（矿产普查与勘探专业论文）贵州紫云猴场晚石炭世大型生物骨架礁研究.pdf

l一liiil 、 t h er e s e a r c ho f l a r g e - s c a l ef r a m e w o r k r e e f o fl a t ec a r b o n i f e r o u so f z i y u n ，h o u c h a n g i n j r l b u l z n 0 u b yc h e nh e s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rg o n ge n p u l e c t u e r ：g u a nc h a n g q i n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e 2 0 0 7 愚 一r舢1一8 一m 2 一4一8一 一 铭 一 一 一 州 一 畔 一 龇 一 一 一 ，j 1 ， piqd，if 0 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 = 也 思0 学位论文作者签名：陈鹧 日 期：卿7 o 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： i ， l 二 毒 东北大学硕士学位论文 摘要 贵州紫云猴场晚石炭世大型生物骨架礁研究 摘要 受弗拉斯法门期( f f ) 生物集群绝灭事件及南半球大冰期的影响，石炭纪生物礁 相对较少，国际上关于石炭纪生物礁的研究集中于一些藻礁，关于后生动物骨架礁研究 相对薄弱。 贵州紫云猴场地区发育一个大型生物骨架礁，产于马平组t r i t i c i t e s 带内，时间上隶 属于晚石炭世。礁体中四射珊瑚f o m i t c h e v e l l a 为主要的造礁生物，其它造礁生物还有叶 状藻、蓝细菌等。f o m i t c h e v e l l a 是新发现的一种晚石炭世重要的造礁生物，是一种从状 复体珊瑚。f o m i t c h e v e l l a 通过出芽生殖方式形成笙丛状群体骨架，出芽方式包括两种： 侧部生殖和中心生殖。大型生物骨架礁发育在碳酸盐台地边缘，由于受到环境频繁变化 的影响，礁体发生了明显的造礁群落取代现象。 通过对大型生物骨架礁组合中生物群落的详细研究，将其自下而上划分为两个不同 的生长阶段和组合面貌不同的四个群落：珊瑚i v a n o v i ac f m a n c h u r i c a 群落、叶状藻群落、 菌藻类蓝细菌群落、珊瑚f o m i t c h e v e l l a 群落。前三者各种不同生物在不同环境中独立发 育构成小点礁，彼此平行排列，形成了下部点礁层；后者构成其上部主礁体。这些群落 代表了生物礁不同的发展阶段，显示了在造礁过程中生物种类更替演化的特征，而群落 演化与造礁有一致的对应关系，并控制着生物礁的发育和规模。 大型生物骨架礁建造过程：在不同的台地边缘环境所形成的生物碎屑滩之上，由蓝 细菌、l v a n o v i ac f m a n c h u r i c a 和叶状藻分别建立的造礁群落建造了下部点礁层。随着环 境的变化，开始了f o m i t c h e v e l l a 的第一次发展，但由于f o m i t c h e v e l l a 在群落中分散发 展，并没有形成规模，造礁失败。后来f o m i t c h e v e l l a 集中定殖并迅速向周围发展，占据 了大部分空间，建立了以f o m i t c h e v e l l a 为主的造礁群落，f o m i t c h e v e l l a 在稳定的生态环 境中得到极度的发展，最终建造了罕见的石炭纪大型珊瑚骨架礁。 本文通过对紫云猴场晚石炭世大型生物骨架礁的研究发现，以特征生物 f o m i t c h e v e l l a 为代表的造礁群落的组成、结构、生态特征、和礁体生长发育模式在中国 乃至世界上的石炭纪礁体中都是独特的，构成了石炭纪罕见的非藻造架生物礁。紫云猴 场晚石炭世大型生物骨架礁的发现，丰富了世界石炭纪造礁生物群落的类型，为研究中 国石炭纪造礁生物群落的类型和演化，提供了新的实例。 关键词：紫云猴场晚石炭世生物礁造礁生物造礁群落 t t ，j p ， l 一 i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er e s e a r c ho f l a r g e - - s c a l ef r a m e w o r k r e e f o fl a t ec a r b o n i f e r o u so fz i y u n ，h o u c h a n gi n g u i z h o u a b s 仃a c t b yt h ee f f e c to ff r a s n i a n f a m e n n i a ne x t i n c t a n dt h ei c ea g ei nt h es o u t hh e m i s p h e r e ，t h e r e i sf e wr e e f si nt h ec a r b o n i f e r o u s ，a n dt h er e s e a r c ha b o u tt h er e e f si nt h ec a r b o n i f e r o u sa r e c e n t r a l i z e do ns o m ea l g a e ，t h er e s e a r c ho nt h em e t a z o a nf r a m e w o r kr e e f si sc o m p a r a t i v e l y w e a k a l a r g e s c a l eo ff r a m e w o r kr e e f si sf o u n di nh o u c h a n gt o w no fz i y u nc i t yi ng u i z h o u p r o v i n c e t h er e e f sl i e si nt h et r i t i c i t e sz o n eo fm a p i n gf o r m a t i o na n df o r m e di nt h el a t e s t a g eo fl a t ec a r b o n i f e r o u s ，f o m i t c h e v e l l ai sak i n do fn e wd i s c o v e r e dr e e f - b u i l d i n gb i o l o g y o fl a t ec a r b o n i f e r o u s ，i ti saf a m i l i a rk i n do fc o l o n yt e t r a c o r a l ，o t h e rr e e f - b u i l d i n go r g a n i s m s a r ep h y l l o i da l g a e ，l v a n o v i ac f m a n c h u r i c a , c y a n o b a c t e r i a i tf o r m st h ec o l o n yf r a m e w o r k l i k ep i p e sb yb u d i n g ，t h e r ea r et w ot y p e s ：l a t e r a lm u l t i p l i c a t i o na n dc e n t r a lm u l t i p l i c a t i o n t h e l a r g e s c a l eo fa s s e m b l a g er e e f sd e v e l o p sa tt h em a r g i no fc a r b o n a t ep l a t f o r m ，a st h ei n f l u e n c e o f c h a n g eo fe n v i r o n m e n t ，t h er e e f s - b u i l d i n gc o m m u n i t yc h a n g e sc l e a r l yi nt h er e e f s b yt h er e s e a r c ho f t h er e e f s ，i ti sd i v i d e di n t o2g r o w t hs t a g e ，4c o m m u n i t i e sf r o ml o w e r t ou p p e rp o r t i o n s t h er e e f - b u i l d i n gc o m m u n i t i e sa r el v a n o v i ac fm a n c h u r i c a , p h y l l o i da l g a e ， c y a n o b a c t e r i aa n dc o l o n yt e t r a c o r a lf o m i t c h e v e l l ac o m m u n i t y t h et h r e ef o r m e r sg r e w i n d i v i d u a l l yi nv a r i o u se n v i r o n m e n t sa n df o r m e dd o t - r e e f si np a r a l l e lm o d e t h el a t t e rf o r m e d u p p e rm a j o rr e e fb yl a r g ep h a c e l l o i df o m i t c h e v e l l a t h e s ec o m m u n i t i e sr e p r e s e n td i f f e r e n t d e v e l o p i n gs t a g e so ft h er e e f sa n dr e v e a lb i o l o g i cs u c c e s s i o nf e a t u r e so ft h er e e f si nt h e r e e f - b u i l d i n gp r o c e s s t h e r ei sac o n s i s t e n ta n dc o r r e s p o n d i n gr e l a t i o nt h a tc o n t r o l l e dt h e g r o w t ho fd i s t r i b u t i o no ft h er e e f sb e t w e e nt h ee v o l u t i o no fc o m m u n i t i e sa n dt h er e e f - b u i l d i n g p r o c e s s t h ep r o c e s so ft h el a r g e - s c a l eo ff r a m e w o r kr e e f si s ：f o r m e di nd i f f e r e n tp l a t f o r mm a r g i n e n v i r o n m e n to nt h eb i o c l a s tb e a c h ，t h er e e f - b u i l d i n gc o m m u n i t yb u i l d e db yc y a n o b a c t e r i a , - i v a n o v i ac fm a n c h u r i c aa n dp h y l l o i da l g a ef o r m e dt h ed o t - r e e f sl a y e r a l o n gw i t ht h e 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h a n g i n go fe n v i r o m e n t ，f o m i t c h e v e l l ar e p l a c e st h eu n d e r p a r tc o m m u n i t y , t h ef i r s t d e v e l o p m e n to ff o m i t c h e v e l l ab e g i n s b u ta sf o m i t c h e v e l l ag r o w i n gd e c e n t r a l i z e da n dn o f o r m st h er e e f - b u i l d i n gc o m m u n i t y , s ot h ed e v e l o p m e n to fb r a c h i o p o d ar e s t r i c t st h el i v i n g s p a c eo ff o m i t c h e v e l l a ，a tl a s t ，m o s to fs p a c e sa r et o o ku pb yb r a c h i o p o d a ，s of o m i t c h e v e l l a d o e s n tj o i n tt o g e t h e ra n dt h er e e f - b u i l d i n gf a i l s a tt h ee v e n i n g ，f o m i t c h e v e l l af i x e su p 、 c e n t r a l i z e d ，d e v e l o p sa r o u n d ，t a k e sl a r g es p a c e sa n df o r m e dt h er e e f - b u i l d i n gc o m m u n i t yb a s e o nf o m i t c h e v e l l a t h e nf o m i t c h e v e l l ad e v e l o p se x c e e d i n gu n d e rs t e a d ye n t i r o n m e n ta n d b u i l d st h eu n u s u a ll a r g ec o r a lf r a m e w o r kr e e f so fc a r b o n i f e r o u sf i n a l l y b yt h er e s e a r c ho ft h el a r g e s c a l eo ff r a m e w o r kr e e f si nh o u e h a n gt o w no fz i y u n c o u n t yi ng u i z h o up r o v i n c e ，w ef o u n dt h a tt h e i rm o d e lo fg r o w t h ，d e v e l o p m e n ta n ds t r u c t u r e c h a r a c t e r i z e db yf o m i t c h e v e l l ac o m m u n i t i e sa r e v e r yd i f f e r e n tf r o mo t h e rr e e f so fl a t e c a r b o n i f e r o u si nc h i n aa n dt h ew o r l d t h ed i s c o v e r yo fh o u c h a n gt o w no fz i y u nc o u n t yi n g u i z h o up r o v i n c er e e f si n c r e a s e sb i o l o g i c a lt y p e so fc a r b o n i f e r o u sc o m m u n i t i e si n t h ew o r l d i to f f e r san e w e x a m p l ef o re v o l u t i o no fr e e f - b u i l d i n gc o m m u n i t ya n dr e e fg r o w t h k e y w o r d s ：z i y u nh o u c h a n g l a t ec a r b o n i f e r o u s r e e f s r e e f - b u i l d i n go r g a n i s m r e e f - b u i l d i n gc o m m u n i t y i v 卜 l 、 一 ，_ 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第一章前言l 1 1 石炭纪生物礁研究地质意义一1 1 2 本文研究内容2 第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展趋势4 2 1 晚石炭世生物礁研究历史及现状4 2 1 1 世界晚石炭世生物礁研究历史及现状4 2 1 2 中国晚石炭世生物礁研究历史及现状二：5 2 2 石炭纪生物礁研究存在的问题及发展趋势。6 2 2 1 石炭纪生物礁研究存在的主要问题6 2 2 2 生物礁研究的发展趋势7 第三章工作区地质背景9 3 1 工作区自然地理概况9 3 2 区域地质概况。9 3 2 1 黔、桂地区晚石炭世概况9 3 2 2 工作区晚石炭世概况1 0 3 3 黔南地区地史演化及岩相古地理1 1 第四章大型生物骨架礁的基本特征1 4 4 1 生物礁的基本特征1 4 4 1 1 生物礁及其分类一1 4 4 1 1 1 生物礁的定义1 4 4 1 1 2 生物礁的相关术语1 5 4 1 1 - 3 生物礁的分类1 6 4 1 2 生物礁岩分类17 4 1 3 生物礁的规模和形态1 8 4 2 紫云猴场晚石炭世生物骨架礁基本特征2 0 东北大学硕士学位论文 目 录 4 2 1 大型生物骨架礁地层剖面2 0 4 2 2 大型生物骨架礁基本特征2 2 4 2 2 1 生物礁概况2 2 4 2 2 2 生物礁生物组成2 2 4 2 2 3 生物礁形态及规模2 4 4 2 2 4 生物礁主要礁岩类型2 4 第五章大型生物礁造礁生物及群落古生态研究2 6 5 1 大型生物骨架礁主要造礁生物研究。2 6 5 1 1 大型生物骨架礁造礁珊瑚f o m i t c h e v e l l a 2 6 5 2 1 1f o m i t c h e v e l l a 生物特征2 6 5 2 1 2f o m i t c h e v e l l a 古生态特征2 7 5 2 古生态学概述2 8 5 2 1 群落和化石群落。2 8 5 2 2 化石群落的四个要素3 0 5 2 3 研究生物群落的意义3 0 5 3 大型生物骨架礁造礁群落划分31 5 3 1 生物礁群落划分3 1 5 3 2 造礁群落特征分析3 2 5 3 2 1 大型骨架礁下部点礁群落3 3 5 3 2 2 上部f o m i t c h e v e l l a 骨架礁群落3 9 5 3 3f o m i t c h e v e l l a 群落营养结构分析4 4 5 3 3 1 研究群落营养结构的意义4 4 5 3 3 2 群落营养结构讨论4 5 5 3 3 3f o m i t c h e v e l l a 群落营养结构分析。4 6 第六章紫云大型生物骨架礁群落初始条件初步研究4 8 6 1 大型生物骨架礁基底研究4 8 6 1 1 生物礁基底性质研究4 8 6 1 2 大型生物骨架礁硬质基底建造模式5 2 6 2 造礁珊瑚f o m i t c h e v e l l a 群落初始定殖环境分析5 2 6 2 1 造礁珊瑚f o m i t c h e v e l l a 基底界面附近生长形态的变化5 3 6 2 2 造礁珊瑚f o m i t c h e v e l l a 初始定殖环境水体营养水平分析5 4 东北大学硕士学位论文 目 录 6 3 大型生物骨架礁初始条件研究及地质意义探讨5 6 第七章大型生物骨架礁发育过程及地质意义5 7 7 1 大型生物骨架礁礁体发育过程5 7 7 1 1 大型生物骨架礁下部小礁体发育过程5 7 7 1 2 大型生物骨架礁上部f o m i t c h e v e l l a 骨架礁发育过程5 8 7 2 大型生物骨架礁性质及地质意义5 8 7 2 1 大型生物骨架礁性质：。5 8 7 2 2 大型生物骨架礁地质意义6 0 主要结论6 2 图版说明。6 4 图版6 5 参考文献6 8 致谢7 2 ， 东北大学硕士学位论文 第一章前言 第一章前言弟一早月| j百 在地质科学领域中，生物礁的研究一直是非常重要的课题“。生物礁在世界各地都 有着广泛的分布，尤其是温度较高的热带和亚热带地区。生物礁是由各种生物建造而成 的碳酸盐岩隆。生物礁内部孔隙和空洞非常发育，是油气和多种矿藏资源的有利富集场 所，生物礁的研究具有重要的实际意义，越来越受到人们的关注拍。上个世纪2 0 年代， 由于在生物礁中发现了大量的油气，刺激了人们对生物礁的研究兴趣，也掀起了生物礁 研究的热潮，有关成果大量涌现。但其中很大一部分是关于藻礁的研究，其中主要的造 礁生物是藻类，由珊瑚造礁并不多见，由于在礁体中珊瑚是主要的造礁生物，代表了一 种独特的群落类型，因此，关于紫云猴场地区的大型生物骨架礁的研究有很重要的地质 意义。 1 1 石炭纪生物礁研究地质意义 在晚古生代生物礁的研究中，石炭纪同泥盆纪和二叠纪相比，处于非常薄弱的地位， 因此无法对泥盆纪造礁生物群落的演化方向和二叠纪造礁生物群落起源的问题进行更 深层次的研究，影响了我们对整个晚古生代生物礁演化线索的认识。另外，生物礁研究 的应用价值在于为油气勘探开发提供指导，我国发育较好的晚古生代生物礁中没有找到 具有工业价值的油田，到目前为止，对石炭纪生物礁的形态、结构、造礁生物特征、生 物礁识别标志、礁岩孔隙特征和储集性能等方面仍缺乏足够的认识，理论研究的滞后必 将极大的制约找油工作的开展。 开展石炭纪生物礁研究，意义有以下几个方面： ( 1 ) 可以推动广泛开展大范围的寻找晚石炭世生物礁工作，力争发现更多的礁体和 新的类型，能使我们全面认识石炭纪生物礁面貌，填补石炭纪礁体研究类型的空白，修 正以前对石炭纪生物礁认识上的偏差和不足，为系统研究石炭纪生物礁提供更多的礁体 实例。因此，开展深入的地质探查工作，一定会发现更多的礁体，丰富石炭纪生物礁类 型。 ( 2 ) 泥盆纪晚期弗拉斯期一法门期后生动物绝灭事件，导致了后续造礁群落的发 展受到抑制，石炭纪造礁生物群落处于重建和恢复阶段。但是，石炭纪造礁生物群落总 体面貌恢复到什么程度，其重建机制、成礁模式、造礁生物种类及礁体类型等石炭纪生 1 矿j 东北大学硕士学位论文 第一章前言 物礁基本特征都有待于得到明确地解释。晚石炭世是石炭纪生物礁重建和发展的高潮 期，对其进行深入的研究，彻底查明晚石炭世生物礁总体面貌特征，可以解决上述问题。 ( 3 ) 石炭纪是一个特殊的造礁时期，研究它的造礁初始条件、重建恢复过程，有 助于对上述观点进行深入探讨。晚石炭世又是石炭纪生物礁发展历史的一个高潮期，加 强晚石炭世生物礁的研究，发现更多礁体类型，探讨晚石炭世生物礁发生发展的原因， 对地史时期造礁群落演化理论的深入研究具有重要意义。 ( 4 ) 开展晚石炭世生物礁研究，可以深入揭示影响生物礁发育的各种因素，加强 对晚石炭世造礁生物、群落古生态、礁体结构和礁岩分类研究以及进行生物礁微相分析， 有助于我们深入认识生物礁的发生、发展的生长发育机制，为最终建立石炭纪生物礁的 群落演化模式、生物礁结构模式、环境模式和生物礁生长动力学模式奠定坚实基础。 我国石炭系地层发育完善，特别是中国南方石炭系地层分布广，地层连续完整， 生物十分丰富，但对石炭纪生物礁研究开展不多，深入程度不够。与国外研究相比，我 们仍很落后，在国外有影响力的关于石炭纪生物礁研究的文章很少，国外对此报导不多， 这大大降低了我们在世界上石炭纪礁体研究领域的影响和地位。与国内对其它地史时期 生物礁的研究相比，石炭纪生物礁研究也很落后。总之，石炭纪生物礁研究与国内外各 时期生物礁研究相比不相匹配。我国晚石炭世有很好的生物礁产出条件，造礁生物繁盛， 类型多样，因此，只有加强对晚石炭世生物礁类型和生长发育特征进行全面系统的深入 研究，才能从根本上改变我国石炭纪生物礁研究的落后状态，尽快赶上国外在这一领域 上的研究水平，符合我国在石炭纪生物礁领域的研究地位。 1 2 本文研究内容 此次研究工作是在巩恩普教授的指导下于2 0 0 5 年7 月份开始，并于2 0 0 6 年1 1 月 2 0 0 6 年1 2 月赴贵州紫云开展野外研究工作。前期研究工作主要包括：资料的收集整 理，消化吸收；野外实测剖面，系统采样，野外生态观察；与副导师关长庆博士探讨研 究方法，研究内容；标本的处理，光面和薄片的观察，生物鉴定，化石修复，拍照等。 这些工作内容繁多，基础性强，是后期研究工作必不可少的基础，这些工作的圆满完成 也为后续工作奠定了坚实的基础。后期工作是从2 0 0 7 年1 月份开始，主要包括前人资 料的整理和吸收，标本的分析研究，图件的绘制，撰写论文( 图1 ) 。 本文的主要研究内容包括以下几个方面：( 1 ) 紫云猴场地区晚石炭世大型生物骨架 礁的基本特征研究。( 2 ) 大型生物骨架礁造礁生物及群落古生态研究。( 3 ) 大型生物骨 架礁初始条件初步研究。 2 东北大学硕士学位论文第一章前言 资粒诵爵 一 一； 。j j 一_ _ “一 。 ：“。”i 笏萎裂轳雾繁擎一警嬲警匿銎簸瓣 垒窃鎏踅 逢蘸，兰臻 鳃磷竞 兹麓臻鍪磁黪 磅究 瑗澎藏躲 麓绣过程 大型瑷瑚黪篷兹 褥妊器，藏貉接式 李交圭爹凄论 沉积弩鬃 玩获穗 一 图1 技术路线 f i g 1t e c h n i c a ll i n e 另外，地质学是一门实践性很强的学科，野外工作是进行各种地质研究的基础，是 确保地质科学研究顺利进行的关键。对贵州紫云猴场晚石炭世大型生物骨架礁的研究工 作就立足于野外，全部第一手材料和主要结论的依据均来自于野外的实际观察和测量。 本次研究作了大量的野外工作，采集了大量的生物化石标本，在野外进行生态观测及拍 照，并且在室内也进行了大量的工作，具体工作量如下( 表1 ) ： 表1 本文的i ：作量 t a b l e1t h el o a do ft h i st e x t 3 1 一馥一学 、，褪 |童磊羹一 象。理劣瓢理 一+ j 密一 一曩路石。 终鬻 一审 勉| | 裙 ：l | | 镬辑爨力 一尘 东北大学硕士学位论文第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展趋势 第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展 趋势 2 1 晚石炭世生物礁研究历史及现状 2 1 1 世界晚石炭世生物礁研究历史及现状 世界各地一直在不断地开展和进行石炭纪，尤其是晚石炭世生物礁的研究工作，取 得了许多重要成果。晚石炭世生物礁的发展是较快的，类型也较多，这是全面恢复石炭 纪生物礁总体面貌的重要研究时期，也是连接地史时期生物礁发展历史的重要环节。 石炭纪生物礁的研究历史已有百余年，最早开展石炭纪生物礁的研究是在欧洲和北 美，地质学家在那里发现了该时期的生物礁，并且进行了简单的分析和初步的描述。西 欧最早对石炭纪生物礁的研究是从w a u l s o r t i a n 相开始的，上世纪初至二、三十年代， 石炭纪生物礁研究主要以w a u l s o r t i a n 相为主，这也奠定了石炭纪生物礁研究的基础 u “。上世纪四、五十年代，石炭纪生物礁研究进入了一个高潮期，由单一的w a u l s o r t i a n 相发展到对晚石炭世珊瑚、苔藓虫、多孔动物、钙藻所建造的礁体进行全面深入研究， 并注重对造礁生物的研究和描述，在造礁生物群落面貌、古生态学及造礁作用方面取得 了很大的进展。到了上世纪六、七十年代，前苏联的乌拉尔伏尔加地区、美国中西部 以及加拿大、墨西哥、利比亚和许多中东国家都找到了大型礁型油气田，因而生物礁的 普查和研究受到了极大重视，取得了一系列显著的成果： s m b a l l ，d f t o o m e y 等人研 究了叶状藻在晚石炭世生物礁造礁过程中的重要性“一；d a k o t i l a 详细研究了钙藻的 古生态学特征与沉积相的关系；h m d u n c a n 详细研究了重要造礁生物c h a e t e t e s 的古 生态特征“一；g r d a v i e s 详细研究了北美发育的p a l a e o a p l y s i n a 礁体，对其生物特征、 成礁模式和造礁过程进行了详细论述1 ；e w i e d e n m a y e r 开展了现代和古代海绵礁的对 比研究等“。这些都促进了对石炭纪生物礁的系统研究，深化了人们对于生物礁的认 识，并且都为开展石炭纪生物礁研究奠定了基础。进入上世纪八十年代，一系列有关生 物礁的基础理论的成果相继发表，对晚石炭世生物礁进行了系统总结，提高了礁体研究 的理论水平。d t o o m e y 主编的欧洲化石礁模式“，系统总结了生物礁的基本特征、 生物面貌及礁体演化等；j a f a g e r s t r o m 的礁群落的演化则着重对各时代造礁生物 群落的形成、造礁作用、群落面貌、群落演化及造礁模式进行了详尽的论述“；d r s u c h y 对c h a e t e t i d 的定殖、生长和成礁过程进行了详细论述“；j a f a g e r s t r o m 提出了群落结 4 东北大学硕士学位论文第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展趋势 构模式，特别对骨架礁的形成进行了深刻阐述“；r r w e s t 则对石炭纪礁丘群落的演 化与环境变化之间的关系进行了深入探讨“；r h b r e u n i n g e r 报道并详细研究了美国爱 达荷州宾夕法尼亚纪二叠纪的p a l a e o a p l y s i n a 和叶状藻礁等m 。上述的研究成果极大 的推动了全球生物礁研究向深度和广度全面发展。 目前，世界各地一直在不断开展晚石炭世生物礁的研究，也取得了许多重要成果， 但是，纵观研究历史，很多研究成果都集中在藻礁的研究，缺少对大型后生动物骨架礁 的研究。 2 1 2 中国晚石炭世生物礁研究历史及现状 我国生物礁研究起步较晚，相对于国外近2 0 0 年的研究历史，我国生物礁研究确实 还有很长的路要走。尽管如此，建国后，我国生物礁的研究还是取得了很大的进步。但 是，关于石炭纪生物礁的研究一直比较薄弱“。，直到1 9 8 5 年方少仙、侯方浩报导了我 国第一个石炭纪生物礁，即发育在广西田林浪平县的一个早石炭世大塘期的苔藓虫一珊 瑚点礁，这也是我国层位最低的石炭纪生物礁“；1 9 9 1 年谭代友发现并报导了发育在 贵州紫云县猴场镇翁刀湾的晚石炭世红藻礁，初步介绍了主要造礁生物的特点、礁灰岩 类型、管孔藻成礁方式及其生物礁的地质意义”；1 9 9 4 年范嘉松教授进一步考察了这 个礁体，并且对其中的叶状藻礁进行了系统深入地研究，初步查明了该礁体发育的古构 造背景、产礁层位和礁体赋存的古地理环境，认为该礁体式台地边缘礁“；1 9 9 4 年巩 恩普教授对该礁体作了进一步考察，对该生物礁的组成、礁岩类型和发育特点进行了详 细探讨u 。；1 9 9 7 年巩恩普教授系统地总结了中国石炭纪已发现的各种类型的生物礁，详 细阐述了中国石炭纪生物礁的基本特征及其发育规律，发表了专著中国石炭纪生物礁 基本特征及其发育规律。；1 9 9 8 年巩恩普教授通过对中国石炭纪不同时期发育的生物 礁类型进行分析和研究，提出了中国石炭纪造礁群落是弗拉斯一法门期生物灭绝事件后 新兴起的“；2 0 0 1 年以来，巩恩普教授等深入开展对中国南方晚石炭世生物礁的探查 和研究工作，重点对黔南地区进行了细致的地质考察，发现了多种新类型的石炭纪生物 礁，特别是发现了罕见的大型珊瑚骨架礁，其中造礁珊瑚在工作区广泛分布，成礁性好； 2 0 0 3 年巩恩普教授对黔南晚石炭世大型珊瑚礁进行了初步研究，对该礁体的形态、规模、 礁岩结构特征及造礁生物特点进行了分析，并对珊瑚礁的生长发育及其演化进行了讨论 “一；2 0 0 4 年关长庆博士对大型珊瑚礁的生物组成进行了详细研究，根据各种生物在 礁体中的位置和作用，按照该礁体的纵向变化进行了生物群落划分，并对各群落的生物 组成、特点、古生态及群落演化进行了详细分析“；2 0 0 6 年关长庆博士又对该地区新 5 东北大学硕士学位论文第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展趋势 发现的另一种晚石炭世造礁生物l v a n o v i ao f m a n c h u r i c a 进行了细致的研究工作，对该 生物在地层中的分布特点、生长方式、古生态特征及成礁机制进行了分析和探讨“； 2 0 0 6 年笔者在巩恩普教授的带领下再次对紫云猴场的大型珊瑚礁进行了仔细的研究。 纵观我国生物礁研究历史来看，我国生物礁研究侧重于一般性观察描述，总体上缺 少先进的分析测试，并且研究成果多限于国内交流，缺少国际合作，在国外的影响力不 够。我国南方石炭系地层发育完全，特别是晚石炭世碳酸盐岩占主要地位，因此，对于 加强中国南方晚石炭世生物礁的研究非常重要。 2 2 石炭纪生物礁研究存在的问题及发展趋势 石炭纪是介于泥盆纪和二叠纪之间晚古生代造礁历史中的一个重要阶段，对石炭纪 礁体研究不深入，会直接影响对泥盆纪造礁生物群落演化方向和二叠纪造礁生物起源等 问题进行深层次的探索，影响我们对整个晚古生代生物礁演化线索的认识。 2 2 1 石炭纪生物礁研究存在的主要问题 ( 1 ) 石炭纪生物礁发育因素的探讨。 石炭纪生物礁在全球发现很少，礁体发育的也不典型，这一事实已引起生物礁研究 者的广泛关注，但至今尚未得出令人满意的解释。随着我国石炭纪生物礁的陆续发现， 应逐步加强对影响石炭纪生物礁发育因素的探讨，以便更好的从理论上认识石炭纪生物 礁在整个显生宙生物礁演化过程中所处的地位。 ( 2 ) 石炭纪造礁生物的研究。 造礁生物是生物礁研究的主要内容，由于石炭纪生物礁的特殊性，使我们对石炭纪 造礁生物群落的基本面貌缺乏足够的了解，特别是晚石炭世重要造礁生物的研究。 ( 3 ) 群落稳定性与生物礁成熟度的关系。 主要是研究群落的营养结构与其稳定性，分析群落内部各组分的生态行为、摄食习 性和食物竞争关系，依据造礁群落内部营养结构对群落的稳定性进行有效评价，从造礁 群落稳定性的角度，对石炭纪生物礁发育状况进行有效分析。 ( 4 ) 礁体结构与礁岩分类。 石炭纪生物礁普遍规模较小，发育不典型，反映出缺乏稳定的成礁环境，因而礁体 结构的分异性不好，事实上，研究生物礁内部结构是了解礁系统内各种微环境及其演变 过程的重要手段，也是研究造礁生物群落内功能群团的重要依据。 ( 5 ) 生物礁微相分析。 6 东北大学硕士学位论文第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展趋势 微相分析是生物礁宏观研究的基础，可通过它进一步分析生物礁成岩作用、基本相 带的划分以及进行沉积环境的比较等，应当加强关于石炭纪生物礁微相分析。 ( 6 ) 生物礁与油气的关系。 生物礁研究大多局限于理论的探讨，由于生物礁是由生物建造而成，含有数量众多 的生物化石，这些生物体保留了大量的有机分子遗迹，是石油和天然气形成的重要物 质来源。因此加强理论研究，有助于推动油气的开发和利用。 ( 7 ) 成礁模式的研究。 生物礁研究的最终结果是建立起具有广泛代表性的成礁模式，建立成礁模式，对生 物礁的进一步研究具有重要的指导意义。 ( 8 ) 生物礁群落形成的初始条件研究。 主要研究包括：基底性质、硬底建造的机制、水动力条件、沉积物沉积速率、营养 状况等。 2 2 2 生物礁研究的发展趋势 我国生物礁的研究侧重于古生代生物礁的研究，这主要是由生物礁在我国的发育特 点和重要性决定的。对于我国的生物礁的研究，未来将主要集中予以下几个方面： ( 1 ) 随着生物礁研究资料的不断积累和生物礁认识的深化，有关生物礁的概念、 定义、术语及分类等基本问题上将趋向共识。 ( 2 ) 新技术、新方法将继续用在生物礁的研究中，推动生物礁的研究向深度和广 度上发展。如地球化学方法将继续在生物礁的基础研究上发挥巨大的作用，且精度将不 断提高。 ( 3 ) 生物礁的基础研究将继续受到重视。生物礁的基础研究是解决生物礁的相关 问题的关键，基础问题解决不好，其它问题也无从谈起，更为重要的是许多实际应用( 如 油气勘探) 更需要在生物礁的基础研究上取得突破。 ( 4 ) 生物礁的精细研究。在生物礁的一些基本问题上的分歧在很大程度上也来自 于对某些重要生物礁的研究不够精细，尤其是把一些非生物礁误认为是生物礁，更是由 于对生物礁研究不够精细所致，因此必须加强生物礁的精细研究，只有这样才有助于生 物礁的一些基本问题的解决和拓展生物礁研究的应用领域。 ( 5 ) 生物礁岩同位素、微量元素研究及地球化学特征研究。生物礁作为独特的生物 建造，是开展沉积学，古生物学，古生态学等学科研究的理想场所，生物礁内各种孔隙， 空洞非常发育，是石油和天然气理想的储积场所。但是通过传统手段研究生物礁环境并 7 援 东北大学硕士学位论文第二章晚石炭世生物礁研究历史、现状及发展趋势 不能准确的恢复当时的古海洋整体面貌。由于生物礁生长发育需要特定的环境，生物礁 本