三叠纪 :中生代第一个纪

更新时间:2023-03-20 06:38

三叠纪(Triassic)是中生代的第一个纪,其时间划分为251.902±0.024Ma-201.4±0.2Ma,前为二叠纪,后为侏罗纪,历时5000万年,共分为三统七阶,已建立3个“金钉子”,即下三叠统印度阶(三叠系底界)、中三叠统拉丁阶和上三叠统卡尼阶,其余四个阶的“金钉子”暂未确立。底界划分来自同位素测年为251.902±0.024Ma的三叠系下三叠统底界“金钉子”——印度阶“金钉子”,顶界划分来自同位素测年为201.4±0.2Ma的侏罗系下侏罗统底界“金钉子”——赫塘阶“金钉子”。

三叠纪处于海西构造阶段之后联合古陆发展的顶峰时期,全球板块格局可以简要概括为“一陆和一洋”,“陆”指的是超级泛大陆,“洋”指的是贯穿整个三叠纪的泛大洋。早三叠世海侵规模不大,中三叠世开始逐渐加大,除地槽区被海水占据外,也侵入到大陆边缘的沉陷带,出现了地台型的浅海、滨海泻湖或海湾型沉积。在中-晚三叠世大海退之后,全球普遍发育海陆交互相沉积,出现大量煤系地层

三叠纪时期气候大概分为两大阶段,三叠纪前期与晚二叠世差别较小,以干燥炎热为主要特征,到了后期转变为了温暖潮湿气候,出现了大片森林。全球各地情况不一,例如在早、中三叠世时期,可以大致划分出三个不同的气候带,特提斯海域属于热带亚热带气候;中欧、东欧和中国华北和华南等地区属于干燥气候带;西伯利亚地区、库兹涅茨等地则属于温湿气候带。

三叠纪的开始和结束均伴有大规模的生物集群灭绝事件,即二叠纪三叠纪之交和三叠纪-侏罗纪之交的大灭绝事件,这两次事件对海洋和陆生生物的演替造成了重大影响。在二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝事件后,古生代演化动物群大量灭绝,以软体动物门和四足动物为主导的现代演化生物群开始大量繁衍。三叠纪脊椎动物海生爬行动物的繁衍为特征,出现多门类的海生爬行动物、陆生爬行动物在晚三叠世开始大量出现。三叠纪陆生植物则以裸子植物中的松柏苏铁、银杏类及蕨类中真蕨纲最为繁盛。

命名

“Triassic”这一名称来自于德国南部,最初由德国学者冯·阿尔伯特(von Alberti)于1834年命名,意指在德国和欧洲西北部广泛分布的一套可明显三分的地层组合(tri-意为“三”),上部为红色泥灰岩,属陆相和潟湖相,称考依波统(Keuper);中部为海相的介壳灰岩,称介壳灰岩统(Muschelkalk);下部为陆相的杂色砂页岩,称斑脱砂岩统(Buntsandstein),简称斑砂统。因而被命名为三叠系(Trias),又因这套地层发现于德国的孚日山(Voges),于是又将这个以陆相为主的三叠系称为德国式或孚日山式三叠系。

时期划分

国际地层年代表

国际地层委员会三叠系分会(STS)于1991年表决通过了三叠系“三统七阶”的年代地层划分方案,随后被国际学者广泛采用。三叠系地层系统中自下而上依次为三叠系下三叠统(印度阶、奥伦尼克阶);三叠系中三叠统(安尼阶、拉丁阶);三叠系上三叠统(卡尼阶、诺利阶、瑞替阶)。在三叠系“三统七阶”中,三个阶的“金钉子”已建立,其余四个阶的“金钉子”研究工作仍在进行中。

中国地层表

中国地质调查局和全国地层委员会组织实施下,经原国土资源部批准(国土资[2014]374号)出版发行了《中国地层表(2014)》,《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一,在参考国际地层学研究的基础上编制了中国地区的地层年代表。虽然《中国地层表》中使用的是海相地层建阶方案,但由于中国三叠纪同时有海、陆相沉积,且“南海北陆”分区明显,因此中国的三叠系地层的划分还包括了一套陆相地层的划分。具体而言,海相三叠系采用“三统六阶”的划分方案,陆相三叠系采用“三统七阶”的划分方案。

地史特征

全球构造

三叠纪时期,全球板块格局可以概括为“一陆和一洋”,“陆”指的是超级泛大陆,“洋”指的是贯穿整个三叠纪的泛大洋海相沉积主要延大陆边缘发育,在泛大洋和特提斯洋之间的岛链上也有发育,大陆内部主体发育陆相沉积。海西运动以后,在阿尔卑斯以北的欧洲地区、乌拉尔山区、北美东部及喜马拉雅山以北的亚洲地区,许多古晚生代的地槽转变成为了稳定区。

陆地

三叠纪时期,地球上的所有板块已合并成一个超级大陆,即泛大陆(Pangea)。泛大陆覆盖了整个地球的四分之一,以赤道为中线几乎对称分布,延伸至北纬85°至南纬90°之间,形成了一条经度约60°的狭窄地带。北半球是一个完整的劳亚大陆南半球是另一个完整的冈瓦纳大陆。劳亚大陆大致是由现今北美、欧洲亚洲的大部分地区组成,而南部的冈瓦纳古大陆则主要是由现今的非洲、阿拉伯、印度、澳洲组成。地球上其余的地方则是“泛大洋”,因此,泛大陆外围被泛大洋环绕,沿着泛大陆周缘形成了一系列的俯冲带,弧后盆地广泛发育。

进入三叠世以来,泛大陆开始缓慢地进行逆时针旋转,并逐渐向北漂移。三叠纪早期是西伯利亚地区主要的构造和岩浆活动期,发育西西伯利亚、皮亚西纳-哈坦加(Pyasina-Khatanga)和南喀拉海裂谷系,三叠纪中期之后,北美洲东部、欧洲中、西部及非洲西北部,发育了中大西洋裂谷系。至中-晚三叠世,泛大陆开始逐渐裂解,南部冈瓦纳古大陆裂解成南美洲板块非洲板块印度板块南极洲板块和澳大利亚板块,北部逐渐裂解为北美洲板块欧亚大陆板块,长久聚集的陆地迈向分裂。由于华北、扬子以及基默里陆块群不断向北漂移,三叠世中期时华北和扬子陆块发生碰撞。晚三叠世中期时古特提斯洋关闭,基默里陆块群与欧亚大陆碰撞导致在欧亚大陆南缘发生造山作用。

海洋

随着板块的漂移和连接,欧洲、非洲、澳大利亚以及华南、华北地区等大陆(块)中间形成了一个新的大洋——特提斯洋,呈现出西部狭窄甚至封闭的状态,东部则较为辽阔。围绕泛大陆的是泛大洋(Panthalassa),大约占据地球表面70%的面积,其西部延伸至泛大陆中间,与特提斯洋相连。特提斯洋主要的范围在南纬30°至北纬30°之间,属于热带亚热带区。由此可见,当时的海相沉积仅分布在特提海区和环太平洋海区的周围,其余地区基本都是陆相和海陆交替相沉积。

地层及地理特征

三叠纪是中生代的第一个纪,早三叠世海侵范围相对不大,陆相红层和海相地层中膏盐沉积发育。海侵范围在进入中三叠世后开始增大,海水入侵到大陆架形成陆表海等,在一些地区形成聚煤环境。在中-晚三叠世大海退之后,全球普遍发育海陆交互相沉积,出现大量煤系地层。

矿产

三叠纪矿产主要有石油、天然气、石膏、煤、石盐、铁等沉积矿产。矿产的产生与当时的气候环境关系颇为密切,其中以煤、石油、天然气、石膏与盐类、铁最为重要。

三叠纪早期、中期全球气候炎热干燥,聚煤作用几乎终止,而晚三叠世其后转为潮湿,华南聚煤域为热带亚热带潮湿气候区,聚煤作用强烈。以中原地区为例,川滇盆地、湘赣粤盆地发育近海型海陆交互相含煤岩系,含煤丰富,储量较大,煤质较好,成为晚三叠世重要聚煤区;华北地区西北东北地区晚三叠世广泛分布了陆相含煤盆地,但媒质较差。

石油与天然气

中国北方陆相三叠系中的含油地层,有准噶尔盆地的克拉玛依组、陕甘宁盆地的铜川组等层位。早三叠世晚期嘉陵江组是有名的天然气储集层,川中、川西北的雷口坡组、须家河组,也见有具备工业意义的石油天然气,上三叠统多产油母页岩,且南方和北方均有产出。

扬子浅海的川东北地区,下三叠统上部嘉陵江组是中国的天然气储集层。松辽盆地的松花江群是著名大庆油田的生油层和储油层,也是世界上有代表性的陆相大型油田。塔里木西南缘的英吉莎群代表滨浅海型重要油田。

石膏与盐类

扬子浅海在早三叠世至中三叠世普遍出现咸化潟湖环境,形成石膏矿产。在上扬子海盆的川中地区,还共生有盐岩和卤水,是寻找钾盐的远景区。

金属矿

金属矿与岩浆活动有关,如中国秦岭和华南各省的部分钨锡等多金属矿床;羌塘高原有铜、锌、石棉矿床等。

气候环境

三叠纪期间的全球气候条件似乎比现在更加均匀,没有极地冰。赤道和两极之间的温差较为温和,并不极端,这将导致生物栖息地的多样性减少。据推测,由于泛大洋的体积很大,三叠纪期间的海洋环流模式相对简单,由每个半球的巨大单环流组成。

三叠纪时劳亚大陆(北方大陆)位于北半球特提斯海大致处于赤道附近,存在热带亚热带气候,冈瓦纳大陆(南方大陆)大部分处于南半球。根据古气候标志的特质可以认为三叠纪的气候为干燥温暖,无冰川沉积,且无论是在低纬度还是高纬度地带都普遍有砂岩和红层岩沉积,煤层很少。晚三叠世时北方干燥气候带显著缩小,说明气候已转潮湿。三叠纪的情况大致可以被分为前后两个阶段:三叠纪前期是晚二叠世气候的延续,以干燥炎热为主,广泛出现红层、蒸发岩类和耐旱的植物;三叠纪后期转变为温暖潮湿气候,普遍形成含煤地层。相比较三叠纪早期和晚期的研究,对于三叠纪中期的气候情况研究较少。

放眼全球,各地情况也有所差异。在早、中三叠世时期,大致可以划分出三个不同的气候带。一为特提斯海域的热带亚热带气候,广泛发育三叠纪灰岩,某些地区出现了生物礁;二为干燥气候带,包括中欧、东欧、中国华北和华南等地区,红层和蒸发岩类广泛分布;三为温湿气候带,包括西伯利亚地区、库兹涅茨等地,三叠系含煤沉积发育。在晚三叠世时,北方干燥气候带明显缩小,中国华北、华南等地出现含煤沉积,说明当时气候已转为潮湿。

生命发展

二叠纪到三叠纪,也是从古生代进入中生代,生物界发生了重大变化。许多二叠纪末期的生物种类灭绝,例如三叶虫、四射珊瑚等灭绝,大量腕足动物门减少。植物界同样有明显变化,裸子植物大量增加。

脊椎动物

早、中三叠世脊椎动物是晚二叠世类型的延续与发展,迷齿两栖动物和爬行类中的二齿兽下目十分繁盛。三叠世中晚期则出现了陆生恐龙类和返回海洋生活的恐龙类,以及最原始的似哺乳类(摩根尖齿兽、三尖齿兽类等),分布于世界各地,标志着爬行纲进入一个新的演化阶段。三叠世后期出现在海洋生活的鱼龙目,并在侏罗纪成功占据海洋领域。三叠世后期的鱼类则以全骨鱼为主。

无脊椎动物

三叠纪期间,海生及陆生无脊椎动物均十分繁盛。海生无脊椎动物包括菊石亚纲瓣鳃纲六射珊瑚等类别;淡水无脊椎动物最重要的则是双壳类,以蚌科为主,多集中于晚三叠世,同时介形亚纲和叶肢介亦有所发育,往往具地方性特征。

植物类

三叠纪以裸子植物松柏、苏铁、银杏及蕨类植物中真蕨类繁盛为特征。古生代高大的石松门至三叠纪仅存矮小得分肋木(Pleuromeia),该属在世界各地的早三叠世广泛分布,生在在近海环境中,已成为重要的标准化石。

从全球范围看,三叠纪早期,北美和欧洲大陆气候干旱,森林植物仅生长在有限的地区,如在北半球沼泽区中,草本石松植物肋木(Pleuromeia)与木贼新芦木(Neocalamites)共生。晚三叠世时,北半球北方出现北带植物群。在哈萨克西部,有以丁菲羊齿(Thinnfeldia)、丽羊齿、鳞羊齿(Lepidopteris)、鱼网叶(Sagenopteris)、拟丹尼蕨(Dan-aeopsis)等组成的植物群。北半球南带则具有大量苏铁植物和双扇蕨科的植物群,其中苏铁植物包括蕉羽叶(Nillsonia)、侧羽叶(Pterophyllum)等,双扇蕨包括网脉蕨(Dictyophyllum)、奇叶蕨(Thaumatopheris)等。南半球的植物群,在三叠纪以具有种子蕨门(Dicroidium)为特征,早期在此区舌羊齿属有所发育,有时与裂鞘叶、匙叶伴生。晚期种子蕨和鳞羊齿较为常见。

在中国,早三叠世前期继承了了晚二叠世的干旱气候,出现了以肋木和伏脂杉为代表的植物群;中三叠世由于干热、半干热的气候向温湿气候转变,植物趋向繁荣,出现典型的中生代类型;晚三叠世时,北方区已处于亚热带温带环境,植物更趋繁盛,其中真蕨纲极为繁盛,有着重要的地层古气候学意义。

以古天山(或古昆仑山脉)—古秦岭—古大别山一线为界,中国可划分为南北两个植物地理区,北方区也被称为内陆植物区。

三叠纪大灭绝

二叠纪-三叠纪生物灭绝事件

二叠纪-三叠纪生物灭绝事件,也被称为晚二叠世灭绝事件,是地球上已知最严重的灭绝事件,形成了二叠纪和三叠纪地质时期之间的边界,也是古生代新生代的转折点。以往科学家认为跨越二叠纪-三叠纪边界的岩石序列太少,并且包含太多的间隙,科学家无法可靠地确定其细节,但现在已有研究表明该大灭绝事件发生在251.941±0.037和251.880±0.031万年前,持续时间为60±4.8万年。

二叠纪三叠纪生物灭绝事件的成因存在多种可能,包括缺氧、气候变暖、外星撞击及其他潜在原因。

在这次事件中,海洋生态系统中超过90%的生物物种灭绝,古生代占主导地位的许多生物门类都遭受到重创甚至完全消失,如腕足动物门三叶虫四射珊瑚等,原本不占主导地位的类群在此次事件后迅速崛起,成为海洋中主要生态空间的主人翁,如软体动物门瓣鳃纲腹足类动物等。在陆地上,四足类和植物在二叠纪—三叠纪边界的多样性显著降低,仅有30%的陆生脊椎动物存活到三叠纪。

三叠纪末生物灭绝事件

三叠纪末生物灭绝事件是发生在三叠纪末期(约2.52亿至2.01亿年前)的全球灭绝事件,其严重程度在跨越地质时间的五次主要灭绝事件中排名第四。

与二叠纪—三叠纪生物灭绝事件一样,三叠纪末生物灭绝事件的发生原因存在多种说法,包括海洋酸化与缺氧、温室效应、野火作用等。

这次灭绝事件对部分生物门类影响极大,如软体动物门中的瓣鳃纲菊石亚纲牙形石腕足动物门等,都发生了大规模的灭绝和演替。其中,在三叠纪占主导地位的齿菊石类全部灭绝,双壳类近半数的属和大部分种在此次事件中消失,古生代和三叠纪重要的地层标志分子——牙形刺全部灭绝,珊瑚中约96%的属级分类单元小时,重创生物礁生态系统。而一些海生动物,如腹足类动物和多数脊椎动物等,则没有产生明显的变化。

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