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生物进化及在地层中的响应 钟全玉，袁静 中国石油大学地球资源与信息学院，山东东营（257061 ） E-mail：quanyuzhong@126.com 摘 要：从显生宙全球海平面变化旋回与生物演化所经历的地质历史时期看，它们好像是存 在着一定的关系，从研究中发现影响海平面变化的因素很多，但最主要的是大的构造运动， 并表现为给生物界带来了灾难，同时也应看到它也是生物进化的主要动力。生物在沉积地层 中留下了记录，利用生物进化的特点可挖掘出大量的地质信息，可为地层学研究提供更丰富 的基础资料。 关键词：生物进化，海平面相对变化，地层学研究 0. 引言 现今的一切陆生生物都是从海生生物发展起来的，原始的单细胞动物是海生动物，植物 界也是如此，原始单细胞藻类、植物菌都是海生植物，最早具维管束的陆生植物是裸蕨植物， 所以有人称海洋是生命的摇篮。在海洋为主的水介质的作用下，形成了巨厚的沉积地层，在 沉积地层中不仅蕴藏着大量的各种矿产和石油等能源，而且还记录了生物的演化发展历史， 深入研究它们的关系，不仅会更加了解生物的演化历程，而且会更好地为地层学研究服务。 1. 生物进化与海平面相对变化的关系 生物是进化发展的，人们之所以能够利用古生物化石来划分地层，确定地层的相对地质 时代以及恢复古地理、古气候等，正是利用了生物进化这一规律的客观表现[1] 。 然而生物为什么会进化发展？什么是进化发展的主要驱动力？从所含生物化石的沉积 岩考察，用层序地层学分析地层的旋回，我们可以看到生物进化发展的动力所在。层序地层 [2] 学的核心是全球性海平面旋回变化是形成层序的主要驱动机制 。 对地球表层系统而言，固液态水和盆地容积的消长、气候的冷暖、干湿导致的海平面变 化，是地球乃至天、地、生物系统发展、演化和相互耦合的灵敏指示剂，它携带有水圈、气 圈、生物圈和岩石圈等地球流态圈与固态圈自身运动和相互作用的丰富信息。 不论从整个地史时期和全球范围来看，还是从某一地史时期和区域范围来看，海平面的 变化在时间上具有明显的节律和级序结构，在成因上也表现出圈层耦合特征。从成因上看， 海平面的变化可以概括为三种类型，即自节律、他节律和耦合节律海平面变化。 （1）自节律海平面变化 是指海洋或沉积盆地容积不变，水圈中液态水与固态水的消 长导致的海平面变化，即冰川型海平面变化。主要驱动机制是气候的冷暖变化，如：晚震旦 世、奥陶纪—志留纪之交、早泥盆世布拉格期和晚石炭世的海平面变化。 （2 ）他节律海平面变化 是指由非冰川机制的其他单因素导致的海平面变化。这类单 因素主要导致海洋盆地容积的变化，如：地球的膨胀收缩，联合古陆的聚散，大洋中脊的消 长发，板块开合，沉积盆地基底差异升降和沉积物供给的快慢等因素，前三者往往造成长周 期地全球海平面变化，后三者主要导致较短周期地区域或局域海平面变化。 （3 ）耦合节律海平面变化 是指两个或两个以上驱动机制叠加造成的海平面变化周期， 是固态—液态水量消长和海洋盆地容积增减的综合结果。从严格意义上讲，不论是长周期和 短周期海平面变化，它们大部分应属于耦合节律海平面变化；如二叠纪—三叠纪之交、晚泥 盆世弗拉斯期—法门期之交的海平面变化。 - 1 - 海平面升降变化具有全球周期性，海平面相对变化是形成以不整合面以及与之相对应的 整合面为界的，成因相关的沉积层序的根本原因[2] 。Haq 和 Vail （1977，1987）建立了显 生宙全球海平面I、II级变化旋回和中新生代海平面变化年表（图1）。 图1 显生宙全球海平面变化旋回（据Vail等，1977） 从该图中我们可以看出：海平面相对变化与地质年代单位的划分相对应；而地质年代单 位对应的年代地层的含义是根据生物的演化阶段和同位素年龄值划分的地层单位。所以可知 生物的演化与海平面相对变化存在着密切的关系。从这出发进行考查，我得到了如下几点认 识。 1.