中生代第二個紀。約開始於2.08億年前,結束於1.35億年前。在此時期形成的地層稱為侏羅系。侏羅紀的名稱來源於瑞士、法國交境的侏羅山(也譯汝拉山)。1795年,德國 A.von洪堡根據該山的白色灰巖首先提出侏羅灰巖名詞。1829年,法國A.佈龍尼亞據此首次提出侏羅地層術語。由於歐洲侏羅系巖性具有明顯三分性,1837年,L.von佈赫在德國南部將侏羅系分為下、中、上三部分。1843年,F.A.昆斯泰德,則將下部黑色泥灰巖稱為黑侏羅,中部棕色含鐵灰巖稱為棕侏羅羅,上部白色泥灰巖稱為白侏羅。它們大體依次相當於起名於英國的裡阿斯統、道格統和麻姆統。

  侏羅紀的生物界最典型地體現瞭中生代的特征。當時,聯合古陸開始分裂解體,世界范圍的海侵逐漸增廣,地形起伏和氣候分異相對不顯著,但環太平洋帶卻是地殼運動和巖漿作用強烈活動時期。

  地層 海相侏羅紀地層富含化石,其中菊石類特征明顯、保存精美,早在1815年就引起英國W.史密斯註意,據此提出利用古生物劃分、對比地層的生物地層學研究方向。法國A.C.多比尼(1842)提出比統更小的年代地層單位階的概念,並命名瞭侏羅紀大部分階名。德國A.奧佩爾(1856)則提出更詳細的菊石帶劃分。所以,海相侏羅紀地層及菊石化石是近代生物地層學和年代地層學研究方法的發源地,在地層學研究史中占有重要地位。

  侏羅紀地層正式劃分 為3統、11階(見表)和74菊石帶。以侏羅紀持續時間約7000萬年計算,平均每個階約640萬年。每個菊石帶約95萬年。

  詳細的菊石分帶為全球范圍海相侏羅系的劃分、對比提供瞭良好的基礎,國際地科聯(IUGS)侏羅紀地層分委員會現仍在努力使其進一步完善,但其活動范圍以歐洲和大西洋沿岸地區為主。

中國與世界侏羅系對比簡表

  在海相侏羅系頂界及統的劃分方面,目前國際上仍未統一。例如卡洛階底部往往存在明顯間斷,前蘇聯學者將其歸入上侏羅統。提唐階之上的貝利阿斯階菊石動物群呈現過渡性質,國內外均有人主張將其全部或下部Berriasella grandis菊石帶歸入侏羅系。

  侏羅紀的同位素年代學研究雖已取得不少成果,但仍存在一些分歧。例如,侏羅系頂界有劃分在1.44億年(W.B.哈蘭等,1982)和1.3億年(G.S.奧丁,1982)兩種方案,相差達1400萬年。國際地科聯公佈的地層表(1989)頂界年齡是1.35億年。

  中國的侏羅系以陸相沉積為主。東部沿海地區出現巨厚的陸上中基、中酸性火山噴發-沉積組合,內部包含多個不整合面,可以著名的晚侏羅世含熱河生物群(狼鰭魚、東方葉肢介、三尾類蜉蝣)巖系為代表。西部大型穩定內陸盆地以發育河湖相細碎屑、泥質沉積組合為代表,不含火山巖。

  由於陸生生物演化速度和分佈廣度都不及菊石,所以陸相侏羅系的研究精度相對較低。因此,國內外都十分重視海陸相地層之間的對比關系研究。中國海相侏羅系主要分佈於青藏高原、黑龍江東部和湘粵、臺灣地區,近年已建立19個菊石帶或組合(Wang Yi-gang et al.,1988),也對一批海陸相地層對比關系提出瞭見解(Gu Zhi-wei et al.,1984等),對於建立中國海陸相侏羅系年代地層系統,以及各地區域地層系統間的對比關系提供瞭參考依據。與海相地層存在的問題相比,陸相侏羅系頂界和分統界線的難度較大,分歧更突出。今後尚待開展磁性地層學、年代地層學和生物地層學之間綜合研究,才能逐步獲得解決。

  生物界 裸子植物的發展在侏羅紀已進入極盛期,蘇鐵、銀杏和松柏類都占有重要地位,種子蕨則僅有殘存代表。蕨類植物中真蕨類仍然繁榮,古生代巨大的石松和木賊類隻剩少量草木類型。

  侏羅紀時爬行動物中的恐龍類最繁盛,在陸地上居統治地位。恐龍類按腰帶類型可分為蜥龍類(又可分為素食的蜥腳類和肉食的獸腳類)和鳥龍類(均素食),是地史上最巨大的陸生動物。同時,爬行類也成功地生活於海中(魚龍、蛇頸龍)和飛翔於空中(翼龍)、雲南祿豐盆地產豐富的早侏羅世祿豐龍動物群,四川盆地自貢地區中侏羅世下沙溪廟組河湖沉積中,在面積2800平方米的砂體內,挖掘出各種恐龍、蛇頸龍、翼龍等化石個體數百個,保存較完整,為世界罕見,已建成正式向國內外開放的恐龍博物館。此外,四川盆地的上沙溪廟組還產馬門溪龍動物群。馬門溪龍(Mamenchisaurushochuanensis) 長約22米,估計體重達30~40噸,是蜥腳類恐龍繁盛期的典型代表。(見彩圖)

合川馬門溪龍 T1長22米,高3.5米 產地:四川合川

  陸生無脊椎動物有淡水雙殼、腹足、魚、葉肢介和介形類等,以及飛翔的昆蟲類。

  德國南部弗蘭科尼亞早提唐期索倫霍芬(Solenho-fen)組潟湖沉積中發現的始祖鳥(Archaeopteryx)化石,代表瞭爬行類與鳥類之間的演化過渡環節,在生物演化史中有重要意義。

  海生無脊椎動物有菊石、箭石、有孔蟲、放射蟲、雙殼、六射珊瑚、腹足和腕足類等,一般可分為北方、特提斯和岡瓦納3個生物大區。

  古氣候 侏羅紀溫帶型具年輪的木化石展佈到南、北緯70°~80°地區,熱帶型造礁六射珊瑚出現於蘇格蘭、薩哈林島和馬達加斯加島,新西蘭晚侏羅世箭石骨骼氧同位素測溫也證明當時海水表面溫度較現在高7℃。反映當時的氣候較現代更為溫暖和均一,又存在熱帶、亞熱帶和溫帶的區別。

  從時間演變看,大體侏羅紀早期和晚期溫度相對較高,中侏羅世末和晚侏羅世末溫度相對有所下降。

  從空間分異看,早、中侏羅世以蒸發巖、風成沙丘為代表的幹旱氣候帶出現於聯合古陸中西部的北美南部、南美和非洲,至晚侏羅世擴展到亞洲中南部。中國南部(秦嶺-大別山脈以南)早侏羅世處於熱帶-亞熱帶濕潤氣候環境,中、晚侏羅世逐漸變為炎熱半幹旱環境;而中國北部早中侏羅世溫暖潮濕氣候,聚煤帶分佈廣泛,晚侏羅世退縮到東北一隅。

  古地理和構造運動 侏羅紀地史的基本特點是聯合古大陸繼續分裂,特提斯帶洋盆進一步擴張,和環太平洋帶出現強烈構造-巖漿活動。

  聯合古大陸自三疊紀末期開始出現的分裂跡象,侏羅紀中得到進一步增強。北大西洋西部巴哈馬群島附近已發現中侏羅世卡洛期的洋底最老深水沉積層,表明北美和非洲在這一時期已經分裂漂移,北大西洋洋殼海盆已經出現。根據南美、非洲堿性火成巖活動和玄武巖噴發高潮的同位素年齡資料,南大西洋的初始分裂很可能出現於晚侏羅世基末裡期。非洲和澳大利亞之間洋底最老的磁異常為M-22,印度次大陸和澳大利亞、南極洲的分離也大體同時,說明印度洋的初始分裂也發生於基末裡期。

  特提斯海於侏羅紀晚期已經擴張到最大規模。西段南歐阿爾卑斯地區可見中、晚侏羅世深水型紅色結核灰巖、放射蟲矽質巖直接覆蓋在淺水石灰巖之上,反映先前存在的淺水碳酸鹽臺地已經開裂、塌陷,轉化為大陸坡至深海盆環境。東段藏南雅魯藏佈江一帶也出現類似現象,該江南北兩側侏羅紀的古地磁研究也證明存在30°左右的古緯度差,表明開裂幅度較西段更大。東特提斯地區大規模的開裂導致岡瓦納大陸北緣分離出岡底斯、伊朗等一系列小型地塊,它們自三疊紀起脫離岡瓦納大陸,侏羅紀時顯著向北漂移,侏羅紀末已與古亞洲大陸拼合。顯然,特提斯洋的擴張中心位於上述地塊的南側(見圖)。

  環太平洋帶的強烈構造變動與太平洋板塊向周圍大陸板塊的俯沖有密切關系。在時間發生上也有一定的相對同時性,大致以中侏羅世晚期和晚侏羅世基末裡期為兩個高潮。前者以中國東部早期燕山運動為例,後者可以北美西部內華達運動為代表。伴隨上述構造運動的強烈巖漿活動形成鎢、錫、鉬、鉛、鋅、銅、鐵等多種有用礦產,形成太平洋金屬成礦帶主體部分。

  印支運動後中國大部分處於大陸環境,古生代以來長期存在的南海北陸狀態已經結束。新形成的古昆侖山、古秦嶺橫亙東西,在分隔南北古氣候帶上顯示一定影響,但沿北北東向大興安嶺-太行山-武陵山一線兩側的古地理分異更為明顯,該線以西出現大型穩定內陸盆地,以東則屬於環太平洋帶強烈的地殼構造運動和巖漿活動帶。侏羅紀海侵分佈局限,持續的海侵區僅限於青藏高原。在黑龍江東部、臺灣和湘粵地區也有短期海侵波及。根據古生物地理區系屬性的研究,大部分海侵來自特提斯暖水生物大區;但黑龍江東部含北極頭菊石和雛蛤動物群的中、晚侏羅世海侵主要來自北方海區。

  地質及生物事件 P.R.韋爾等(1977)統計的全球海平面升降曲線圖中,顯示侏羅紀時海侵逐漸增廣,最大海侵事件發生於晚侏羅世基末裡期,與聯合古大陸分裂以及新海洋擴張速率增強事件相吻合。

  環太平洋帶的內華達運動也發生於基末裡期,可能顯示聯合大陸增強分裂和古太平洋板塊加速俯沖事件之間也存在某種聯系。

  從生物演化和古生物地理區系演變來看,基末裡期內部也有一定反映。尤其是從晚基末裡期起,海生動物中出現瞭特提斯大區和北方大區的明顯分開,反映古氣候分帶和古地理隔離程度的加強。

  中侏羅世末的降溫事件在歐亞大陸許多地方均有反映。近年來在波蘭、西班牙中、上侏羅統界線層中發現瞭地內罕見的銥、鋨異常,有人提出可能代表一次地外小星體的撞擊事件。

  礦產 歐洲各國普遍利用黑、褐、白侏羅的不同巖性,分別作為不同建築材料。例如黑侏羅的堅硬板狀泥灰巖以往作為板石,近年主要用作制磚瓦原料。德國南部棕侏羅的厚層砂巖是許多宏偉壯麗教堂的建築石材。白侏羅的泥灰巖是制作水泥的良好原料,成層性極好的索倫霍芬灰巖歷史上曾用於石印事業,現仍作為建築材料開采。

  侏羅紀的煤炭資源在陸相地層中占有重要地位,在北美、北歐、東亞、東北亞和南極洲潮濕氣候帶都有廣泛分佈。中國北方早中侏羅世是主要的聚煤期,其規模僅次於石炭、二疊紀。山西大同、京西門頭溝、遼寧北票、鄂爾多斯盆地的神府、東勝、華亭等地都是著名的煤田,新疆哈密大南湖煤田單層煤厚達182米,夾矸僅1.2米。

  幹旱氣候帶中的膏鹽沉積見於中國滇西早侏羅世紅層和英國晚侏羅世頂部(普爾貝克組下部)等地,半幹旱氣候帶中的含銅、含鈾砂巖出現於中國川滇盆地、美國西部猶他州等中、晚侏羅世地層中。

  環太平洋帶的強烈構造-巖漿活動,為一系列內生金屬礦產的形成提供瞭有利條件。以銅、鐵、鉛、鋅、鉬、鎢、錫為主的太平洋金屬成礦帶外帶,其主體部分即在侏羅紀時形成。

  

參考書目

王鴻禎、劉本培主編:《地史學教程》,地質出版社,北京,1980。

 王思恩等:中國的侏羅系,《中國地層:11》,地質出版社,北京,1985。

 A.Hallam,Jurassic Environments,Cambridge Univ-ersity Press,Cambridge,1975.