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二叠纪

2013-10-20 18:21|查看:4273|评论:0|字体: 繁体

二叠纪植物群示意图

 

二叠纪植物群示意图

 

二叠纪(Permian)是约2.9~2.5亿年前古生代的最后一个地质时代,在石炭纪三叠纪之间。定义二叠纪的岩石层是比较分明的,但开始、结束的精确年代却有争议。其不精确度可达数百万年。以往,二叠纪为二分,目前二叠纪使用三分法:Cisuralian、Guadalupian、Lopingian。Permian源自俄罗斯的彼尔姆州。中文译为二叠纪一说是在德国的同年代地层的上层是镁质灰岩,下层是红色砂岩之故。

 

生物

 

早期的植物以真蕨、种子蕨为主。晚期有较大变化,鳞木类、芦木类、种子蕨、柯达树等趋于衰微、灭绝,代之以较耐旱的裸子植物,松柏类大为增加,苏铁类开始发展。

 

腕足类继续繁盛,长身贝类占优势;软体动物也是重要部分,菊石类有明显分异;苔藓虫逐渐衰退;三叶虫趋于灭绝;昆虫开始迅速发展。爬行动物首次大量繁盛,杯龙目、盘龙目、兽孔目存在。

 

二叠纪末发生了二叠纪-三叠纪灭绝事件,90%至95%的海洋生物灭绝,其详细原因目前尚不明确。

 

地理

 

二叠纪早期寒冷、冰川广布;晚期海退、干旱。南美、非洲南部、印度半岛、巴基斯坦盐岭、澳大利亚南极洲、中国西藏南部等地有冰碛岩、冰水沉积。

 

早期火山活动广泛,晚期趋于沉寂。北美的阿巴拉契亚运动,是二叠纪末强烈的构造运动。西部的科迪勒拉碰撞带在连续地壳运动中,伴有强烈的火山活动。乌拉尔残余地槽在晚二叠世褶皱隆起,欧亚陆域融为一体。中亚和中国北部、西南部的板块碰撞带于二叠纪经历了一段褶皱、变质、火山活动,包括花岗岩侵入及中、酸性熔岩、凝灰岩的喷出。

 

特提斯海,存在于北纬30°~40°,自地中海西部达印度尼西亚;南支沿澳大利亚西海岸到南纬30°;东北支与覆盖中国的陆表海相连,与日本离散小板块相通,向北与乌拉尔残余海相通。二叠纪末大面积的海退,使世界大部分海域退缩殆尽;但中国华南、巴基斯坦、伊朗一带二叠、三叠纪间保持海域环境。

 

古生代最后一个纪(第6个纪),约开始于2.9亿年前,结束于2.5亿年前。在这一期间形成的地层称二叠系。1841年英国地质学家在乌拉尔山脉西坡发现一套发育完整,含有化石较多的地层,可以作为二叠纪标准剖面,并依出露地点卡玛河上游的彼尔姆地区命名为Permian系英文Permian即源于俄文的音译中译二叠系是根据二分性明显的德国地方性名称Dyas的意译而来。德国二叠纪地层可明显地分为两部分,下部为红色砂岩,称赤底统(陆相),上部为镁质灰岩,称镁灰岩统(海相)。

 

二叠纪是生物界的重要演化时期。海生无脊椎动物中主要门类仍是筳类、珊瑚、腕足类和菊石,但组成成分发生了重要变化。节肢动物的三叶虫只剩下少数代表,腹足类和双壳类有了新的发展。二叠纪末,四射珊瑚、横板珊瑚、筳类、三叶虫全都绝灭;腕足类大大减少,仅存少数类别。

 

脊椎动物在二叠纪发展到了一个新阶段。鱼类中的软骨鱼类和硬骨鱼类等有了新发展,软骨鱼类中出现了许多新类型,软骨硬鳞鱼类迅速发展。两栖类进一步繁盛。爬行动物中的杯龙类在二叠纪有了新发展;中龙类游泳于河流或湖泊中,以巴西和南非的中龙为代表;盘龙类见于石炭纪晚期和二叠纪早期;兽孔类则是二叠纪中、晚期和三叠纪的似哺乳爬行动物,世界各地皆有发现。

 

早二叠世的植物界面貌与晚二叠世相似,仍以节蕨、石松、真蕨、种子蕨类为主。晚二叠世出现了银杏、苏铁、本内苏铁、松柏类等裸子植物,开始呈现中生带的面貌。

 

二叠纪是三亿至2.5亿年前古生代的最后一个地质时代,在石炭纪和三叠纪之间。定义二叠纪的岩石层是比较分明的,但它开始和结束的精确年代却有争议。其不精确度可达数百万年。以往,二叠纪分早二叠纪和晚二叠纪两个世。目前二叠纪普遍使用三分法:Cisuralian,Guadalupian和Lopingian。

 

二叠纪的英文为Permian,源自俄罗斯的彼尔姆州,其它语言的名称大同小异。中文为何译为二叠纪有一说是在德国的同年代地层上半层是白云质石灰岩,下半层是红色岩石之故。

 

二叠纪地球上所有的陆地组成一个大陆:盘古大陆。当时海面比较低。

 

二叠纪时在海洋中造礁生物非常活跃。在陆地上裸蕨植物开始衰退,真蕨和种子蕨非常繁茂。在这个时期第一批裸子植物出现。陆地上的主要动物是两栖动物,但爬行动物开始发展。昆虫的体型也变大了。

 

二叠纪最巨型的海洋生物为旋齿鲨

 

二叠纪最巨型的海洋生物为旋齿鲨。旋齿鲨类共有两大类,Edestus类於晚石炭纪出现,最大可达6米。Helicoprion(太陸鯊)类於二叠纪称霸海洋,以鱼类、菊石及珊瑚为食,最大的Helicoprion类牙长19至37cm,估计旋齿鲨最长可达10至20米,属于当时的海上霸王,可与2.2亿年前的鱼龙媲美。

 

演变

 

古气候、古构造和古地理 不管南部各大陆及印度半岛在二叠纪时是否联成统一大陆,早二叠世的气温被认为是相当低的,其后才逐渐改变。北半球广泛发育的标示一种温暖、干旱的气候,而南半球广泛的含煤建造则标示一种温湿的气候。二叠纪是造山作用和火山活动广泛分布的时期,归属于海西(华力西)造山运动晚期。北美阿巴拉契亚运动发生于二叠纪末,是二叠纪最强烈的褶皱运动。西部的科迪勒拉优地槽在连续的地壳运动中伴有强烈的火山活动。

 

欧洲的造山作用和火山活动有两期。早期火山活动广泛,晚期趋于沉寂。

 

乌拉尔地槽在晚二叠世褶皱隆起,自此欧洲与亚洲陆域融合为一体。中亚及中国北部、西南部地槽带于二叠纪经历了一段复杂的褶皱、变质和广泛而强烈的火山活动,包括花岗岩侵入及中、酸性熔岩与凝灰岩的喷出。

 

中国西南陆棚范围内出现大面积的高原玄武岩流及凝灰质沉积。日本亦大致有早、晚两期造山作用。

 

二叠纪古地理一个突出的特点是欧亚东西地槽带即特提斯海域的存在。这一长期存在的海洋地带分布于现北纬30°~40°,西自地中海西部向东达印度尼西亚。南面一支沿澳大利亚西海岸延伸到南纬30°;东北面一支与覆盖中国的陆表海相连,与构造复杂的日本地槽相通,向北与乌拉尔地槽相通。特提斯海域环境复杂,包括浅水和深水区,活动区和相对稳定的地区。

 

二叠纪末大面积的海退,使世界上大部分地区早二叠世及晚二叠世早期海域退缩殆尽。但中国华南、巴基斯坦和伊朗一带二叠、三叠纪间始终保持海域环境。

 

二叠纪早期生物

 

二叠纪早期生物

 

大灭绝

 

二叠纪末发生了有史以来最严重的大灭绝事件,估计地球上有96%的物种灭绝,其中95%的海洋生物和75%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失,让位于新生物种类,生态系统也获得了一次最彻底的更新,为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。科学界普遍认为,这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1/6,也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。

 

发生在大约2.5亿年前二叠纪末期的大灭绝是地球历史上规模最大的一次灭绝。

 

发生在大约2.5亿年前二叠纪末期的大灭绝是地球历史上规模最大的一次灭绝。海洋生物中大约一半的科级单元生物都灭绝了,而种级单元的灭绝达到了90%以上。占领海洋近3亿年,曾经无比繁盛的海洋软体动物几乎灭绝殆尽。在陆地上也发生了巨大变化,大量植物、昆虫以及四足动物灭 绝了,让位于发展到现代的新生物门类,生态系统彻底更 新。人们普遍认为,这次灭绝的原因似乎来自地球本身。在这一时期,大陆合并形成泛大陆,海岸线和浅海减少,全球变暖,海洋可能变得缺氧。这一灭绝宣告了古生代的结束和中生代的开始。

 

科学家认为,在二叠纪曾经发生海平面下降和大陆漂移,这造成了最严重的物种大灭绝。那时,所有的大陆聚集成了一个联合的古陆,富饶的海岸线急剧减少,大陆架也缩小了,生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。更严重的是,当浅层的大陆架暴露出来后,原先埋藏在海底的有机质被氧化,这个过程消耗了氧气,释放了二氧化碳。大气中氧的含量有可能减少了这对生活在陆地上的动物非常不利。随着气温升高,海平面上升,又使许多陆地生物遭到灭顶之灾,海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。

 

这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成。 陨石撞击游学科学家认为,陨石或小行星撞击地球导致了二叠纪末期的生物大灭绝。如果这种撞击达到一定程度,便会在全球产生一股毁灭性的冲击波,引起气候的改变和生物的死亡。最近搜集到的一些证据引起了人们对这种观点的重视。但大多数生物科学家认为这场灭绝是由地球上的自然变化引起的。

 

气候的改变

 

有些科学家认为,气候的变化是形成这场大灾难的主要原因。因为二叠纪末期形成的岩石显示,当时某些地区气候变冷,在地球两极形成了冰盖。这些巨大的白色冰盖将阳光发射回太空,会进一步降低全球气温,使陆上和海上的生物很难适应。如果再加上海平面下降和火山爆发,这就会成为灭顶之灾。

 

大气成分的改变

 

有些生物学家认为,生活方式比较活跃积极的动物,如似哺乳类的单弓类动物需要比别的动物更多的氧气,他们可能是因为大气成分的改变而灭绝的。因为二叠纪末期气温的降低会导致海平面的下降。海床的辽阔煤层区就会暴露在外面,释放出大量二氧化碳到大气中,大气中的氧气含量就会相对减少;同时火山爆发引燃了海底的可燃冰,释放甲烷导致发生温室效应;因氧气减少所以紫细菌活动更加频繁,其释放的毒气杀死了大半的生物。

 

火山活动火山爆发回喷出大量气体和火山尘埃进入大气层。火山灰山团不仅会使动物窒息而死,也有可能遮蔽太阳,使全球气温降低。所以,火山活动也可能是二叠纪末期灭绝事件的原因之一。西伯利亚就曾经发现当时火山猛烈爆发所喷出的物质。

 

沙漠的肆虐

 

二叠纪的陆块碰撞接壤而形成了庞大的盘古大陆。来自海上的雨水和雾气再也无法探入内陆地区。于是二叠纪的某些区域就越来越干燥火热,致使沙漠范围越来越广,无法适应干旱环境的动物就灭绝了。

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