全国地层工作与地层学研究新进展成果交流会

 

中国中三叠统青岩阶研究进展

姚建新、王立亭、纪占胜、王彦斌

中国地质科学院地质研究所

一、项目基本情况
二、研究剖面的地理位置和地质位置
三、剖面情况介绍 
四、牙形石带的划分与对比
五、青岩阶底界的研究 
六、结论

一、项目基本情况

  国际地层学研究中,下-中三叠统界线的划分是一个有争议的问题,其原因在于下三叠统上部奥仑尼克阶的界线层型位于北方区,中三叠统下部的安尼阶的界线层型位于特提斯区。而且两个阶界线附近菊石(Keyserlingites robustus)及牙形石(Chiosella timorensis)均存在生物混生过渡现象,影响了安尼阶界线的研究。
  中国西南地区从台地相到盆地相不同类型早-中三叠世地层均较发育,为奥仑尼克阶-安尼阶界线和青岩阶建阶研究的开展创造了有利条件。Payne 和魏家庸等(2004)在贵州罗甸县关刀剖面进行了奥伦尼克阶-安尼阶界线碳同位素地层、磁性地层和生物地层方面的研究,取得一些重要成果。

  在广泛收集前人资料的基础上,按照地层建阶研究项目设计书的要求,在贵州的贵阳市的青岩镇、紫云和望谟县等地区展开野外地质调查工作,详细测制了下-中三叠统界线剖面数条,系统采集了牙形石和大化石样品,此外还在望谟县甘河桥剖面中-下三叠统界线附近采集了同位素年代学样品。在青岩和甘河桥剖面下-中三叠统界线附近发现了丰富的牙形石化石,在甘河桥剖面中-下三叠统界线附近的玻屑凝灰岩中选出了单颗粒锆石,并进行同位素年代学测定研究。

  青岩阶由第二届全国地层委员会三叠系工作组于1999年12月在北京十三陵召开的第三届全国地层会议预备会期间提出。阶名源自于同名地层单位“青岩组”。青岩阶命名剖面位于贵州贵阳南约30km的青岩镇旁。
  德佑、陈康(1943年),赵金科等(1962),殷洪福(1962)、王义刚(1964)和贵州省地质矿产局(1987)先后对青岩剖面的“青岩组”进行了较详细的地层学研究 ,自下而上识别出了4个菊石带(层):①Leiophyllites-Ussurites层,②Nicomedites yohi带,③Paraceratites binodosus带,④P.trinodosus带。由于牙形石化石是三叠纪生物地层研究的一个重要手段,近期我们又在贵阳市青岩剖面紫云组上部和青岩组开展了详细的牙形石生物地层学研究,建立了下三叠统紫云组上部和中三叠统新苑组的中下部的牙形石生物地层序列。


二、研究剖面的地理位置和地质位置

  研究剖面地理位置位于贵州省贵阳市青岩镇和望谟县附近。剖面的地质位置位于右江地层区的黔南地层分区的中西部。右江地层区三叠系发育不全,但中、下三叠统分布比较广泛,可划分出六个组,自下而上分别为:下三叠统下部罗楼组,下三叠统上部紫云组,中三叠统下部青岩组、新苑组或许满组(三组为同时异相),中三叠统上部边阳组(贵州地质矿产局,1987)。我们的研究重点是下-中三叠统界线附近的下三叠统上部紫云组和中三叠统下部的青岩组或新苑组。 

  青岩阶命名剖面的地理位置位于贵州贵阳南约30km的青岩镇旁。贵阳-惠水的公路从其旁边经过,贵阳-青岩之间的公共汽车约半小时往返一班,交通条件十分便利。青岩阶层型辅助剖面望谟县甘河桥剖面的地理位置位于贵州省望谟县甘河桥村公路旁。贵州省紫云苗族布依族自治县-广西壮族自治区隆林各族自治县的公路从其旁边经过。
 

 


三、剖面情况介绍 

  在对多条剖面进行分析对比的基础上,我们选择了青岩阶的命名剖面作为青岩阶建阶层型剖面,望谟甘河桥剖面作为青岩阶层型辅助剖加以深入研究,并与菊石化石发育的紫云剖面进行了对比研究:
  在青岩剖面上,菊石类和腕足类等大化石丰富,研究程度较高;下-中三叠统的界线附近牙形分带清楚,含有一定数量、分布稳定的、可以用来进行全球对比的界线代表化石-Chiosella timorensis。并且其上下的地层连续、岩性一致,是一条比较理想的建阶层型剖面,在此开展青岩阶层型的研究有利于将我国的青岩阶推向世界。
  望谟剖面中-下三叠统的界线附近牙形石化石也很丰富,保存精美,含有Chiosella timorensis牙形石,牙形石带较为齐全。并且在新苑组底部出露玻屑凝灰岩,具有同位素测年上的优势。是一条很好的青岩阶层型研究的辅助剖面。
紫云剖面菊石等大化石丰富,地层研究程度较高。前人已作了一些牙形石研究。为了进行不同剖面的区域对比研究,在前人工作的基础上,我们在这条剖面上补作了一些工作,作为与其它两条剖面对比的参考。
  下面分别对三条剖面的研究情况作一简单介绍

1、青岩剖面

  青岩剖面位于贵阳市以南约30公里的青岩镇。自下而上可分为下三叠统紫云组、中三叠青岩组和垄头组(也称为狮子山脚段)。青岩组为李四光(1939)命名,19世纪末,德国人富赫斯(P.Fuchs)曾在此采集化石,由科肯(E.Koken)描述发表,许德佑、陈康于1943年详细地描述了该组珊瑚、棘皮、腕足类、双壳类、腹足类及头足类化石90余种,从而确定青岩组的时代为安尼期。

1.2.青岩阶顶部地层的研究
  王钰等(1959)取李四光青岩组的含义,将青岩组定义为泥页岩为主夹灰岩;上覆白云质灰岩和石灰岩定为法郎组。赵金科(1962)沿用这一用法。由于未发现可定义时代的大化石,因而怀疑其相当于关岭永宁镇一带的竹杆坡段的下部。后经贵州108地质队调查,发现了大量的腕足类化石,建立了狮子山脚段的腕足类Lisorhynchia pymaea组合。杨遵仪(1966)曾将狮子山脚段置于安尼期之顶,殷鸿福(1974)改归拉丁期之底。这些意见分歧表明厚65米的狮子山脚段具有两者过渡的色彩。
  我们在狮子山脚下垄头组底部的样品QLT2和QS3中发现了大量Neogonodolella属的化石,其中含有安尼阶顶部的带化石Neogondolella bifurcata。从而证明其为安尼阶晚期的地层。根据初步的野外调查,认为其上部极可能有安尼阶和拉丁界线地层存在,这将为青岩阶建阶的研究,特别是青岩阶顶界的限定提供有力证据。进一步的牙形石研究工作正在进行之中。
 

 

2、望谟剖面 
  
甘河桥剖面位于距望谟县城约9公里甘河桥村公路旁。贵州省紫云苗族布依族自治县-广西壮族自治区隆林各族自治县的公路从其旁边经过,交通位置极为便利,剖面沿着小河岸边出露,出露条件较好。该剖面构造活动影响较弱,仅在罗楼组底部有小断层将岩层轻微错动,下三叠统罗楼组和中三叠统新苑组界线附近的地层连续,牙形石分带清楚。下-中三叠统之间还具一层3-6m厚的玻屑凝灰岩,为同位素年代学研究和地层对比提供了便利条件。

3、紫云县石头寨剖面
  剖面位于紫云县东约2.5公里石头寨新苑村,下-中三叠统以钙质砂页岩为主,夹薄-中层灰岩。王义刚(1978)在罗楼组(广义)近顶部采集到丰富的菊石化石,认为早中三叠世菊石在过渡联系方面较世界其他地区的更具有特色和更为突出。王志浩(1982)首先报道了在该剖面的罗楼组顶部发现Chiosella timorensis,蒋武(1983)讨论了其分带情况,丁梅华(1990)对该剖面的晚二叠世-中三叠世的牙形石动物群进行了详细的研究,在下三叠统上部-中三叠统下部建立了三个牙形石带: Chiosella timorensis带、 Neogondolella regale带和Neogondolella constricta带。我们最近的研究结果与丁梅华(1990)基本相似,这里不再论述。


四、牙形石带的划分与对比

  根据牙形石化石在贵州省贵阳市青岩剖面和贵州望谟甘河桥剖面牙形石的研究,自下而上可识别出如下6个可与国内外进行对比的牙形石带:
6、Neogongdolella regalis延限带
5、Chiosella timorensis间隔带
4、Neospathodus homeri- N. triangularis 组合带
3、Neospathodus waageni间隔带
2、Neospathodus pakistanensis间隔带
1、Neospathdus cristagalli 间隔带
  按照国际上关于下-中三叠统界线的定义,其中Chiosella timorensis间隔带可作为下-中三叠统划分的标志。


五、青岩阶底界的研究 

1、生物地层学研究

  由于奥仑尼克阶和安尼阶的层型剖面分别位于北方区和特提斯区,化石类型有较大差别,给界线层型的研究带来很大困难。Nicora (1977) 研究了希腊和美国内华达的资料后,发现Chiosella timorensis产出于下三叠统以上层位,与中三叠统安尼阶的菊石共生,提出Chiosella timorensis带属于安尼阶的第一个牙形石带意见。Sweet等(1986)和Sweet (1988) 对Nicora (1977)的意见给予了支持。由于牙形石Chiosella timorensis带分布广泛,目前已被发现于内华达、希腊、土耳其、意大利、我国华南、巴基斯坦、克什米尔、印度、日本等地,其受生物区系的影响较小,有利于进行大区域或全球对比。目前大多数牙形石研究者倾向于用Chiosella timorensis带作为安尼阶的第一个牙形石带。 
  
根据Bender (1970) 和Kozur(1989)对意大利和土耳其牙形石研究,在早-中三叠世存在一个Neospathodus-Chiosella-Neogongdolella的牙形石演化系列。Chiosella timorensis代表了从NeospathodusNeogongdolella之间的过渡类型,化石特征明显,产出层位比较稳定。 在华南地区位于传统上作为下-中三叠统分界的玻屑凝灰岩层之下(王志浩等,1990;秦典夕等,1993),可作为下-中三叠统界线研究的良好标志化石。

  在贵阳青岩剖面,Neogongdolella regalis带出现于青岩组底部之上9.5m位置,下-中三叠统界线的代表化石Chiosella timorensis带出现于紫云组顶部之下1.5m的位置,其下分别为Neospathodus homeri-N. trangularis带和Neospathodus waageni带,基本构成一个演化系列;青岩阶底界(下-中三叠统界线)位于紫云组顶部之下1.5m处Chiosella timorensis带首现的位置。
 

 

  在贵州望谟甘河桥剖面,Neogongdolella regalis带出现于新苑组底部之上7.0m位置,Chiosella cf. timorensis带出现于紫云组顶部之下0.5m的位置,其下分别为Neospathodus homeri-N. trangularis带、Neospathodus waageni带、Neospathodus pakistanensis带和Neospathdus cristagalli带,也基本构成一个演化系列;青岩阶底界(下-中三叠统界线)位于紫云组顶部之下0.5m处Chiosella cf. timorensis带首现的位置。 
 

 

2、同位素年代学研究
  
在贵州望谟甘河桥剖面上,牙形石Chiosella timorensis首现层位之上0.5m处出现约 6 米厚的玻屑凝灰岩。而玻屑凝灰岩的存在为同位素测年工作提供了非常有利的条件。我们在玻屑凝灰岩中采集了25 公斤样品,应用高灵敏度高分辨率的二次离子探针质谱直接对界线附近的玻屑凝灰岩中的锆石进行了U-Pb年龄的分析,给出其206Pb/238U加权平均年龄为239.0±2.9Ma。与前人在贵州遵义相同层位进行的激光质谱40Ar-39Ar多阶段升温和全熔融等时年龄分析结果在误差范围之内一致(胡世玲等,1996) ,但本次测定结果更为精确。这个年龄代表了火山喷发的年龄,基本上可以作为青岩阶底界的年龄。它为建立和完善三叠系的地层年表提供了重要的放射性年代学证据。

六、结论

  综上所述,贵阳青岩剖面研究历史长,青岩组及其以下层位岩性特征明显、具有良好的生物地层序列,区域可比性较好,适合于作为我国青岩阶层型剖面。贵州省望谟县甘河桥剖面位于深水相区,地层连续,生物地层序列清楚,新苑组底界附近玻屑凝灰岩发育,具有良好的同位素年代学研究条件,适合于作为青岩阶层型辅助剖面。需要继续开展的工作有以下两方面:
  1、鉴于国际地质年层表(2004)将安尼阶底界年龄定为245.0±1.5Ma,为与国际接轨,应进一步加强青岩阶底界同位素年代学研究。
  2、贵阳市青岩剖面菊石、双壳类和腕足类等大化石研究比较详细,紫云组上部和青岩组中-下部牙形石等微体化石研究比较清楚;需要进一步加强青岩组上部牙形石生物地层工作和牙形石与菊石等大化石的对比研究。