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作为一种海洋浮游的单细胞硅质微体生物,放射虫在古海洋、古地层、古生态及构造圈层耦合等研究领域,有着广泛的应用。由于放射虫演化较为迅速,且在海相地层中分布广泛,故而具有重要的地层学意义。许多重要的放射虫化石及与其共生的化石组合带是全球地层对比的有效工具。在远洋的缺乏其他生物化石的地层中,放射虫化石则更显示出其重要意义。特别是在洋盆演化及缝合带形成时代的研究中,放射虫硅质岩更是被作为板块缝合线的标志。
随着我国勘探技术的发展与形式变化,近年来我国开始了油气资源的第二次创业,把主战场锁定在古生代海相地层的油气勘探上。对于任一个勘探区段,烃源岩的存在与否,是能否找到油气的关键在我国大部分地区。我国大部分地区,放射虫、硅质岩与烃源岩密切共生。放射虫作为古代烃源岩中有机质母体之一(硅质岩中硅的主要来源),能否作为指示古海洋生产力的指标?更进一步说,能否找到某种特殊的放射虫生态组合,这个组合与生产力的变化关系最为密切,亦即,直接利用这种放射虫组合就可以指示生产力?这个命题是含硅质岩系烃源岩和古海洋研究中的极为重要的研讨对象。本文的主题就是利用放射虫的生态组合与地球化学元素,来探讨放射虫动物群对于TOC(总有机碳)、古海洋生产力的指示意义。研究区域集中在扬子板块的南缘(贵州安顺市新民剖面)与北缘(四川广元市上寺剖面)。
晚二叠世古生产力的研究是一个重要课题,在古生产力的计算方面已经取得重要的成绩。但由于生产力的计算指标选择不一致,对于同一地区同一海相地层的生产力计算结果却千差万别。因此,对于利用放射虫组合计算古海洋生产力(生物硅),就必须要选择可靠的地化元素作为计算指标。许多元素常以溶解态或吸附态存在于海水中。生物作用和非生物作用都可以把海水中溶解态的元素沉积到沉积物中。生物作用主要是作为浮游生物的营养元素随着植物死亡沉降而到达沉积物中。非生物过程是元素吸附在死亡的生物遗体表面随生物遗体沉降而沉积。尽管在沉积过程中发生复杂的过程,但部分元素在沉积物中的沉积通量被认为与表层的生产力成比例。这样就使我们用生物化学方法来重组古生产力成为可能。对现在海洋的研究表明,海洋生产力尤其是深海远洋的生产力和生物硅有很好的对应关系,生物硅和生产力有很好的对应关系。生物硅在古生代主要以放射虫和海绵的形式存在,所以生物硅可以作为一个指标来指示生产力的变化。本文即是利用Si元素来计算古海洋生产力。
同时,总有机碳(TOC)也是常用的古生产力指标。现代有机碳全球分布规律与古生产力的分布规律的吻合,是有机碳作为古生产力变化的指示物的基础。一般而言,表层生产力的大小影响着海底沉积物中有机碳的富集程度。在同一海域,当沉积速率和粒度分布大致稳定时,有机碳的积累率也可以用沉积物中有机碳的含量来表征。全球范围内沉积物中有机碳含量与海洋生产力的分布也是大致吻合的。本研究将TOC作为一个对比指标,来研究放射虫指示生产力的可行性。
本文对位于华南板块南缘的新民剖面与位于华南板块北缘的上寺剖面的放射虫生态组合、硅质微体生物的个体数目经行了定量的统计。指出了两个剖面放射虫动物群指示的环境,并画出了详细的丰度变化曲线。同时,测量了TOC含量、通过主量元素计算出了生物硅的含量。将上述三个对象进行严格对比,做相关性分析,发现放射虫、特别是以Paracopicyntra和Copicyntra两属为主体的放射虫组合与TOC、生物硅存在着较好的一致性与耦合关系。进而指出Paracopicyntra和Copicyntra放射虫生态组合可以用来评估华南晚二叠纪的古海洋生产力。这一生态组合是一个有效的评估古海洋生产力的生物指标。
当然,以放射虫生态组来评估生产力,这还是一个较为初步的尝试与探讨,其方法上的不严密与实用上的缺陷还在所难免,其中仍然存在一些问题亟待深入思考与有效解决。