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华南泥盆纪层孔虫生长特征及其与环境和菌藻类的关系

作　者: 吴义布
导　师: 龚一鸣
学　校: 中国地质大学
专　业: 古生物学与地层学
关键词: 泥盆纪华南层孔虫生长形态年生长条带生长间断礁单元菌藻类沉积环境
分类号: P618.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

泥盆纪生物礁是显生宙以来规模最大、分布范围最广的生物礁,在全球已探明的碳酸盐油气田中占重要地位,层孔虫是泥盆纪最重要的造礁生物。众多学者针对泥盆纪珊瑚-层孔虫礁各方面做了大量的研究,但珊瑚-层孔虫礁“精细解剖”研究却遭遇瓶颈。同时,层孔虫生长形态(内部“生长”结构和外部“形态”特征)复杂多变,对环境变化敏感,是进行高分辨率沉积环境分析的指相化石。不少学者对层孔虫生长形态及其与环境的关系进行了定性研究,仍而系统的定量化研究却没有引起足够的重视,对层孔虫内部生长结构的认识及其环境意义的挖掘仍需改善和提高,而目前国内几乎没有层孔虫生长形态定量化研究成果的报道。晚泥盆世菌藻类繁盛与层孔虫、珊瑚-层孔虫礁衰退和灭绝的关系密切,对深入了解F-F灭绝有重要意义,但是菌藻类与层孔虫之间直接关系的研究成果很少,至今为止,仍没有实质性的进展和突破。本文对四川甘溪、贵州独山、广西横县六景和桂林神湾等华南泥盆纪剖面中层孔虫富集层位的层孔虫外部形态特征及其相关参数进行了系统统计,并着重收集了层孔虫礁单元的基础资料,对这些重点层位中保存较好的层孔虫进行了系统采样,统计了各剖面菌藻类微生物碳酸盐岩分布实际材料；室内沿生长方向对层孔虫样品进行了切片获得光面和大薄片,不同尺度观察、拍照和统计层孔虫内部生长结构、菌藻类及其遗迹等材料。在层孔虫内部生长结构方面,取得了3个方面的进展和新认识。(1)对比珊瑚等化石内部年生长条带,明确了年生长条带的定义；识别出华南泥盆纪层孔虫内部2大类7小类年生长条带：密度条带(疏密型、递变型、混杂型、突变型和“生长脊”型)和结构条带(结构差异型、单一结构层式)；综合本文的实际材料和文献中的基础资料,论证了层孔虫年生长条带在时空分布、属种上具有广泛性,提出层孔虫年生长条带的出现是周期性环境因素的影响,而年生长条带的厚度、形态等参数主要受随机和周期性环境因素共同控制(前者为主)；获得了研究区各剖面重点层位不同相带层孔虫年生长速率,大小在0.9-5.0 mm/a之间,可能代表了华南泥盆纪层孔虫生长速率数值。(2)根据形态特征,首次系统划分出华南泥盆纪层孔虫内部7类生长条带：波状、丘状、波丘状、平直状、包裹状、结壳状和不规则状,并对比和总结了其识别特征。(3)明确了层孔虫生长间断的定义、广泛性和重要性,根据华南泥盆纪大量层孔虫内部生长间断的材料,首次较系统识别和划分了结构差异型、综合型和边部间断等6类生长间断；对比现代珊瑚生长间断成因机制,提出了沉积物界面的变化是层孔虫生长间断形成机制,发现生长间断对海底随机沉积事件有重要指示意义。同时提出层孔虫内部生长间断广泛发育,会提高泥盆纪珊瑚-层孔虫礁滩油气储集性能层孔虫生长形态用于高分辨率沉积环境分析方法和应用方面,取得了4方面的成果。(1)对层孔虫用于高分辨率沉积环境分析的基础——生长过程解剖模型(简称生长模型)进行了优化,生长模型中引进了生长间断,并用生长条带取代概念和范围模糊的“厚层”作为层孔虫生长过程解剖的最小单元；同时,提出了沉积物表面变化率(△hm)等一些与层孔虫生长密切相关的环境参数。(2)在前人的思想的启发下,根据层孔虫生长与沉积作用之间的关系,首次提出利用“年生长条带”作为层孔虫生长模型的基本解剖单元可以直接计算年绝对沉积速率；并根据本文材料,对华南泥盆纪层孔虫分布的7个相带的年沉积速率进行了计算,如开阔台地相沉积速率为1.8-2.7 mm/a。(3)利用生长模型,根据生长间断形成机制、年生长条带计算沉积速率等,可以分析并获得层孔虫个体生长过程中较高分辨率的沉积环境变化的信息,并优化和总结了这种分析方法。(4)在此基础上,综合层孔虫外部形态特征和内部生长结构材料,首次系统总结了华南泥盆纪层孔虫生长形态特征及其相带分布规律,具体分析了层孔虫生长形态的控制因素,同时对本文提出的和文献中的利用层孔虫进行沉积环境分析方法进行了系统对比、应用和验证。层孔虫生长形态与珊瑚-层孔虫礁单元精细分析方面,发现和1总结了可以精细分析礁单元的4个层孔虫生长形态参数：总体形态(特别是V/B)、基面分布特征、生长速率和生长间断的频率。通过对华南泥盆纪各相带层孔虫生长形态分布规律的总结,发现化石礁构建过程中“物理结构”的稳定性与层孔虫生长形态之间关系密切。菌藻类微生物与层孔虫之间直接关系方面取得了5方面成果和新认识。(1)发现和总结了华南中-晚泥盆世层孔虫中结壳菌藻类、钻孔菌藻类和微钻孔、病态结构和特征深色条带等6类菌藻类微生物及其遗迹。(2)强调和明确了只有判定了菌藻类微生物是在层孔虫“死前”侵入的,才能用来研究二者之间的直接关系,并建立了初步的判定标准。(3)发现和总结了菌藻类与层孔虫之间的直接关系：前者对后者有直接抑制作用,后者具有反抑制和自我修复功能,但是前者是主动的。在适合层孔虫生存的环境(如中泥盆世)中,层孔虫对菌藻类侵入有足够承受能力,寄主层孔虫一般会死亡,二者之间达到某种平衡；在不适合层孔虫而适合菌藻类生存的环境(如晚泥盆世)中,菌藻类侵入能力增强而层孔虫抵抗能力减弱,一般会导致寄主层孔虫死亡,进而影响其丰度和分异度降低。表明晚泥盆世菌藻类微生物不是“继承”而是“侵占”了层孔虫等后生动物的生态空间。(4)发现类似于层孔虫的生长方式和骨骼结构的后生动物,如床板珊瑚、六射珊瑚,生长过程中更易受到菌藻类微生物的入侵,这可能解释了华南F-F之后菌藻类取代珊瑚-层孔虫成为唯一造礁者的现象。(5)初步论证了华南晚泥盆世菌藻类繁盛对层孔虫等后生动物、珊瑚-层孔虫礁的衰退和灭绝存在两方面的贡献：菌藻类繁盛带来环境累积效应,导致层孔虫等后生动物无法适应而灭绝；菌藻类等“侵入”层孔虫等后生动物行为和抑制作用增强,二者之间平衡被打破,导致后生动物无法正常生长而死亡。这对解析F-F后生动物大灭绝有重要的指示意义。

华南泥盆纪层孔虫生长特征及其与环境和菌藻类的关系

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