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1、湖北宜昌志留系龙马溪组几丁虫及其年代和生物复苏意义 陈孝红 危凯 张淼 张保民 周鹏 中国地质调查局武汉地质调查中心 摘 要： 调查分析了位于湖北省宜昌市分乡的一口志留系钻孔, 在龙马溪组下段至上段下部的进尺约 100 m 的岩芯中采取了 313 件样品进行几丁虫分离, 其中 165 件炭质泥岩和泥岩样品中共发现保存完整的早志留世几丁虫化石 917 枚。自下而上识别出 Belonechitina?postrobusta, Conochitina alargada, Armoricochitina sp.和 Conochitina emmastensis 生物带。几丁虫生物带的组合特征和时代意义
2、, 及其与全球其它地区同期几丁虫对比, 暗示几丁虫Conochitina alargada 的始限位置与笔石 Monograptus triangularis 的始限位置接近, 可以作为埃隆期底界界线划分的生物化石参考标志之一。志留纪龙马溪组几丁虫多样性最早发生在鲁丹期末期, 在埃隆期晚期出现丰度和分异度的明显升高。微量元素组成的环境意义研究显示龙马溪组下段下部黑色页岩与下段上部深灰色页岩和上段下部黄绿色页岩形成于氧化环境, 龙马溪组下段下部黑色页岩中几丁虫属种稀少不是环境所致, 而是奥陶纪生物大绝灭之后志留纪几丁虫生物复苏之前几丁虫生物残存复苏阶段的产物, 暗示奥陶纪大绝灭之后志留纪几丁虫生
3、物复苏开始于鲁丹期晚期, 并在埃隆期中-晚期发生辐射。关键词： 几丁虫; 生物地层学; 龙马溪组; 志留系; 湖北; 作者简介：陈孝红, 1964 年出生, 湖南新宁人, 研究员, 主要从事地层古生物学研究、页岩气资源调查评价等。Email:。收稿日期：2016-08-16基金：国土资源部公益性行业科研专项 (项目号 201311062) Chitinozoans of the Silurian Longmaxi Formation in Yichang, Hubei Province and its Significance for Choronostratigraphy and Biore
4、coveryCHEN Xiaohong WEI Kai ZHANG Miao ZHANG Baoming ZHOU Peng Wuhan Centre of China Geological Survey; Abstract： The study carried out an investigation for a drilling core of the Silurian System in Fengxiang town, Yichang, Hubei Province.313 samples were collected from about 100-m-long core consist
5、ing of the Lower Member and the lower Upper Member of Silurian Longmaxi Formation.Among them, 165 samples of black shales and dark mudstones produce well-preserved Early Silurian chitinozoans.Four chitinozoan biozones were recognized, which include Belonechitina?postrobusta, Conochitina alargada, Ar
6、moricochitina sp.nov.and Conochitina emmastensis biozones in an ascending order.Each chitinozoan biozone was diverse and includes new species occurring with well known species, and can be correlated with chitinozoan biozones found from the contemporary strata of the Latvia, Estonia and other areas.T
7、he relationships between the chitinozoan biozones and the graptolite in the Silurian of the Yichang area indicate that the FAD of the chitinozoan Conochitina alargada is the same as that of the graptolite Monograptus triangularis, and can be regarded as one of the biomarks which defined the basal bo
8、undary of the Aeronian stage.Keyword： chitinozoa; biostratigraphy; Longmaxi Formation; Silurian; Hubei; Received： 2016-08-16龙马溪组由 Lee (1924) 创建的“龙马页岩”演变而来。创名地点在秭归新滩龙马溪。后经 Hsieh et al. (1925) , Sanxia Stratigraphic Division of Geological Bureau of Hubei Province (1978) , Ni Yunan (1978) , Wang Xiaofe
9、ng et al. (1987) 等厘定后使用至今。厘定后的龙马溪组以产笔石的黑色泥岩的出现为界, 与下伏五峰组顶部观音桥层水云母黏土岩相区分。岩性上分上、下两段。其中下段下部为黑色页岩, 上部渐变为灰黑色、深灰色、灰色页岩, 产大量聚集方式保存的笔石化石。上段由黄绿色页岩、泥质页岩夹少许粉砂岩组成, 下部笔石丰富, 上部笔石化石减少, 出现少量介壳化石。宜昌地区志留系龙马溪组发育完全, 笔石序列清楚, 不仅是国际志留系底界划分对比的标准地区之一, 而且发育有穿越埃隆阶底界连续笔石化石, 是研究和重新厘定志留系底界以及志留系下部埃隆阶底界标志的重要地区 (Rong Jiayu et al.,
10、2000) 。另外, 志留纪, 特别是志留纪早期是奥陶纪生物大绝灭之后生物复苏的重要时期 (Rong Jiayu et al., 2004a) 。因此, 开展宜昌地区志留系龙马溪组, 特别是龙马溪组下段高分辨几丁虫生物地层学和化学地层学研究, 不仅有助于重新厘定或完善志留系兰多维列 (Llandovery) 统内部埃隆阶底界界线标志, 而且对于查明奥陶纪生物大绝灭之后, 志留纪几丁虫生物复苏过程和机制具有十分重要的意义。1 区域地质概况宜昌地区位于湖北省西部, 在大地构造位置上属于扬子地台北部黄陵隆起东南缘。区内黄陵隆起核部主要由前南华系结晶基底古太古宙崆岭杂岩群和侵入其中的花岗岩组成 (We
11、i Yunxu et al., 2015;Song Fang et al., 2016) 。围绕前南华系基底, 成环带状连续分布有南华纪-志留纪地层以及少量的泥盆纪-三叠纪地层 (图 1) 。东南部见白垩系不整合覆盖在寒武系至三叠系不同层位地层之上 (Wang Xiaofeng et al., 1987) 。反映南华纪以来区内地壳构造稳定, 以垂直运动为主, 直到印支造山运动才褶皱造山, 并接受程度不等的剥蚀。图 1 三峡地区地质简图 Fig.1 Sketch mapping showing the locality of the drill core and geology in Yangt
12、ze Gorges 下载原图Pre-Nh前南华系;Pre-Z前震旦系;Nh-Z南华系-震旦系;寒武系, O奥陶系;S志留系;D-P泥盆系-二叠系;T-J三叠系-侏罗系;K白垩系 Pre-NhPre-Nanhua System;Pre-ZPre-Sinian;Nh-ZNanhua-Sinian;CCambrian;OOrdovician;SSilurian;D-PDevonian-Permian;T-JTriassic-Jurassic;KCretaceous晋宁运动之后, 宜昌地区进入稳定地台发育阶段。新元古代中晚期南华纪地层不整合覆盖在崆岭杂岩群之上, 底部发育一套河流相沉积 (Song F
13、ang et al., 2016) , 向上逐步转化为滨海相、海相沉积, 至震旦纪开始进入稳定碳酸盐台地和台地边缘发育阶段, 广发发育碳酸盐沉积。直到中奥陶世晚期, 伴随华夏板块向北推覆, 中扬子地块南部被动大陆边缘变形隆升, 宜昌地区转化为前陆盆地, 接受了下志留统厚度近千米的碎屑沉积。由于宜昌地区震旦系-下志留统为连续海相沉积, 不仅构造简单, 地层发育完整, 化石丰富, 而且拥有宜昌黄花场中奥陶统大坪阶底界及王家湾上奥陶统赫兰特阶底界两个全球界线层型剖面和点 (Wang Chuanshang et al.2013) , 因此, 宜昌地区不仅是我国南方, 乃至全球南华系-下志留统多重地层划
14、分对比的典型地区, 而且伴随海平面的上升还发育有寒武系水井沱组, 奥陶系五峰组和志留系龙马溪组页岩等多套黑色页岩, 是中扬子地区寒武系水井沱组, 奥陶系五峰组和志留系龙马溪组页岩气有利区带之一 (Song Xu et al., 2013;Zhang Yaguan et al., 2015;Ran Bo et al., 2016) 。2 材料和方法由于 Wang Xiaofeng et al. (1987) 等描述的宜昌王家湾-马鞍山志留系标准剖面上的龙马溪组剖面已经基本被植被覆盖, 龙马溪组下段和上段下部剖面虽有零星露头出现, 但风化严重, 采样困难。因此, 本次研究选择与典型剖面紧邻的宜昌普
15、溪河地区, 针对龙马溪组下段至龙马溪组上段下部进行几丁虫和化学样品的钻探取样 (ZK1) , 从而为开展志留系 Llandovery 统早-中期高分辨率几丁虫生物地层学和化学地层学研究提供了保障。钻探开孔在龙马溪组上段下部, 钻至奥陶系临湘组瘤状灰岩 5m 后终孔, 井深约110m。从钻探岩心上看, 五峰组-龙马溪组底部的硅质岩、硅质岩夹黑色炭质页岩段 (层) 厚 5.1m, 龙马溪组下段黑色炭质页岩 (层) 厚 13.35m, 上部深灰色泥岩 (层) 厚 36.9m, 龙马溪组上段底部灰绿色泥岩 (层) 厚 20.3m, 黄绿色泥岩 (层) 29.5m。除上述第 I 层岩心破碎, 取芯率较低
16、外, 其余各层取芯率达到 100%, 保证了志留纪早期剖面的完整性和连续性。根据宜昌分乡、黄华场五峰组-龙马溪组底部探槽以及王家湾五峰组-龙马溪下段剖面笔石分带研究结果 (Wang Xiaofeng et al., 1983, 1987) , 上述第层的分布时限对应奥陶系 Dicellograptus simplex 带至志留系 Parakidograptus acuminatus笔石带的分布范围, 第层对应志留系笔石 Cystograptus vesiculosus 带至Coronograptus cyphus 带, 第层对应志留系笔石 Monograptus triangularis带, 第层对应志留系笔石 Lituigraptus convolutus 带, 第层对应志留系笔石 Stimulograptus sedgwickii 带 (Rong Jiayu et al., 2003) 。几丁虫样品主要采于龙马溪组下段和上段底部的炭质泥岩和泥岩,
