峨眉山大火成岩省与二叠纪生物灭绝事件

峨眉山大火成岩省与二叠纪生物灭绝事件

何冰辉;刘瀚;李雷

【摘要】This paper believes that the Guadalupian and Permian-Triassic extinction events should result from volcanic activity in the Emeishan large igneous province (ELIP), discussing some key achievements in scientific research and putting forward some suggestions in the future research.%二叠纪两次生物灭绝事件（瓜德鲁普世末生物灭绝和古-中生代之交生物灭绝）一直是地质学家研究和关注的热点问题。虽然对导致生物大规模灭绝的具体原因尚不清楚，但大部分学者认为峨眉山大火成岩省（ELIP）的火山活动及其引起的环境效应是瓜德鲁普世末（end-Guadalupian）生物灭绝事件的主要原因（基于时间上的吻合性），还有一部分学者认为ELIP的火山作用延续到P-T边界处，与古-中生代之交生物灭绝可能存在着成因联系。文章主要叙述了现阶段关于ELIP与生物灭绝事件的一些关键性重要研究成果，并提出了进一步工作建议。

【期刊名称】《四川地质学报》

【年(卷),期】2016(036)004

【总页数】5页(P553-557)

【关键词】ELIP;玄武岩;二叠纪;生物灭绝

【作者】何冰辉;刘瀚;李雷

【作者单位】阿里地区国土资源局，西藏阿里地区 859000;河北省国土资源利用规划局，石家庄 050051;阿里地区国土资源局，西藏阿里地区 859000

【正文语种】中文

【中图分类】P52

大火成岩省（Large Igneous Province，LIP）包括大陆溢流玄武岩、火山被动陆缘、大洋高原、海岭、海山群和洋盆溢流玄武岩[1]。LIP的分布面积大于

0.1×106 km2，岩浆体积大于0.1×106 km3，火山活动最长寿命可达50 Ma，

以短时间内（1~5 Ma）喷发的岩浆体积占整个火山活动岩浆体积的75%以上为

特征[2~3]。LIP近二十年来一直是国内外学者研究的热点，研究内容涉及到LIP

的形成与地幔柱之间的联系，以及与成矿作用、大陆增生、大陆裂解和生物灭绝的关系[4]。

在我国西南地区，中晚二叠世发生了一次规模巨大的火山喷发事件，形成了著名的峨眉山玄武岩，峨眉山玄武岩是我国最早被国际学术界认可的大火成岩省[5~8]，它影响着我国西南地区的海陆变迁[9]、沉积[10~12]以及成矿作用[13~14]，同时也可能导致了二叠纪全球气候变化和生物大灭绝事件[15~19]，因而受到了国内外学者的广泛关注。虽然对于峨眉山大火成岩省（Emeishan Large Igneous Province，ELIP）的形成机制还存在一定的争议，但绝大多数学者都认为它是地

幔柱活动的产物[5,7,20~29]。

众所周知，显生宙以来，地球上发生了五次规模巨大、影响深远的生物大灭绝事件，这些大灭绝事件分别发生在奥陶纪末期、泥盆纪晚期、二叠纪末期、三叠纪末期以及白垩纪末期，且地质历史演化过程中每次的生物大灭绝都与当时的全球环境背景密切相关。研究生物大灭绝事件的因素不仅具有重要的科学意义，而且能为未来人类活动与全球环境变化之间的相互影响提供重要启示。

关于峨眉山玄武岩的分布范围，通常被认为是一长轴近南北向的菱形，出露面积为2.5×105 km2，体积为0.3×106 km3 ～0.6×106 km3 [10]，西界以哀牢山—红

河断裂为界，西北以龙门山—小金河断裂为界[30~32]。近年来一些钻孔数据显示在ELIP东北部和东南部存在隐伏的玄武岩，说明峨眉山玄武岩的初始覆盖面积可

能要远大于现在的残留面积[8,33]。Xiao 等[34]通过研究发现，ELIP的边界可能

不是哀牢山—红河断裂，而是有个更大的面积范围，可能已经延伸至古特提斯洋。峨眉山玄武岩下伏地层为下二叠统茅口组、栖霞组、梁山组，上部被上二叠统及以上地层所覆盖[35]。

ELIP以溢流玄武岩为主，并伴有镁铁质-超镁铁质侵入岩、长英质侵入岩以及粗面岩、流纹岩等，火山碎屑岩占的比重不大[33,36]。在ELIP，攀西地区发育与峨眉

山玄武岩密切伴生的基性—超基性侵入岩以及中酸性侵入岩，具有“三位一体”

的特征[36]。张云湘等[36]根据不同的构造单元以及岩石组合特征，将峨眉山玄武岩分为西、中、东三大岩区，且玄武岩厚度自西向东、自南向北呈现逐渐变薄的总趋势，如位于西区的宾川上仓剖面，玄武岩系厚度可达5 384m，而向东到贵州水城、盘县一带减薄至几百米。

研究区位于扬子板块西缘，紧邻三江构造带，总体上处于太平洋构造域与特提斯构造域的交接部位，受到西太平洋构造域和特提斯构造域的复合影响，地质构造复杂[12,36]，复杂的构造运动使ELIP遭受了强烈的变形和破坏，给ELIP的研究带来

了一定的困难 [7,12]。

地球生命演化进程中最为关键的两大转折期为新元古代-寒武纪转折期和二叠纪-三叠纪转折期，分别发生了寒武纪生命大爆发以及二叠纪末期生物大灭绝事件[37]。在整个古生代的演化历史中，二叠纪末的生物大灭绝事件是生物演化史上最具灾难性的灭绝事件，导致约90%的海洋生物以及约70%的陆地脊椎动物绝灭[38]。与

古生代奥陶纪末期、泥盆纪晚期生物灭绝事件相比，这次灭绝事件对整个生态系统产生了根本性影响，破坏了存在约200百万年之久的海洋生态系统结构，促使了

以非能动型动物为主的生态结构转变为以能动型动物为主的生态结构[39]，完成了

古生代动物群向中生代动物群的转变。一些学者研究发现古、中生代之交的生物大灭绝可分为两幕，分别发生在二叠纪末和三叠纪初[40][41]，并把古、中生代之交的这次灭绝事件称之为PTB灭绝[42]，也即P-T灭绝、P-T事件。PTB灭绝之前，在中、晚二叠世之交也发生了一次重要的全球性生物灭绝事件，即在瓜德鲁普统—乐平统（Guadalupian-Lopingian，简称为G-L）界线层位附近存在生物绝灭

事件，称为瓜德鲁普世末期事件（end-Guadalupian生物灭绝事件），这次灭绝事件具有明显的生物类群选择性灭绝[37,43]。

其中，关于二叠纪末的两次生物灭绝事件一直是地质学家研究的热点问题，关于这两次生物灭绝的原因，不同的学者提出了不同的观点，主要有：大规模的火山活动[44-46]，海底二氧化碳、甲烷等有毒气体的大量释放[47,48]，以及缺氧事件[49]等。最近，一项新的研究发现，极端温室条件下的环境变化也可以导致生物物种的灭绝，Sun et al.[50]通过对华南地区大量牙形石氧同位素的研究分析，发现古-中生代之交海水温度急剧升高，与该时期发生的生物大灭绝相吻合，且早三叠世赤道低纬度地区最高温度可能超过40℃，极端的高温抑制了大灭绝后生物的复苏，这

与早三叠世生态系统极为萧条，仅以低分异度的广适性分子和机会分子为主相符合[51,52]。

近年来，随着对大火成岩省研究的不断深入，越来越多的学者倾向于认为生物大灭绝与大火成岩省之间有着密切联系，其中很多研究者基于时间上的吻合性，认为峨眉山火山活动可能导致了瓜德鲁普世末（end-Guadalupian）生物灭绝事件的发

生[15,53-59]。

通过系统地对比生物大灭绝的时间和大火成岩省的喷发时间，可以看出瓜德鲁普世末（end-Guadalupian）生物灭绝事件以及PTB灭绝事件分别与峨眉山大火成岩省（260Ma左右）、西伯利亚大火成岩省（251Ma左右）在时间上相吻合（图

1[60]），因此一些学者认为大火成岩省的火山活动及其所引起的环境效应是生物