黔南晚石炭世生物礁发育的古海洋环境研究.pdf

1、生物礁记录和保存了原地生物生活时的自然地理条件，它的形成和发展客观反映了礁内生物及环境条件的演变。从生物礁中寻找有关古海洋、古环境、古气候变化的信息，已成为当代海洋生物学及地质学家高度重视的研究领域。对生物礁一般性的观察和描述只能定性揭示某些古海洋环境信息，而本文则通过采用最新发展起来的、基于生物学、海洋生态学和地球化学等多学科的先进理论与方法，更为完整和精确地揭示了黔南晚石炭世生物礁发育的高分辨率古海洋环境信息，使黔南生物礁研究从广度

2、和深度上得到进一步发展。
　　在叶状藻礁占主导地位的晚石炭世，中国黔南地区的生物礁则类型多样，数量可观，并发育了典型的后生动物骨架礁，如于马平组下部地层的Triticites带内发育的Fomitchevella大型珊瑚礁。大型非藻骨架礁的存在成为我国晚石炭世生物礁非常重要的特征，在世界晚石炭世的生物礁发展中也是一个亮点。由于生物礁代表了最原始的生态格局，它是生物与环境之间相互协调的产物，因而是古海洋环境研究的理想对象，因此黔南生物

3、礁区成为晚石炭世古海洋环境研究的理想场所。
　　“现在是过去的钥匙”，通过与现代珊瑚礁的类比就可以推断古代生物礁的发育条件，因此本文运用“将今论古”的思维方法，对影响晚石炭世黔南生物礁发育的古海洋环境因素开展了较为系统的研究，探讨了海平面波动、水动力干扰、基底性质（或类型）、水深和光照、水体温度、盐度等物理单项因子，以及海水Mg/Ca摩尔比、CaCO3饱和度、水质、营养水平、水体中生物新陈代谢产物等化学单项因子对叶状藻、Fomit

4、chevella等造礁生物的影响，其中着重研究了基底类型、水动力、光照、温度的影响。
　　造礁生物对基底的选择有“随机”模式（the“lottery”model）和“确定”模式(the“deterministic”model)。“随机”模式中底栖生物在基底空间上的附着任意发生，“确定”模式中底栖生物只选择特定的理想基底进行附着。黔南叶状藻、Fomitchevella、Ivanovia cf.manchurica、Antheria的

5、定殖均属于“确定”模式，而且多数情况下选择在生物成因的硬质基底上定殖。浅水速生的Fomitchevella骨骼多孔，大量微孔隙的存在使骨骼具有较高的比表面积，对流经水体中的营养物吸附储存能力较强。大型珊瑚礁礁核较礁缘的水动能高，能够加快Fomitchevella对营养物“少量多次”反复吸收的频率，使珊瑚体在单位时间内获得较多的营养物总量，从而有助于骨骼生长和群体规模的扩大。黔南地区的造礁生物在纵向分布上有一定规律，体现了造礁过程中随水体

6、深浅变化生物种类出现更替的特征。由深及浅水深层次上光照强度的差别可能控制着叶状藻、珊瑚群体的形态发生显著变化，叶状藻的形态由分散分布的单杯状，逐步发展为紧密聚集的包叶状、簇杯状;四射珊瑚Fomitchevella可能也类似于植物叶状藻，随着光照的变化对群体形貌作出调整。
　　温度是控制生物礁形成的关键因素之一，古海水温度的定量化复原可通过测定有铰纲腕足动物低镁方解石质壳体的δ18O值来实现，古温度可靠性的一个重要前提是海洋生物Ca

7、CO3壳层必须与海水处于氧同位素交换平衡。低纬度浅海中的成年期腕足类壳体比幼年期生长速率更为缓慢，不易发生氧同位素分馏，从而适合碳氧同位素取样并更具有环境指示意义。古盐度的恢复则通过腕足壳的δ18O和δ13C获得，与δ13C关系更密切。
　　腕足动物死亡之后，与其所赋存的地层一起经历了成岩和后生等一系列漫长的地质作用过程，化石矿物并不总是能保持其原始的同位素组成，从而降低了环境指示意义。因此利用腕足类壳体进行稳定同位素取样研究时，

8、需要利用显微结构、阴极发光、微量元素含量及分布对称性判别方法来排除成岩改造的部分。晚石炭世中国黔南礁区腕足动物壳体δ18O PDB值变化范围为-4.980‰～-3.249‰，δ18O值换算得到古海水温度范围大致在24.39℃～34.21℃之间波动，表明黔南处于温暖—炎热气候环境。温度高意味着水体的CaCO3饱和程度高，有利于珊瑚等底栖生物的钙化和海相碳酸盐的沉淀。腕足壳δ13CPDB值较高，其变化范围为4.271‰到5.793‰，反映了