二叠纪-三叠纪之交发生了显生宙以来最大的一次生物灭绝事件,海洋生物的灭绝率高达90%,导致显生宙生态系结构发生巨大转变。关于这一时期生物的演化、灭绝与复苏的过程及其原因,历来是地学界所关注的焦点。而华南地区的海相二叠—三叠系地层分布广泛,沉积记录连续,由于其特殊的古地理位置,发育有多种不同沉积相类型的二叠系-三叠系界线剖面,是全球海相二叠—三叠系最发育的地区之一,为研究该时期的生物演化、灭绝与复苏提供了良好素材。为了对比分析不同沉积相区的二叠纪-三叠纪古环境条件,我们研究了华南地区5处二叠纪-三叠纪之交的近同时期地层单元的P-Tr界线地层。它们代表不同的沉积环境,由陆棚盆地相(宜昌大峡口)到斜坡相下部(浙江煤山)、浅海台地相(江西沿沟),以及台地微生物岩(湖北崇阳、江西修水)。所研究的地层单元主要包括相当于浙江煤山的牙形石Hindeodus parvus changxingensis、H. parvus和H. staeschei带。牙形石,属生物成因磷灰石,主要成分为磷酸钙;寒武纪到三叠纪的海相地层中均有发现,形态多变、数量丰富、质地坚韧;较与其他生物成因磷灰石,受后期成岩交代较少,更好得保留原始古海水化学信息。随着学科之间的交叉融合,结合化石记录、沉积记录与地球化学分析的研究方法,已逐渐在生物地球化学这门新兴学科中,得到广泛应用。而牙形石的测试方法,前人曾采用测试已溶解的牙形石分子的方法,为避免牙形石不同部位之间的元素分布差异,本文采用了激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)主要对牙形石受后期成岩交代较少的部位,进行微区原位测试,所采用的剥蚀系统为德国Lamda Physiks公司生产的准分子激光剥蚀系统Geo-Las 2005,所采用的ICP-MS为日本Agilent公司生产的Agilent 7500a四级杆等离子体质谱仪。同时,测试全岩的微量元素组成,将牙形石与全岩进行对比,重建了二叠纪-三叠纪之交古海水化学成分和古海洋环境。牙形石微量元素比全岩对环境变化的响应更加灵敏。因为沉积岩在形成过程中,会受到成岩作用的改造,主要包括胶结以及溶蚀-重结晶这两个过程,这些后期作用会影响全岩微量元素的原始化学组成,而相比全岩,牙形石的化学成分不容易改变。另,就测试方法而言,全岩采用的是酸溶解-同位素稀释法,所测得的值代表了沉积岩自形成以来的综合值,每一次的后期影响都不可避免地叠加在其中;而在测试牙形石微量元素时,利用微区原位技术,能够有效避免受到成岩后期影响的部位。稀土元素(REE)可以反映风化以及热液输入对海水化学的影响,以及稀土元素在固相和液相之间的分馏过程。其中,铈(Ce)的分布可能提供在海水中溶解氧的变化信息,从而判断氧化还原条件。海水中的稀土元素的短暂停留时间(大约 300-1000年)可导致局部水团具有独特的稀土元素特征。牙形石牙冠部分的稀土元素测试结果表明,牙形石REE配分模式均呈现为“帽子”型,不同相区的峰值波动范围不同,大致为盆地相>斜坡相>碳酸盐台地相>台地微生物岩;均能够表现出MREE的富集。Y/La比值,以接近现代海水比率与限制成岩吸收区为标准,沿沟剖面的牙形石数据最好。Ce /Ce*在陆棚盆地相的比率(0.61-1.77,平均值0.93),斜坡相下部的比率(0.33-0.84,平均值0.52);而在浅海台地相(0.18-0.52,平均值0.35)和台地微生物岩(0.26-0.45,平均值0.35)中较低。 Eu/Eu*的比值也存在类似的模式:相对而言,在陆棚盆地相(0.76-3.62,平均值1.67)和斜坡相下部(0.52-1.62,平均值1.03)较大,而在微生物岩相(0.39-0.62,平均值0.45)与浅海台地相(沿沟:0.39-1.11,平均值0.80)较小。若Ce/Ce*确实是受到环境氧化还原条件的影响,则陆棚盆地相的Ce异常值为0.61-1.77,表明了低氧-缺氧的沉积体系,斜坡相的Ce异常值为0.33-0.84,表明了低氧的沉积条件,而浅海台地相和台地微生物岩则处于含氧环境。在P-Tr界线处,风化作用增强,火山灰的影响从盆地到台地逐渐减小,氧气从盆地到台地逐渐增多。牙形石微区原位技术分析微量元素组成的方法,是古海洋环境研究中的一种新兴方法,结合生物地层的研究基础,通过稀土元素组成变化模式与古海洋化学、古气候变化以及主要生物事件之间存在一定的对应关系来恢复二叠—三叠之交的古环境( 氧化-还原、生态条件等) 的变化,从而揭示了二叠纪末生物大灭绝及其后生物的滞后复苏与古海洋环境、海水化学条件的内在联系,同时,将不同沉积相区的环境变化进行对比,揭示环境条件随着水深的变化,为系统探索全球古生代末生物大灭绝及其后生物复苏的过程、时限与古海洋化学及古生态变化性质等问题的研究提供科学依据。