三叠纪(Triassic)是中生代的第一个纪,其时间划分为251.902±0.024Ma-201.4±0.2Ma,前为二叠纪,后为
侏罗纪,历时5000万年,共分为三统七阶,已建立3个“金钉子”,即下三叠统印度阶(三叠系底界)、中三叠统拉丁阶和上三叠统卡尼阶,其余四个阶的“金钉子”暂未确立。底界划分来自
同位素测年为251.902±0.024Ma的三叠系下三叠统底界“金钉子”——印度阶“金钉子”,顶界划分来自同位素测年为201.4±0.2Ma的侏罗系下侏罗统底界“金钉子”——赫塘阶“金钉子”。
三叠纪处于海西构造阶段之后联合古陆发展的顶峰时期,全球板块格局可以简要概括为“一陆和一洋”,“陆”指的是超级
泛大陆,“洋”指的是贯穿整个三叠纪的
泛大洋。早三叠世海侵规模不大,中三叠世开始逐渐加大,除地槽区被海水占据外,也侵入到
大陆边缘的沉陷带,出现了
地台型的浅海、滨海泻湖或
海湾型沉积。在中-晚三叠世大海退之后,全球普遍发育海陆交互相沉积,出现大量煤系
地层。
三叠纪时期气候大概分为两大阶段,三叠纪前期与晚二叠世差别较小,以干燥炎热为主要特征,到了后期转变为了温暖潮湿气候,出现了大片森林。全球各地情况不一,例如在早、中三叠世时期,可以大致划分出三个不同的气候带,特提斯海域属于
热带、
亚热带气候;中欧、东欧和中国华北和华南等地区属于干燥气候带;
西伯利亚地区、库兹涅茨等地则属于温湿气候带。
三叠纪的开始和结束均伴有大规模的
生物集群灭绝事件,即
二叠纪三叠纪之交和三叠纪-
侏罗纪之交的大灭绝事件,这两次事件对海洋和陆生生物的
演替造成了重大影响。在二叠纪-三叠纪之交的
生物大灭绝事件后,
古生代演化动物群大量灭绝,以
软体动物门和四足动物为主导的现代演化生物群开始大量繁衍。三叠纪
脊椎动物以
海生爬行动物的繁衍为特征,出现多门类的海生爬行动物、陆生爬行动物在晚三叠世开始大量出现。三叠纪
陆生植物则以裸子植物中的
松柏、
苏铁、银杏类及蕨类中
真蕨纲最为繁盛。
命名
“Triassic”这一名称来自于
德国南部,最初由德国学者冯·阿尔伯特(von Alberti)于1834年命名,意指在德国和
欧洲西北部广泛分布的一套可明显三分的
地层组合(tri-意为“三”),上部为红色泥灰岩,属陆相和
潟湖相,称考依波统(Keuper);中部为海相的介壳灰岩,称介壳灰岩统(Muschelkalk);下部为陆相的杂色砂
页岩,称斑脱砂岩统(Buntsandstein),简称斑砂统。因而被命名为三叠系(Trias),又因这套地层发现于德国的孚日山(Voges),于是又将这个以陆相为主的三叠系称为德国式或孚日山式三叠系。
时期划分
国际地层年代表
国际地层委员会三叠系分会(STS)于1991年表决通过了三叠系“三统七阶”的年代地层划分方案,随后被国际学者广泛采用。三叠系
地层系统中自下而上依次为三叠系下三叠统(印度阶、奥伦尼克阶);三叠系中三叠统(安尼阶、拉丁阶);三叠系上三叠统(卡尼阶、诺利阶、瑞替阶)。在三叠系“三统七阶”中,三个阶的“金钉子”已建立,其余四个阶的“金钉子”研究工作仍在进行中。
中国地层表
中国地质调查局和全国地层委员会组织实施下,经原国土资源部批准(国土资[2014]374号)出版发行了《中国地层表(2014)》,《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一,在参考国际地层学研究的基础上编制了中国地区的地层年代表。虽然《中国地层表》中使用的是海相地层建阶方案,但由于中国三叠纪同时有海、陆相沉积,且“南海北陆”分区明显,因此中国的三叠系地层的划分还包括了一套陆相地层的划分。具体而言,海相三叠系采用“三统六阶”的划分方案,陆相三叠系采用“三统七阶”的划分方案。
地史特征
全球构造
三叠纪时期,全球板块格局可以概括为“一陆和一洋”,“陆”指的是超级泛大陆,“洋”指的是贯穿整个三叠纪的
泛大洋。
海相沉积主要延
大陆边缘发育,在泛大洋和特提斯洋之间的岛链上也有发育,大陆内部主体发育陆相沉积。海西运动以后,在阿尔卑斯以北的欧洲地区、乌拉尔山区、北美东部及喜马拉雅山以北的亚洲地区,许多古晚生代的地槽转变成为了稳定区。
陆地
三叠纪时期,地球上的所有板块已合并成一个超级大陆,即泛大陆(Pangea)。泛大陆覆盖了整个
地球的四分之一,以赤道为中线几乎对称分布,延伸至北纬85°至南纬90°之间,形成了一条经度约60°的狭窄地带。
北半球是一个完整的
劳亚大陆,
南半球是另一个完整的冈瓦纳大陆。劳亚大陆大致是由现今北美、
欧洲及
亚洲的大部分地区组成,而南部的
冈瓦纳古大陆则主要是由现今的非洲、阿拉伯、
印度、澳洲组成。地球上其余的地方则是“
泛大洋”,因此,泛大陆外围被泛大洋环绕,沿着泛大陆周缘形成了一系列的俯冲带,弧后盆地广泛发育。
进入三叠世以来,
泛大陆开始缓慢地进行逆时针旋转,并逐渐向北漂移。三叠纪早期是西伯利亚地区主要的构造和岩浆活动期,发育西西伯利亚、皮亚西纳-哈坦加(Pyasina-Khatanga)和南喀拉海裂谷系,三叠纪中期之后,
北美洲东部、
欧洲中、西部及非洲西北部,发育了中
大西洋裂谷系。至中-晚三叠世,
泛大陆开始逐渐裂解,南部
冈瓦纳古大陆裂解成
南美洲板块、
非洲板块、
印度板块、
南极洲板块和澳大利亚板块,北部逐渐裂解为
北美洲板块和
欧亚大陆板块,长久聚集的陆地迈向分裂。由于华北、扬子以及基默里陆块群不断向北漂移,三叠世中期时华北和扬子陆块发生碰撞。晚三叠世中期时
古特提斯洋关闭,基默里陆块群与欧亚大陆碰撞导致在欧亚大陆南缘发生造山作用。
海洋
随着板块的漂移和连接,
欧洲、非洲、
澳大利亚以及华南、
华北地区等大陆(块)中间形成了一个新的大洋——特提斯洋,呈现出西部狭窄甚至封闭的状态,东部则较为辽阔。围绕
泛大陆的是
泛大洋(Panthalassa),大约占据
地球表面70%的面积,其西部延伸至泛大陆中间,与特提斯洋相连。特提斯洋主要的范围在南纬30°至北纬30°之间,属于
热带和
亚热带区。由此可见,当时的
海相沉积仅分布在特提海区和环太平洋海区的周围,其余地区基本都是陆相和海陆交替相沉积。
地层及地理特征
三叠纪是中生代的第一个纪,早三叠世海侵范围相对不大,陆相红层和海相地层中膏盐沉积发育。
海侵范围在进入中三叠世后开始增大,海水入侵到
大陆架形成陆表海等,在一些地区形成聚煤环境。在中-晚三叠世大海退之后,全球普遍发育海陆交互相沉积,出现大量煤系地层。
矿产
三叠纪矿产主要有石油、天然气、
石膏、煤、
石盐、铁等沉积矿产。矿产的产生与当时的气候环境关系颇为密切,其中以煤、石油、天然气、石膏与盐类、铁最为重要。
煤
三叠纪早期、中期全球气候炎热干燥,聚煤作用几乎终止,而晚三叠世其后转为潮湿,华南聚煤域为
热带亚热带潮湿气候区,聚煤作用强烈。以
中原地区为例,川滇盆地、湘赣粤盆地发育近海型海陆交互相含煤岩系,含煤丰富,储量较大,煤质较好,成为晚三叠世重要聚煤区;
华北地区、
西北和
东北地区晚三叠世广泛分布了陆相含煤盆地,但媒质较差。
石油与天然气
中国北方陆相三叠系中的含油地层,有
准噶尔盆地的克拉玛依组、陕甘宁盆地的铜川组等层位。早三叠世晚期嘉陵江组是有名的天然气储集层,川中、川西北的雷口坡组、须家河组,也见有具备工业意义的石油天然气,上三叠统多产
油母页岩,且南方和北方均有产出。
扬子浅海的川东北地区,下三叠统上部嘉陵江组是中国的天然气储集层。松辽盆地的松花江群是著名
大庆油田的生油层和储油层,也是世界上有代表性的陆相大型油田。塔里木西南缘的英吉莎群代表滨浅海型重要油田。
石膏与盐类
扬子浅海在早三叠世至中三叠世普遍出现咸化
潟湖环境,形成石膏矿产。在上扬子海盆的川中地区,还共生有
盐岩和卤水,是寻找
钾盐的远景区。
金属矿
金属矿与
岩浆活动有关,如中国
秦岭和华南各省的部分钨锡等多金属矿床;
羌塘高原有铜、锌、
石棉矿床等。
气候环境
三叠纪期间的全球气候条件似乎比现在更加均匀,没有
极地冰。
赤道和两极之间的温差较为温和,并不极端,这将导致生物
栖息地的多样性减少。据推测,由于
泛大洋的体积很大,三叠纪期间的海洋环流模式相对简单,由每个半球的巨大
单环流组成。
三叠纪时
劳亚大陆(北方大陆)位于
北半球,
特提斯海大致处于赤道附近,存在
热带、
亚热带气候,冈瓦纳大陆(南方大陆)大部分处于
南半球。根据古气候标志的特质可以认为三叠纪的气候为干燥温暖,无
冰川沉积,且无论是在低纬度还是高纬度地带都普遍有
砂岩和红层岩沉积,
煤层很少。晚三叠世时北方干燥气候带显著缩小,说明气候已转潮湿。三叠纪的情况大致可以被分为前后两个阶段:三叠纪前期是晚二叠世气候的延续,以干燥炎热为主,广泛出现红层、
蒸发岩类和耐旱的植物;三叠纪后期转变为温暖潮湿气候,普遍形成含煤
地层。相比较三叠纪早期和晚期的研究,对于三叠纪中期的气候情况研究较少。
放眼全球,各地情况也有所差异。在早、中三叠世时期,大致可以划分出三个不同的气候带。一为特提斯海域的
热带、
亚热带气候,广泛发育三叠纪灰岩,某些地区出现了生物礁;二为干燥气候带,包括中欧、东欧、中国华北和华南等地区,红层和蒸发岩类广泛分布;三为温湿气候带,包括
西伯利亚地区、库兹涅茨等地,三叠系含煤沉积发育。在晚三叠世时,北方干燥气候带明显缩小,中国华北、华南等地出现含煤沉积,说明当时气候已转为潮湿。
生命发展
从
二叠纪到三叠纪,也是从
古生代进入中生代,生物界发生了重大变化。许多二叠纪末期的生物种类灭绝,例如三叶虫、
四射珊瑚等灭绝,大量
腕足动物门减少。植物界同样有明显变化,裸子植物大量增加。
脊椎动物
早、中三叠世脊椎动物是晚二叠世类型的延续与发展,迷齿
两栖动物和爬行类中的
二齿兽下目十分繁盛。三叠世中晚期则出现了陆生恐龙类和返回海洋生活的恐龙类,以及最原始的似哺乳类(摩根尖齿兽、三尖齿兽类等),分布于世界各地,标志着
爬行纲进入一个新的演化阶段。三叠世后期出现在海洋生活的
鱼龙目,并在
侏罗纪成功占据海洋领域。三叠世后期的鱼类则以全骨鱼为主。
无脊椎动物
三叠纪期间,海生及陆生无脊椎动物均十分繁盛。海生无脊椎动物包括
菊石亚纲、
瓣鳃纲、
六射珊瑚等类别;淡水无脊椎动物最重要的则是双壳类,以
蚌科为主,多集中于晚三叠世,同时
介形亚纲和叶肢介亦有所发育,往往具地方性特征。
植物类
三叠纪以裸子植物松柏、
苏铁、银杏及蕨类植物中真蕨类繁盛为特征。
古生代高大的
石松门至三叠纪仅存矮小得分肋木(Pleuromeia),该属在世界各地的早三叠世广泛分布,生在在近海环境中,已成为重要的标准化石。
从全球范围看,三叠纪早期,北美和欧洲大陆气候干旱,森林植物仅生长在有限的地区,如在
北半球沼泽区中,草本石松植物肋木(Pleuromeia)与
木贼和
新芦木(Neocalamites)共生。晚三叠世时,北半球北方出现北带植物群。在哈萨克西部,有以丁菲羊齿(Thinnfeldia)、丽羊齿、鳞羊齿(Lepidopteris)、鱼网叶(Sagenopteris)、拟丹尼蕨(Dan-aeopsis)等组成的植物群。北半球南带则具有大量
苏铁植物和
双扇蕨科的植物群,其中苏铁植物包括蕉羽叶(Nillsonia)、侧羽叶(Pterophyllum)等,双扇蕨包括网脉蕨(Dictyophyllum)、奇叶蕨(Thaumatopheris)等。
南半球的植物群,在三叠纪以具有
种子蕨门(Dicroidium)为特征,早期在此区
舌羊齿属有所发育,有时与裂鞘叶、匙叶伴生。晚期种子蕨和鳞羊齿较为常见。
在中国,早三叠世前期继承了了晚二叠世的干旱气候,出现了以肋木和伏脂杉为代表的植物群;中三叠世由于干热、半干热的气候向温湿气候转变,植物趋向繁荣,出现典型的中生代类型;晚三叠世时,北方区已处于
亚热带温带环境,植物更趋繁盛,其中
真蕨纲极为繁盛,有着重要的
地层和
古气候学意义。
以古
天山(或古
昆仑山脉)—古
秦岭—古
大别山一线为界,中国可划分为南北两个植物地理区,北方区也被称为内陆植物区。
三叠纪大灭绝
二叠纪-三叠纪生物灭绝事件
二叠纪-三叠纪生物灭绝事件,也被称为晚二叠世灭绝事件,是地球上已知最严重的灭绝事件,形成了二叠纪和三叠纪地质时期之间的边界,也是
古生代和
新生代的转折点。以往科学家认为跨越二叠纪-三叠纪边界的岩石序列太少,并且包含太多的间隙,科学家无法可靠地确定其细节,但现在已有研究表明该大灭绝事件发生在251.941±0.037和251.880±0.031万年前,持续时间为60±4.8万年。
二叠纪三叠纪生物灭绝事件的成因存在多种可能,包括缺氧、气候变暖、外星撞击及其他潜在原因。
在这次事件中,海洋生态系统中超过90%的生物物种灭绝,
古生代占主导地位的许多生物门类都遭受到重创甚至完全消失,如
腕足动物门、
三叶虫、
四射珊瑚等,原本不占主导地位的类群在此次事件后迅速崛起,成为海洋中主要生态空间的主人翁,如
软体动物门瓣鳃纲和
腹足类动物等。在陆地上,
四足类和植物在
二叠纪—三叠纪边界的多样性显著降低,仅有30%的陆生脊椎动物存活到三叠纪。
三叠纪末生物灭绝事件
三叠纪末生物灭绝事件是发生在三叠纪末期(约2.52亿至2.01亿年前)的全球灭绝事件,其严重程度在跨越地质时间的五次主要灭绝事件中排名第四。
与二叠纪—三叠纪生物灭绝事件一样,三叠纪末生物灭绝事件的发生原因存在多种说法,包括
海洋酸化与缺氧、
温室效应、野火作用等。
这次灭绝事件对部分生物门类影响极大,如
软体动物门中的
瓣鳃纲和
菊石亚纲、
牙形石、
腕足动物门等,都发生了大规模的灭绝和
演替。其中,在三叠纪占主导地位的齿菊石类全部灭绝,双壳类近半数的属和大部分种在此次事件中消失,
古生代和三叠纪重要的
地层标志分子——牙形刺全部灭绝,珊瑚中约96%的属级分类单元小时,重创生物礁生态系统。而一些海生动物,如
腹足类动物和多数
脊椎动物等,则没有产生明显的变化。
参考资料
国际地层表.International Commission on Stratigraphy.2024-04-23
幻龙类.中国古生物化石保护基金会微信公众号.2024-04-24