中生代第二個紀。約開始於2.05億年前,結束於1.37億年前。在此時期形成的地層稱為侏羅系(Jurassic System)。侏羅紀的名稱來源於瑞士、法國交境的汝拉山(又譯侏羅山),侏羅為其日文漢語音譯。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.佈龍尼亞爾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.von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,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早侏羅世裡阿斯統、中侏羅世道格統和晚侏羅世麻姆統。侏羅紀的生物界最典型地體現瞭中生代的特征。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、保存完整,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。

  侏羅紀地層劃分為3統、11階和74菊石帶。下統從下而上分為赫塘階、西涅繆爾階、普林斯巴赫階、圖阿爾階;中統包括阿倫階、巴柔階、巴通階、卡洛維階;上統分為牛津階、基默裡奇階、提塘階。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。侏羅系底界以平園裸菊石(Psiloceras planorbis)最底層位作為生物標志。侏羅紀頂界的同位素年齡有1.44億年和1.3億年兩種方案,相差達1 400萬年。2004年國際地層委員會所編的國際地層表,頂界年齡采用1.455億年,中國普遍接受1.37億年的數據。

  中國的侏羅系以陸相沉積為主。太行山—雪峰山一線以東的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;此線以西的中西部地區以大型穩定內陸盆地和古山系(含小型山間盆地)相互間列為特征。內陸盆地以發育河湖相細碎屑、泥質沉積組合為代表,一般不含火山巖。

  由於陸生生物演化速度和分佈廣度都不及菊石,所以陸相侏羅系的劃分精度相對較低,特別在陸相侏羅–白堊系界線劃分上長期存在嚴重分歧。以中國遼西地區著名的含熱河生物群(狼鰭魚、東方葉肢介、三尾類蜉蝣)義縣組為例,其時代存在著歸入侏羅紀、白堊紀和跨侏羅白堊紀三種不同意見。

  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),是地史中最巨大的陸生動物。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)。中國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2 800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(Mamenchisaurus hochuanensis)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。

  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晚侏羅世提塘期索倫霍芬(Solenhofen)組潟湖沉積中發現的始祖鳥(Archaeopteryx)化石,是一種全身披覆羽毛的爬行類,人們一直將其作為介於恐龍與鳥類之間的中間環節,但更傾向認為它是世界上最古老的鳥,或鳥類的始祖。2005年中國報道瞭在河北豐寧橋頭組(晚侏羅世)發現與德國始祖鳥十分接近的華美金鳳鳥(Jinfengopteryx elegans)化石(圖1),通過支序分析表明,華美金鳳鳥處於初鳥類譜系的基部,比始祖鳥略微原始,為姊妹群關系,它對鳥類起源、鳥類飛行起源、恐龍–鳥類的系統關系等方面具有重大的科學意義。

圖1 華美金鳳鳥化石

  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,僅存在熱帶、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,早白堊世初再次出現升溫事件(北極海及其毗鄰地區例外)。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。

圖2 晚侏羅世世界古地理圖

  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,局部出現成煤環境,中、晚侏羅世逐漸變為炎熱半幹旱環境。中國北部早侏羅世—中侏羅世早期氣候溫暖潮濕,長期保持成煤環境,尤以中侏羅世早期是最重要的聚煤期;中侏羅世晚期起氣候開始向半幹旱轉化,新疆準噶爾盆地著名的五彩灣雜色地層和魔鬼城特色地貌可為代表;晚侏羅世出現幹旱氣候,風成沙丘沉積見於北疆準噶爾、吐魯番盆地晚侏羅世卡拉紮組內,即為實例。晚侏羅世僅在東北北部存在局部成煤環境。

  古地理和構造運動 侏羅紀地史的基本特點是聯合古陸繼續分裂,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分裂跡象,侏羅紀得到進一步增強。北大西洋西部巴哈馬群島附近已發現中侏羅世卡洛維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默裡期。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默裡期。

  中特提斯古海洋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,但並不代表大型洋盆。東段中國青藏高原的雅魯藏佈江帶、班公湖—怒江帶都發現侏羅紀蛇綠巖套和洋盆沉積,該區南北不同地塊侏羅紀的古地磁研究也證明存在30°左右的古緯度差,表明洋盆開裂幅度較西段更大。東南亞的南海地域已經在巴拉望島北部發現中二疊—晚侏羅世連續的放射蟲矽質巖地層序列,證明華南大陸(含印支地塊)和北巴拉望地塊之間同樣存在中特提斯洋(或稱古南中國海)。北巴拉望地塊與華南大陸的拼合發生於侏羅紀末至白堊紀早期,確切的拼合帶位置尚待進一步查明。東特提斯地區大規模的開裂導致岡瓦納大陸北緣分離出伊朗、岡底斯、西緬甸、巴拉望等一系列小型地塊,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,中特提斯洋的擴張中心位於上述地塊的南側(圖2)。

  環太平洋帶的強烈構造變動與古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默裡奇期為兩個高潮。北美大陸西緣,中侏羅世晚期表現為卡切溪等一批洋殼親緣地體對北美大陸的增生和前陸盆地開始形成,晚侏羅世基默裡奇期以內華達運動為代表。中國東部表現為早期燕山運動的強烈構造–巖漿活動和陸內成山作用。東南沿海地區侏羅紀的火山活動粵東地區發生於早侏羅世(192百萬年),粵閩交界在中、晚侏羅世(150百萬年至140百萬年),浙東地區為晚侏羅–早白堊世(不大於140百萬年),顯示瞭由南向北的轉移趨勢。伴隨上述構造運動的強烈巖漿活動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有一定影響,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。持續的海侵區僅限於青藏高原怒江—班公湖一線以南。在黑龍江東部、臺灣和湘粵地區和金沙江以東也有短期海侵。

  中國侏羅紀海侵來自特提斯暖水生物大區。僅黑龍江東部虎饒地區晚侏羅世的雛蛤(Buchia)動物群,指示海侵來自北方海區。

  地質及生物事件 侏羅紀時海侵逐漸增廣,最大海侵發生於晚侏羅世基默裡期,與聯合古大陸分裂以及新海洋擴張速率增強相吻合。尤其是從晚基默裡期起,海生動物中出現瞭特提斯大區和北方大區的明顯分異,反映古氣候分帶和古地理隔離程度的加強。環太平洋帶的內華達運動也發生於基默裡奇期,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。

  中國北方太行山以西到中亞的廣大地域內,早侏羅世晚期普遍存在一套以幹熱型微古植物組合(富含克拉梭粉Classapollis)為特征的紅層,代表一次時限短、分佈廣的幹熱古氣候事件。無獨有偶,海相地層中在早侏羅世晚期圖阿爾階內也出現瞭一次同樣時限短、分佈廣的缺氧事件,而且該層位恰巧與米蘭科維奇軌道旋回性質轉化的突變點相吻合。

  中侏羅世末的降溫事件在歐亞大陸許多地方均有反映。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。

  礦產和資源 侏羅紀的煤炭和煤成氣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中。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、晚侏羅世地層內。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,中、晚侏羅世是重要的成礦期之一。

  歐洲各國普遍利用黑、棕、白侏羅的不同巖性,作為不同建築材料。如黑侏羅的堅硬板狀泥灰巖作為板石和制作磚瓦原料,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。

  

推薦書目

 劉本培, 全秋琦. 地史學教程. 3版. 北京: 地質出版社, 1996.

 HALLAM A. Continental Humid and Air Zones During the Jurassic and Cretaceous. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 1984, 47: 195–223.