贵州兴义地区早三叠世沉积环境演化及其生物响应

摘要

兴义地区位于南盘江盆地西北边缘，保存有较完整的早三叠世浅水沉积记录，该地区晚二叠末至中三叠世生物演化经历了由灭绝到复苏的演化过程，是研究早三叠世沉积环境变迁及生物演化的理想地区。
　　本研究主要内容包括：⑴研究区早三叠世主要由飞仙关组及嘉陵江组沉积地层组成。飞仙关组以局限台地潮坪相陆源碎屑岩沉积为主，夹混积碳酸盐岩沉积;而嘉陵江组则以浅水台地、蒸发台地相碳酸盐岩沉积为主，夹混积陆源碎屑岩沉积。浅水相沉积结构与沉积构造主要包括:波状层理、透镜状层理、脉状层理及平行层理，局部见小型交错层理等，常见石膏假晶，电镜下见草莓状黄铁矿、自生石英颗粒等。⑵不同种类的错时相具有不同的环境意义，其在空间上的交叉分布，指示研究区海洋环境经历多次改善-恶化过程。研究区错时相主要包括:叠层石、蠕虫状灰岩、条带状灰岩、巨鲕灰岩。叠层石中大量的微生物化石和草莓状黄铁矿反映叠层石形成于贫氧-低氧的沉积环境;条带灰岩良好的韵律性可能与海平面周期性波动有关，灰质条带中大量微生物化石，指示灰质条带形成于贫氧的海洋环境;蠕虫状灰岩的成因较为复杂，反映多种沉积环境，其中似层状、不规则粒状、椭圆状蠕虫状灰岩反映缺氧的沉积环境，变形柱状蠕虫状灰岩反映有氧的海洋环境。⑶地球化学分析表明研究区早三叠世海洋环境具有多期次改善-恶化的演化过程。碳同位素研究表明，研究区早三叠世经历了3次负漂与3次正漂，说明早三叠世海洋环境经历了多次改善-衰退过程。硫同位素研究表明，研究区硫同位素值剧烈波动（飞仙关组从-25.5‰至26.3‰，嘉陵江组从-3.9‰至37.3‰），反映当时多变的海洋生态环境。Sr87/Sr86值表现出快速上升的趋势，从0.707203至0.708107，其百万年内的变化速率自显生宙来最大。MgO/CaO值指示研究区从格瑞斯巴赫期末（飞仙关组一段沉积期）至斯潘斯期末（嘉陵江组三段沉积期）气候比较潮湿，嘉陵江组三段沉积期后期，气候相对较干燥。镁铝比值指示早三叠世处于正常浅海环境，未受到陆地淡水的影响。⑷早三叠世碳同位素不仅在横向上表现为剧烈的波动，还在纵向上表现出显著的离散分异。通过统计全球范围内30余条碳同位素剖面，发现早三叠世碳同位素具有显著的离散系数（标准方差）。研究表明海洋初级生产力和海水分层共同导致了早三叠世碳同位素在纵向上的显著变化，其中海水分层是主要原因。综合碳同位素在纵向上和横向上的相关性，将早三叠世海洋环境划分为是10个阶段。研究区早三叠世氧化还原界面主要出现了3次上移，分别在N1(P-T界线附近)、Smithian中期、Spathian中晚期，其中前两个时期氧化还原界面向上迁移幅度最大。N2、P2、P3时期，透光带Δδ13C值大于深水Δδ13C值，海洋初级生产力是影响碳同位素水深梯度的主要因素。⑸早三叠世海洋沉积环境演化过程，与研究区古生物多次复苏-残存-灭绝响应过程具有较好的耦合关系。具体表现为二叠纪-三叠纪界线附近，缺少生物化石，岩石以青灰色泥岩为主，反映海洋恶化;Griesbachian早期，数层双壳化石层指示海洋环境存在一次短暂的复苏;在Griesbachian中期，粉砂岩中紫红色条带开始增多，双壳化石分异度的升高指示浅水海洋环境改善;Griesbachian晚期至Dienerian早期，岩石主要为青灰色细砂岩-粗砂岩，缺乏生物化石反映海洋环境恶化;Dienerian中晚期，草莓状黄铁矿粒径增大，化石分异度升高，指示海洋环境逐渐改善。在Smithian早期，硫同位素正漂、碳同位素负漂、黄铁矿颗粒增多，反映海洋环境恶化。在Smithian中期，化石分异度减少、硫同位素达到最高值，指示海洋环境恶化;Smithian晚期，变形柱状蠕虫状灰岩、海洋红层、化石分异度升高，指示海洋环境改善;Spathian早期，叠层石中保存大量微生物化石、硫同位素负漂，生物化石减少，指示海洋环境恶化。Spathian晚期，生物化石分异度提高，指示海洋环境改善。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据与背景

1．2 研究现状

1．2．1 错时相沉积

1．2．2 同位素地球化学

1．2．3 沉积环境对储层的影响

1．2．4 存在的主要问题

1．3 主要的研究内容及研究方法

1．4 取得的成果

第2章 区域地质背景与地层划分

2．1 区域地质背景

2．1．1 区域构造特征

2．1．2 区域沉积演化特征

2．1．3 区域地层特征

2．2 兴义地区地层划分

2．2．1 飞仙关组

2．2．2 夜郎组

2．2．3 嘉陵江组

2．3 本章小结

第3章 早三叠世沉积相特征

3．1 沉积相标志

3．1．1 岩石学标志

3．1．2 古生物标志

3．1．3 沉积构造

3．1．4 特殊矿物

3．2 沉积微相分析

3．2．1 沉积微相类型

3．2．2 沉积相特征

3．2．3 沉积相模式及演化

3．3 兴义地区早三叠世沉积环境综合解释

3．3．1 飞仙关组沉积环境解释

3．3．2 嘉陵江组沉积环境解释

3．4 本章小结

第4章 错时相特征及其环境意义

4．1 微生物岩类型及其分布

4．1．1 叠层石分布特征

4．1．2 叠层石宏观-中观特征

4．1．3 叠层石微观特征

4．1．4 叠层石中的微生物功能团

4．1．5 叠层石的环境意义

4．2 蠕虫状灰岩

4．2．1 蠕虫状灰岩分类及其分布特征

4．2．2 蠕虫状灰岩成因及其环境意义

4．3 条带状灰岩

4．3．1 条带灰岩成因

4．3．2 条带灰岩环境意义

4．4 巨鲕灰岩

4．4．1 巨鲕灰岩成因

4．4．2 巨鲕灰岩环境意义

4．5 错时相的环境意义

4．6 本章小结

第5章 同位素地球化学特征

5．1 研究方法

5．1．1 碳氧同位素分析方法

5．1．2 锶同位素分析方法

5．1．3 硫同位素分析方法

5．2 同位素结果与可靠性验证

5．2．1 δ 13Ccarb结果及可靠性验证

5．2．2 锶同位素结果及可靠性验证

5．2．3 硫同位素结果及可靠性验证

5．3 同位素特征

5．3．1 碳同位素特征

5．3．2 锶同位素特征

5．3．3 硫同位素特征

5．4 碳氧同位素与海平面的变化关系

5．5 海洋初级生产力

5．6 碳同位素离散程度及其意义

5．6．1 D δ 13C研究方法和结果

5．6．2 碳同位素与碳同位素梯度相关性讨论

5．6．3 碳同位素水深梯度控制因素再讨论

5．6．4 氧化还原界面迁移状况

5．7 本章小结

第6章 沉积环境演化及其生物学响应特征

6．1 兴义地区沉积环境变化

6．1．1 沉积相变化

6．1．2 气候与水体介质化学条件变化

6．2 环境变化的生物学响应

6．2．1 宏观生物

6．2．2 微体古生物

6．2．3 特殊矿物对环境变化的响应

6．3 错时相沉积对沉积环境变化的响应

6．4 早三叠世环境演化及其生物响应关系

6．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录