全球界线层型剖面

■全球界线层型剖面——宜昌黄花场金钉子剖面的内涵和启示

项目来源:中国地质调查局，全国地层委员会

起止时间:2008—2010年

项目负责:汪啸风

主要完成人:汪啸风，Stouge S.，陈孝红，李志宏，王传尚等

成果概况:经国际奥陶系地层分会和有关专家近20年的调查与评述，我国湖北宜昌黄花场剖面得以在与全球其他地区相当剖面的比较与竞争中脱颖而出，最终经国际奥陶系分会（ISOS）、国际地层委员会（ICS）和国际地质科学联合会（IUGS）批准和认定为中奥陶统暨大坪阶底界的全球界线层型剖面和点位（GSSP），即金钉子，其主要原因如下。

（1）黄花场剖面交通方便，距宜昌市仅22km，剖面位于宜昌至兴山主干公路旁，坐落于三峡国家地质公园奥陶系园内，并建有保护区和金钉子剖面指示碑和保护标志，一直受到国家和各级政府的保护。

（2）所建议中/下奥陶统界线上下剖面出露完美，厚度适中，构造简单，未见任何构造破坏；牙形石色变指数（CAI）和有机壳化石反射率的研究表明（Wang et al.，1993），该剖面适宜开展古地磁和化学地层的研究。

（3）界线处于海侵的序列中，岩性、岩相均一，尤其是在连续的下/中奥陶统界线地层中保存了世界上最早出现的Baltoniodus triangularis，并有此种和其他多种类型牙形石（Gothodus，Microzarkodina，Periodon和Paroistodus谱系演化系列）佐证，这是世界其他地区相当剖面所不能媲美的（表1，图1）；并有笔石和保存完美的几丁虫伴生，故而使所确定的界线易于在北大西洋牙形石生物地理区和大西洋笔石生物地理区进行精确对比；亦可在北美中大陆牙形石生物地理区和太平洋笔石生物地理区识别和对比。

表1　黄花场剖面牙形石分带及其与相关笔石带的对比

图1　黄花场剖面中奥陶统与下奥陶统界线上下牙形石谱系演化序列

黄花场金钉子剖面所确定的中奥陶统和大坪阶底界界线生物层和点位，位于大湾组底界之上10.57m处，即SHod16层底部，与Baltoniody triangularis首次出现的点位一致，较牙形石Microzarkodina flabellum首现层位低0.2m，与上下Azygograptus suecicus笔石生物带的界线接近，与Belonechitina cf.henryi几丁虫生物带的底界基本一致，较几丁虫Lagenochitina combazi首现层位低0.5m，易于在全球识别和进行精确对比；此外，界线之下0.6m处所显示的从高位到低位的层序转换面和碳同位素最大偏移，与全球此时所发生低位事件密切相关，可作为识别该界线的物理和化学标志。

值得提出的是，黄花场“金钉子”的建立仅仅为我国中/下奥陶统界线研究挤入世界先进行列开了个头。通过对黄花场和相邻陈家河、丁家坡等剖面中下奥陶统界线高精度生物地层学的研究，以及不同国度奥陶系专家对该剖面及界线层所采集主要门类化石的检查、评述和相互交流，加上近两年来笔者等对我国江南过渡区北缘湖北通山和湖南桃江等地下与中奥陶统界线剖面的研究，在肯定黄花场金钉子剖面作为全球中奥陶统与下奥陶统界线对比标准的同时，笔者等深深地感到，“金钉子”的建立仅仅是奥陶系研究的冰山一角，由此引伸出下列一些更深层次的，或以往尚未重视的问题，亟待进一步研究和解决，否则，就违背了研究和建立“金钉子”的初衷。

（1）黄花场金钉子剖面的建立为全球中奥陶统与下奥陶统界线的划分与对比树立了通用的时间标尺，但不同相区中奥陶统与下奥陶统界线识别与精确对比问题，即Baltoniodus triangularis生物带与深水盆地相区相当笔石带的精确对比问题还值得进一步深入研究。这个问题实质上就是在当时处于低纬暖水型（或太平洋型）的笔石相区，如何识别和划分中下奥陶统界线问题。这也是长期以来全球不同生物地理区和生物相区中/下奥陶统界线划分对比中，尚未解决的有关牙形石和笔石生物带之间的精确对比问题。由于我国扬子地块奥陶纪时主要位于高纬北大西洋古生物地理区，因此在黄花场剖面中/下奥陶统界线标志和界线上下所产牙形石、笔石、几丁虫和腕足类、三叶虫等多系高纬凉水型分子或地方性分子，从而给当时仅产太平洋型笔石的地区（如澳大利亚，我国扬子地块盆地相区等）中/下奥陶统界线的划分与精确对比带来一定的困难。尽管根据黄花场GSSP所产Azygograptus suecicus生物带笔石的研究，并通过与波罗地海大区产北大西洋区笔石、并含有少许太平洋区笔石剖面的间接对比（Wang et al.，2005，2009）以及牙形石和笔石图形对比的方法，说明Baltoniodus triangularis生物带底部与Isograptus victorae victorae笔石带底部相当或接近（Stouge et al.，2005，2006）；此外，Maleze（2005）在瑞典南，Chen Xu等（2009）在我国江南过渡区（横塘剖面）也新发现一些有关Baltoniodus triangularis生物带与相关笔石生物带的对比依据，但遗憾的是至今无论在我国，还是在世界其他地方都没有发现Baltoniodus triangularis牙形石生物带与Isograptus victorae victorae和Isograptus victorae lunatus笔石生物带之间直接对比的证据，而我国江南过渡区是最有希望解决这个问题的地方，值得进一步研究。

（2）关于某些代表性牙形石、笔石和几丁虫的鉴定、分类和分带问题。通过黄花场剖面各门类化石的深入研究和对比，发现我国及世界中/下奥陶统界线层中所报道、且目前尚在使用的一些代表性牙形石、笔石和几丁虫在属种鉴定、分类和分带对比方面还存在不少问题。如:

1）我国过去所报道，现在还在使用的“Baltoniodus triangularis”生物带（安泰庠，1987；汪啸风等，1987）及该带上下牙形石生物带的划分、含义和时代对比问题，以及界线层中另外几个重要牙形石（Gothodus，Microzarkodina和Periodon，以及Trapezognathus等）及相关属种在鉴定和分类演化方面存在的问题（Wang et al.，2007，2009）。

2）当前我国所使用的“Corymbograptus deflexus”笔石生物带及其与下伏Didymograptellus eobifitus生物带，或者D.protobifidus生物带，或者D.bifidus生物带的关系，以及Azygograpus suecicus生物带的时限对比问题（Zhang ＆Chen，2003；Chen et al.，2003；Wang et al.，2005；Chen Xu et al.，2009），也是值得进一步研究的问题。

3）全球不同生物地理区几丁虫生物带，如Belonechitina henryi生物带和Conochitina langei和C.brevis生物带的时代及其与相当笔石和牙形石生物带的对比问题（Paris，1996；Webby et al.，2004；Chen et al.，2009）。

如不尽早解决上述这些问题，不仅影响对含化石地层时代的正确认识，以及我国与世界其他地区相关化石带的正确对比；同时也制约了我国和全球中/下奥陶统界线生物地层研究水平的进一步提高。

（3）中/下奥陶统界线层中低位事件和碳同位素异常问题。与早奥陶世晚期全球海平面下降事件（低位事件）（Nielsen，1992，2004；Ross ＆Ross，1992）密切相关，在黄花场剖面界线生物层之下0.6m处（大湾组下段中部与上部之间）存在一个层序界面，以及与此有关的碳同位素异常（Wang et al.，2005，2009），它们在界线识别和对比上具有重要的潜在意义，但由于所发现碳同位素异常在黄花场剖面变化幅度不大，是否具有广泛对比的可能性和作为中/下奥陶统界线划分和对比的物理和化学标志，还需通过其他相关剖面的研究进一步证实。

（汪啸风　编）