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層序序列的生物年代地層屬性與海平面變化事件——奧陶紀生物群演替與海平面變化關系的初步研究

根據相對海平面變化與沈積層序的成因控制關系,在不同露頭上識別的縱向層序和海平面變化事件具有相當的可比性,這實際上是對它們各自年代地層屬性的確定和識別。開展這項工作的基本原則和途徑是系統域之間在結構和框架上依次匹配。當層序分析主要基於露頭剖面時,解決這壹問題的關鍵是對古生物化石組合、地層超覆關系等地層基本屬性的理解和應用。在此基礎上,可以進壹步揭示層序序列和海平面變化事件的序列、規模和級別,以及盆地內部、盆地之間乃至全球的統壹性,建立本區層序年代地層格架。

前面已經描述了研究區奧陶系18三級層序的邊界和巖性特征。現在,每個層序的生物年代地層屬性和相應的海平面變化事件分析如下。除特別註明外,其生物地層資料多以安泰嶴(1987)和曾慶鸞(1987)為基礎,並根據我們的觀察做了壹些補充和修正。

1.研究區層序的生物年代地層屬性。

1.序列1(OSq1)

在峽谷東部,屬於層序底界以下的單齒多毛帶(相當於Cordylodus proavas帶的上部);界面以上的層序包括單殼綱和頭足類的Dakeoceras、Anguloceras和Clarkoceras。上覆層序底部含有Cordylodus angulatus等。因此,該序列所在的地層可以與北美Gasconadian底部的Cordylodus lindstromi帶相比較,它相當於Rhobadinopora flabelliform subspp的下部。加拿大組芬蘭掃帚點剖面(王曉峰等,1996),即測定後的Tramadoc底(Fortey,1995)。下同)。

桃園-慈利地區該層序未獲得有效化石。而安泰藥(1987)在上覆層序底部獲得了Cordylodus angulatus帶,因此可以推斷下伏層序應該相當於峽谷東部的西陵峽上部。而在桃園九溪地區和桃江地區,已在該層序的中下部采集到了扇形齒盤菌等化石(湖南區域調度隊,1986),相當於峽谷東部西陵峽的上層位。

2.序列2(OSq2)

由於在東峽、桃園-慈利壹帶的層序底部發現了Cordylodus angulatus,在東峽的層序中上部也發現了棘突魚和四齒魚等化石,因此該層序可與北美Gasconadian中部的牙形石B和C下部進行對比,確定後相當於早期Tremadoc。

3.序列3(OSq3)

該層序仍屬於峽谷東部的四瓣泥鰍帶。湘西北等地雖未發現化石,但以白雲巖為主的巖性及重疊關系提示其可比性。因此,該層序應屬於北美中加斯科那地C帶沈積,相當於中特雷馬多克沈積。

4.序列4(OSq4)

宏觀上,層序中下部含有大量的燧石帶,可以幫助人們在峽谷東部和湘西北地區進行追蹤對比。而且由於在峽谷東部和熱市桃園有G.quadraplicatus等化石,所以應該還是屬於中Tremadoc沈積。

5.序列5(OSq5)

東夏冬地區的層序屬於Paltodus deltifer帶,應屬Tremadoc沈積中晚期,可與北美的上Gasconadian對比。

6.序列6(OSq6)

因為峽谷東部的層序包含Paltodus deltifer和Tritoechia等。,並位於產筆石的頁巖棘筆石iaerograptus之下,該層序的時限應屬北美加斯孔階中晚期,即Tremadoc沈積晚期。

7.序列7(OSq7)

棘鯛、吉亞羅鯛和三角鯛;產於東部峽谷的中下部;上部為沙雷氏鯛、變形沙雷氏鯛和金斑魚;在桃園和慈利交界處,層序下部產生棘筆石等。上半部分生產多刺鲃、金線魚等。在桃園九溪地區,下部有少量的阿德洛角龍、基氏角龍,而有四角角龍、照相機角龍和潛水角龍;產生於上部;桃江地區有近似正龍(許,1981)。因此,該序列應相當於北美晚期加斯孔階—戴明階。經測定屬於Tremadoc末期和Arenig初期的沈積物。

8.序列8(OSq8)

宜昌地區的層序包括Oepicotus evae、O. commune和Didymograptus cf.deflexus等。在桃園熱市區的序列中,包含了華南虎、三角褐背蝠等。桃園九溪-黃石壹帶及慈利陳家河壹帶,長鞭金龜、異形金龜等。,所以序列應該屬於北美的伊貝西晚期,測定後大致相當於中阿雷尼希。

9.序列9(OSq9)

在三峽以東的宜昌地區,有長鰭龍、長鰭龍、長鰭龍、長鰭龍等。在該序列的中部和下部產生,而原生假單胞菌和原環球菌在上部產生。在桃園和慈利的交界處,也是以這種順序產生原環類。在桃園九溪地區,這壹序列中有無齒龍、有齒龍、有齒龍和有齒龍。桃江地區的相應地層也產黃藤等。因此,該層序應屬於中晚期阿雷尼希沈積,並可與北美伊比西安頂部—懷特洛克底部大致對比。

10.序列10(OSq10)

周霞東部地區的中下部序列中產生了原始猿、Scolopodus rex和Protocycloceras deprati,上部序列中產生了glycograptus sinodentatus和Ampyx,並出現了Amorphograthus cf.variabilis等。飛龍草、華齒草等。發現於桃園九溪地區,經測定該序列應屬晚阿雷寧期,相當於北美中部白石鎮筆石帶9的下層位。

11.序列11(OSQ 11)

在夏冬地區東部,層序中下部產Undulograptus(原名Glyptograptus,下同),如Austerodentus和G. Dentatus,上部產Dideroceras wahlenbergi等。,整個層位都有紫穗槐;;在桃園-慈利地區該序列的中上部,發現了大量的雙疣螈、張建華(1991)和栓皮櫟。U.austrodentatus產於桃園九溪地區下部,Nicolsonograptus產於上部。因此,這壹層序相當於中奧陶世新建立的達裏維爾階(陳旭等,1997)或英國測定後的蘭維爾初始沈積,大致相當於北美懷特洛克階第9化石帶中部。

12.序列12(OSq12)

Dideroceras在峽谷東部相應層位的下部仍有發現,但Sinoeras、Birmanites、Lituites等。(楊景芝,穆恩智,1954;湖北省地質局,1978),並生有Eoplacognathusuecicus、E. Foliaeus和大量Perioden aculeatus等牙形刺(曾慶鸞等,1987;安泰耀,1987;張建華,1995)。在桃園-慈利壹帶,在層序的下部仍產有雙生蠟晶、生蠟晶和少量的環生蠟晶。是在上部看到的。桃園九溪地區缺失相應的沈積物。張建華(1991)曾在寧國組頂部的筆石帶中發現* * *牙形石,從而證實了長期以來人們將牯牛灘上部或大部分與寧國組頂部或上部相比較的推斷。有鑒於此,該區的這壹層序應大致相當於英國確定的蘭溫中部的Didymograptus murchisoni帶,與波羅的海Oelard和Viru交匯處的阿塞裏階相比,與北美Chazyian階之前的Whiterockian階的頂層地層相當[即在Huterograptus(= glyptograptus)Tertius帶之下]。

13.序列13(OSq13)

雖然這壹序列的發展在峽谷東部尚未完成,但仍有Hutterograptus (= glycograptus)、Tertius Culus、Pygodus Ancerinus和壹些Pygodus serra和Literatues。在桃園-慈利地區,有Lituitus、Cyclolituitus等。張建華(1995)和山黧豆、鵝膏豆等。在相應的視界中被發現。桃園九溪有圓唇石斑魚和石斑魚的組合(湖南區域調度隊,1986)。桃江地區和九溪地區壹樣。因此,該序列應與新建立的Darriwillian階段晚期或Llanvirn階段晚期(相當於北美早期Chazyian階段)的H.teretiasculus帶進行比較。

14.序列14(OSq14)

該序列包含峽谷東部的Nemagraptus gracilis、Lituites和少量Baltoniodus cf.variabilis。在桃園-慈利壹帶,有許多斜長角閃巖組合。還有N.gracilis等人(許,1981;湖南區調度隊,1986)。因此,該層序應相當於已確定的卡拉多克階早期的N.gracilis帶(相當於確定前的Llardeilo階晚期),可與北美的上查茲階和下布萊克裏弗階對比,大致相當於澳大利亞的吉斯博裏階。

15.序列15(OSq15)

此序列包含中華蠟梅和Hamorodus?歐洲等。,且桃江地區有Dicranograptus clingani等筆石,應對應歐洲同名筆石帶,可大致與北美莫霍克巖系中上特倫頓階或澳大利亞下伊斯頓階對比,相當於已確定的Caradoc中期沈積。

16.序列16(OSq16)

該序列中含有大量的唐卡拉龍屬、理查森龍屬等。,還有牙形刺Hamarodus?歐洲,波多潘德羅杜斯?Insculptus等。,所以應該和英國D.clingani帶的上部(也可能是P.linearis的底部)相當,相當於後來的Caradoc或者北美Cincinnatian的下部。

17.序列17(OSq17)

該序列包含atractopyge、nankinolithus、hammatocnemis和Protopanderodus?Insculptus et al. Foliomena動物群(榮佳宇,1984)也產於四川、貴州及下揚子地區。因此可以與英國的p . linear is-Dicellographus plannatus帶的底部相比較,大致相當於Caradoc的末端-Ashgill的開始或Cincinnatian的中上部。

18.序列18(OSq18)

該序列包括扁嘴雙鉤龍、復雜雙鉤龍(=四川)、尖尾雙鉤龍、唐牙裂腹魚、小嘴雙鉤龍和小嘴紫龍等。毫無疑問,它應該相當於阿什吉爾的大部分或北美Cincinnatian的上部——gama chian的下部,屬於奧陶紀晚期的產物。

上覆層序(SSq1):該層序底部為包含Hirnantia-Kinnella動物群及其相應沈積物的觀音橋層,頂部為包含G. Persculptus、Parakidograptos a census p . Acuminatus、C. LEEI等的筆石。因此,該層序應屬於奧陶紀末期至早誌留世早期,即阿什吉爾—蘭多佛裏期。

基於上述生物地層分析並參考現有的年代數據(Harlland等人,1989;王宏鎮,1990,1996),可以計算出上述序列的近似延伸(表4-1),基本在2 ~ 5 mA範圍內,與大多數學者給出的三級序列不同(Vail等,191;布雷特等人,1990;Cooper,1990)或正序(王和史,1996)的時限基本相同(見表1-1)。可以認為,上揚子地臺東南緣奧陶系所識別的這些18層序,基本上是三級海平面變化的產物。

2.研究區奧陶紀海退事件的生物年代地層標定。

壹個海退事件的確認需要對其進行生物地層學研究,即生物帶的標定,除了沈積-巖石學的證據,即層序界面的標誌。依次簡要描述這些特征。

海退事件1:西陵峽海退事件1 (XLRE 1: Xilinx ia海退事件1。簡稱下同),標記為奧陶系層序1(OSq1)底界。王小峰和筆者(1996)曾名西陵峽撤退事件2。這種回歸可能導致了臺區內中間長喙龍帶或長喙龍組合帶的全部喪失和長喙龍帶的部分喪失。在不整合之下,沈積了單形多毛類帶,在單形多毛類帶之上,沈積相當於C.lindstromi帶的上部(曾慶鑾等人,1987,安泰國,陳旭,邱金玉(1986)和曾慶鑾(1991)討論了這種回歸。

海退事件2:西陵峽海退事件2(XLRE2),以層序1(OSq1)與層序2(OSq2)之間的層序界面為標誌。王曉峰和作者(1996)將其命名為“海退事件3”。由於這壹事件與Monocostatus sevirensis帶的消失和C.angulatus帶牙形刺的出現基本壹致,所以相當於C.lindstromi帶頂部的C.angulatus帶下部的沈積物可能缺失(曾慶鸞等,1987,安泰國,1987)。陳旭、邱金玉(1986)和曾慶鸞(1991)都討論過這壹海退事件。

海退事件3:南津關海退事件1(NJRE1),以層序2(OSq2)與層序3(OSq3)的界面為標誌。由於界面上下兩個層序均含有帶G.quadraplicatus帶的牙形刺(曾慶鸞等,1987),且對應於壹個小規模的ⅱ型界面,可見這是壹個小規模的海退事件,地層損失也是非常有限的。

表4-1上揚子地臺東南緣奧陶系層序地層、海退事件及巖石、生物和年代地層對比表

海退事件4:南津關海退事件2(NJRE2),標誌為層序3(OSq3)與層序4(OSq4)之間的ⅱ型層序界面,仍屬於上下的G.quadroplicatus帶,但該帶在上覆層序中明顯下降(曾慶鸞等,1987)。推測與回歸事件3類似,屬於Tremadoc中晚期的小規模波動。陳旭、邱金玉(1986)、曾慶鸞(1991)、王曉峰(1996)都討論過這個問題。

海退事件5:南津關海退事件3(NJRE3),以層序4(OSq4)與層序5(()Sq5)之間的I型界面為標誌。Paltodus deltifer帶的牙形刺開始出現在上覆層序中,而G.quadraplicatus帶(曾慶鑾等,1987)仍留在下伏層序中。因此,這個海退事件也是壹個非常重要的生物更替事件。這個事件基本等同於王曉峰等人討論的回歸事件4(1996)。只是筆者這次所識別的同相軸,其界面層位比王所指示的低15m左右,更為準確,易於識別對比。

海退事件6:即離別村1(FXRE1)的海退事件。該標記是序列5(OSq5)和序列6(OSq6)之間的小II型界面。因為上、下層序屬於P.deltifer帶(曾慶鸞等,1987;安泰耀,1987),推測這次回歸的規模和持續時間可能不會太大,也不會太長。陳旭、邱金玉(1986)和曾慶鸞(1991)談到了這種回歸。

海退事件7:即粉香海退事件2(FXRE2),以層序6(OSq6)和層序7(OS7)的界面為標誌。由於大規模的II型界面,Paroistodus Proteus/Serratognathus Diversus帶開始出現在上覆層序的中上部,下伏層序仍屬於P.deltifer帶(曾慶鸞等,1987;安泰藥,1987),所以這次回歸無疑是壹次大規模的事件,導致了壹次重要的生物更替。

海退事件8:紅花園海退事件(HHRE),以層序7(OSq7)和層序8(()Sq8)之間的界面為標誌,具有明顯的侵蝕作用。由於這是壹個大規模的淹沒(D型)界面,界面上下有許多剝蝕和沈積缺陷。在夏冬等地區,下伏的潛水斯氏線蟲-變形斯氏線蟲帶和上覆的廣聚斯氏線蟲-秀麗隱桿線蟲帶可能同時部分缺失,以至於0.evae帶幾乎直接覆蓋變形斯氏線蟲帶(曾慶鸞等,1987;安泰耀,1987;王曉峰等,1996)。在鄰近的四川、貴州,這種不足更大(王曉峰,1980;賴才根等,1982)。陳旭、邱金玉(1986)、曾慶鸞(1991)和王曉峰(1996)談到了這種回歸。

海退事件9:大灣海退事件1(DWRE1),以層序8(OSq8)與層序9(OSq9)之間的ⅱ型界面為標誌。在峽谷東部,與D.cf.deflexus帶和0.evae帶的消失以及Azygograptus suecicus帶和P.Triangular Alaris-P.Navis帶的出現基本壹致。在此期間,部分O.evae波段可能缺失,因此該事件可能是具有壹定規模和影響的漲落變化。

海退事件10:大灣海退事件2(DWRE2),以層序9(OSq9)與層序10(()Sq10)的界面為標誌。這是壹個顯著的ⅱ型界面,與原始微孢子蟲帶的衰退、華齒微孢子蟲帶和易變微孢子蟲帶的出現基本壹致,並導致微小微孢子蟲帶的大部分缺失或發育不全(曾慶鸞等,1987;王曉峰等,1996)。因此,這也是壹個極其重要的生物更替事件。王曉峰等人(1996)將這壹事件命名為大灣回歸事件,並進行了詳細的討論。

海退事件11:即大灣海退事件3 (DWE3),以層序10(OSq10)與層序11(OSQ 11)之間的小規模ⅱ型界面為標誌。這與中國金線魚帶的消失和澳大利亞金線魚帶的出現基本壹致。但總體來看,牙形石動物群與下伏序列相同,仍屬於A.variabilis帶,沒有大的巖相變化,推測損失可能不會太大。

海退事件12:牯牛灘海退事件1(GNRE1),以序列11(OSQ 11)和序列12 (OSQ 65438)為標誌。這種變化基本上與多變木姜子帶和Nicholsonograptus fasciculatus帶的消失、瓦氏木姜子動物群的衰退、白蠟木姜子帶和落葉木姜子帶的出現以及原始的中華白蠟蟲動物群相壹致(楊景芝等人,1954;張文堂,1962;湖北省地質局,1978)。這種海退導致了部分棕尾輪蟲帶的喪失,更有可能的是湘西九溪地區棕尾輪蟲帶的喪失(當然不排除下壹次海退事件的作用)。

海退事件13: Guniutan海退事件2(GNRE2),以層序12(OSq12)與層序13(OSq13)之間的D形界面為標誌。這個界面與筆石Huterographus teretiusculus-Glossograptus hink sii帶的出現基本壹致,對應的牙形刺基本是P.ancerinus的後續出現(曾慶鸞等,1987)。與此同時,在臺地相區,可能會缺失壹些條帶狀和條帶狀,或者底部不完全發育(曾慶鑾等,1987;安泰耀,1987;張建華,1995),位於臺地邊緣相的桃園九溪壹帶,可能與長棘鯛-秀麗隱桿線蟲帶的喪失有關,也可能導致長棘鯛-長棘鯛帶的部分喪失或發育不完全(湖南區域調度隊,1980)。陳旭、邱金玉(1986)、曾慶鸞(1991)、王曉峰等人(1996)對這壹海退事件有過壹些討論。

海退事件14:廟坡海退事件1(MPRE1),以層序13(OSq13)與層序14(OSq14)之間的ⅱ型界面為標誌。與筆石gracilis帶的興盛、H. teretiusculus-G. Hinckssi組合的衰落、牙形刺P.anserinus和B.cf.variabilis的興起基本壹致,由於相鄰兩個層序的沈積相總體變化不大,推測此處缺失可能不會太大。

海退事件15:廟坡海退事件2(MPRE2),標記為層序14(OSq14)與層序15(OSq15)之間的ⅱ型界面。夏冬與湘西的分界基本上與中華蠟蚧動物群和漢姆羅杜斯有關?europaeus牙形刺的出現、Lituites—Cyclolituites動物群的消失和N.gracilis筆石(曾慶鑾等,1987)是相互對應的。目前很難估計這壹時期的失蹤情況,但從已有的研究(曾慶鸞等,1987,安太耀,1987;湖南區調度隊,1986;徐,1981;曾青鸞,1991;程等,1996),不排除此處有大的缺失,導致以無頜龍帶為代表的生物群或相當地層發育不全。

海退事件16:寶塔海退事件(BTRE),標誌為層序15(OSq15)與層序16(OSq16)之間的ⅱ型界面,與中華蠟蚧動物群Dongklaceras-Richard的衰退有關。insculptus區外觀基本壹致(Munn等,1979,曾慶鸞等,1987)。根據該地區的地層記錄,這次海退事件造成的地層損失不是很明顯,因此規模可能不會太大。

海退事件17:梅江海退事件(MJRE),標記為層序16(OSq16)與層序17(OSq17)之間的II型界面。這個界面的上下地層屬於p?Insculptus帶,但大致對應的是Nankinolithus-Foliomena動物群的興盛和Richardsonoceras動物群的衰落(Munn et al .,1979;榮佳宇,1984;曾慶鸞等,1987)。從上、下層序的巖性和沈積相的相似性來推斷,該區地層損失可能不會太大。

海退事件18:臨湘海退事件(LXRE),以層序17(OSq17)與層序18(OSq18)之間的I型界面為標誌。這壹界面與臺地相區(峽東-湘西北)的扁平筆石和復雜筆石(=四川筆石)的筆石動物群面貌基本壹致,與Amorphognathus ordovicicus和Protopanderodus?insculptus之間的替換對應(曾慶鸞等,1987)。結合湘中地區(徐,1981)和鄂東南地區(等,1984)的情況,推測此次海退事件很可能造成相關地層的部分損失,如線紋鯛、扁鰭鯛等,是壹次大規模的海退。

海退事件19:五峰海退事件(WFRE),以層序18(OSq18)頂部的大型ⅱ型層序界面為標誌。這個倒退事件早就有人註意到了(穆恩智,1954;榮佳宇,1984;陳(1984).在研究區也有較為顯著的表現,許多地區都有不同程度的地層損失。桃園茅草鋪-慈利坊坪地區,典型t帶以上地層缺失;慈利縣羊角嶺至巖泊渡,全序列18 ((SQ 18)、17(OSq17)、16(OSq16)頂部缺失,此界面頂部覆蓋有萊氏冠癭蚊。

需要註意的是,從夏香東部到湘西北的五峰組和龍馬溪組的交界處,往往發育厚度為0.2~0.5m的泥灰巖或鈣質泥巖,富含Hirnantia等貝殼化石,是壹種典型的海退後在陸架邊緣形成的“淺海凝縮沈積”(Gomez和Lopez,198),在層序結構上屬於上覆層序的陸架邊緣體系域(SWST)。實際上,它的底部標誌著奧陶紀最後壹次海退事件,它的頂部標誌著誌留紀最早的海侵事件。

通過對各層序及相應海退事件的生物年代地層分析,初步獲得了上揚子地臺東南緣奧陶系層序地層年代框架的壹些認識。與前述圖3-1相對應,圖4-1和圖2從不同角度展示了這壹框架的總體分布特征和時空演替過程。

從圖4-1和2可以清楚地看出:

圖4-上揚子地臺東南緣奧陶系層序地層格架概述(圖例見圖3-11)

(1)總體上,各層序厚度在臺地邊緣附近最大,在臺地和盆地內部較薄。與osq1-osq7、OSq8-OSq12和OSq13-OSq18之和相比,後者占了各相總厚度的大部分,而前者則反映了平臺被淹沒後的整體饑餓感。這與第二章的分析是壹致的。

(2)湘中至峽東OSQ 1的沈積相類型呈現出壹個巨大的飛躍性變化,表現為寒武-奧陶紀之交相對海平面的巨大變化。

(3)大灣期和廟坡期表明海水迅速侵入臺地,原始臺地被淹沒。這也與第壹章和第三章的分析相壹致。

(4)位於臺地邊緣斜坡相區的酒西地區OSq12的丟失,可能暗示牯牛灘海退事件2(GRE2)也受到該地區基底構造的影響。而OSq18的頂部,甚至是OSq17和OSq16的壹部分,與其他地方並不協調,這也說明這裏可能有區域構造疊加。

圖4-2上揚子地臺東南緣奧陶系層序地層年代格架

1-剝蝕量損失(大暴露狀態下);2-沈積損失(處於饑餓狀態);3-古喀斯特地貌(誇張表現);4-濁流沈積;5—黑色頁巖中的含錳黃鐵礦結核

從以上分析我們也可以知道,雖然目前的工作還很粗糙,但不難看出奧陶紀生物群(帶)的演替與這裏的海平面變化密切相關。基本上可以說,每壹次新的海平面下降和上升都會帶來壹次重要的生物群演替。顯然,深入分析它們之間的關系將在奧陶紀生物宏觀演化方面取得非常重要的成果。同時也表明層序地層學方法將有助於傳統古生物學及相關學科的研究。

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