趙小明 牛志軍 童金南 姚華舟

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 430074;2.宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 湖北宜昌 443003)

人們對(duì)生命演化及史前大滅絕有著長(zhǎng)期的興趣,因?yàn)槿祟愊Ｍ麖倪@些事件中尋找協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有益啟示。顯生宙以來(lái),穿插了近 30次大規(guī)模滅絕,其中公認(rèn)的規(guī)模巨大、影響遍及全球的大滅絕有五次[1],分別發(fā)生在奧陶紀(jì)末期、泥盆紀(jì)晚期、二疊紀(jì)末期、三疊紀(jì)末期和白堊紀(jì)末期。在五大滅絕事件中,以 6 500萬(wàn)年前導(dǎo)致恐龍滅絕的K/T事件最為著名,然而規(guī)模最大,對(duì)生物演化歷史影響最深刻的卻是發(fā)生在 2.51億年前二疊紀(jì)末的P/Tr事件[2],這次事件導(dǎo)致海洋無(wú)脊椎動(dòng)物科級(jí)滅絕率達(dá) 49%[3～5],種級(jí)滅絕率高達(dá) 80%～90%[6],滅絕之后的生物復(fù)蘇延緩了 5～6百萬(wàn)年,甚至是 10百萬(wàn)年[7～10]。

對(duì)于二疊紀(jì)末滅絕事件的發(fā)生原因,科學(xué)家們提出了各種假說(shuō),幾乎是仁者見(jiàn)仁,智者見(jiàn)智,目前主要有四種:外星撞擊事件、西伯利亞暗色巖和全球火山噴發(fā)事件、海洋缺氧事件及甲烷水合物釋放事件。不過(guò),仍沒(méi)有哪一種假說(shuō)能完全揭開(kāi)二疊紀(jì)末的滅絕之密。近年來(lái),經(jīng)歷了對(duì)二疊紀(jì)末大滅絕及相關(guān)地質(zhì)災(zāi)變事件的多年熱點(diǎn)研究后,科學(xué)家們將注意力轉(zhuǎn)至大滅絕后的事件效應(yīng)上來(lái),即三疊紀(jì)特別是早三疊世的生態(tài)系面貌和沉積體系狀況。對(duì)其研究主要借助于兩方面的材料,一是化石記錄,二是沉積記錄。但遭受二疊紀(jì)末滅絕事件打擊的早三疊世生態(tài)系以分異度極低的廣適性分子和機(jī)會(huì)分子為主[11,12],化石保存稀少單調(diào),這就使得沉積記錄所包含的信息尤為重要,也使得下三疊統(tǒng)地層中廣泛分布的特殊沉積及相關(guān)構(gòu)造——“錯(cuò)時(shí)相”沉積成為關(guān)注的焦點(diǎn)和研究前沿。

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究的最新進(jìn)展,結(jié)合筆者對(duì)華南的研究成果,總結(jié)了“錯(cuò)時(shí)相”沉積的類型、宏觀特征、時(shí)空分布,討論“錯(cuò)時(shí)相”沉積對(duì)研究二疊紀(jì)末生物滅絕與早三疊世生物復(fù)蘇的啟示。

1 “錯(cuò)時(shí)相”沉積的涵義

古生代-中生代之交的一系列突發(fā)性災(zāi)變事件使得海洋生態(tài)系遭受重創(chuàng),同時(shí)沉積體系也發(fā)生了劇變,如下三疊統(tǒng)地層中出現(xiàn)的礁間斷[13,14],層狀硅質(zhì)巖間斷[15],煤間斷[16]。在淺海環(huán)境中,相應(yīng)的變化表現(xiàn)為大量特殊沉積及相關(guān)構(gòu)造在下三疊統(tǒng)地層中廣泛出現(xiàn),如扁平礫石礫巖[17～20]、蠕蟲狀灰?guī)r[17,21～23]、潮下皺紋構(gòu)造[24]、微生物巖[19,25～35]、海底碳酸鹽膠結(jié)扇[19,36]和條帶狀灰?guī)r[19,20]等。這些特殊沉積及相關(guān)構(gòu)造在寒武紀(jì)或更早的前寒武紀(jì)海洋環(huán)境中廣泛存在,但奧陶紀(jì)之后退縮到少量缺乏后生動(dòng)物的高壓力環(huán)境中,如澙湖、深海等。因此,這些沉積構(gòu)造在寒武紀(jì)之后的正常淺海環(huán)境中出現(xiàn)被認(rèn)為“在時(shí)間和空間上發(fā)生了錯(cuò)位”,故稱為“非正?！背练e[18]或“錯(cuò)時(shí)相”沉積[37]。

“錯(cuò)時(shí)相”沉積中的許多類型很早就引起了地質(zhì)學(xué)家們的注意,但前人僅從動(dòng)力學(xué)機(jī)制去探討其成因,直到近二十年,地質(zhì)學(xué)家們才真正開(kāi)始意識(shí)到“錯(cuò)時(shí)相”沉積的起源與古生代-中生代地質(zhì)轉(zhuǎn)折期的特殊海洋環(huán)境狀況及二疊紀(jì)末大滅絕事件后特殊的生態(tài)系狀況相關(guān)。隨著全球下三疊統(tǒng)地層中的特殊沉積及相關(guān)構(gòu)造被重新識(shí)別與研究,其地質(zhì)意義已引起國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,“錯(cuò)時(shí)相”沉積的研究也逐漸成為探索二疊紀(jì)末生物滅絕與復(fù)蘇的新視角。

2 “錯(cuò)時(shí)相”沉積的類型與特征

目前,全球下三疊地層中已發(fā)現(xiàn)的“錯(cuò)時(shí)相”沉積包括扁平礫石礫巖、微生物巖、蠕蟲狀灰?guī)r、潮下皺紋構(gòu)造、海底碳酸鹽膠結(jié)巖扇及條帶灰?guī)r、薄層泥晶灰?guī)r等。華南作為全球研究二疊紀(jì)末大滅絕及早三疊世生物復(fù)蘇最理想的地區(qū),“錯(cuò)時(shí)相”沉積分布于下三疊統(tǒng)從底到頂?shù)谋姸鄬游恢?而且囊括了全球已報(bào)道的大多數(shù)“錯(cuò)時(shí)相”沉積類型,其中,最為發(fā)育且最具特色的是蠕蟲狀灰?guī)r,僅皺紋構(gòu)造和海底碳酸鹽膠結(jié)巖扇在華南至今未有報(bào)道。

潮下皺紋構(gòu)造 (Subtidalw rink le structures):通常產(chǎn)出于陸架背景下具沙紋層理的碎屑巖層面,形態(tài)似干涉波痕,波峰呈扁平或尖棱狀,通常伴有小型水平遺跡,如 P lano lites、Asteriacites、Gyrochorte等 (圖1a)。

潮下皺紋構(gòu)造被證明是以微生物席為媒介形成的生物-沉積構(gòu)造[38],在晚元古至早古生代早期潮下碎屑巖地層中極為普遍,但在隨后的地質(zhì)記錄中僅出現(xiàn)在深海、缺氧及非海相環(huán)境,潮下皺紋構(gòu)造在早三疊世再現(xiàn)被看著是垂向生物擾動(dòng)減少的結(jié)果[24]。

海底碳酸鹽膠結(jié)巖扇 (Carbonate seafloo r fans):放射狀晶體形成的半球狀集合體,半徑 1～5 cm,可相互粘結(jié)達(dá) 15 cm,排列方向雜亂 (圖1b),鏡下鑒定表明其為同沉積海底膠結(jié)文石扇,后被方解石交代[39,40]。

海底碳酸鹽膠結(jié)巖扇在與現(xiàn)代海洋化學(xué)狀況完全不同的太古代和元古代碳酸鹽陸架環(huán)境非常發(fā)育,但在隨后的地質(zhì)記錄中極其罕見(jiàn),它們?cè)谠缛B世的復(fù)蘇表明當(dāng)時(shí)的海洋回到了與元古代或太古代相似的極端環(huán)境,如缺氧、高堿度、碳酸鈣過(guò)飽和等[36]。

扁平礫石礫巖 (Flat-pebble conglom erates):國(guó)內(nèi)又稱“板條狀礫巖”或“竹葉狀灰?guī)r”,由板片狀或扁平狀的泥晶灰?guī)r礫屑和灰泥基質(zhì)組成。礫石有一定磨圓,礫石內(nèi)部缺乏化石,基質(zhì)含少量生物屑和內(nèi)碎屑(圖1c)。

扁平礫石礫巖作為寒武紀(jì)-前寒武紀(jì)陸架環(huán)境中普遍發(fā)育的沉積類型,被認(rèn)為形成于缺乏生物擾動(dòng)的潮下低能環(huán)境,處于早期成巖階段尚未固結(jié)的薄層灰泥,在風(fēng)暴或重力流作用下被撕裂[17,20],而后以微晶灰?guī)r礫屑的形式重新沉積成巖.epkoski最先對(duì)寒武紀(jì)、早奧陶世地層中扁平礫石礫巖給予了重視,并總結(jié)出三條主要識(shí)別標(biāo)志[37,41]:一是碳酸鹽層與泥巖互層;二是不受擾動(dòng)的碳酸鹽層快速而強(qiáng)烈的海底膠結(jié);三是扁平狀或板條狀碳酸鹽內(nèi)碎屑巖遭受強(qiáng)烈的風(fēng)暴侵蝕和改造。扁平礫石礫巖是特定地質(zhì)歷史階段沉積巖成層特點(diǎn)所留下的特殊記錄,其在早三疊世的“錯(cuò)時(shí)性”再現(xiàn)被認(rèn)為是對(duì)早三疊世海洋中同沉積海底膠結(jié)作用廣泛分布和生物擾動(dòng)水平低下的自然響應(yīng)。

微生物巖(M icrobialite):微生物巖被認(rèn)為是一些以藍(lán)細(xì)菌為主導(dǎo)的底棲微生物群落,在缺乏后生動(dòng)物的捕食和擾動(dòng)條件下的生物-沉積建造。下三疊中的微生物巖具有多種類型,如疊層石、核形石、凝塊石[17,28,29,35,42～45]、微生物灰泥丘[31,32,46]及具鈣質(zhì)微生物構(gòu)造的微生物層 (圖1e)和微生物礁[25,32～34,44,45,47]。

微生物巖通常是在條件惡劣、不適宜常見(jiàn)的大生物生活的環(huán)境中,由微生物機(jī)會(huì)主義地繁盛形成的[28,29,32,46～48],其與通常意義的生物礁 (珊瑚礁、鈣質(zhì)海綿礁)在形成機(jī)制和環(huán)境意義上有本質(zhì)上的不同。微生物巖在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交再現(xiàn)于正常淺海背景,并一直延續(xù)至早三疊世末,正是對(duì)始于二疊紀(jì)末的條件惡劣的環(huán)境狀況和后生動(dòng)物稀少的生態(tài)系面貌的自然響應(yīng)。

圖1 早三疊世“錯(cuò)時(shí)相”沉積宏觀特征照片F(xiàn)ig.1 Pho tos show ing them acro-charactersof Early Triassic“anach ronistic facies”

蠕蟲狀灰?guī)r (Verm icu lar lim estone):因巖石內(nèi)部具大量形似蠕蟲的個(gè)體而得名[22],蠕體顏色較基質(zhì)顏色稍深(圖1d)。蠕蟲狀灰?guī)r在華南下三疊統(tǒng)地層中最為發(fā)育,最近,Pruss報(bào)道了美國(guó)西北部下三疊地層中特殊沉積——碎片灰?guī)r (chip facies)[18],其形態(tài)和特征與蠕蟲狀灰?guī)r極其相似,應(yīng)為同類沉積。

關(guān)于蠕蟲狀灰?guī)r或碎片灰?guī)r的成因眾說(shuō)紛紜,計(jì)有凝聚說(shuō)、機(jī)械成因說(shuō)、生物擾動(dòng)說(shuō)等,其中占主導(dǎo)地位的解釋認(rèn)為:蠕蟲狀灰?guī)r或碎片灰?guī)r可能是半成巖的泥晶灰?guī)r被撕裂后再沉積的產(chǎn)物,是一種巖化程度更低時(shí)期的泥晶灰?guī)r產(chǎn)生的扁平礫石礫巖[17,18]。最近,筆者以鄂西地區(qū)為例對(duì)華南蠕蟲狀灰?guī)r的時(shí)空分布、形態(tài)特征、成因機(jī)制進(jìn)行了綜合研究,將華南蠕蟲狀灰?guī)r分為層狀或似層狀、不規(guī)則粒狀、變形柱狀、橢球狀四種類型,對(duì)不同的類型給出了不同的成因解釋,并強(qiáng)調(diào)經(jīng)歷了二疊紀(jì)末大絕滅之后的早三疊世特殊的海洋環(huán)境狀況是導(dǎo)致蠕蟲狀灰?guī)r形成的關(guān)鍵因素[49]。

薄層泥晶灰?guī)r和條帶灰?guī)r (Thin-bedded lim estone and R ibbon lim estone):薄層泥晶灰?guī)r和條帶灰?guī)r是地質(zhì)歷史上極為平常的沉積類型,早三疊世的薄層泥晶灰?guī)r(圖1g)和條帶灰?guī)r(圖1f)與眾不同之處在于:

泥晶灰?guī)r內(nèi)部缺乏垂向生物擾動(dòng)且很少存在生物化石,而層面上具有不同程度的水平擾動(dòng) (圖1h)和小型的或薄殼型的災(zāi)難生物化石[50,51]。垂直擾動(dòng)缺乏而水平遺跡豐富表明底棲移動(dòng)生活方式較底棲固著或底內(nèi)生活方式更能適應(yīng)早三疊世的海洋底層環(huán)境,指示當(dāng)時(shí)淺海底層可能處于貧氧條件。

條帶灰?guī)r是指泥晶灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖或鈣質(zhì)粉砂巖(<5 cm)互層的巖相類型。其特殊性在于泥晶灰?guī)r中缺乏生物擾動(dòng)、幾乎不含生物化石和碳酸鹽巖與硅質(zhì)碎屑巖精細(xì)互層。這一方面反映了當(dāng)時(shí)海洋環(huán)境頻繁波動(dòng)的不穩(wěn)定性;另一方面反映了早三疊世海洋生態(tài)系對(duì)環(huán)境調(diào)節(jié)和緩沖能力的降低[49]。

3 “錯(cuò)時(shí)相”沉積的空間分布

綜合全球已報(bào)道的早三疊世“錯(cuò)時(shí)相”沉積,其分布主要集中在兩個(gè)區(qū)域:其一是低緯度的特提斯地區(qū),如西特提斯域的阿曼、伊朗、土耳其、亞美尼亞、匈牙利、波蘭、意大利,東特提斯域的華南;其二是古大洋邊緣地區(qū),如日本、美國(guó)西北部、加拿大西南部、格陵蘭(圖2)。

圖2 早三疊世“錯(cuò)時(shí)相”沉積分布圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[52])Fig.2 D istribu tion of Early Triassic“anachronistic facies”sed im en t(basem ap after Ziegler et a l.,1998)

3.1 特提斯地區(qū)

Baud等[27]、Pruss等[19]報(bào)道了土耳其南部早三疊世“錯(cuò)時(shí)相”沉積,包括扁平礫石礫巖、海底碳酸鹽扇、疊層石及碳酸鹽灰泥丘等,形成于風(fēng)暴浪基面之上的淺海碳酸鹽潮坪-臺(tái)地環(huán)境。

匈牙利北部西喀爾巴阡山以南二疊紀(jì)-三疊紀(jì)界線處發(fā)育疊層石,早三疊世早期產(chǎn)微生物巖,形成于相對(duì)低能的風(fēng)暴浪基面之下的深水斜坡環(huán)境[30]。

W ignall等[20]報(bào)道了意大利北部早三疊世碳酸鹽巖與碎屑巖混合沉積中的疊層石和扁平礫石礫巖, Pruss報(bào)道了其中的皺紋構(gòu)造[24]。

Baud等報(bào)道了亞美尼亞南部的下三疊統(tǒng)地層中的扁平礫石礫巖、海底碳酸鹽膠結(jié)巖扇、微生物巖,及阿塞拜疆下三疊統(tǒng)地層中的微生物巖[53]。

伊朗下三疊統(tǒng)地層中產(chǎn)枝狀疊層石、疊層石丘、似核形石及扁平礫石礫巖[19]。

阿曼下三疊統(tǒng)地層中已發(fā)現(xiàn)的“錯(cuò)時(shí)相”沉積有疊層石、似核形石、鈣質(zhì)微生物巖及海底碳酸鹽巖扇[54]。

二疊紀(jì)、三疊紀(jì)時(shí),華南為位于特提斯東部的小型陸塊[55],早三疊世的“錯(cuò)時(shí)相”沉積極為普遍。據(jù)已有資料,華南“錯(cuò)時(shí)相”沉積包括疊層石、微生物巖、扁平礫石礫巖、蠕蟲狀灰?guī)r及薄層泥晶灰?guī)r與條帶灰?guī)r等[17,21,22,25,31～33,44～46,56～58]。

3.2 古大洋邊緣地區(qū)

美國(guó)西北部早三疊世M oenkop i組,為一套潮下粉砂巖、砂巖與泥晶灰?guī)r互層的淺海陸棚至盆地相沉積[58],其內(nèi)見(jiàn)大量“錯(cuò)時(shí)相”沉積,包括扁平礫石礫巖、潮下皺紋構(gòu)造、潮下微生物巖、海底碳酸鹽膠結(jié)巖扇、碎片灰?guī)r及薄層灰?guī)r[18,19,24,48]。

加拿大哥侖比亞省南部早三疊世產(chǎn)小型疊層石和扁平礫石礫巖[60]。

日本西南部早三疊世 Kam ura組中見(jiàn)疊層石、似核形石及疊片狀礫石[61],形成于海山之上的淺海環(huán)境。

格陵蘭詹姆士島早三疊世發(fā)現(xiàn)了疊層石生物礁[62]。

4 “錯(cuò)時(shí)相”沉積的分布時(shí)限

“錯(cuò)時(shí)相”沉積作為二疊紀(jì)末大滅絕的直接“見(jiàn)證者”,在全球下三疊統(tǒng)眾多層位中得以記錄,但直到近二十年來(lái),研究滅絕-殘存-復(fù)蘇的地質(zhì)學(xué)家們才逐漸意識(shí)到“錯(cuò)時(shí)相”沉積與古生代-中生代地質(zhì)突變期的特殊海洋環(huán)境和生態(tài)系狀況相關(guān),隨著“錯(cuò)時(shí)相”沉積概念的提出[37],越來(lái)越多的“錯(cuò)時(shí)相”沉積被識(shí)別和研究(圖3)。

圖3 早三疊世“錯(cuò)時(shí)相”沉積的分布時(shí)限(據(jù)文獻(xiàn)[18～20,24,26,27,30,60～62,67])Fig.3 D iagram show ing stages inwhich anachronistic facies have been reported from the Early Triassic(w ith data from[18～20,24,26,27,30,60～62,67])

W ignall等[20]認(rèn)為,扁平礫石礫巖在早三疊世早期(Griesbachian)以后即迅速消失。然而,事實(shí)并非如此。大量實(shí)際資料表明扁平礫石礫巖在美國(guó)、意大利、土耳其及華南下三疊統(tǒng)不同層位中均有產(chǎn)出。如在華南下三疊統(tǒng)碳酸鹽臺(tái)地、斜坡至盆地等多種環(huán)境都有發(fā)現(xiàn),只是在研究中更多的采用了“板條狀”或“竹葉狀”描述術(shù)語(yǔ)。例如,蘇浙皖一帶的殷坑組、和龍山組、扁擔(dān)山組[17,55,57],鄂東南一帶的大冶組[17],貴州紫云、羅甸板庚、貴陽(yáng)烏當(dāng)?shù)牧_樓組或大冶組[58,63～66]等。

微生物巖在二疊系-三疊系界線處首次出現(xiàn)后,斷斷續(xù)續(xù)延至早三疊世末,總體上集中分布于四個(gè)層位[53]:P/T界線、格里斯巴赫亞階-第納爾亞階附近、奧倫尼克階初及下三疊統(tǒng)頂。尤以 P/T界線附近最為發(fā)育,這可能與界線附近的微生物巖研究較多,而對(duì)其它層位的微生物巖研究相對(duì)較少有關(guān)。

產(chǎn)于華南的蠕蟲狀灰?guī)r和產(chǎn)于美國(guó)西北的碎片灰?guī)r,其分布跨及整個(gè)奧倫尼克階,華南部分地區(qū)甚至延續(xù)至中三疊世安尼期[18,19,49]。

潮下皺紋構(gòu)造和海底碳酸鹽膠體巖扇分布于下三疊統(tǒng)的底部和中上部層位[18,24,26,27]。

薄層泥晶灰?guī)r和條帶灰?guī)r是早三疊世最為常見(jiàn)、占整個(gè)沉積厚度比例最大的巖石類型,分布于下三疊統(tǒng)從底到頂?shù)母鱾€(gè)層位中。

給上所述:“錯(cuò)時(shí)相”沉積緊接二疊紀(jì)末滅絕事件后產(chǎn)生,在整個(gè)早三疊世頻繁出現(xiàn),扁平礫石礫巖、蠕蟲狀灰?guī)r等類型甚至延續(xù)至中三疊世才告結(jié)束。值得注意的是“錯(cuò)時(shí)相”沉積在早三疊世表現(xiàn)出四個(gè)泛濫時(shí)期,即二疊紀(jì)-三疊紀(jì)界線附近、格里斯巴赫末期、史密斯早中期及早三疊世末,這四個(gè)集中分布時(shí)期與碳同位素的偏移存在良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[67,68](圖3)。

5 討論

“錯(cuò)時(shí)相”概念的提出,融合了沉積學(xué)、古生態(tài)學(xué)、古生物學(xué)、海洋化學(xué)及地層學(xué)等多個(gè)學(xué)科,為我們探索生物滅絕與復(fù)蘇提供了多角度的有益啟示,顯示了廣闊的前景。

5.1 “錯(cuò)時(shí)相”沉積對(duì)滅絕原因的啟示

“誰(shuí)是二疊紀(jì)末大滅絕的罪魁禍?zhǔn)?”吸引了無(wú)數(shù)地質(zhì)學(xué)家和地質(zhì)愛(ài)好者,他們提出了各種成因假說(shuō),但至今仍沒(méi)有哪種假說(shuō)稱得上完美無(wú)缺。

早三疊世,微生物巖和以微生物席為媒介的皺紋構(gòu)造再現(xiàn)于正常淺海環(huán)境[14,35,69],顯然與棲居地的喪失無(wú)關(guān),而是突發(fā)性的古海洋環(huán)境災(zāi)變事件,使造礁生物遭受了滅項(xiàng)之災(zāi)。

扁平礫石礫巖、蠕蟲狀灰?guī)r及條帶灰?guī)r之間的共同之處在于原始沉積的成層特點(diǎn)保存完好,除了底棲后生動(dòng)物減少和垂向擾動(dòng)降低外,快速的同沉積海底膠結(jié)作用對(duì)其形成起到關(guān)鍵性作用。廣泛的海底膠結(jié)作用,可能源于因當(dāng)時(shí)海洋翻轉(zhuǎn)造成的大洋深部碳酸鹽過(guò)飽和的貧氧海水上翻,及缺氧環(huán)境中厭氧細(xì)菌降解作用造成的海水堿度升高[20,36,41]。

缺乏垂向擾動(dòng)而水平遺跡豐富是將早三疊世薄層灰?guī)r視為“錯(cuò)時(shí)相”沉積的主要原因,早三疊世薄層灰?guī)r層面上的遺跡化石以類型單調(diào)、形態(tài)簡(jiǎn)單、潛管細(xì)小、順層產(chǎn)出為特征,指示了一種生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)水平低下、底層海水貧氧的環(huán)境狀況。直到早三疊世末,遺跡化石才逐漸向三維拓展,擾動(dòng)深度也明顯增加,這表明造跡生物生態(tài)習(xí)性從表生移動(dòng)生活方式向底棲固著或內(nèi)生生活方式轉(zhuǎn)變,指示淺海底層海水的含氧量、生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度、生物對(duì)環(huán)境的應(yīng)變能力等在逐漸增加[7,18,49,51,71]。

“錯(cuò)時(shí)相”沉積在早三疊世的再現(xiàn)啟示我們:二疊紀(jì)末,一系列來(lái)自地內(nèi)或地外的突發(fā)性災(zāi)難事件,如全球性火山活動(dòng)、海洋缺氧事件、海洋翻轉(zhuǎn)事件、大氣污染事件、全球地球化學(xué)循環(huán)重組等,相互交織,相互加強(qiáng),形成了極端和異常環(huán)境,正是這種極端和異常環(huán)境導(dǎo)致了二疊紀(jì)末生物大滅絕。

5.2 “錯(cuò)時(shí)相”沉積對(duì)殘存期生態(tài)系狀況的啟示

作為大滅絕之母的二疊紀(jì)末滅絕事件,不僅使大量生物分類單元從地球上消亡——全球超過(guò)90%的種級(jí)海洋無(wú)脊椎動(dòng)物和約 70%的科級(jí)陸生脊椎動(dòng)物遭受滅頂之災(zāi)[5],更重要的是摧毀了曾經(jīng)無(wú)比繁榮的古生代生態(tài)系,出現(xiàn)了延續(xù)至今的現(xiàn)代生態(tài)系,地球生物演化由此產(chǎn)生重大轉(zhuǎn)折[4,5,70,72]。二疊紀(jì)末滅絕事件留下了一個(gè)沉寂的星球,在隨后數(shù)百萬(wàn)年,甚至是千萬(wàn)年的時(shí)間里,幸存者與前所未有的、惡劣的、陌生的環(huán)境斗爭(zhēng),面臨著它們尚未準(zhǔn)備就緒的演化過(guò)程帶來(lái)的挑戰(zhàn),而與它們共同生活在地球上的大多數(shù)生物死亡了(包括植物、食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物、不利的物種及有利的物種)。整個(gè)早三疊世生態(tài)系呈非正常的生態(tài)松弛面貌[35],低分異度的生物群落在中三疊世之前一直未能恢復(fù)到滅絕前的分異水平,相應(yīng)地,遺跡化石分異度和底棲內(nèi)生動(dòng)物的鉆進(jìn)深度在早三疊世都表現(xiàn)為較低的水平[7,8,51,71]。

正是這種后生生物減少和垂向擾動(dòng)能力降低的生態(tài)系狀況,導(dǎo)致扁平礫石礫巖、微生物巖、薄層灰?guī)r和條帶灰?guī)r等“錯(cuò)時(shí)相”沉積在早三疊世的災(zāi)后泛濫。

5.3 “錯(cuò)時(shí)相”沉積對(duì)生物復(fù)蘇時(shí)限的啟示

“錯(cuò)時(shí)相”沉積與經(jīng)歷了二疊紀(jì)末大滅絕后古生代生態(tài)系突然崩潰[72]、早三疊世生物群落低分異度[73]、碳同位素大規(guī)模波動(dòng)[67,68]等異常現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn),并在正常淺海沉積記錄中廣泛分布,直至早三疊世末才逐漸衰退,其在中三疊世早期的消失恰好是中生代生態(tài)系在安尼期重建基本完成之時(shí)。沉積體系改變與滅絕-殘存-復(fù)蘇如此同步進(jìn)一步證明“錯(cuò)時(shí)相”沉積、環(huán)境異常、生物滅絕與復(fù)蘇、生態(tài)系轉(zhuǎn)變之間存在必然聯(lián)系。在此,筆者就生物滅絕與復(fù)蘇的過(guò)程與“錯(cuò)時(shí)相”沉積的盛衰變化間的制約關(guān)系,提出如下推論:二疊紀(jì)末,一系列來(lái)自地內(nèi)或地外的突發(fā)性災(zāi)難事件相互交織,產(chǎn)生了一種極端和異常環(huán)境,環(huán)境的異常導(dǎo)致了二疊紀(jì)末生物滅絕、古生代生態(tài)系崩潰和“錯(cuò)時(shí)相”沉積的出現(xiàn);惡化環(huán)境在整個(gè)早三疊世的頻繁波動(dòng)和持續(xù)出現(xiàn)導(dǎo)致“錯(cuò)時(shí)相”沉積的時(shí)空廣布和生物復(fù)蘇的遲滯;隨著環(huán)境不斷改善和生物逐漸復(fù)蘇,新生代生態(tài)系在早三疊末基本完成重建,“錯(cuò)時(shí)相”沉積也退出地質(zhì)記錄。也就是說(shuō)“錯(cuò)時(shí)相”沉積在中三疊世早期的消失可看作生物由復(fù)蘇期向輻射期轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。

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