川东鄂西地区晚二叠世生物礁系统演化环境生态动力学研究

The process and cause of the late Permian biotic crisis, has always been controversial in the field of earth sciences domestic and abroad. The existing information suggested that the framework reef ecosystem were more sensitive to the environment extinction and died out in the late Permian, and a small number of organisms of paleontologically wide adaptability extincted until the time of Permian-Triassic extinction event. Our research team firstly found a series of microbial reefs of late Permian in 2011, which were on the top of framework reefs of Permian Changxing stage. What is the connection of the reefs system evolution of late Permian to paleoenvironment changes? How it is associated with the late Permian biotic crisis events? Through the process of reef system paleoenvironmental and paleoecological evolution analysis, the project tries to provide the necessary scientific basis to solve the above problems. This project is based on a large number of outcrops and drilling data, combined with lots of analytical test methods such as rock slices, scan electronic microscope, energy spectrum analysis, trace elements, isotope abundance etc, and discusses how the processes of paleoenvironment in physical ,chemical, and biological affected the reef system, and how the late Permian reef paleosystem responsed to that and its feedback mechanisms, to reveals the changes of paleoenvironment in Changxing stage of late Permian. According to the Changxing reef system evolution and the extinction of reef system,the paleoenvironment relevance to the late Permian biotic crisis could be obtained.

晚二叠世生物危机的过程与成因等问题，一直是国内外学术界争论的焦点。现有资料认为，晚二叠世生物危机事件中，对环境最为敏感的骨架礁生态系统率先做出反应并消失，少数广适性生物直到大灭绝界线附近才急剧消亡。2011年项目申请团队首次在川东鄂西地区长兴组骨架礁层位之上发现了系列晚二叠世微生物礁。晚二叠世生物礁系统演化与古海洋环境变迁有何联系？与晚二叠世生物危机事件如何关联？本项目拟通过生物礁系统演化环境生态动力学过程研究，试图为解决上述问题提供必要的科学依据。本项目研究基于大量野外露头和钻井资料数据，结合薄片、电镜、能谱、X衍射、微量元素、同位素等多种测试分析手段，探讨晚二叠世长兴期海洋的物理、化学、生物过程对生物礁生态系统的影响及生态系统的响应和反馈机制，进而揭示晚二叠世长兴期古海洋环境的变化；同时，通过长兴期生物礁的演化规律、灭绝方式分析，探讨晚二叠世末生物危机事件的环境关联。

目前二叠纪末生物集群灭绝的过程和型式还存在较多争议，已有大量证据表明，生物大灭绝之前海洋水化学条件已经开始发生变化。但由于众多学者在探索事件过程中的生物群应对环境变迁的情况各有不同，且由于不同沉积环境中的生物危机过程可能存在一定的差异，使得生物危机事件中的海洋环境变化过程仍然没有得到充分的认识。本项目以川东鄂西长兴组露头剖面为重点研究对象，结合华南地区其他典型剖面，采用历史资料分析、野外露头观测、室内试验分析相结合的系统研究方法，在精细地层对比的前提下，重点研究不同沉积相区内底栖动物群演化过程，并以晚二叠世长兴期古海洋理化条件-生物过程相互作用和耦合研究为核心，分析典型底栖动物群演化的动力学过程，揭示长兴期海洋底栖生物群演化和二叠纪末生物危机事件的关联。. 区内长兴组主要发育六种沉积相类型和十九种微相类型。其中浅水相区台地边缘礁相共识别出三种微相类型，包括海绵骨架礁灰岩，微生物参与的海绵骨架礁灰岩及微生物岩。自长兴中期-长兴晚期，底栖微生物生态系逐渐繁盛并占据骨架礁生态位，渐进式完成对骨架礁生态系的演替，并在一定程度上促进了台地边缘正向地貌的发育。Hindeodus praeparvus带上部，底栖微生物生态系最终消亡，同时，浅水相区有孔虫动物群含量也在频繁波动变化中迅速衰减，直至生物集群灭绝。区内深水相区遗迹化石丰富，可进一步划分为六类遗迹组构。垂向上遗迹组构的演化表明，长兴中期已经出现缺氧的征兆。. 长兴中期开始，区内受碳循环的驱动，海洋生态环境已经表现为多期次的不稳定状态，其不断扩大导致生物危机呈现多阶段性的特征，同时底栖生物群也表现出明显的协同特征。长兴中-晚期二氧化碳等温室气体产生系列的正反馈作用相继导致深水及浅水相区底栖动物群的崩溃和消亡。晚二叠世底栖动物群演化记录充分体现出在重大地质转折期将至时，生物与环境的协同关系。