初步认识四川广元上寺二叠系-三叠系生物灭绝事件
赵晗
摘要：二叠-三叠纪生物绝灭事件在地史发展中有着重要作用，灭绝加速了物种的进化和更替。通过对四川广元上寺剖面的详细调查研究，发现了四川广元上寺二叠-三叠系界线上，古生代海生无脊推动物大规模的绝灭，大量的火山灰与灰岩呈一定的韵律排布，还检测到铱和微量元素的地球化学异常（Ir，达2±0.5ppb），这些证据表明在当时的环境中，产生了诸多变化的因素，可能是火山爆发，也可能是小行星的撞击，最后产生了生物的大灭绝现象。
关键词：四川广元；二叠系-三叠系；生物灭绝
通过2015年7- 8月为期一个月的秦岭周边的野外地质勘查，但作为研究生一年级的我对四川广元上寺的二叠-三叠系剖面产生了浓厚的兴趣，不仅仅因为构造特征的典型，更多的是因为已经灭绝的化石，这些带给我的震撼，远远大于多年学习的地质知识。在距离上江沟三百米的沟内，发现了大量的生物灭绝的痕迹，足足五米多厚的岩层里密密麻麻的排布着大大小小的化石。于是做了大量的测量记录，回到学校后，并通过查阅相关文献，得出以下结果。
地史上任何时期都有一些生物灭绝，某些地质历史时期，有许多门类近乎同时灭绝，使生物灭绝率突然升高，即集群灭绝。自显生宙以来（540 Ma左右），地球历史长河中最为典型的集群绝灭总计有五次，分别是奥陶纪-志留纪之交、晚泥盆世弗拉斯期-法门期之交；二叠纪-三叠纪之交；三叠纪-侏罗纪之交；白垩纪-古近纪之交。其中最重大的便是二叠-三叠系的生物大灭绝[1- 2]，其次是白垩纪-古近纪之交。
引起生物大绝灭事件，大致分为地球成因事件和地外成因事件两种原因。地球成因事件主要包括火山爆发、板块运动、大规模海退、地磁场倒转、温度变化、缺氧事件等；地外成因事件则主要是小行星撞击、太阳耀斑、超新星爆发等外力因素。总体来说产生生物大灭绝对于生物除了外在因素外，其内在因素也是肯定存在的。
1上寺上江沟二叠系-三叠系剖面
四川广元上江沟剖面是我国著名的二叠系-三叠系界线剖面之一，甚至有许多地质学家曾推荐它为国际二叠系-三叠系界线候选层型剖面，这里上古生界和三叠系地层发育完整，是世界范围内典型的二叠系-三叠系研究剖面（图1）。剖面位于上寺村北 2 km，川陕公路西侧，剖面出露良好，沉积连续。通过测量记录发现相对应的岩石地层如下：
下三叠统飞仙关组灰色中薄层泥灰岩、泥质白云质灰岩为主，夹泥质白云岩、生物碎屑灰岩；
大隆组：灰色、深灰色燧石结核灰岩、白云质灰岩。底部为灰色、黄灰色页岩，炭质页岩；
吴家坪组： 灰色厚层块状灰岩，含少量燧石结核。
2小行星碰撞事件造成毁灭性破坏
徐道一等在1983年利用中子活化技术分析了上寺二叠系-三叠系附近粘土岩（层23- 27），在层27顶部发现了富铱层[3] 。在同澳大利亚、意大利、丹麦和西班牙的白垩系-第三系界线附近岩石中REE含量，以及Ni与Ir的比率比较后，他们指出Ni/Ir呈线性分布，同丹麦白垩系-第三系粘土岩一样，表明可能有小行星的撞击等地外因素。近年来，关于二叠系三叠系的研究越来越多，随着生活环境的变化，人们也越来越重视环境因素对人类的影响。周瑶琪等人的诸多研究证据表明，在此段时间内发生过行星碰撞事件，导致了生物的大灭绝。
3多次火山爆发造成生物不适宜生存
在实地剖面测量中，发现在下三叠统飞仙关组岩层内，发现了大量的火山灰，并呈一定的韵律反复出现（如图3），也称为凝灰岩，粒径小于2mm的小火山碎屑物，在此段剖面进行实地勘测时，更多的是对大自然的神奇所感叹，在漫长的历史长河中，慢慢的留下了当时的风云变化，如今，我们运用地质知识一点点的去把它解读出来。
在此段与火山灰互为韵律层的厚薄不一的灰岩组成，由下段的薄层灰岩渐变为上部的厚层、巨厚层灰岩，含砾屑灰岩，生物碎屑灰岩（图4）。由于多层火山灰的出现，由此可推断在当时的历史发展时期，这里的气候变幻多段，每隔一定的时间，就会发生一次火山喷发，随之发生沉积剥蚀，一定时间后，再次火山喷发，循环往复。
在此之前，我国许多地质学家对二叠系-三叠系剖面进行过反复研究，认为火山喷发成因的主要如下：殷鸿福等[4]认为二叠纪末期时的火山作用异常活跃，影响面广泛，并指出中国华南有 17 处P- T“界线粘土”来源于火山灰；王尚彦等[7]通过对黔西地区陆相粘土岩矿物分析，指出粘土中的物质主要为火山爆发产物所至。
4多种成因共同导致生物大灭绝
四川广元上寺剖面是我国著名的二叠系-三叠系界线剖面之一，其发生的生物大灭绝事件更是引发了国内外大量的地质学家、古生物家进行研究，专门论述二叠系-三叠系界线以及划分方案，对于此阶段内发生的生物演替，更是有细致的研究报告。
作为初级的地质知识入门者，与现阶段的现代生物（图6）相比较，更多的是与现代生物所比较，通过更多的化石去对比分析 ，当时的历史事件内，发生了怎样的故事，在长达5m厚（图7）所对应的历史时代里到底发生了什么，值得每一个地质人去继续探索。在此发现的化石大部分为菊石类，属头足纲，现代头足动物都是海生的，此地发现的化石也在海相岩层内。由于个头较大，也可判断，在二叠纪末期也是其物种繁盛的时期。
如今二叠系-三叠系界限灾变事件的原因有多种。火山爆发与其他星体撞击是主要的支持论点还，有其他原因也可以导致生物的灭绝。由于相同的证据可能有不同的解释，如铱异常可以是撞击体气体之后的散落物，也可能是火山喷发产物，等等。结束语：如今，再次踏入那片土地，映入眼帘的还是密密麻麻大大小小的生物化石，不可否认的是，在该重大转折期发生了地球地质历史上规模最大的，影响最为深远的生物集群大灭绝事件。对于已经过去的地质历史时期，我们不能倒回，但是可以通过古今对比得出更多的有价值的结论。不管是火山爆发成因，还是小行星撞击所至，都已经消失在漫长的过去里，每一个今天，都是下一个历史，所以要珍惜现在的生活，更要乐观的面对一切挑战。
参考文献
[1] Raup， D.M. Size of the permo-triassic bottleneck and its evolutionary implications [J]. Science， 1979， 206： 217-218
[2] Erwin D. The Permo-Triassic Extinction [J]. Nature， 1994， 367： 231-236
[3] 殷鴻福，黄思骥，张克信，等.华南二叠-三叠纪之交的火山活动及其对生物灭绝的影响[J].地质学报，1989，62（2）：169-181
[4]殷鸿福、徐桂荣、丁梅华，1985，华南古、中生代之交海洋生物界的更替。国际交流地质学术论文集， 195-201页，地质出版社
[5] 王尚彦，殷鸿福.滇东黔西地区二叠-三叠系界线剖面粘土岩特征[J].中国地质，2002，29（2）：155-160
