湖北恩施地区早三叠世牙形石生物地层研究

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作者吕政艺
来源中国地质大学(北京)
出版年2015
摘要
自显生宙以来,地球生命经历了至少五次生物集群大绝灭事件,其中,古-中生代之交(即二叠纪-三叠纪之交(PTB))大绝灭是最大的一次,为了揭示大绝灭之后生物准确的复苏时间和速率,控制早三叠世地层的高分辨率时间尺度显得尤为重要。牙形石的生物地层学研究在三叠系生物地层研究中扮演着重要角色,特别是在年代地层界线的精确标定以及地层划分和可靠对比的实际工作中常被选被作首要标志并发挥了极大的作用。我国华南地区广泛分布出露完好的下三叠统海相碳酸盐地层剖面。出露良好的剖面在下扬子、中扬子、上扬子地区均有发现,这些剖面具有清晰的地质记录以及丰富的生物化石材料,因此在华南地区进行详细的生物地层和年代地层研究具有天然的优势和良好的基础。虽然我国华南地区牙形石生物地层的研究取得了丰硕的成果,然而与下扬子和上扬子地区相比,中扬子二叠-三叠系剖面研究程度不高,特别是鄂西地区尚缺少早三叠世牙形石生物地层的研究。鄂西恩施甘溪剖面和建始剖面古地理处于峡口-利川海湾南缘的扬子碳酸盐台地斜坡上,两者相距50公里,剖面具有保存完整的海相沉积地层系列,是研究二叠-三叠系牙形石生物地层以及沉积环境的理想剖面。为丰富我国下三叠统牙形石资料,探讨印度阶与奥伦尼克阶界线的划分,提高鄂西地区早三叠世地层划分对比精度,并提供精确的时间格架,选择湖北恩施地区甘溪剖面和建始剖面进行早三叠世牙形石生物地层研究。通过详尽细致的牙形石生物地层研究获得了较多数量的牙形石标本,据此建立的若干牙形石带能够与国内外下三叠统经典剖面进行广泛而详细的地层对比。作者在湖北恩施甘溪剖面通过系统的下三叠统牙形石生物地层学工作,获得牙形石共1300余枚,识别出了10属20余种,主要包括Clarkina,Neoclarkina,Hindeodus,Isarcicella,Neospathodus,Novispathodus,Cratognathodus,Platyvillosus,Parachirognathus以及Ellisonia等。自下而上可以划分出6个牙形石带,依次为:Hindeodus parvus带?,Isarcicella staeschei带,Clarkina planata带,Neoclarkina discreta带,Neospathodus dieneri带,Novispathodus waageni带。其中,Isarcicella staeschei带,Neoclarkina discreta带为本次工作中本剖面首次建立,同时,首次在该剖面建立的Neospathodus dieneri带中清晰地分离出Ns. dieneri Morphotype 1亚带,Ns. dieneri Morphotype 2 亚带和Ns.dieneri Morphotype 3亚带;以及首次在甘溪剖面识别出Nv. waageni eowaageni,从Novispathodus waageni带中细分出Nv. waageni eowaageni和Nv. waageni waageni两个亚带。根据Nv. waageni eowaageni首现位置,将甘溪剖面的印度阶-奥伦尼克阶界线划在大冶组第67层, 在野外位于距离大冶组底168.94m的330层底部位置。在巢湖剖面和峡口剖面Novispathodus waageni eowaageni的首现层位皆低于Novispathodus waageni waageni,并明显低于菊石Flemingites–Euflemingites带,表明巢湖剖面和大峡口剖面具很好的全球对比性。由于发现Hindeodus parvus的层位距离大冶组底部较远,尚不能根据Hindeodus parvus首现层位定义二叠-三叠系界线,通过全球界线层型煤山剖面以及同处中扬子区且沉积背景相似的大峡口剖面的岩相学等综合特征对比,暂将二叠系-三叠系界线划在237层。在建始剖面,共鉴别出9属20余种。自下而上建立7个牙形石带依次为:1)Clarkina yini-Clarkina zhangi带,2)Hindeodus changxingensis带,3)Hindeodus parvus带,4)Clarkina planata带,5)Neospathodus dieneri带,6)Novispathodus waageni带,7)Triassospathodus homeri。以上7个牙形石带均为本研究在该剖面首次建立。在建始剖面也获得了较多的Ns. dieneri分子,从中区分出Ns. dieneri的3个形态亚种,并根据其不同的地层延限,将Ns. dieneri带细分为3个亚带,有效的提高了地层对比精度。由于发现Hindeodus parvus的层位距离大冶组底部较远,通过地层对比及结合前人研究成果暂时将建始剖面二叠-三叠系界线划在136层中。该剖面尚未识别出Novispathodus waageni eowaageni,根据Novispathodus waageni waageni首现层位将建始剖面印度阶与奥伦尼克阶界线划在225层+4m的位置;另外,在226层+3m的层位发现了Triassospathodus homeri分子,指示该段地层已属于斯帕斯亚阶。鄂西地区的甘溪剖面和建始剖面早三叠世牙形石生物地层能与煤山全球层型剖面(GSSP)和安徽巢湖剖面以及湖北大峡口剖面进行较好对比,在甘溪剖面根据Novispathodus waageni eowaageni的首现层位,确定了印度阶与奥伦尼克阶的位置。鄂西地区建立的早三叠世牙形石生物地层序列,提高了鄂西地区早三叠世地层划分对比精度,为研究该时期牙形石的分异、演化和灭绝提供良好素材,丰富华南下三叠统化石资料的同时为P/T重大地质突变期生物与环境协同演化提供精确的时间格架。

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