华南泥盆纪微生物岩和生物礁发育的地质和古生物控制研究

The study will be focused on the microbialite and reefs during the Devonian important environmental and climate changes and major biotic events in South China. By means of geomicrobiologic, carbonate sedimentologic and sedimentary geochemical methods, the development and distribution of the microbialite and reefs and their relationships with other carbonate depositional bodies of the carbonate platform margin and other platform subfacies will be conducted. The effects and controls, from geological factors (e.g., climate, ocean chemistry, sea level change and habitat nutrient variation) and biological factors (predation feeding and competition, photosynthetic symbiotic and nutritional needs between metazoan and microbes, and biodiversity), on the development of the microbialite and reefs in different carbonate platform settings will be addressed. The relation between microbialite growth and biodiversity fluctuations and the relation between microbialite and reefal development will be deciphered. The nutritional gradient mode of microbialite and reefs, the dynamic response of sea level change, the physical and chemical indicators and the interactions and evolutionary adaptation of biologic factors during microbialite and reef thriving and decline will be established. Research results are of great theoretical and practical significance in research on microbial buildups, sequence stratigraphy, the motivation of extinction, paleoenvironmental and paleoclimatic changes, microbial mineralization, hydrocarbon reservoir, ancient cold seep carbonate deposition, and the recovery of the Holocene environmental and climatic changes.

选择华南泥盆纪重要环境和气候变化及重大生物事件时期的微生物岩和生物礁开展研究，通过地质微生物学、碳酸盐沉积学和沉积地球化学研究来确定微生物岩和生物礁在华南泥盆纪碳酸盐台地边缘和台内不同亚相中的发育、分布及与其他碳酸盐沉积体的关系；探讨地质因素（气候、海洋化学、海平面和栖息地养分变化等）和生物因素（后生生物与微生物之间的捕食和竞争、光合共生和营养需求的关系及生物多样性等）对碳酸盐台地不同环境中微生物岩和生物礁发育的影响和控制；阐明微生物岩发育与生物多样性波动及微生物岩与生物礁发育的关系, 建立微生物岩和生物礁的营养梯度模式、海平面变化的动态响应、微生物岩和生物礁繁盛衰退的物理化学指标和生物学因素的相互作用及进化适应。研究成果对微生物岩建隆、层序地层、生物灭绝的动因、古环境和古气候变化、微生物矿化、油气成藏、古冷泉碳酸盐沉积和全新世环境气候变化的恢复等研究都具有重要的理论和实际意义。

晚泥盆世重要环境和气候变化和重大生物事件过程中，浅水碳酸盐台地由后生生物生态系转变为微生物生态系，而地质和古生物因素如何影响和控制这种转变是地质微生物学和生物礁碳酸盐沉积学研究的新主题。课题运用地质微生物学、碳酸盐沉积学和沉积地球化学方法对华南泥盆纪重要环境和气候变化和重大生物事件时期的碳酸盐台地中的生物礁和微生物岩开展了详细的调查和研究，确定了贵州南部紫云碳酸盐沉积中的生物礁相序列和成礁时代，发现了法门早期碳酸盐岩中的微生物岩层, 揭示了微生物岩的组成和结构，分析和研究了微生物岩层的碳、氧同位素成分和变化，探讨了晚泥盆世近岸碳酸盐沉积环境中生物礁发育的模式，并与桂林地区同时代的微生物礁、丘进行了对比，表明华南广大区域内从弗拉晚期到法门早期是微生物碳酸盐沉积建造广泛发育的时段。广西融安泗顶晚泥盆世层孔虫生物层中核形石灰岩的研究说明了微生物结构与后生生物(层孔虫)的共生发育关系，而不是生态竞争关系。贵州独山尧益至布寨一带中泥盆世生物礁发育和演化特征的研究揭示了一个纵向上从深水盆地到碳酸盐台地边缘然后再到碳酸盐台地和生物礁的发育和演化序列，而并非台地边缘礁相模式。粤北乐昌和仁化的晚泥盆世弗拉晚期发育的潮坪叠层石灰岩的研究表明微生物沉积相在晚泥盆世弗拉期就已经广泛出现，微生物不但在远岸碳酸盐台地边缘形成微生物建隆, 而且在近岸潮坪环境中形成叠层石生物层，这进一步确证了古环境和古地理因素控制了微生物物建造在不同沉积相中的发育形式。对华南泥盆纪碳酸盐台地和生物礁的发育特征和形成模式的分析和总结表明晚泥盆世弗拉晚期是泥盆纪生物礁发育发生重要变化的时期，钙质微生物、藻类、核形石、叠层石和凝块石成为生物礁碳酸盐岩形成的主要贡献者，后生生物的碳酸盐沉积建造作用已经弱化。研究成果对深入认识泥盆纪碳酸盐沉积建造中后生生物和微生物的作用和贡献、相互关系，探索重大生物事件的动因都具有重要的理论意义。