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世界寒武紀界線層型候選剖面研究報告

趙1 2郭3弗雷德裏克森伯格4 1

尹2楊興連1高5 6於1

(1.貴州大學資源與環境工程學院,貴陽550003;2.中國科學院南京地質古生物研究所,南京210008;3.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101;4.秀洛85901,美國亞利桑那州肖洛高中;5.貴州黔東南州苗嶺國家地質公園,凱裏556000;6.中國尤氏大學地球化學與環境科學實驗室,北京102249)

1的研究目的和現狀

1990年,在劍河(原臺江)八郎凱裏組中上部凱裏生物群剖面調查時,發現八郎五柳-曾家崖剖面凱裏組中下部存在壹條界線,界線以上三葉蟲以Oryctocephalus、Kaotaia、Xingrenaspis組合為特征。界線以下的三葉蟲以Redli-chia、Bathynotus、Nangaops為特征,此界線為中、下寒武統界線。

1997年,和趙在界線之上鑒定出1種掘頭蟲,即印度掘頭蟲Oryctocephalus indicus,為寒武紀中寒武世初第壹個浮現分子(FAD),並迅速得到美國和中國壹些三葉蟲專家的支持。隨後,在國際地層委員會寒武系分會主席Shergold和秘書長Geyer的帶領下,國際地層委員會寒武系分會決定將O.indicus作為全球寒武系中寒武系的第壹分子,在美國斯普利特山剖面和劍河五柳-曾家崖剖面之間進行投票。結果劍河段走在了前面。同時,彭山池根據產瘤蛛的臺江八郎剖面的幾個三葉蟲帶建立了臺江階,底界是瘤蛛出現的第壹個層位。2001,趙等人對臺江巴朗烏柳-曾家崖凱裏組剖面界線上、下地層進行了細致的發掘工作,發現第壹個瘤尾藻層位距凱裏組底界52.8 m。與此同時,美國三葉蟲專家桑德伯格和琳達也研究了美國西部的中下寒武統界線。他們在內華達州和加利福尼亞州交界處的幾個剖面中發現了Oryctocephalus indicus,建立了O.indicus帶,並在這個帶的下帶建立了O.americanus種。由於美國部分地層剖面頂部不發達,底部未見到下寒武統頂部標誌化石Bathynotus,其他相關學科如微體化石、地球化學等也未研究,在2003年寒武系分支部分選舉委員投票中不如貴州劍河剖面。

自2003年以來,以趙教授為首的研究團隊對劍河五柳-曾家崖剖面寒武系2和3潛在的國際層型剖面,特別是輔助層型剖面、碳同位素和地球化學進行了深入研究。生物標誌物的結果也是令人滿意的,特別是碳同位素曲線明顯的負異常層可以與烏留-曾家崖剖面(凱裏組底部)的三葉蟲O.indicus的第壹個出現層位相比較。然而,Flecher(2003)提出,主要出現在西伯利亞莫洛多河Kounamkita組下部的Ovatoryctocara帶中的O.granulata也可以作為寒武系3的潛在第壹個分子,這得到了壹些學者的支持(Geyer,2003Shabarov等人,2008年).

2008年,在西伯利亞雅庫茨克舉行的第13次國際寒武紀工作組會議期間,壹些代表先乘坐小型飛機,然後乘坐直升機前往莫洛多河,觀看Ovatoryctocara granulata界線層型剖面。經過討論,大多數研究者認為該剖面雖然出露良好,化石豐富,但交通十分不便,而且是集中剖面,不適合國際層型剖面。2008年下半年,在寒武系二、三系界線工作組組長Sundberg博士的帶領下,經過討論和陳述,在21票中,11票支持了O.indicus和劍河五六剖面。目前我們的研究占優勢。2009年6月,美國三葉蟲專家、寒武系2、3號界線工作組組長Frederick A.Sundberg博士專程到貴州劍河五柳-曾家崖剖面仔細研究界線,認為我們的研究結果完全正確。目前,我們課題組已向國際寒武系分會及其工作組提交了總體研究報告,建議將五六階作為寒武系3系的五階名稱(圖1)。

圖1全球寒武紀年代地層劃分工作模式表,表中貴州統和五六間為作者提出的地層單位(根據彭等2007年修訂)。

2臺江階段和五六階段

彭山池等人認為中國寒武紀應建在過渡區,他所研究的排碧階和古丈階已被視為寒武紀的國際階。2000年,彭山池根據貴州劍河八郎凱裏組剖面,結合湘西其他剖面和寒武紀第壹個分子Orycocephalus indicus建立臺江階,作為寒武紀第壹個年代地層,包括Orycocephalus indicus帶和臺江霜黴帶。帶魚帶和帶魚帶與王村階帶魚帶相連。它與下伏都勻階頂部的bathynotus holopygus-ovatoryctocara cf granuta帶相連。在臺江階的基礎上,研究了寒武系第五階的底部層型剖面和位置,建議將第三階命名為貴州階,第五階命名為五六階。由於原臺江階頂部的Ptychagnostus atavus帶已是寒武紀德魯姆階(達魯米安階)的第壹個分子,所以五六階在層位上比臺江階略低壹個三葉蟲帶。

典型的臺江階地和五柳階地剖面位於貴州劍河縣葛東鎮西北約3公裏的八郎村後0.5公裏的五柳-曾家崖山脊上,在桂陽市以西260多公裏處,交通便利。它位於北緯26° 44 ' 843 ",東經108° 24 ' 830 "(圖2

圖2劍河巴郎地區研究區交通區位圖及部分地質圖(根據趙等,2001修改)。

三層剖面簡介

3.1五柳-曾家崖段

五柳-曾家崖段由凱裏組組成(圖3),1984復測,1989、1990復測,1999修正各層厚度。

中國主要測年地層建設研究報告:2006 ~ 2009

凱裏生物群起源寒武系黔東-武陵組凱裏組柱狀圖。

上覆地層為中寒武世賈老組。

30.薄至中等厚度的灰色和淺灰色白雲質石灰巖、白雲質砂巖、鈣質砂巖、粉砂巖和粉砂質白雲巖。產於底部的三葉蟲:孔氏三灣蟲(周)等。

中國主要測年地層建設研究報告:2006 ~ 2009

中國主要測年地層建設研究報告:2006 ~ 2009

中國主要測年地層建設研究報告:2006 ~ 2009

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中國主要測年地層建設研究報告:2006 ~ 2009

中國主要測年地層建設研究報告:2006 ~ 2009

下伏地層寒武系和前東年系的“清虛洞組”。

深灰色、灰色中細粒白雲巖、泥質白雲巖

4臺江階或五六階底部界線的界定

根據彭山池階的定義和本課題組的研究,認為臺江階或烏柳階的底界是寒武系3底的開始,有印度頭形類Oryctocephalus indicus的首次出現。

印度頭形蟲分布廣泛,主要產於中國貴州劍河、丹寨、銅仁壹帶的凱裏組,以及國外的韓國、印度北部喜馬拉雅地區、美國西部和西伯利亞北部莫洛多河地區、格陵蘭地區。貴州劍河葛東巴郎烏柳-曾家崖剖面凱裏組是壹個出露好、層序好的良好剖面。印度掘頭蟲第壹次出現在距離凱裏組底部52.8 m的地方,* * *出生的三葉蟲還包括Xingrenxingrensis Xingrenensis,壹種大型平臺蟲,Kaotaia magna。大量的佩吉特蟲、臺江彎頭蟲和棘後頭蟲。可疑類以單環凹唇藻-膜傘藻組合結束,而雞冠藻-球孢囊藻-球孢囊藻組合作為第三紀的第五級界線出現,其底界略低於斑頭海鞘。

第5底界與下伏地層之間沒有巖性差異,均在灰色粉砂質頁巖中(圖4)。

五級剖面生物地層序列及特征

貴州劍河葛東五柳-曾家崖凱裏組剖面含三葉蟲62屬,建立了3個三葉蟲帶,自下而上分為Ovatorytocara cf Granata-Bathynotus Holopygus復合帶,厚52.8m;Oryctocephalus indicus帶範圍為52.8米至149.48米,臺江庇隆帶範圍為149.48米至214.20米(圖5)。

5.1 bathynotus holopygus-ovatoryctocara cf . granuta復合帶

除化石外,該組合帶還有壹些重要的化石,包括界線下的象征性三葉蟲,如Bathyno-tus、Redlichia、Oryctocephalops和Nangaops,其中Broadback分布於世界各地,Lederichia是亞太地區寒武紀2系的重要化石(圖6)。

5.2印度的Oryctocephalus indicus帶

除了化石,這壹帶還有其他挖掘者和皺腮人的化石。被占地層厚度較大,達到97.18 m,標本較多。這壹帶出現在印度北部喜馬拉雅地區的昆紮姆拉組中部,美國內華達州西部斯普利特山脈的移民組也產有O.indicus帶,但所占地層厚度只有幾米,* * *所生三葉蟲有Microtocara、Pagetia等。

俄羅斯西伯利亞莫洛多河Kounamta組主要由深水深灰色頁巖和薄層矽質巖組成。化石較多,其中上部有大量的網狀頭蠐螬。本種的大多數標本不跨越頭鞍溝發育。有學者認為本種與印度野驢同義,也有學者認為大部分網紋野驢標本不跨頭鞍溝發育,少數標本跨頭鞍溝發育,應為印度野驢(圖6)。最近,Geyer等人在格陵蘭島的Delamaran階底部發現了O.indicus(Geyer等人以為是O.cf.indicus,實際上是典型的O.indicus)。

圖4貴州劍河巴郎五流-曾家崖界線層型剖面的野外露頭和FAD分子Oryctocephalus indicus的第壹個層位。

圖5五柳-曾家崖剖面凱裏組三葉蟲地層分布及生物地層劃分(提出的全球界線層型點與Oryctocephalus indicus帶底界壹致)。

5.3臺江胸針球子帶(臺江貝隆帶)

除該化石外,還有常見的金線魚(ctenophilus auratus Olenoides jalaoensis)和亞圓柱魚(Pianpis (P .)由於臺江霜黴病菌屬的全球分布,我們在2009年正式建立了這個帶。

圖6貴州系和烏柳系的重要三葉蟲。

6介紹其他研究方法

此外,還對劍河巴郎烏柳-曾家崖凱裏組剖面進行了疑源、層序地層、事件地層和化學地層研究。研究結果表明,印度野生稻的首次出現與有機圈和無機圈的發展相壹致。

6.1可疑源類研究

對五柳-曾家崖剖面中的可疑物種的詳細研究表明,在凱裏組底部以上52 m的層位中有兩個明顯不同的可疑物種組合,以及在52 m以上的cristallaum cambriense-Heliospheridium nodosum-globisphaeridium cerinum的組合,這些化石物種在波蘭和東歐地臺的傳統中寒武世地層中也很常見(Moczydlowska,1991,1998;Volk-ova等人,1983,1990)。52 m以下的Leiomarginata simplex-Fimbriaglomerella membrancaa組合出現在上述三個地區的傳統下寒武統地層中。因此,五柳-曾家崖剖面的疑似物源類組合有助於與缺乏三葉蟲的波蘭和東歐地層進行對比,是具有對比意義的參考化石類(圖7)。

6.2三葉蟲事件地層學研究

寒武系第二、三系,即中、下寒武統,也稱為豪克灣事件,主要與海水進退有關,主要表現為萊德雷足綱的滅絕和更新世、鉤端螺旋體的重創。這壹滅絕事件在劍河巴朗烏柳-曾家崖凱裏組剖面中有所體現。研究表明,寒武系2、3界線下的三葉蟲組成發生了很大變化。整個凱裏組共有三葉蟲62屬,界線之下22屬(亞屬),界線之上40屬,其間僅有20屬越界(圖5),滅絕率達到47%。腕足動物也有類似的現象。

6.3層序地層學研究

劍河巴郎地區凱裏組發育良好,處於壹個四級旋回和兩個三級旋回之中。三級旋回的最高海平面位於107 m,即GTB14的頂部或GTB15的底部,而第壹個四級旋回的最高海平面位於48 m左右,寒武系2和3的界線和點位如下。

6.4化學地層研究

對五柳-曾家崖及劍河川東尖山凱裏組輔助剖面進行了多次無機和有機碳同位素及微量元素分析。發現三葉蟲Oryctocephalus indicus第壹層位附近存在明顯的碳同位素和大量微量元素異常,其中碳同位素最大負漂點與剖面上的GSSP點基本壹致(圖7),說明無機界線和碳、有機同位素的變化與三葉蟲的發育階段基本壹致,證實了其劃分的正確性。

此外,生物標誌物的研究成果也是如此。

7對相關系統

7.1國際比較

中國臺江階地的頂界是Ptychagnostus gibbus。與西伯利亞Amginian頂部相比,底界與階地下部Kounamkites的底界壹致,兩個底界均產Oryctoryctocara cf.granulata和Oryctocephalops。美國西部的德拉馬階上部含有Ptychagnostus gibbus,下部為Oryctocephalus O.indicus,與德拉馬階下部具有相同的頂界和底界。印度無頜首蜥帶和印度無頜首蜥帶位於烏盧利階下邊界之下。澳大利亞寒武系第三系的底界位於Ordian階的頂部,即Xystridura negrian和Redlichiaforresti帶之間。與烏柳店階相比,奧甸階上部的坦普爾頓階頂部為Ptychagnostus gibbus帶,兩者頂部界線壹致。烏柳店階段與澳大利亞、西伯利亞、老撾等地區對比(表1)。

圖7生物地層學(趙等,2007),地球化學(郭等,2010),層序地層學(楊等,1995;王等,2006,梅等,2006年修訂)

新建全球年代地層與全球對比見表1和表2。

表1世界主要地區寒武系內部劃分國際對照表

(彭等,2004年修改)

Oi =印度長喙龍的FAD。Or = Oryctocephalus reticulates,Og = LAD of Ovatoryctocara granulata,Oa = Oryctocephalus americanus,Bk = LAD of Bathynotus kueizhou ensis,Bh = LAD of Bathynotus holopygus,R = LAD of Redlichia,Pt = Peronopsis taijiangensis,Pr = P.recta,Pl = P.lata,Pu = P.ultimus,Pbr = P.brigharnensis,Pb = P.bonnerensis,Pg = Ptychagnostus gibbus。

7.2國內比較

根據彭山池的最新研究,臺江階或五六階的底界代表了世界上寒武系三系的底界。由於華北寒武系二、三系界線劃分不壹致,兩者很難完全壹致。壹般認為臺江階頂相當於張夏階的中部,五六階頂界與徐莊階頂界壹致。

8錢景

修正意義上的Oryctocephalus indicus特征明顯,與寒武紀第壹分子Ovatoryc-tocara granulata的第3、5階相比,分布更廣,更好。印度紫菀所依托的剖面——中國貴州劍河巴郎烏柳-曾家崖剖面,巖性單壹,出露良好,正處於絕滅期,其上有著名的凱裏生物群,交通便利,壹年四季適宜工作。但是,O.granulata容易變形,分布範圍窄,初始層位不壹致。它所依托的莫洛多河剖面位於北極圈內,交通極為不便,屬於異常沈積,是濃縮剖面,不適合國際層型剖面。對木蝴蝶及其五柳-曾家崖剖面的研究仍處於領先地位。

感謝國際地層委員會副主席兼國際地層委員會寒武紀分會主席彭善池教授和秘書長Loren EBabacock教授的指導;國際地層委員會寒武系分會選舉委員朱研究員、貴州大學副校長教授給予了鼓勵和支持。貴州黔東南州政府、劍河縣政府(均含國土局)給予了幫助。國家地層委員會從2006年到2010提供持續支持;貴州省科技專項基金(黔科技字2007-4004)、貴州省國際合作項目(黔科外G字2010.7001)、貴州省科技教育人才省長基金(黔科專字2006.7)等給予專項資助。國家自然科學基金(40672018,40762001)和科技部973項目(2006CB806401)資助。劍河縣八郎村村民劉峰、劉、劉,貴州大學地層古生物專業研究生孫海靜參加了野外工作,在此表示衷心感謝。

表2世界主要地區寒武系2 ~ 3內部界線對比

(根據彭和巴布科克,2004年,趙等,2007年,麥科勒姆和桑德伯格,2007年,克魯斯等,2009年)。

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