界线研究主要集中在北方地区，特别是准噶尔盆地西南缘乌鲁木齐—阜康—吉木萨尔一带发育最好，研究也最完善，开展了生物地层、事件地层、沉积、气候等多方面研究，使该剖面具有很强的竞争陆相二叠系—三叠系界线层型剖面的能力。Lozovsky（1998）也认为中国新疆准噶尔盆地和俄罗斯莫斯科盆地以完整的剖面和丰富的脊椎动物化石产出而成为选取陆相二叠系—三叠系界线辅助层型剖面和点的理想地区，但由于大隆口事件而搁浅。 目前，国际上研究较深入、影响较大、较有竞争力的陆相剖面有南非的卡鲁盆地、俄罗斯地台和澳大利亚的鲍温（Bowen）盆地和悉尼（Sydney）盆地。 这些盆地生物地层研究都较详细，并发现了可与海相剖面对比的界线剖面异常层，证实了具有全球意义的各种事件的存在（如菌孢富集事件、火山事件、天体撞击事件、环境崩溃事件等）。 因此，尽快在我国寻找并推荐陆相二叠系—三叠系辅助层型候选剖面和点的工作刻不容缓。
研究表明，二叠纪—三叠纪之交是地球演化史上急剧变化的重要时期之一，特别是造成大量海生生物（90％）和陆生生物（70％）的灭绝，但对于造成这种变化的原因莫衷一是。人们提出了许多的假说（火山事件、天体撞击、缺氧沉积、环境变化、磁性倒转、海平面变化等）试图解释这种全球性变化规律，但尚未有哪种假说令人信服。对于该时期沉积环境变化、环境变化与生物灭绝之间的相互关系等也存在不同的争议。 因此，开展对该时期沉积学与层序地层研究，对陆相二叠系—三叠系界线辅助层型剖面和点的精细厘定、探讨生物灭绝之谜具有重要意义。
我国华南上扬子黔西滇东地区在二叠纪—三叠纪转折时期，处于康滇古陆的东缘，这一时期本区总体处于滨海环境，由西至东依次接受了陆相—海陆过渡相—海相沉积，剖面保存较好，生物较为发育，地层连续，相序完整，有利于在该区开展陆相地层及层型剖面研究工作。 可以说，它是华南乃至世界海相和陆相二叠系—三叠系界线划分与对比研究的重要地区。新中国成立前，研究工作主要停留在地质认识的初步阶段，即宏观的地层古生物阶段。新中国成立后，地层研究与认识逐步深入，并开展了沉积环境与相及岩相古地理研究工作。例如，中国科学院南京地质古生物研究所（1980）在进行详细的生物地质学研究的基础上，对该区地层进行了充分的归纳与总结，认为滇黔交界地区陆相或具海相夹层的晚二叠世含煤地层的时代包括了整个晚二叠世，与上覆的 “卡以头砂页岩层” 为连续沉积，根据双壳类、介形类、昆虫和孢粉等化石，认为 “卡以头组” 属早三叠世最早期，是飞仙关组最下部地层在该区的相变。杨遵仪等（1987）、殷鸿福等（1995）在黔滇交界盘县一带做了海陆过渡相地层剖面和生态地层工作。王尚彦、殷鸿福（2001）在滇东黔西地区开展了陆相二叠系—三叠系界线综合地层研究，并进行了沉积相与层序地层的初步研究，发现了具有事件地层标志的陆相二叠系—三叠系界线粘土层。该界线粘土层的发现为进一步在该区开展陆相界线地层的研究打下了基础，同时为海、陆相界线地层对比和陆相二叠系—三叠系界线的确定提供了有利条件。 彭元桥（2002）通过研究，对该区陆相二叠系—三叠系界线进行了进一步确定，并探讨了陆地生命事件过程。 因此，在该区通过沉积环境与层序地层研究，对于力争在我国建立陆相二叠系—三叠系辅助层型候选剖面，确定下三叠统底界，寻找二叠纪与三叠纪之交全球环境变化和生物集群灭绝、复苏原因，探讨海平面变化及对陆相沉积物、环境与生物灭绝的影响具有十分重要意义。
2 完成的工作量
本年度项目组组织国内外专家进行2次野外工作，完成了2条陆相二叠系—三叠系界线剖面（贵州威宁岔河，贵州威宁哲觉）和2条海陆交互相二叠系—三叠系界线剖面（云南宣威密德、贵州盘县土城剖面）的补充工作（图1），采集各类样品（表1）。初步建立了华南、西北地区下三叠统陆相、海陆交互相界线地层对比框架。
图1 研究区交通位置图
表1 工作量统计表
3 取得的成果
3.1 陆相二叠系—三叠系界线研究
课题组提出以贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面作为陆相辅助层型剖面，其卡以头组作为陆相大龙口阶建阶层型进行详细研究，取得的成果如下。
3.1.1 确立了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线地层的界线层组
经粘土岩和生物化石的研究，在初步确定的生物地层界线附近发现有2层具事件意义的粘土岩，存在与海相金钉子剖面相似的岩性和事件组合的界线层序列，即由界线下粘土岩＋界线层＋界线上粘土岩组成的三层式界线层序列（界线层组）。威宁岔河剖面的66f层至68c层为界线层组。界线层组的确立，为生物地层界线的确定缩小至1 m的范围，同时解决了陆相二叠系—三叠系界线与海相二叠系—三叠系界线对比的困难。
3.1.2 提出大龙口阶底界生物地层划分依据
化石研究初步确定了生物地层界线。陆相二叠系—三叠系界线地层中的化石主要有植物和孢粉两大类及分子化石。
3.1.2.1 植物化石
有关我国南方早三叠世植物化石的研究，始于周志炎对海南岛琼海县九曲江一带岭文组（周志炎和厉宝贤，1979）的研究，曾报道有18属20种，1995年增加为28属38种（李星学主编，1995），它们是Equisetites，Phyllotheca，Neocalamites，Neuropteridium，Albertia，Voltzia，Glyptolepis等。 岭文组植物化石属种有许多与西欧斑砂岩植物群相同，且产植物化石的层位及岩性非常相近，它们同属早三叠世晚期，即奥伦尼克期，建立早三叠世晚期Neuropteridium-Albertia-Voltzia植物组合。姚兆奇（1978）研究华南大羽羊齿煤系，在我国黔西滇东二叠系—三叠系连续剖面上（卡以头组内）发现Annularia s kirakii，Lobatannularia sp.，Lepidodendron sp.，Pecopteris sp.，Compsopteris sp.，Gigantonoclea sp.，Gigantopteris dictyophylloides，Rhipidopsis sp.等华夏植物群重要分子和早三叠世双壳类Towapteria aff.scythica，Leptochondris bittneci，Myophoria（Neoschizodus）ovata，Unionites fassaensis，Pteria ussurica varia-bilis等同层产出或其上出现，认为层位相当于飞仙关组下部的Claraia wongi带和Claraia stachi带，属印度阶的下部。上述化石与我们的研究比较，除前者未见有Annalepis和Peltaspermum外，其他化石二者表现出惊人的一致，笔者相信晚二叠世植物群残存分子或大羽羊齿植物群残存分子（Yu et al.，2007）和早三叠世Annalepis共同构成我国南方早三叠世早期植物组合。该植物组合的建立不仅填补了早三叠世晚期岭文组与晚二叠世B期（李星学，1995）Gigantonoclea guizhouensis-Ullmannia cf.bronnia-Annularia pinglouensis组合之间的空白，确定为下三叠统大龙口阶底界，而且在三叠世纪植物演化、植物地理区域及早三叠世植物对比上具有重要意义。
与华北下三叠统下部刘家沟组的植物组合（王自强等，1989）比较，具有可比性。
结合前人成果，我们把中国南方晚二叠世—早三叠世植物群归纳为下列连续性组合：
早三叠世奥伦尼克期植物（陆相）：岭文组
Neuropteridium-Albertia-Voltzia组合
早三叠世印度阶植物（陆相）：卡以头组
Annalepis zeilleri-Pleuromeia-Peltaspermum组合
晚二叠世（陆相）
B.Gigantonoclea guizhouensis-Ullmannia cf.bronnia-Annularia pingloensis组合
A.Gigantopteris nicotinnaefolia-Lobatannularia multifolium-Schizontura manchuriensis组合
3.1.2.2 孢粉化石
在威宁岔河剖面划分出4个组合，自老而新依次为：
第一组合（1～34层）：Cyclogranisporites-Thymospora-Punctatisporites孢粉组合
第二组合（第35～43层）：孢粉稀少、菌孢繁盛组合
第三组合（第44～67b(3)层）：Leiotriletes-Thymospora-Laevigatosporites孢粉组合
第四组合（第70～81层）：Aratrisporites-Lundbladispora组合
岔河孢粉组合中的第二组合是首次发现的菌孢富集带，此带的地层及环境意义尚待进一步研究。从孢粉组合看，该剖面67b(3)层以下（距66层顶74 cm处）的地层应属上二叠统。第四孢粉组合与第一、二、三组合比较，孢粉组合面貌截然不同，此时的裸子植物花粉在含量上首次超过孢子成为优势分子。 同时根据剖面上早三叠世重要标准化石Aratrisporites（78层）和Taeniaesporites（70和78层）的延限，不难认定此组合所在地层为下三叠统。
因此，从植物组合和孢粉组合特点判断，岔河剖面的二叠系—三叠系界线应位于69层与70层之间，以Annalepis的出现作为早三叠世大龙口阶的底界。 这一特征在课题组研究的4条剖面均有体现，特征稳定。
3.1.3 事件地层
通过对岔河界线粘土岩的X射线衍射分析、电镜扫描分析和X荧光光谱分析，分别获得这些粘土岩的主要粘土矿物组成、特殊矿物组分（高温六方双锥石英、锆石等）和粘土岩的化学成分。界线粘土岩具有特殊的伊/蒙混层矿物组合、六方双锥石英及其锆石等特殊矿物等与海相二叠系—三叠系界线金钉子剖面具有极大的相似性，对确立界线层组具有特殊意义； 同时在粘土岩中目前尚未发现微球粒，无微球粒的界线粘土岩的成因，认为是由地内火山事件形成。 界线下粘土岩为二叠系—三叠系事件地层界线（66f底）。
3.1.4 分子地层
威宁岔河二叠系—三叠系界线剖面的分子地层研究，测出了多种生物标志化合物，对某些生物标志化合物探讨了生物地层学意义，如正构烷烃分子化石反映出本剖面晚二叠世宣威组的顶部主要以菌类、藻类生物为主，而在下三叠统卡以头组底部高等植物明显增加； 正构烷烃分子化石还反映了在界线附近可能出现一些较低级的高等植物，如苔藓植物等。 又如STN（甾烷化合物）/HP（藿烷类化合物）比值可以大致反映出真核生物与原核生物的相对变化情况，该比值在下三叠统卡以头组底部中比较稳定，相反在晚二叠世宣威组顶部变化比较剧烈，这可能反映该指标与沉积环境密切相关。 理由是下三叠统卡以头组底部以湖相沉积为主，使该指标相对比较稳定； 而上二叠统宣威组顶部属河流相沉积，河漫滩沉积和河道沉积不断交替，导致该指标剧烈变化。 另外，STN/HP比值在下三叠统卡以头组底部变小，可能与湖相沉积中出现较多的原核生物（如细菌、蓝细菌等）有关。
3.1.5 磁化率地层
磁化率地层是根据来自于气候异常或火山事件等原因的区域性磁化率波动的规律来实现地层对比。经研究，威宁岔河二叠系—三叠系界线附近磁化率值具有明显升高现象。 浙江长兴煤山海相二叠系—三叠系界线剖面以及山西宁武陆相二叠系—三叠系界线两剖面在二叠系—三叠系界线附近的磁化率波动与威宁岔河具有相同的特点，并有相当好的一致性。 因而二叠系—三叠系之交磁化率明显升高现象具有跨区（黔、浙、晋）和跨相（陆、海）的区域性特征，而具有区域性特征的磁化率波动可成为二叠纪—三叠纪之交地层对比的依据之一。
3.1.6 地球化学元素特征
通过对威宁岔河二叠系—三叠系界线附近常量地球化学元素、微量元素及稀土元素的研究，在界线层组附近确立了地球化学异常段（63～69层），在异常段的上、下，上述各类元素都有明显的变化，同时某些元素的氧化物比值能够明确显示环境的变化。 因而无机地球化学研究表明，在事件（岔河66f层）出现之前，氧化、温度等环境因素已开始发生变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。
3.1.7 层序地层
威宁岔河剖面二叠系—三叠系界线附近的沉积相，划分出3种沉积相、6个亚相和9种微相类型；同时探讨了该区沉积环的演变，共经历了5次河流、4次湖泊的交替变化； 并用层序地层学的方法，对二叠系—三叠系界线地层进行了层序地层划分，分出6个层序及6小层序、6准层序和6准层序组，确定了层序地层界线为67层底。
3.1.8 多重地层界线
初步确定了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面的多重地层界线（表2）和不同沉积相区地层对比框架（图2）。
表2 贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面的多重地层界线
图2 贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面与浙江长兴煤山GSSP地层对比图
3.2 早三叠世陆相、海陆交互相和海相生物地层对比（表3）
表3 不同沉积相区晚二叠世—早三叠世生物地层对比
3.3 古生代—中生代之交陆地生态系统的演变研究
3.3.1 新疆大龙口剖面
通过对孢粉、介形类、轮藻等化石的生物地层研究，结合岩石学、沉积相等特征，初步将大龙口剖面北翼二叠系—三叠系的界线划在25层的底部，理由是(1)孢粉组合面貌在界线上、下均发生变化，界线以下以裸子植物花粉为主，孢粉个体较大，反映的是一种半干旱气候条件下控制的孢粉植物群，较同期的塔里木盆地湿，存在周期性的干湿气候波动，典型的华夏植物区系孢粉成分极少见及。 界线以上以蕨类植物孢子为主，同种孢粉个体明显变小，即小型化，发生变异的气囊类花粉少见，仅出现个别菌孢化石，未形成菌孢富集事件。介形类组合面貌同样发生变化。(2)初步认为将大龙口剖面二叠系—三叠系界线划在锅底坑组之间，对应于剖面的24层与25层。(3)岩石学特征，界线下是一套以灰黑色泥岩为主的湖相沉积，界线以上是一套以黄色砂岩、细砂岩、粗砂岩为主的河流相沉积，反映其沉积环境的变化。
3.3.2 黔西滇东陆相区的研究
经过几年的工作，课题组对该区陆地生态系统的演变取得如下认识。
（1）通过植物、孢粉和华南区成煤期的研究，认为发生在二叠系—三叠系之交的生物灭绝是一种长期渐变后的突然衰落，表现为滞后灭绝。 首次灭绝发生在下粘土层，同时出现菌孢富集事件及大量植物碎屑。第二次灭绝发生在三叠纪的最早期，其结果是华夏植物区系中大羽羊齿植物群彻底消失，许多新类型如Annalepis（图3），Peltaspermum（图4），Pleuromeia（图5）出现。 另外大羽羊齿植物群的灭绝发生在沉积环境变化之后。大量大羽羊齿植物群分子，如Gigantopteris（图6）均穿过PTBST在三叠纪底部出现，而沉积环境的变化在岔河剖面63层已经开始。
图3
图4
图5
图6
（2）界线上下两层粘土层是由于火山喷发形成的，如岔河剖面两层粘土层68层与66层，粘土矿物组合由伊/蒙混层矿物、蒙脱石和少量绿泥石组成，并且在该层中出现了与火山事件有关的六方双锥石英和锆石，多种氧化物和微量元素的含量也突然发生了变化，证明这两层的成因大致相同。66层和68层这两层界线粘土岩是由火山灰降落伴随正常沉积物沉积形成，因为在这两层粘土岩中有高温石英和锆石出现，通过TiO2和Al2O3的比值也得到了证明。这两层粘土岩中无球粒。 地内事件和地外事件均可形成球粒，只是它们的成分不同而已。 那么，无球粒的粘土岩层肯定不是地外事件形成的，而是由地内事件——火山事件形成的。 自66层底部至68层顶部，在这两层粘土岩中的粘土矿物组合和碎屑物质成分均和上、下各层不同，并且多种氧化物和微量元素的含量在这两层中都突然发生了变化，证明与上、下各层的形成环境和物质来源不同。
（3）通过对威宁岔河二叠系—三叠系界线附近常量地球化学元素、微量元素及稀土元素的研究，在界线层组附近确立了地球化学异常段（63～69层），在异常段的上、下，上述各类元素都有明显的变化，同时某些元素的氧化物比值能够明确显示环境的变化。 因而无机地球化学研究表明，在事件（岔河66f层）出现之前，氧化、温度等环境因素已开始发生变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。 具体表现在：
A.常量元素的MnO在界线异常段个别层位上有突然增高现象，例如在68层，由下部的0.01陡增至1.47。反映了海平面的某种急剧上升或气候变化（干旱）导致盐度上升，引起MnO的异常富集，并与生物在该时期的灭绝有一定联系。
B.放射性元素：主要有U和Th两个元素，在界线异常段表现为明显的正异常。界线附近钍含量的增加反映了氧化作用的增强； 界线附近U的变化，可能与低等藻类和细菌的发育有关。
C.微量元素：(1)分散元素：包括Sr、Ba和Ga三个元素，在界线异常段表现为一定程度的负异常。Sr、Ba变化规律与长兴煤山（柴之芳等，1986）、外高加索南亚美尼亚（Alekseev等，1983）T/P界线剖面变化规律类似，可能与该时期大量生物灭绝有关。 (2)卤族元素：主要是B元素，含量很低，在界线异常段表现为一定程度的正异常。说明地球化学异常段的沉积环境，特别是古气候、古水质发生了一定的变化，并由此导致了盐度的变化。
D.元素比值：(1)Fe2O3/FeO比值反映二叠系—三叠系界线附近氧化还原条件变化，可用作良好的氧化还原标志。 岔河剖面Fe2O3明显高于FeO，Fe2O3/FeO比值最低为4.5，最高达322.5（68层），反映岔河剖面总体处于一个较强的氧化环境，表明二叠系—三叠系界线附近存在一个氧化程度突然增加的过程。 陆相二叠系—三叠系界线附近出现Fe2O3/FeO比值的突然升高变化，且基本与事件地层的界线粘土岩位置相当，代表了该处氧化还原条件的突变及古气候的变化。(2)Th/U和Th/Sc比值：环境愈氧化，Th/U比值愈低，Th/Sc比值愈高。 岔河二叠系—三叠系界线附近：Th/U比值较之上、下地层低； Th/Sc比值却较高，反映了界线附近氧化条件的增强，其变化特征与Fe2O3/FeO比值变化规律类似。(3)La/Th和La/Sc比值：平均值分别为3.61～14.42和1.69～5.45，地壳平均值均为2.8。 高的La/Th和La/Sc比值与环境密切相关，反映了氧化作用的增强。 (4)Ca/（Ca＋Fe）比值：该比值变大，反映了沉积物盐度的变化，其比值小于0.4为陆相沉积物，大于0.8为海相沉积物。 岔河剖面平均值为0.02～0.14，反映其属于较典型的陆相淡水沉积物。但在界线附近（异常段）其值有变大特征，反映盐度有明显增加。对于陆相地层来说，该盐度增加代表了古气候的变化（干旱）。在69层以上，该值低而稳定，介于0.01～0.04； 68层及以下为0.02～0.13，在65层上部（GWC-65-(6)层）达到最大。
概括起来，贵州威宁岔河二叠纪—三叠纪古气候、古环境经历了一个较为短暂的环境变化阶段，这个变化开始于岔河剖面的63层，结束于岔河剖面的69层，在二叠系—三叠系界线附近（岔河剖面66f～69层）得到了突然的加强，即氧化程度增加、气候温度升高和盐度突然增加，这种变化与有机地球化学反映的环境变化基本是吻合的。
（4）发生于该地区的P—T之交沉积相变并非是目前主导的由湖相向河流相的转化，而是由辫状河道向洪泛平原、向浅湖的转换（表4），反映湖侵过程，且这种转换早于菌孢富集事件。
表4 Showing change in sedimentary facies across the PTBST，the Chahe Section and other areas
4 结 论
4.1 取得的成绩
经过近一年研究和前期工作的积累，基本实现了预期目标。 陆相二叠系—三叠系界线研究取得了重要的成果和突破。在界线层组的研究方面，确立了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线地层的界线层组； 在生物地层学研究方面，确定了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系之交的植物群面貌和建立了孢粉化石组合带，提出大龙口阶底界的生物标志化石； 在事件地层学研究方面，对陆相二叠系—三叠系之交粘土岩进行了综合研究，确定了贵州威宁岔河剖面的上下粘土岩的层位，为与标准剖面的事件地层对比提供了依据。
在分子地层学研究方面，探讨了某些生物标志化合物的生物地层学意义，并建立威宁岔河二叠系—三叠系之交沉积环境研究演化的序列。在磁性地层学研究方面，通过对贵州威宁岔河剖面二叠系—三叠系之交磁化率的研究，亦发现有磁化率明显升高现象，从而认识到二叠系—三叠系之交磁化率磁化率明显升高现象是具有跨区（黔、浙、晋）和跨相（陆、海）的区域性特征，可成为二叠纪—三叠纪之交地层对比的依据之一。在地球化学地层学研究方面，通过对威宁岔河二叠系—三叠系界线附近常量地球化学元素、微量元素及稀土元素的研究，在界线层组附近确立了地球化学异常段（63～69层），同时某些元素的氧化物比值能够明确显示环境的变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。在层序地层学研究方面，建立了威宁岔河剖面二叠系—三叠系之交层序地层格架和界线附近的沉积相，对二叠系—三叠系界线地层进行了层序地层划分，分出6个层序及6小层序、6准层序和6准层序组，确定了层序地层界线为67层底。 总之，通过以上各种地层学的研究方法，初步确定了贵州威宁岔河陆相二叠系—三叠系界线剖面的多重地层界线（表2）和不同沉积相区地层对比框架（图2）。
以新疆大龙口和黔西滇东陆相区为研究对象，建立了古生代、中生代之交陆地生态系统的演变序列。对黔西滇东陆相区陆地生态系统的演变取得如下的认识。
（1）陆相二叠系—三叠系之交的生物灭绝是一种长期渐变后的突然衰落，表现为滞后灭绝。 首次灭绝发生在下粘土层，同时出现菌孢富集事件及大量植物碎屑。第二次灭绝发生在三叠纪的最早期，其结果是华夏植物区系中大羽羊齿植物群彻底消失。 另外大羽羊齿植物群的灭绝发生在沉积环境变化之后。 大量大羽羊齿植物群分子均穿过PTB在三叠纪底部出现，而沉积环境的变化在岔河剖面63层已经开始。
（2）界线上、下两层粘土层（68层与66层）成因大致相同（由火山喷发形成），但上、下各层的形成环境。
（3）威宁岔河二叠系—三叠系界线附近存在地球化学异常段（63～69层），显示了环境的变化，这对讨论二叠纪—三叠纪之交生物阶段性灭绝非常有意义。 贵州威宁岔河二叠纪—三叠纪古气候、古环境经历了一个较为短暂的环境变化阶段，这个变化开始于岔河剖面的63层，结束于岔河剖面的69层，在二叠系—三叠系界线附近（岔河剖面66f～69层）得到了突然的加强，即氧化程度增加、气候温度升高和盐度突然增加，这种变化与有机地球化学反映的环境变化基本是吻合的。
（4）发生于该地区的P—T之交沉积相变并非是目前主导的由湖相向河流相的转化，而是由辫状河道向洪泛平原、向浅湖的转换（表3），反映湖侵过程，且这种转换早于菌孢富集事件。
在云南宣威密德剖面海陆交互相的研究中也取得了较大的突破，首次在该剖面发现下三叠统的标准化石Ophiceras（蛇菊石）（产于卡以头组中、下部25-3层）。该化石的发现为滇东卡以头组中、下部地层的时代及其与标准剖面（Yin et al，2001）的对比提供了更加确凿的依据。 在煤山D剖面Ophiceras（蛇菊石）首现于29层，因此，可将本剖面的25-3层与煤山D剖面29层对比。
4.2 存在的问题
在研究中，我们分别建立了以新疆大龙口剖面和贵州威宁岔河剖面为例的下三叠统下部大龙口阶孢粉植物群组合，然而要将两个不同植物地理区系的孢粉组合及植物群特征进行对比还存在一定困难，建议在今后工作中选择华北地区相关陆相剖面作为过渡剖面进行对比研究。 由于时间紧迫，同时受早三叠世早期植物化石资料限制，对发现于卡以头组（印度期）大量植物化石难以鉴定，从而为完善大龙口阶内部生物组合系列带来困难。
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