【doc】北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落的古地理意义

【doc】北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落的古地理意义 北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落 的古地理意义 第7卷 2005生 第4期 11月 古地理 JOURNALOFPALAEOGEOGRAPHY VO1.7No.4 NOV.2005 文章编号:1671—1505(2005)04—0493—10文献标识码:A 北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落的 古地理意义 高金汉,2王训练3乔子真4 1中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083 2中国地质大学(北京)岩石圈构造,深部过程及探测技术教育部重点实验室,北京100083 3中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083 4中国石油青海油田公司勘探开发研究院,甘肃敦煌736202 摘要北祁连山东部早石炭世早期经历了一次完整的海水进退旋回.此期该区腕足动物的演化明显受控 于相对海平面变化.生存环境的稳定性似乎是群落演替过程能否持久进行的基础.在影响生物群落演替的诸多 因素中,底质性质及其稳定性最为重要,其次是食物供应,海水盐度和水动力强度等.各群落在时间上相互取 代的主要控制因素是海水深度,与海平面的变化直接相关.而造成这一时期腕足动物群落横向变化的主要因素 除了海水深度外,陆源碎屑供应量,海水循环性以及含盐度都具有十分重要的影响. 本区早石炭世早期腕足动 物群落的生态位介于BA1和BA2之间,缺乏BA3至BA5较深水群落(BA— BenthicAssemblage,底栖组合),说 明该区早石炭世早期海水深度一般不超过10m.受沉积古地理环境的制约,本区早 石炭世早期BA2生态域的主 要分布范围局限于东部的景泰一带,向西水体明显变浅. 关键词北祁连山早石炭世腕足动物群落古生态学古地理 ,1962年出生,1994年毕业于中国地质大学,获理学博士学第一作者简介高金汉,男 位,现为中国地质 大学(北京)讲师,主要从事生物地层学和古生态学的科研和教学工作. Palae0ge0graphicalsignificanceofbrachiopodcommunitiesofthe earlyEarlyCarboniferousineasternpartofNorthQilianMountains GaoJinhan,WangXunlian3QiaoZizhen4 1StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessesandMineralResources,ChinaUniversity ofGmsciences(BeOing),Beijing100083 2KeyLaboratory'LithosphericTectonicsandLithoproblingTechnology,Ministry ofEducation,ChinaUniversityofGeosciences(Bezjing),l~jing100083 3SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Bezjin g100083 4ResearchInstituteofPetroleumF~cplorationandDevelopment,PetroChina aiOilfieldCompany,Dunhuang736202,Gansu *国家自然科学基金资助项目(编号:40472065)和中国石油天然气股份有限公司" 十五"重点研究项目"中国北方油气区石炭一二 叠系划分对比,古环境研究及含油气远景评价"资助 收稿日期:2005—03—29改回日期:2005—04—29 494古地理2o05年】】月 AbstractAcompleteprogressiveandregressivecycleoccurredintheearlyEarlyCarbonifero us intheeasternpartoftheNorthQilianMountains.Therelativesealevelchangesobviouslycontrolled theevolutionofbrachiopodsinthestudyareaduringthisperiod.Itseemsthatthestabilityoflivingen— vironmentisthefoundationofwhethertheprocessofcommunityevolutioncantakeplacefor3long time.Amongallthosefactorsinfluencingthecommunityevolution,thepropertyandstabilityofsub— stratearemostimportant,butthefoodsupply,watersalinityandhydrodynamicsalsoplayimportant roles.Vertically,themostimportantcontrollingfactorofthecommunityreplacementwaswater depth,anditwascloselyrelatedtothesea-levelchangesinthisarea.Horizontally,besidesthewater depth,theamountofterrigenousclasticmaterials,seawatercirculationanditssalinityalsogreatly influencedthedistributionofbenthiccommunities.Thebenthicassemblageeco-positionsofbrachiopod communitiesintheearlyEarlyCarboniferouswerebetweenBA1andBA2,andtherewerenoBA3一 BA5deep— watercommunitiesinthisarea,whichindicatedthattheseawaterdepthinthisperiodwas commonlylessthan10m.Controlledbythesedimentarypalaeogeographicenvironment,thedistribu— tionareaofBA2benthicassemblageeco-positionsduringtheearlyEarlyCarboniferousweremainlylo— calizedaroundJingtaiCounty,andthewaterdepthwasobviouslyshallowerwestward. KeywordstheNorthQilianMountains,EarlyCarboniferous,brachiopods,community, palaeoecology,palaeogeography AboutthefirstauthorGaoJinhan,bornin1962,obtainedhisPh.D.degreefromChinaUni— versityofGeosciencesin1994.NowheisalecturerofChinaUniversityofGeosciences(Beiji ng), andismainlyengagedinbiostratigraphyandpalaeoecology. 北祁连山地区石炭系的研究历史悠久,成果丰 富.前人的研究多侧重于生物地层学,极少涉及到 群落古生态学领域(甘肃省地质矿产局,1987).笔 者之一曾在该区进行了大量的野外地质工作,在6 条实测剖面的基础上获得了丰富的腕足动物化石和 古生态学 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 (图1).本文通过对腕足动物个体生 态学及群落组成特点的研究,结合底栖组合的生态 位与沉积相综合分析,探讨了控制该区早石炭世早 期腕足动物群落分布的主要因素,群落在时间上的 相互取代和空间上的展布特点,揭示了群落分布与 沉积旋回和海平面变化的关系.研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,在同一 沉积盆地范围内,无论是纵向上还是横向上,古水 深变化都是控制腕足动物群落分布最根本的原因, 几乎所有影响生物生存和发展的生态因素都直接或 间接地与古水深有关,而相对海平面变化的速度和 幅度不但影响着腕足动物的丰度增减,也影响着属 种分异度的改变,相对海平面持续缓慢的上升对腕 足动物的发展有利,反之则会受到制约甚至导致其 彻底死亡.在水深相同的情况下,海底沉积物的性 质及其稳定性,海水盐度和水动力强度等就成为影 响腕足动物分布的重要因素.因此,根据腕足动物 群落在纵向上的相互取代和横向上的展布特点的研 究,对认识本区早石炭世早期海水的进退规律和古 地理环境具有十分重要的意义. 1群落的划分与分析 古生物群落是指地质历史时期中,在某一特定时 限内,特定环境下生活在一起并能保存为化石的生物 所构成的群落(陈源仁,l992).北祁连山地区早石炭世 早期的腕足动物主要产于甘肃景泰和靖远一带的前黑 山组,其中以甘肃景泰前黑山剖面发育最好,可划分 为3个群落(图2),自下而上其特征如下. 1.1Eochoristitesgansuensis(甘肃始分喙石 燕)一Schuchertellagansuensis(甘肃舒 (E—SCorn.) 克贝)群落 该群落产于剖面中下部第6层(厚11.5m). 该层底部为角砾状灰岩,顶部为含鲕粒灰岩,化石 产于中部的深灰色中一薄层生物碎屑灰岩,藻灰岩 和细晶灰岩中.该群落含腕足动物10属10种,双 壳类4属4种,腹足类1种,苔藓虫1种(图1). 化石保存完整,纹饰清楚,无明显磨损,腕足类和 第7眷坪;4期岛垒汉等:北祁连山东郡早石发IIc期腕足动物群蒋的古地婢意义 \ 7 剖l北似连…东f{_l;百嵌统前黑…组睫足动物化石 F埘ll{mrh?klmn1l11PU?n【_L1h?『1h}几lmrrCr【xml[c1ll, lr1"ILernf蛆九of仆NlI『1hQill^nMLILII1lns 1.一H-1.…均忸观一4.毋泰山剐,一fm,洲?.卅.腹桃.一2.嚣泰 弹h嗣;4m,一,睫.,!.摩最嵌古淘削由『;5,6,ml…均为腹瓶.一,县采幅禄 刑;.H—h"l1,llIr】J.均为愎.-2.末攥山刮13l;q一.1广nf.a:腹.h: 觎.均2.搴盼曼il_洲….--L一……一fI)efrance1.:.1观.均2泶垂前黑?I削面: l'一(rf,l..鞋采棘打削而:In.h灿m.I.腹桃,h.后柱.均2.豢前照li到 :lj^?---脚..繁莽水埋跚 观壳类多l哼瓣壳连接保仃.f].九多保持琢来的生活 状态.属于典型的J辑地埋藏群落类型 从群搏的组成结构看.这是一个以小型腕足动 物占主导地位的群落.仪个诈数置丰富.而且属 种分异度较I岛,以i乏身贝类为t.f燕吼类次 之,彳J少鞋直形叽类从群落组成的个佛牛志看. 直彤儿类的wliem??w嘘基面特r较 发育.1止4:体三角L为:角烈扳所覆盖,蜕明它庄 成年期是依靠壳体自巾躺卧海J~'3-活的由于它 自凸度极低的阿辩壳.其前缘贴近海底.它较小 的外套崆叉要求其取食时量张开陌壳,这靴使得 沙粒等有害颗粒易于进^.因此它多生活于宁静水 体环境的钕软基底长身叽类的"", 1..AtHu印.,BM.1tUHui..t)tx'fiu扯c,1}Pr!. 【川rinelI和F/ur(n等县宵舆型 fl0凹凸喇壳傩无基画和肉攀孔.一般认为它们在 幼年期最早期以肉茎l营.但到r成年期肉苇完全 篓缩巡化.仪以壳刺支撑壳体自由躺卧海底生活, 劈 ? 496古地理2005年11月 代地层l地层及岩?底栖组合生态位代表化古水深变化 系统阶绸层岩性杜BA2下BA2上BAl及沉积环境相对海平面变化 维宪臭牛深一?浅上升一降 阶沟H16 三皇710m雪l5层|LCom.|'l5腕足类/潮坪 『sLingulasp? l4'.b0舣壳类|/滑下 局限台地 湖下 局限台地 湖下 | C一0Com. ?? 0??) Wilkingiasp | ,二 局限台地 i三Aviculopectensp13 """ \9层 l2Schuchertellasp奉I: Cranaenaglobosa 卜l1Ovatiasp 6层黑 ..... ,,腕足类 lO.....Schuchertellagansuensis ..... <rProductellanasp 炭内Avoniasp. 【lI9 霹Buxtoniasp.OvatiapanderiCancrinellaspFluctuariaundata统 Eochoristitesgansuensis _二LPunctospirife,sp{ 阶6Cleiothyridinamediaf半局限台地E一SCom. 了股足类I一-j 系组4? Straparollus?sp 双壳类\局限台地 ???'?''Nueulopsisspl\\\??????I?'0''0'lStreblocondriasp.'?''??l二角洲'0?'o'?lAstartellasp.j?????'II前缘?'0''0'IWilkingiaspl???'??l丁'o''0??I苔藓虫l—l —l—l—l'looooooo\Fenestellasp\分流河道车轮一叩'一I IIIIIIIIlr奥陶统沟绢OIIIIIl IIIIIIl 目馈罂垦国贡目目砂岩国鑫磐囝砾岩圈目袈 圈磐圜圉愀圉淼日帮合日舷困麓囤图蒜 图2甘肃景泰前黑山剖面早石炭世早期腕足动物群落取代和相对海平面变化 Fig.2TherelationshipbetweentheearlyEarlyCarboniferousbrachiopod communitiesandrelativesea—levelchangesontheQianheishansection,GansuProvince 因此也主要适应于松软的底质环境.石燕贝类的 Eockoristitesgansuensis和Punctospirrsp.都具 有双凸型壳体,中槽中隆较发育,两翼略伸展,壳 面三分,三角孔洞开,属于终生依靠肉茎固着的类 型,它们一般需要较坚实的基底或稳固的固着点, 可适应于较强的水动力环境.但产于该群落的标本 个体普遍较小,细小的茎孔说明肉茎细弱,因而在 环境需求上与长身贝类是一致的.无窗贝类的 Cleiothyridinamedia铰合线短弯,两端浑圆,壳 喙弯曲,圆形茎孔显着,位于三角孔后端,洞开的 三角孔大部分为背喙充填,从其壳体形态看,当属 于肉茎固着的类型,但从其个体发育来看,随着其 壳体的不断增大,茎孔的增长较小,与壳体的增长 不成比例,所以到一定时候,肉茎的力量不足以完 全支持较大的壳体,则有可能依靠较平直的铰缘辅 助支撑,当个体更大时,壳体就会自然倾倒,以中 槽两侧的壳面或壳表的壳层或其上的细刺帮助肉茎 固着.本区发育的标本中槽不发育,因此它往往比 石燕贝类更能适应较软的底质环境.与该腕足动物 群落共生的双壳类Wilkingiasp.,壳体伸长,外 套湾较浅,无齿,属于泥质基底的内生穴居生物, 它可利用伸出底表的水管构造获取营养.N"c"一 lopsissp.和Astartella两壳对称,无耳及足丝凹 口,铰齿及肌痕发达,无外套湾,说明它是依靠肉 第7卷第4期高金汉等:北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落的古地理意义 497 图3E—S群落中各生态类型的百分含量 Fig.3ThepercentageofdifferenteeotypesinE—Socrrmaunity A一自由躺卧型;一底表固着型; c一底表移动型;T)__内栖穴居型 足在海底爬行或浅潜穴生活.腹足类的Straparollus Sp.为底表移动的类型,而苔藓虫Fenestellasp.多为 树枝状,分枝纤细,要求较平静的水体环境.可见 该群落多种生态类型共生(图3),不同类型的生物 各自占据不同的觅食层次,反应了一种较正常的浅 海环境特点.但由于该群落组成分子普遍个体较小, 纹饰较简单,说明其生存环境具有一定的局限性, 水动能较低,因而该群落的生态环境当属于t~ucot (1975)所划分的BA2底栖组合的下部生态位,即潮 下较低能的碳酸盐岩半局限台地环境. 1.2Cranaenaglobosa(球状颅形贝).Ova. fsp.(卵圆贝未定种)群落(c.o Corn.) 产于剖面上部的第9层(厚l2.48m),产出岩 性为灰色中厚层含生物碎屑泥晶灰岩.该群落含化 石类型单调,仅见腕足动物3属3种,包括直形贝 类的Schuchertellasp.,长身贝类的Ovatiasp.和 两板贝类的Cranaenaglobosa,未见石燕贝类分 子.与前一群落相比,虽然个体数量有时很多,但 属种类型大大减少,且生态类型相对单一化,以底 栖自由躺卧型Ovatiasp.为主,肉茎固着的 Cranaenaglobosa数量较少.同种个体较上一组合 中略大,但纹饰更为细弱.可见,该群落较上一群 落的生存环境更为局限,水动能更为低下,其生态 位当属于BA2底栖组合的上部,即潮间带下部至 潮下带上部的碳酸盐岩局限台地环境. 1.3Lingulasp.(舌形贝未定种)群落(L Corn.) 产于剖面顶部的第15层(厚12m),产出岩性 主要为黑色粉砂质泥岩和碳质页岩,少量见于其中 的泥质粉砂岩夹层中.该群落含腕足动物化石单 调,仅见Lingulasp.一种.Lingulasp.是一种 广适性生物,其生存范围可从潮间带到200m水 深,但大量发育往往集中在潮间带,它既可以适应 正常盐度环境,也能在稍微淡化或咸化的海水中生 存.在地层中,它有时作为正常底栖腕足动物组合 组成分子之一,有时只与双壳类和腹足类共生,也 经常见到它自身独立密集分布.由于它是一种底栖 穴居生物,因此对底质条件要求较严格,喜泥底但 不能过于松软(高金汉,1988;范炳恒等,2000). 在该群落中它主要产于粉砂质泥岩和碳质页岩中, 对环境条件的良好适应使其在剖面上往往局部密集 保存.与Lingulasp.共生的是少量双壳类 Wilkingiasp.和Aviculopectensp.等,前者外套 湾发育,属于内生穴居型.后者为弱齿类,壳体不 斜,左壳明显膨凸,右壳平或微凹,后耳略大于前 耳,足丝凹口弱,表明其生活方式早期为足丝固 着,成年后以较凸的左壳壳顶固着海底或半内生生 活,它需要较硬的基底或含有砂粒,介壳等固着点 的软底质,该群落产出岩性中含有的粉砂质为其提 供了条件.由此可见,它们与Lingulasp.对环境 条件的要求一致.因此,该群落代表了典型的 BA1底栖生态组合的生态位,即低能的潮间带环 境. 2群落的纵向取代和相对海平面变化 群落的取代是指在外界自然环境控制下一个群 落被另外一个群落更替的过程(Johnson,1979: Rollinseta1.,1979;TeveszandMcCall,1983). 导致群落之间相互取代的自然环境因素很多(杨式 溥,1993,1999;ScottandWes,1976;Scott, 1978;Miller,1986).其中,水的深度,基底性 质和温度起着重要的作用,特别是和近岸的生态域 关系密切(Anderson,1971,1974).层序地层学 研究表明,地质时期海平面周期性变化是导致众多 海洋环境条件发生变化的主要原因(Vaileta1., 1977;Schlager,1991).王训练(1999)在研究不 同层序界线与生物群的关系时,认为初始海泛面表 现为生物的爆发式演化面或辐射面,经典层序界面 上表现为集群绝灭或急剧衰退,而最大海泛面上生 物的变化不十分明显.高金汉等(2003,2004)在对 498古地理 吐哈盆地石炭纪腕足动物群落进行研究后,进一步 指出相对海平面变化的速度和幅度是引起腕足动物 群面貌变化的重要因素.相对海平面的持续缓慢上 升有利于腕足动物丰度的增加和分异度的提高,海 平面的大幅度快速变化对腕足动物群落则是一个不 利的因素,是造成腕足动物物种丰度下降,新种增 加量减少,乃至彻底死亡的重要原因. 前黑山剖面早石炭世早期经历了一次完整的三 级海平面升降旋回(图2),前黑山组发育的3个腕 足动物群落分别发育在海侵晚期,海退早期和海退 晚期,伴随海水进退和相对海平面的升降变化,各 群落相应地在内部组成结构上呈现规律的变化,即 群落内属种分异度的减少,单一物种的个体数量增 加以及生态类型的单一化.各群落间在纵向上的相 互取代主要受控于海水的深度变化及受其影响的底 质性质和海水盐度. 海侵早期,该区为近岸三角洲沉积环境,主要 沉积的是三角洲前缘河口砂坝和水下分流河道砂体 (层1,层3),大量的陆源碎屑快速堆积和松散的底 质环境不利于底栖生物的生存,因而未见实体化 石.但在其中的水下分流河道间粉砂质泥灰岩中见 有少量生物潜穴(层2),说明最早在这里栖居的是 一 些内生动物,其中多数可能是一些软躯体生物, 因而除了留下一些能反映它们生命活动的遗迹之 外,难以找到任何实体化石. 海侵中期,陆源碎屑供应减少,该区逐渐演变 为局限的泻湖或海湾环境,沉积了具有水平纹理的 钙质粉砂岩和粉砂质泥岩(层4),其中夹有越来越 多的灰岩透镜体和白云质灰岩透镜体,由于此时海 水循环不畅,含盐度较高,其中未见到任何实体化 石和遗迹化石.到层5沉积时,陆源碎屑停止供 应,完全接受碳酸盐岩沉积,但底栖生物仍然难以 生存,此时水动力较强,环境不稳定,主要沉积了 角砾状灰岩,砾石呈褐红色或暗灰色,大小不一, 无分选性,砾径一般为0.5,2cm.砾石多由藻泥 晶石灰岩组成,基质为泥晶方解石,局部可见方解 石胶结,未见膏盐假晶. 海侵晚期,环境条件得到较明显的改善,沉积 了半局限台地相的灰色厚层灰岩(层6),Eochoris— titesgansuensis.Schuchertellagansuensis群落开始进 入本区繁衍.该群落演替早期,以Schuchertella gansuensis为代表的机会种首先进入并适应这样的 环境.由于在这种新的环境中几乎没有其他生物与 之竞争,不但数量得以急剧增加,而且不断扩展其 生活领域,从而造成该层底部顺层密集分布的现 象,直到群落组成的一些常见分子开始出现并增 多,它才迅速减少乃至消失.Schuchertellagan— suensis的大量栖息繁盛,以及一些藻类植物的逐渐 增多,不但为一些海底爬行的主动觅食型动物提供 了丰富的食物资源,它们的介壳又为其他底栖动物 的幼虫提供了良好的栖息固着点,于是在群落演替 的中期以Producutellasp.,Avoniacf.youngiana, I~uxtoniasp.,Ovatiapanderi,Cancrinellasp. 和Fluctuariaundata等为代表的长身贝类分子及 表栖双壳类和自由移动的三叶虫等先后进入本区并 逐渐繁盛.与此同时,生态域内海底表层沉积物内 有机质的含量增加使得以双壳类为代表的内栖动物 不断增加.随着底质条件的进一步改善,到群落演 替的晚期,以Eochoristitesgansuensis,Punc— tospirifersp.,Cleiothyridinamedia等为代表的石 燕贝类及无窗贝类分子很快发展并迅速占据重要地 位.由于该区环境的不稳定性,在剖面中该群落的 这一演替序列反复2次才达到演替顶峰. 海退早期,海平面快速下降,海水变浅,沉积 了台地内浅滩相的厚层含鲕粒灰岩(层7),动荡的水体和不太稳定的基底,破坏了Eochoristitesga. suensis-Schuchertellagansuensis群落生存发展所需 要的宁静环境,使其演替彻底终止.当海平面进一 步下降,海水进一步变浅时,强烈的蒸发作用使得 海水盐度增加,形成了以浅灰色条带状白云岩为主 的沉积(层8),岩石主要成分为白云石,t昆有一定 数量的粘土,局部见有膏盐假晶,其中未见任何化 石.在随后发育的滩后局限台地内,沉积了含生物 碎屑泥晶灰岩(层9),Cranaenaglobosa—Ovati盘sP. 群落逐渐发展起来.与上一群落相比,该群落个体 数量较多,但属种分异度明显降低.该群落演替初 期机会种Schuchertellasp.迅速进入并大量发育, 中期以海底自由躺卧型的长身贝类Ovatiasp.占 主导地位,晚期则以Ovatiasp.和肉茎固着的 Cranaenaglobosa共同发育为特点.之后,随着海 退的持续,海水的变浅,环境变得越来越局限,同 时陆源碎屑供应物逐渐增多,主要发育了潮下砂岩 夹局限台地相泥晶灰岩沉积(层10一层14),不再 适应底栖生物的生存,因而其中未发现任何大化 第7卷第4期高金汉等:北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落的古地理意义 499 石,仅在第l2层前人曾采集到牙形刺化石. 海退晚期,海水大部退出该区,该区变为潮坪 环境,发育了砂泥互层沉积.在这种近岸环境条件 下,只有Lingulasp.这一特殊的底栖生物群落得 以发育,不仅属种分异度极低,且生态类型极度单 一 化,群落内全部组成分子几乎都是内生或半内生 类型.这一底栖生物群落的发育,标志着该区早石 炭世早期海侵历史的结束. 以上分析表明,各群落内部的演替主要受控于 底质性质和生物之间的相互作用,其次可能是食物 供应,海水盐度和水动力强度等,但只有在稳定的 自然环境条件下,演替过程才能得以顺利进行和发 展.在环境多变的情况下,演替进程往往会中断或 反复.群落在时间上相互取代的主要控制因素是海 水深度,而相对海平面变化不但能引起海水深度的 改变,也会造成许多相关生态因素的变化.本区前 黑山组各群落之间的相互取代与该区早石炭世早期 发生的一次完整的海侵,海退旋回密切相关. 3群落的横向展布及变化特点 早石炭世早期的海侵是本区石炭纪的第一次海 侵,海侵规模和范围均较小,这种近岸浅水环境往 往复杂多变,受海底地形,水动力强度,海水含盐 度及陆源碎屑供应物的性质和供应量的多少等影响 明显.区域上海水深度的不同,海水性质的变化及 沉积特征的差异,造成该区各地早石炭世早期腕足 动物具有不同的群落组成.因此,在研究群落的横 向展布时,对区域古地理背景的认识至关重要. 早石炭世早期,海水自西向东进入本区,形成 一 向西开口的海湾盆地,即景泰海湾.该海湾继承 了晚泥盆世的古地理格局(西安地质学院等,1989; 郭宏莉等,2002),其分布范围限于宁夏中卫以西, 甘肃靖远一永登一线以北,武威一内蒙阿左旗一线 以南范围内.前黑山期沉积限于武威以东的景泰盆 地,沉积沉降中心位于靖远瓷窑,景泰芦阳,景泰 福禄村一带,最大沉积厚度达1801TI,但向西逐渐 减薄,景泰红水堡一带厚1301TI,黑山一带厚70, 100m,往西至天祝祁连磨石沟一带仅厚201TI左右. 该区前黑山组主要为一套海陆过渡相的沉积, 其下部和上部普遍以陆源碎屑沉积为主,中部在盆 地中心一带多发育碳酸盐岩沉积,在盆地内部还有 膏盐沉积.从各地前黑山组剖面沉积相分析可知, 除西段磨石沟几乎全部由三角洲前缘沉积组成外, 其他剖面多表现为上,下段发育三角洲沉积,中段 以滨海碳酸盐岩沉积为主,反映该区在早石炭世早 期普遍经历了一次海平面上升,下降的海侵,海退 过程.但由于各地所处的古地理位置和沉积环境不 同,因而各具有不同的沉积组合类型.概括起来, 前黑山组的沉积类型有三角洲沉积和滨海一潮坪沉 积两大类.三角洲相区主要发育于本区南,北部, 以三角洲前缘沉积和水下分流河道沉积为主.滨海 相区主要分布在区内南,北三角洲相区之间,以滨 海一潮坪相砂泥岩和灰岩交互发育为特点.从前黑 山期沉积相的区域展布特征分析,此期陆源碎屑主 要来自北方阿拉善古陆,盆底地势表现为北部比较 平缓的向南倾,南部北倾较陡,因而北部三角洲沉 积广泛发育,中南部海水较深(图4).受其影响, 区内各地底栖生物组合不仅在不同沉积相区之间具 有较大差别,在同一相区内也由于各地在沉积环境 上的不同而具有不同的组合面貌.现以发育在前黑 山剖面海侵高峰期的Eochoristitesgansuensis- Schuchertellagansuensis群落为例加以说明. 前黑山剖面早石炭世早期的Eochoristitesga一 suensis-Schuchertellagansuensis群落(E—SCom.) 横向分布不广,除景泰芦阳响水和景泰福禄村一带 外,其他地区基本上无可对比群落.芦阳响水剖面 的E—S群落与前黑山剖面相比在属种组成上十分 接近,其生态位也为BA2下部.福禄村剖面情况 较为特殊,此期它位于景泰海湾的沉积沉降中心, 水体相对较深,水域较为开阔,因而此期除了发育 E—S群落的腕足动物主要组成分子外,在群落演 替的晚期阶段,层孔虫,藻类及苔藓虫得到较大发 展,逐步形成了以这些生物为骨架,由腕足类,双 壳类,腹足类等参与的生物礁,但礁体规模不大, 高1,10cm,宽7,501TI,属于点礁或补丁礁,参 与造礁的腕足动物个体普遍较小,且纹饰简单,反 应环境同样具有一定的局限性,其生态位仍属于 BA2下部.这里涉及到对群落的认识问题,有人 认为由于礁体不同部位环境条件各不相同,因而可 以区分为礁主体群落,礁前群落,礁后群落及礁侧 翼群落等.由于该礁体规模较小,且在同一剖面上 难以识别礁前,礁后,因此本文将整个礁体看作是 一 个群落.其中,礁主体由灰黑色泥晶藻灰岩,苔 藓虫一海百合茎灰岩,亮晶藻灰岩,生物碎屑灰岩 古地理2005年11月 囤剖面位置[剖山序号囤底栖组合生态位[地名 图4北祁连山东部早石炭世早期岩相古地理和腕足动物群落分布 Fig.4Sketchmapoflithohciespalaeogeographyandthedistributionofbrachiopodcommuni tiesofthe earlyEarlyCarboniferousintheeasternpartoftheNorthQilianMountmns ?一祁连磨石沟剖面;?一景泰红水堡剖面;?一景泰前黑山剖面;?一景泰福禄村剖面; ?一景泰芦阳响水剖面;?一靖远瓷窑剖面 及藻灰结核灰岩等组成,造礁生物有藻类,苔藓虫 和层孔虫,并以藻类占绝对优势.参与造礁的喜礁 生物有腕足类,腹足类,介形虫等;礁基底为泥质 灰岩,含有以Suchertella,Eochoristites为代表 的腕足类;礁侧翼为深灰色生物碎屑灰岩,泥晶灰 岩,藻灰结核灰岩等,含生物与礁基底相似,但出 现较多的苔藓虫和藻类;礁盖层为灰色细晶灰岩和 含生物碎屑细晶灰岩,少见化石. 从福禄村往东到靖远瓷窑一带,前黑山组主要 为一套潮坪相泥砂质沉积,夹有少量灰岩薄层.灰 岩夹层中含有少量的Schuchertellagansuensis, Rugosochonetessp.,前黑山和福禄村一带E—S群 落的其他属种在本区没有出现,这与该地区靠近岸 线,自然环境恶劣有关.这里的灰岩夹层属于局限 台地相沉积,主要岩性为含生物碎屑泥晶灰岩,白 云质泥晶灰岩和泥质灰岩.由于海水较浅,水体流 通不畅,盐度较高,环境多变,因此当这些机会分 子侵入进来,在尚未大量繁殖的时候就由于风浪的 冲击,盐度的改变以及陆源碎屑物质的大量涌入, 使得群落演替尚未开始就被迫终止,因此该动物群 可称为Schuchertella—Rugosochonetes亚群落(R Sub.Com.),其生态位属于BA2上部. 从福禄村往西,环境不断恶化,随着水体变 浅,海水动荡性,陆源碎屑供应物及底质性质的不 稳定性等的向西增加,使得腕足动物和其他生物都 越来越难以适应,因而各种化石都向西减少.在景 泰红水堡一带尚产有较多的广适性腹足类和介形虫, 腕足动物只见有稀少的Schuchertellagansuensis, Cleiothyridinasp.,可称之为Schuchertella-- Cleiothyridina亚群落(S-CSub—Com.),其生态位 属于BA2上部.再向西到天祝磨石沟一带,除见 有少量的表栖双壳类如Dundarellasp.,Avicu— lopectensp.和腹足类Ecotomariasp.外,几乎不 含任何腕足动物化石,可称其为Dundarella—Eco— maria群落to(D.ECom.),其生态位属于BA1. 以上分析表明,此期影响群落横向变化的主要 因素是海水深度,它直接控制着群落的出现与否; 而在水深相同的情况下,基底性质控制着群落的组 第7卷第4期高金汉等:北祁连山东部早石炭世早期腕足动物群落的古地理意义 图5北祁连山东部早石炭世早期最大海侵期群落分布示意图 Fig.5SketchmapshowingthedistributionofthecontmunitiesintheearlyEarlyCarboniferou s intheeasternpartoftheNorthQilianMountains 成,基底性质不同,群落的组成 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 就不同.此 外,海水盐度及水动力强度等对群落的分布也有明 显的影响.此期群落的横向分布可用图5表示.从 群落的区域展布可知,该区早石炭世早期腕足动物 群落的生态位介于BA1和BA2之间,缺乏BA3至 BA5较深水群落,说明此期景泰海湾海水较浅, 一 般不超过10m. 4认识和结论 1)北祁连山东部早石炭世早期前黑山组含有 较丰富的腕足动物化石,其中以景泰前黑山剖面发 育最好,共可识别出3个以腕足动物为主的群落. 这些群落的区域分布很不稳定,除景泰芦阳响水和 景泰福禄村一带外,其他地区基本上无可对比群 落.这些群落的底栖组合生态位介于BA1和BA2 之间,缺乏BA3至BA5较深水群落,说明此期该 区海水深度一般不超过101TI. 2)群落内部变化研究表明,群落演替具有定向 性,一般表现为从机会种,平衡种到演替顶极的变 化趋势,引起这种变化最主要的原因是生物之间的 相互作用,但是外部环境的稳定与否及持续时间的 长短是演替进程能否持续进行的基础.在众多影响 群落演替的环境因素中,底质性质及其稳定性最为 重要,其次是食物供应,海水盐度和水动力强度等. 3)群落在纵向上的相互取代和剖面沉积相分 析表明,与相对海平面变化直接相关的海水深度的 变化是最重要的控制因素.本区早石炭世早期经历 了一次完整的海水进退旋回,各群落在时间上的相 互取代除了受旋回发育不同阶段海水深度变化的控 制以外,海侵,海迟的述』丝和鬲度对群落内部组成 和群落取代的方式都具有明显的影响. 4)造成这一时期群落横向变化的主要因素除 了海水深度外,陆源碎屑供应量,海水循环性以及 含盐度都具有十分重要的影响. 5)受沉积古地理环境的制约,本区早石炭世 早期BA2生态域的分布范围局限于走廊东部的景 泰一带. 参考文献 陈源仁.1992生态地层学原理.北京:地质出版社,1,162 范炳恒,何锡麟,张华.2000.华北地台石炭,二叠纪腕足动物群及生 物地理研究.古地理,2(2):46,53 甘肃省地质矿产局.1987甘肃的石炭系.见:甘肃地质.兰州:甘肃 科学技术出版社,1,131 高金汉.1988.山西地区太原组腕足动物古生态及其沉积特征现代 地质,2(2):35,43 高金汉,王训练,傅国斌,等2003腕足动物群落取代与海平面变化 一 以吐哈盆地南缘雅满苏西大沟剖面为例.现代地质.17(3): 243——250 高金汉,ki~fl练,傅国斌,等.2004.相对海平面变化对腕足动物群落 取代的影响一以吐哈盆地北缘陶西沟上石炭统祈家沟组一奥 尔土组剖面为例.现代地质,18(3):290,296 郭宏莉,朱如凯,邵龙义,等2002.中国西北地区石炭纪岩相古地 理.古地理,4(1):25,35 王训练.1999.露头层序地层学研究的几个基本理论问题.中国科学 D辑,29(1):22,30 西安地质学院,玉门石油管理局勘探开发研究院.1989.甘肃河西走 廊东部地区石炭纪和二叠纪地层以及沉积相和生储条件的研 究.西安:西北大学出版社,1,203 杨式溥.1993.古生态学——原理与方法北京:地质出版社,1--228 杨式溥.1999.遗迹化石的古环境和古地理意义.古地理,1(1): 7,19 502古地理2005年11月 References AndersonEJ1971EnvironmentmodelsforPaleozoiccommunities. 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