泥盆纪与侏罗纪层孔虫及生物礁对比研究

王小阳，王振鸿，肖传桃龚文平，李 超，田海艳

（长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

1 泥盆纪与侏罗纪生物礁基本概况及演化

1．1 泥盆纪生物礁

早泥盆世以碎屑岩沉积为主，海平面上升，陆棚面积扩大，水体加深，浪基面上升，光合作用所能到达的界面随之上移，使下部水体光合作用减弱［1］，致使生物礁属种较少。

中泥盆世后的海平面持续上升体急骤扩展，使海域面积大增缺氧水台地大范围淹没，中泥盆世早期随着海侵规模的扩大，在台地内部和边缘底栖生物大量繁盛，碳酸盐岩沉积良好，因此形成规模不等、数量众多的生物礁。

晚泥盆世早期生物礁发育较好，随着海侵规模的扩大，出现大量碳酸盐岩。然而晚期，全球海平面下降。造成地表大面积的暴露，加之藻类迅速繁殖，导致表层海水缺氧。生物礁大量灭绝。

1．2 侏罗纪生物礁

侏罗纪生物礁在国内报道很少，仅限于西藏地区，该处论述的生物礁产于班公错-怒江缝合带一线［1-3］。侏罗纪生物礁的演化分为3个阶段：奠基阶段、发育阶段和衰亡阶段［2-4］。

1）奠基阶段 奠基阶段为礁基的形成阶段，残留海盆陆缘开阔动荡的浅海环境，仅见少量造礁生物存在，水体能量较高，随着海平面的上升水体能量变小，造礁生物增多并固着生活。

2）发育阶段 发育阶段造礁生物大量繁殖，生态环境变为温暖、清洁、氧和光充足，循环较好的正常浅海，使得生物大量繁殖并固着生长，构成较坚实的抗浪格架，并形成了障积岩隆礁。

3）衰亡阶段 生物礁衰亡大多是由于盆地的下降速率大于或小于生物礁的生长速率，从而产生海平面上升或下降，水体变深或变浅所致。

2 生物礁对比

2．1 岩相古地理条件

泥盆世时期，古大洋赤道暖流自东向西流动，并在运动过程的中后期碰到大陆转向，在其附近形成温暖的海域，为层孔虫的发展与生物礁的形成创造了有利条件。而现代珊瑚礁也多分布于大洋低纬西侧。Thompson（1988）认为生物礁生长的最佳温度为24～28℃［5］；Van Geldern（2006）探讨泥盆纪氧同位素时认为33℃是泥盆纪海洋存在生物的最高温度［5］。

侏罗纪时期，藏北地区班公错-怒江缝合带拼合后形成残留浅海相盆地，该时期研究区为热带气候，浅滩亚相的存在是生物礁发育的基础，基底地形的形态控制了礁体的横向延伸规模，相对海平面的变化不稳定是导致生物礁在纵向上发育不连续和厚度不大等特征的主要因素。侏罗纪生物礁无论发育于何种沉积相带内，它们均构筑于浅滩亚相基础之上，礁基几乎均由亮晶砂屑灰岩、亮晶生物屑灰岩或亮晶核形石灰岩组成，其中多发育交错层理。研究区生物礁在横向上多具有横向延伸规模小、数量多的特征，这种现象可能与当时的古地理条件密切相关，当班公错-怒江缝合带拼合后，所残留的盆地基底地形在拼合过程中受到较大影响而不平整，从而造成生物礁在横向上规模较小而数量较多的特征［6］。

2．2 大地构造条件

泥盆纪存在夷平的古陆，地势又东北向西南倾斜。在早泥盆世初期，由于海浸扩大、盆地沉陷、海水加深，致使光照不充分、盐度加大。到早泥盆世晚期，大规模海侵导致海域迅速扩大，促使碳酸盐岩台地广泛分布。中泥盆世，受加里东运动的影响，沉积环境由海陆交替的碎屑岩急剧转变为空前开阔的海域沉积。随后海侵进一步扩大，陆表海的发展达到鼎盛时期，晚泥盆世由于 “加里东运动”结束后造成全球范围的海退，其结果是陆地面积进一步扩张，地形起伏复杂，气候变得干燥炎热。

侏罗纪时期研究区生物礁主要沿班公错-怒江缝合带一线展布，并产于缝合带以北的中段-东段地区，缝合带东段经历了克拉通化阶段、克拉通阶段、怒江洋盆扩张阶段、俯冲消减阶段、闭合碰撞阶段和碰撞期后阶段。总之，班公错-怒江缝合带在三叠侏罗纪时期是一个小洋盆，而且应属于中特提斯洋的一部分［7］。至于有关班公错-怒江缝合带中段东段的拼合时间，根据研究区侏罗纪生物礁发育的层位及含礁地层与下伏地层的接触关系，认为该缝合带在东段拼合于中侏罗世早期 （柳湾组沉积期），中段则拼合于中侏罗世末期或晚侏罗世初期 （沙木罗组沉积期之前），生物礁的生长代表了班公错-怒江缝合带拼合后的残留盆地浅海相沉积［6］。

2．3 古生态及地理位置

泥盆纪是双带型四射珊瑚繁盛时期［8］，此外泥盆纪还是植物首次登陆的时期［1］，植物生长范围的扩大和埋藏量的增加也有可能对海洋C含量的变化产生影响。泥盆纪生物礁多分布在南天山区、古特提斯区、华南区、华北北缘区、准噶尔兴安区和保山区［9］。

侏罗纪时期，班公错-怒江缝合带南北两侧的岗底斯板块和羌唐昌都板块均发育热带生物群［10］，此外，在侏罗纪羌唐昌都板块发育了较多的白云岩、灰岩、紫红色碎屑岩，早中侏罗世还发育了煤层和石膏沉积，晚侏罗世地层中也发育了煤线。上述特征表明，研究区在侏罗纪处于热带地理位置，为生物礁的发育创造了良好的条件［6］。侏罗纪生物礁多分布在西藏安多县班公错-怒江缝合带一线［3，6，11］。

2．4 造礁生物、附礁生物及相分异

泥盆纪造礁生物主要为层孔虫 （Order Labechiida kuhn拉贝希层孔虫和Amphiporidae双孔层孔虫）、珊瑚和少量苔藓虫附礁生物，有珊瑚、腕足类、腹足类［12］、介形类和双壳类，其次为有孔虫、头足类、海百合茎碎片、棘皮动物及藻类等。泥盆纪多为礁核相、礁坪和礁后泻湖相［13］。

侏罗纪造礁生物主要为层孔虫 （枝状层孔虫Cladocoropsis和筒状层孔虫Milleporidiumcylin-dricum）、六射珊瑚 （Actinastraea和 Schizosmilia rollieri）和固着双壳类［3，6，11］。附礁生物有双壳类、腹足类等［6］。侏罗纪多为障积岩相、障积-骨架岩相［2］。

2．5 礁的特征

泥盆纪生物礁有大有小，小的高数米至10余米［12］，大的隆起幅度可达900余米。形态主要有宝塔状、丘状、点状、潜伏状、马蹄状。从早泥盆世碎屑岩沉积，到中泥盆世碳酸盐岩，再到晚泥盆世碎屑岩、浅水石灰岩和白云岩沉积，泥盆纪礁岩有亮晶生物灰岩、亮晶珊瑚-层孔虫灰岩、薄壳节石泥晶灰岩、生物屑泥晶灰岩［9］。

侏罗纪生物礁整体规模比较小，高度多在1．5～3．5m，剖面上出露长度20～50m，区域上延伸约10km［2-3，6］。形态主要为丘状、面包状、似层状［2，14-15］，横向上具指状相变特征，分带明显。在侏罗纪发育较多白云岩、灰岩、紫红色碎屑岩，早中侏罗世还发育了煤层和石膏沉积，晚侏罗世地层中也发育了煤线。侏罗纪礁岩有亮晶砂屑灰岩、泥晶灰岩、亮晶生屑砂屑灰岩、亮晶核形石灰岩、砂屑灰岩［2-3，6］。

2．6 礁死亡原因

晚泥盆世末发生了F／F全球性生物绝灭事件，绝大多数泥盆纪浅海台地相珊瑚都遭到破坏。主要原因是海平面快速下降，造成地表大幅度暴露，藻类大量繁殖，致使水体缺氧［13］，海水物化条件恶化，不利于生物礁发展。另一种观点是在泥盆纪世界范围内存在广泛的热液和火山活动，该事件造成的海水酸化对晚泥盆世的海洋生态系造成重大创伤［16］，并直接导致钙质骨骼生物，如层孔虫珊瑚礁生态系彻底崩溃。

侏罗纪生物礁礁体衰亡的原因有2种：第1种是由于礁体赖以生存的环境变浅，水体能量增强，使得造礁生物大量减少直至消失，被浅滩环境所取代；第2种是由于礁体的生态环境突然变深，水体的循环、温度、光线和氧的含量等环境因子均不适合造礁生物的生存，从而使得造礁生物大量减少甚至很快消失［2］。

3 结 论

1）泥盆纪生物礁数量多，侏罗纪数量相对较少。泥盆纪分布范围广，广西、四川、湖南等均可见。侏罗纪仅在西藏地区有所记载。

2）泥盆纪礁体形态丰富多样，侏罗纪比较单一。侏罗纪生物礁主要发育在藏北狭长残留洋盆内，呈东西走向，纬度位置相近，因此形态单一。

3）泥盆纪生物礁规模较大，侏罗纪生物礁规模较小。泥盆纪大规模海侵，促使碳酸盐岩台地广泛分布。侏罗纪班公错-怒江缝合带构造活动强烈，大地条件不稳定，水体动荡，致使规模较小。

4）泥盆纪生物礁消亡主要原因是海平面下降导致水体缺氧，海底大量热液活动致使海水酸化。侏罗纪生物礁消亡则是由水体变化造成。

［1］陈代钊，陈其英，江茂生 ．泥盆纪海相碳酸盐岩碳同位素组成及演变 ［J］．岩相古地理，1995，15（5）：23-27．

［2］肖传桃，李艺斌，胡明毅，等 ．西藏安多县东巧侏罗世生物礁的发现 ［J］．地质科学，2000，35（4）：501-506．

［3］肖传桃，李艺斌，胡明毅，等 ．藏北地区侏罗纪生物礁的发现及其意义 ［J］．中国科学基金，2000：178-182．

［4］董得源 ．层孔虫的发生、发展和消亡 ［J］．古生物学报，1989，28（4）：47-50．

［5］程红光，李心清，袁洪林，等 ．泥盆纪海水的碳、氧同位素变化——来自腕足化石的同位素记录 ［J］．地球学报，2009，30（1）：79-88．

［6］肖传桃，李艺斌，胡明毅，等 ．藏北安多-巴青地区侏罗纪生物礁类型及其形成条件 ［J］．江汉石油学院学报，2004，26（4）：5-9．

［7］尹光候，侯世云 ．西藏碧土地区怒江缝合带基本特征与演化 ［J］．中国区域地质，1998，17（3）：246-254．

［8］廖卫华 ．泥盆纪最早期和最晚期珊瑚群研究的进展——兼论泥盆纪珊瑚的绝灭、复苏及其底栖组合 ［J］．古生物学报，1997，32（2）：144-147．

［9］廖卫华 ．中国泥盆纪珊瑚的生物地理及其群落生态 ［J］．古生物学报，2000，39（1）：126-135．

［10］殷鸿福 ．中国古生物地理学 ［M］．武汉：中国地质大学出版社，1988．

［11］董得源，汪明洲 ．藏北安多一带晚侏罗世层孔虫的新材料 ［J］．古生物学报，1983，22（4）：17-20．

［12］郑和荣 ．四川龙门山唐王寨地区同斜碳酸盐缓坡上的丘礁 ［J］．石油与天然气地质，1991，12（4）：457-463．

［13］吴志如，王约 ．贵州独山泥盆纪晚期生物绝灭的影响因素 ［J］贵州工业大学学报 （自然科学版），2008（5）：37-39．

［14］肖传桃 ．古生物学与地史学概论 ［M］．北京：石油工业出版社，2007．

［15］董得源 ．古生代层孔虫的生态特征 ［J］．地层学杂志，1986（2）：27-31．

［16］吴义布 ．华南泥盆纪生物礁演化及其控制因素 ［J］．古地理学报，2010，12（3）：254-266．