侏罗纪

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晚侏罗世世界古地理图
侏罗纪系 侏罗纪华美金凤鸟

  侏罗纪汉语拼音:Zhuluoji;英语:Jurassic Period),中生代第二个纪。约开始于2.05亿年前,结束于1.37亿年前。在此时期形成的地层称为侏罗系(Jurassic System)。侏罗纪的名称来源于瑞士法国交境的汝拉山(又译侏罗山),侏罗为其日文汉语音译。1795年,德国A.von洪堡根据该山的白色灰岩首先提出侏罗灰岩名词。1829年,法国A.布龙尼亚尔据此首次提出侏罗地层术语。由于欧洲侏罗系岩性具有明显三分性,1837年,L.von布赫在德国南部将侏罗系分为下、中、上三部分。1843年,F.A.von昆斯泰德则将下部黑色泥灰岩称为黑侏罗,中部棕色含铁灰岩称为棕侏罗,上部白色泥灰岩称为白侏罗。它们大体依次相当于起名于英国的早侏罗世里阿斯统、中侏罗世道格统和晚侏罗世麻姆统。侏罗纪的生物界最典型地体现了中生代的特征。地形起伏和气候分异相对不显著,但环太平洋带却是地壳运动岩浆作用强烈活动时期。

地层

  海相侏罗纪地层富含化石,其中菊石类特征明显、保存完整,早在1815年就引起英国W.史密斯注意,据此提出利用古生物划分、对比地层的生物地层学研究方向。法国A.C.多比尼(1842)提出比统更小的年代地层单位阶的概念,并命名了侏罗纪大部分阶名。德国A.奥佩尔(1856)则提出更详细的菊石带划分。所以,海相侏罗纪地层及菊石化石是近代生物地层学和年代地层学研究方法的发源地,在地层学研究史中占有重要地位。

  侏罗纪地层划分为3统、11阶和74菊石带。下统从下而上分为赫塘阶、西涅缪尔阶、普林斯巴赫阶、图阿尔阶;中统包括阿伦阶、巴柔阶、巴通阶、卡洛维阶;上统分为牛津阶、基默里奇阶、提塘阶。详细的菊石分带为全球范围海相侏罗系的划分、对比提供了良好的基础。侏罗系底界以平园裸菊石(Psiloceras planorbis)最底层位作为生物标志。侏罗纪顶界的同位素年龄有1.44亿年和1.3亿年两种方案,相差达1,400万年。2004年国际地层委员会所编的国际地层表,顶界年龄采用1.455亿年,中国普遍接受1.37亿年的数据。

  中国的侏罗系以陆相沉积为主。太行山—雪峰山一线以东的沿海地区出现巨厚的陆上中基、中酸性火山喷发–沉积组合,内部包含多个不整合面;此线以西的中西部地区以大型稳定内陆盆地和古山系(含小型山间盆地)相互间列为特征。内陆盆地以发育河湖相细碎屑、泥质沉积组合为代表,一般不含火山岩。

  由于陆生生物演化速度和分布广度都不及菊石,所以陆相侏罗系的划分精度相对较低,特别在陆相侏罗–白垩系界线划分上长期存在严重分歧。以中国辽西地区著名的含热河生物群(狼鳍鱼、东方叶肢介、三尾类蜉蝣)义县组为例,其时代存在着归入侏罗纪、白垩纪和跨侏罗白垩纪三种不同意见。

生物界

  裸子植物的发展在侏罗纪已进入极盛期,苏铁、银杏和松柏类都占有重要地位,种子蕨则仅有残存代表。蕨类植物中真蕨类仍然繁荣,古生代巨大的石松和木贼类只剩少量类型。

  侏罗纪时爬行动物中的恐龙类最繁盛,在陆地上居统治地位。恐龙类可分为蜥龙类(又可分为素食的蜥脚类和肉食的兽脚类)和鸟龙类(均素食),是地史中最巨大的陆生动物。同时,爬行类也成功地生活于海中(鱼龙、蛇颈龙)和飞翔于空中(翼龙)。中国云南禄丰盆地产丰富的早侏罗世禄丰龙动物群,四川盆地自贡地区中侏罗世下沙溪庙组河湖沉积中,在面积2,800平方米的砂体内,挖掘出各种恐龙、蛇颈龙、翼龙等化石个体数百个,保存较完整,为世界罕见,已建成正式向国内外开放的恐龙博物馆。此外,四川盆地的上沙溪庙组还产马门溪龙动物群。马门溪龙(Mamenchisaurus hochuanensis)长约22米,估计体重达30~40吨,是蜥脚类恐龙繁盛期的典型代表。

  陆生无脊椎动物有淡水双壳、腹足、鱼、叶肢介和介形类等,以及飞翔的昆虫类。德国南部弗兰科尼亚晚侏罗世提塘期索伦霍芬(Solenhofen)组潟湖沉积中发现的始祖鸟(Archaeopteryx)化石,是一种全身披覆羽毛的爬行类,人们一直将其作为介于恐龙与鸟类之间的中间环节,但更倾向认为它是世界上最古老的鸟,或鸟类的始祖。2005年中国报道了在河北丰宁桥头组(晚侏罗世)发现与德国始祖鸟十分接近的华美金凤鸟(Jinfengopteryx elegans)化石,通过支序分析表明,华美金凤鸟处于初鸟类谱系的基部,比始祖鸟略微原始,为姊妹群关系,它对鸟类起源、鸟类飞行起源、恐龙–鸟类的系统关系等方面具有重大的科学意义。

  海生无脊椎动物有菊石、箭石、有孔虫、放射虫、双壳、六射珊瑚、腹足和腕足类等,一般可分为北方、特提斯和冈瓦纳3个生物大区。

古气候

  侏罗纪温带型具年轮的木化石展布到南、北纬70°~80°地区;热带型造礁六射珊瑚出现于苏格兰、萨哈林岛和马达加斯加岛;新西兰晚侏罗世箭石骨骼氧同位素测温也证明当时海水表面温度较现在高7℃。反映当时的气候较现代更为温暖和均一,仅存在热带、亚热带和温带的区别。从时间演变看,大体侏罗纪早期和晚期温度相对较高,中侏罗世末和晚侏罗世末温度相对有所下降,早白垩世初再次出现升温事件(北极海及其毗邻地区例外)。从空间分异看,早、中侏罗世以蒸发岩、风成沙丘为代表的干旱气候带出现于联合古陆中西部的北美南部、南美和非洲,至晚侏罗世扩展到亚洲中南部。

  中国南部(秦岭—大别山脉以南)早侏罗世处于热带—亚热带湿润气候环境,局部出现成煤环境,中、晚侏罗世逐渐变为炎热半干旱环境。中国北部早侏罗世—中侏罗世早期气候温暖潮湿,长期保持成煤环境,尤以中侏罗世早期是最重要的聚煤期;中侏罗世晚期起气候开始向半干旱转化,新疆准噶尔盆地著名的五彩湾杂色地层和魔鬼城特色地貌可为代表;晚侏罗世出现干旱气候,风成沙丘沉积见于北疆准噶尔、吐鲁番盆地晚侏罗世卡拉扎组内,即为实例。晚侏罗世仅在东北北部存在局部成煤环境。

古地理和构造运动

  侏罗纪地史的基本特点是联合古陆继续分裂,特提斯带洋盆进一步扩张,和环太平洋带出现强烈构造–岩浆活动。

  联合古大陆自三叠纪末期开始出现分裂迹象,侏罗纪得到进一步增强。北大西洋西部巴哈马群岛附近已发现中侏罗世卡洛维期的洋底最老深水沉积层,表明北美和非洲在这一时期已经分裂漂移,北大西洋洋壳海盆已经出现。根据南美、非洲碱性火成岩活动和玄武岩喷发高潮的同位素年龄资料,南大西洋的初始分裂很可能出现于晚侏罗世基默里期。非洲和澳大利亚之间洋底最老的磁异常为M–22,印度次大陆和澳大利亚、南极洲的分离也大体同时,说明印度洋的初始分裂也发生于基默里期。

  中特提斯古海洋于侏罗纪晚期已经扩张到最大规模。西段南欧阿尔卑斯地区可见中、晚侏罗世深水型红色结核灰岩、放射虫硅质岩直接覆盖在浅水石灰岩之上,反映先前存在的浅水碳酸盐台地已经开裂、塌陷,转化为大陆坡至深海盆环境,但并不代表大型洋盆。东段中国青藏高原的雅鲁藏布江带、班公湖—怒江带都发现侏罗纪蛇绿岩套和洋盆沉积,该区南北不同地块侏罗纪的古地磁研究也证明存在30°左右的古纬度差,表明洋盆开裂幅度较西段更大。东南亚的南海地域已经在巴拉望岛北部发现中二叠—晚侏罗世连续的放射虫硅质岩地层序列,证明华南大陆(含印支地块)和北巴拉望地块之间同样存在中特提斯洋(或称古南中国海)。北巴拉望地块与华南大陆的拼合发生于侏罗纪末至白垩纪早期,确切的拼合带位置尚待进一步查明。东特提斯地区大规模的开裂导致冈瓦纳大陆北缘分离出伊朗、冈底斯、西缅甸、巴拉望等一系列小型地块,它们自三叠纪起脱离冈瓦纳大陆,侏罗纪时显著向北漂移,侏罗纪末已与古亚洲大陆拼合。显然,中特提斯洋的扩张中心位于上述地块的南侧。

  环太平洋带的强烈构造变动与古太平洋板块向周围大陆板块的俯冲有密切关系。在时间发生上也有一定的相对同时性,大致以中侏罗世晚期和晚侏罗世基默里奇期为两个高潮。北美大陆西缘,中侏罗世晚期表现为卡切溪等一批洋壳亲缘地体对北美大陆的增生和前陆盆地开始形成,晚侏罗世基默里奇期以内华达运动为代表。中国东部表现为早期燕山运动的强烈构造–岩浆活动和陆内成山作用。东南沿海地区侏罗纪的火山活动粤东地区发生于早侏罗世(192百万年),粤闽交界在中、晚侏罗世(150百万年至140百万年),浙东地区为晚侏罗–早白垩世(不大于140百万年),显示了由南向北的转移趋势。伴随上述构造运动的强烈岩浆活动形成太平洋金属成矿带主体部分。

  印支运动后中国大部分处于大陆环境,古生代以来长期存在的南海北陆状态已经结束。新形成的古昆仑山、古秦岭横亘东西,在分隔南北古气候带上有一定影响,但沿北北东向大兴安岭—太行山—武陵山一线两侧的古地理分异更为明显,该线以西出现大型稳定内陆盆地,以东则属于环太平洋带强烈的地壳构造运动和岩浆活动带。持续的海侵区仅限于青藏高原怒江—班公湖一线以南。在黑龙江东部、台湾和湘粤地区和金沙江以东也有短期海侵。

  中国侏罗纪海侵来自特提斯暖水生物大区。仅黑龙江东部虎饶地区晚侏罗世的雏蛤(Buchia)动物群,指示海侵来自北方海区。

地质及生物事件

  侏罗纪时海侵逐渐增广,最大海侵发生于晚侏罗世基默里期,与联合古大陆分裂以及新海洋扩张速率增强相吻合。尤其是从晚基默里期起,海生动物中出现了特提斯大区和北方大区的明显分异,反映古气候分带和古地理隔离程度的加强。环太平洋带的内华达运动也发生于基默里奇期,可能显示联合大陆增强分裂和古太平洋板块加速俯冲事件之间也存在某种联系。

  中国北方太行山以西到中亚的广大地域内,早侏罗世晚期普遍存在一套以干热型微古植物组合(富含克拉梭粉Classapollis)为特征的红层,代表一次时限短、分布广的干热古气候事件。无独有偶,海相地层中在早侏罗世晚期图阿尔阶内也出现了一次同样时限短、分布广的缺氧事件,而且该层位恰巧与米兰科维奇轨道旋回性质转化的突变点相吻合。

  中侏罗世末的降温事件在欧亚大陆许多地方均有反映。在波兰、西班牙中上侏罗统界线层中发现了地内罕见的铱、锇异常,有人提出可能代表一次地外小星体的撞击事件。

矿产和资源

  侏罗纪的煤炭和煤成气资源在陆相地层中占有重要地位,在北美、北欧、东亚、东北亚和南极洲潮湿气候带都有广泛分布。中国北方早中侏罗世是主要的聚煤期,其规模仅次于石炭、二叠纪。山西大同、京西门头沟、辽宁北票、鄂尔多斯盆地的神府、东胜、华亭等地都是著名的煤田,新疆哈密大南湖煤田单层煤厚达182米,夹矸仅1.2米。

  干旱气候带中的膏盐沉积见于中国滇西早侏罗世红层中。半干旱气候带中的含铜、含铀砂岩出现于中国川滇盆地、美国西部犹他州等中、晚侏罗世地层内。环太平洋带的强烈构造-岩浆活动,为一系列内生金属矿产的形成提供了有利条件。以铜、铁、铅、锌、钼、钨、锡为主的太平洋金属成矿带外带,中、晚侏罗世是重要的成矿期之一。

  欧洲各国普遍利用黑、棕、白侏罗的不同岩性,作为不同建筑材料。如黑侏罗的坚硬板状泥灰岩作为板石和制作砖瓦原料,棕侏罗的厚层砂岩是许多宏伟壮丽教堂的建筑石材,白侏罗的泥灰岩是制作水泥的良好原料。成层性极好的索伦霍芬灰岩历史上曾用于石印事业,现仍作为建筑材料开采。