华南奥陶系几丁虫序列及其年代地层界线标志

■华南奥陶系几丁虫序列及其年代地层界线标志

项目来源:国家自然科学基金委员会

起止时间:2003—2005年

项目负责:陈孝红

主要完成人:陈孝红，王传尚，李志宏，张淼

成果概况:本项目通过对鄂西、湘西、黔北、川渝东部、滇东和浙江常山等地奥陶系16条典型剖面的系统测制，780余件样品的系统分析和2 722枚几丁虫化石标本的扫描电镜观察和鉴定，在华南地区奥陶系中共识别出19个具有远距离对比的几丁虫生物带，为华南奥陶纪地层划分和对比提供了新的手段。其中，有关在鄂西地区分乡页岩中所发现的连续保存的几丁虫序列是目前世界上早奥陶世晚特马豆克期—早阿伦尼克世最完整的几丁虫序列；宜昌黄花场奥陶系大湾组几丁虫、笔石和牙形石精细生物地层划分和对比的研究成果，为宜昌黄花场剖面最终竞争成为全球中奥陶统底界界线层型剖面和点奠定了坚实的基础。在黔北地区上奥陶统涧草沟组中首次发现几丁虫化石，对研究我国钱塘江阶底界的划分与对比具有重要意义。另外，初步讨论了扬子地区奥陶系大湾组不同相区几丁虫的分布发育规律，指出浅水相区的几丁虫以卵形壳和刺饰发育为特点，而同期较深水环境中的几丁虫则以棒状或杆状壳最为丰富。

研究工作主要成果和进展如下。

（1）系统研究了分乡组和红花园组的几丁虫组合特点，厘定和完善了全球晚特马豆克期—早阿伦尼克世几丁虫序列。

晚特马豆克期—早阿伦尼克世几丁虫是几丁虫发生和首次辐射演化的重要时期，但同时也是世界上几丁虫研究最薄弱的环节之一。迄今在奥陶纪全球三大陆块（波罗的、北美和冈瓦纳）上均未建立起相应的几丁虫序列（Webby et al.，2004）。扬子地区的分乡组（＝分乡页岩，张文堂，1957）或桐梓组上部和红花园组一直被认为是晚特马豆克期—早阿伦尼克世时期的产物。基于鄂西宜昌黄花场和分乡陈家河分乡组和红花园组，并结合重庆城口翁溪沟红花园组（＝大槽组，傅昆，1982）几丁虫样品的系统采集、分析和研究，共发现几丁虫6属15种（其中Lagenochitina daobaowanensis为新种），自下而上识别出几丁虫Lagenochitina destombesi，Euconochitina symmetrica，Lagenochitina daobaowanensis和Conochitina raymondi带，并与同期地层的牙形石带和笔石带以及国外同期的几丁虫生物带进行了对比。指出国际上通常用的奥陶系第2个阶（当时国际上未命名，我国称之为道保湾阶）底部笔石带Tetragraptus approximatus带对比的几丁虫Euconochitina symmetrica带的下限明显低于前者；而与牙形石P.proteus带底界大致对比，道保湾阶的底界较Lagenochitina daobaowanensis带略低，从几丁虫Euconochitina symmetrica带上部通过（Chen X.H.，F.Paris and Wang X.F.，2006）。

（2）建立和完善了大湾组几丁虫、笔石和牙形石生物带的精确对比关系，提出Baltoniodus triangularis的始现位置位于笔石Azygograptus suecicus带上部，与几丁虫Belonechitinacf.henryi的始现位置接近，是全球中奥陶统底界理想的生物标志。

基于对宜昌黄花场、陈家河和兴山建阳坪大湾组剖面100个样品的系统分析，对其中获得的1 008枚几丁虫化石标本的扫描电镜观察、研究和鉴定，共发现几丁虫10属，30余种，其中4个新种（Sagenachitina dapingensis sp.nov.，Lagenochitina xiaoxitaense sp.nov.，L.xiakouensis sp.nov.和L.yilingensis sp.nov.），自下而上识别出几丁虫Lagenochitina lata，Belonechitina wengxigouensis，B.cf.henryi，Cyathochitina sp.aff.protocalix，Cy.yichangensis sp.nov.，Euconochitina pirum带和Rhabdochitina turgida带，并与国外同期的几丁虫生物带进行了对比，指出北美中大陆地区中奥陶统上部达瑞威尔阶中下部的几丁虫典型分子Rhabdochitina turgida，Euconochitina pirum在鄂西地区分别出现在达瑞威尔阶下部和大湾组上部，其分布时代明显较典型地区要低（Achab，1989；陈孝红等，2003，2004，2005；Webby et al.，2004；Chen X.H.and F.Paris）。通过大湾组下段—中段下部高精度牙形石生物地层学研究，建立了该期完善的牙形石演化谱系，指出我国传统的Baltoniodus triangularis生物带中并非含有典型的Baltoniodus triangularis，而仅出现该牙形石的祖先或其原始类型。典型的Baltoniodus triangularis出现在大湾组下段顶部，位于笔石Azygograptus suecicus带上部，与几丁虫Belonechitina henryi带，以及北美型牙形石Mircrozarkodina.flabellum带和笔石Isograptus.victoriae victoriae带的始现位置接近，具有全球广泛对比意义，是中奥陶统底界划分对比的良好生物标志（陈孝红等，2003；Wang X.F.et al.，2004，2005；S.Bergstrom and S.Finney，2004；S.Stouge et al.，2005）。

（3）开展了中奥陶统大湾期不同相区几丁虫组合面貌的对比研究，初步揭示了大湾期几丁虫生物相的基本特征。

大湾期是几丁虫分异发展和快速演化的重要时期（Wang X.F.and Chen X.H.，2004），同时也是上扬子地区沉积分异最明显的时期。通过对黔北遵义松林浅水碎屑岩相区湄潭组、鄂西开阔台地碳酸盐相区大湾组和浙江常山陆棚盆地边缘硅泥质相区的宁国组（下部）几丁虫组合的对比研究发现，几丁虫的分布和组合面貌受沉积相影响明显，其中黔北松林浅水碎屑岩相区湄潭组几丁虫的组合面貌虽然与鄂西大湾组相似，自下而上可划分为Belonechitinasp./Desmochitina ornensis，Belonechitina henryi/Desmochitina bulla，Cyathochitina protocalix带和Cy.yichangensis带等，但上述各几丁虫组合中瓮状的Desmochitina和壳表刺饰发育的Benolechitina的几丁虫种十分丰富，数量占组合中总量的50%以上。与此不同的是，浙江常山地区宁国组下部的几丁虫以杆状和棒状壳的Rhabdochitina和Clavachitina的种发育为特点，几丁虫化石的分带性不明显（陈孝红等，1996，2005）。

（4）描述和研究了上扬子地区庙坡组Nemagraptus gracilis笔石带地层的几丁虫组合，厘定和完善了达瑞威尔阶几丁虫序列。

根据对浙江常山黄泥塘达瑞威尔阶界线层型剖面AEP179AEP250各层以及城口廖子口和鄂西宜昌普溪河庙坡组几丁虫样品的系统采集与分析，将达瑞威尔阶—艾家山阶下部的几丁虫自下而上厘定为Rhabdochitina turgida，Cyathochitina jenkinsi，Armoricochitina granulifera带和Lagenochitina sp.A带，指出Rhabdochitina turgida的最初出现位置与Undulograptus austrodentatus的始现位置接近，而Lagenochitina sp.A是上奥陶统底部Nemagraptus gracilis笔石带下部地层中几丁虫的常见分子，它们均具有重要的生物地层划分对比意义（陈孝红，2005；张淼等，2006）。

（5）在黔北地区涧草沟组和鄂西地区临湘组以及五峰组发现保存完好的几丁虫化石，填补了我国钱塘江阶底部几丁虫研究的空白，为涧草沟组和临湘组的划分与对比提供了新的依据。

基于黔北松桃陆地坪涧草沟组上部和五峰组下部，鄂西宜昌普溪河临湘组以及分乡王家湾五峰组几丁虫样品的系统采集与分析，将扬子地区钱塘江期的几丁虫自下而上划分为Cyathochitinacf.macestyensis，Eisenachitina parivicolla，E.ripae，Ancyrochitina merga带和Tanuchitina forsiformis带（陈孝红，2005）。指出Eisenachitina parivicolla的出现和大量繁盛与笔石Dicellograptus complanatus带的时限接近，可以作为钱塘江阶底界的生物标志之一。由于黔北涧草沟组和扬子台地内部广泛分布的临湘组以含大量Nankinolithus为特征，尽管在贵州松桃陆地坪涧草沟组上部和五峰组发现有可靠的D.complanatus带笔石存在（陈旭等，2003），但上述地层是否完全与英国阿什极尔底部含D.complanatus笔石带的地层对比尚缺乏足够的证据。故而，上述涧草沟组和临湘组以及五峰组几丁虫化石的发现不仅填补了我国这一时期几丁虫研究的空白，对确定钱塘江阶底界的位置具有一定的意义。

综上所述，项目组经过3年的努力，详细研究了奥陶系道保湾阶（宁国阶或玉山阶）、大湾阶、艾家山阶和钱塘江阶底界界线层型（候选）剖面和与此相关的华南不同相区典型剖面界线地层中几丁虫的分布发育规律和组合特点，及其与笔石、牙形石生物带的关系。取得成果如下:①以笔石或牙形石生物带为基础的，建立或重新厘定我国奥陶系几丁虫生物地层序列；②提出上述每个年代地层单位底界界线划分的几丁虫标志；③初步研究了大湾期不同生物相（或生物地理区）几丁虫多样性事件以及几丁虫、笔石、牙形石带之间的关系，指出了大湾期几丁虫生物相特点，为提高华南地区这一时期不同相区地层对比的准确性提供了新的证据；④该项目已在国内核心刊物发表论文6篇，在国外核心刊物发表论文1篇，其中SCI收录论文2篇；提交国际会议论文2篇，全国性学术会议论文摘要1篇。

（陈孝红　编）