华南煤山剖面二叠系-三叠系界线地层中牙形石序列及其演化谱系

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丁梅华 赖旭龙 张克信

(中国地质大学地球科学学院,武汉 430074)

摘要 基于全球二叠系-三叠系候选界线层型和点(GSSP)—浙江长兴煤山剖面上二叠统至下三叠统牙形石材料,本文主要讨论了牙形石序列及Clarkina和Hindeodus-Isarcicella谱系的演化。建立了3个上二叠统—下三叠统的牙形石带,从下往上依次为:Clarkina changxingensis带、Hindeodus parvus带和Isarcicella isarcica带。Clarkina changxingensis带可进一步划分为3个动物群,即:Clarkina changxingensis-C.deflecta-C.subcarinata动物群、Hindeodus latidentatus-Clarkina meishanensis动物群和Hindeodus typicalis动物群。煤山剖面二叠系-三叠系界线地层牙形石序列的建立对于完善牙形石分带和全球对比具有重要意义,并有助于在煤山剖面上精确确定二叠系-三叠系界线。建立于煤山D剖面上的Clarkina演化系列仅出现在上二叠统,它代表了欧亚型Clarkina系列的后裔。该演化系列主要由Clarkina orientalis(Barskov and Koroleva)、C.subcarinata(Sweet)、C.wangi(Zhang)、C.changxingensis(Wang and Wang)、C. carinata(Clark)、C.dicerocarinata(Wang and Wang)等组成。Clarkina orientalis是C.subcarinata的祖先。C.subcarinata演化成3个分支,即:C.changxingensis、C.deflecta和C.carinata。C.deflecta进一步演化成C.dicerocarinata。Clarkinawangi的演化尚不清楚。长兴煤山剖面的Hindeodus-Isarcicella演化系列为Hindeodus latidentatus-H.parvus-Isarcicella turgida-I.isarcica。

关键词 牙形石 序列 谱系 二叠系 三叠系 界线 煤山 华南

1 引言

自从殷鸿福等(1988)提出Hindeodus parvus的首次出现作为全球三叠系的底界以来,这一建议被世界上越来越多的地层工作者和古生物学家所接受。因此,二叠系-三叠系界线附近的牙形石动物群的研究变得越来越重要。近年来许多学者对长兴煤山剖面上二叠统—下三叠统牙形石生物地层作了详细研究[1~14]。为了研究煤山剖面二叠系-三叠系界线地层附近含牙形石层,并建立详细的牙形石序列和演化谱系,我们牙形石研究小组在煤山剖面作了大量工作。作者之一张克信和两位研究生于1993年至1995年间,在煤山从东至西的7个采石场剖面上逐层采集了第24e层到第29层的120个牙形石样品。平均采样间隔为6cm,其中第27a层到第28层的采样间隔为4cm,其中最为重要的是A剖面第28层的sarcicella isarcica、B剖面的第25层中的Hindeodus latidentatus均是在煤山剖面首次发现[10,11]。这样,煤山剖面新的牙形石材料使研究建立该剖面二叠系-三叠系界线附近的完整的牙形石序列并讨论牙形石演化谱系成为可能。

2 牙形石带

根据煤山7个剖面上二叠系-三叠系界线附近第24层到第29层牙形石产出特征,可分为3个牙形石带。从下往上讨论如下(图1):

图1 长兴煤山剖面上二叠统—下三叠统主要牙形石的分布图

1—粘土;2—钙质泥岩;3—泥灰岩;4—泥质微晶灰岩;5—硅质微晶灰岩;6—生物碎屑微晶灰岩;7—石英;8—锆石;9—微球粒;10水平层理;11—波状层理;12—递变层理;13—

;14—有孔虫;15—牙形石;16—钙藻;17—腕足类;18—双壳类;19—菊石

2.1 Clarkina changxingensis带

Clarkina changxingensis(Wang and Wang)在二叠系-三叠系界线层附近分布于第24e层到第27b层,往下可延至长兴组下段的中部。Clarkinachangxingensis带以C.changxingensis(Wang and Wang)的首次出现作为其底界,以Hindeodus parvus(Kozur and Pjatakova)的首次出现作为其顶界。C.changxingensis分子在长兴组下段数量稀少,但在长兴组上段很丰富。王成源和王志浩[1]于1979年将长兴组分为2个牙形石带,即:Clarkina changxingensis-C.de lecta带和C.subcarinata-C.wangi带。这2个牙形石带是顶峰带,它们之间的界线不清,两个带明显部分重叠。因此,丁梅华对此2带进行了修订,并建议将长兴组从下往上分为C.subcarinata带和Clarkina changxingensis带2个牙形石带[15]。Clarkina changxingensis带在二叠系-三叠系界线附近的第24e层到第27b层从下往上包含如下3个动物群:

动物群1 Clarkina changxingensis-C.deflecta-C.subcarinata动物群。该动物群由Clarkina changxingensis(Wang and Wang)、C.deflecta(Wang and Wang)和C.subcarinata(Sweet)组成。它分布于第24e层,Clarkina changxingensis丰富,以Hindeodus latidentatus(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)的首次出现作为其顶界。该动物群分异度高,含牙形石种12个。在煤山剖面上本动物群与菊石Rotodiscoceras sp.及

类Palaeofusulina sp.共生。

动物群2 Hindeodus latidentatus-Clarkina meishanensis动物群分布在二叠系-三叠系界线粘土岩中(第25、26层)。本动物群以H.latidentatus(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)和Clarkina meishanensis Zhang,Lai,Ding,Wu and Liu的出现为底界,以Clarkina meishanensis消失为顶界。与动物群1相比本动物群的丰度有所下降,但分异度仍然较高,含9个牙形石种。其中Clarkina changxingensis(Wang and Wang)和C.deflecta(Wang and Wang)仍占优势。含动物群2的层位相当于赵金科[2]的“Otoceras层”下部,盛金章等[3]的“混生层1”,殷鸿福等[9,16]的“下过渡层”的下部和王成源[7]的“界线层1”。动物群2在第26层——黑色粘土层中与菊石Otoceras(?)sp.、Hypophiceras spp.共生,这2个菊石属原被认为是三叠纪最早期分子。但是,它们的出现时代受到了质疑[6,17]。Otoceras(?)sp.、Hpophiceras spp.与许多二叠纪典型分子如Pseudogastrioceras sp.、Clarkina changxingensis和C.de lecta共生。杨守仁等[18]报道在江苏镇江大力山原定为三叠系底部的Hypophiceras层所含的牙形石均为晚二叠世长兴期典型分子,应与本文的动物群2属同期产物。在国际二叠系-三叠系界线工作委员会工作会议上Kozur口头报道了把格陵兰的样品送给Sweet教授后,后者在下Hpophiceras层中发现了早长兴期的牙形石Clarkina subcarinata和C.orientalis;在Otoceras boreale层中发现了晚长兴期的Hindeodus latidentatus;在Ophiceras层中发现了H.parvus(二叠系-三叠系工作组通讯,1993年2号)。这进一步说明Otoceras层下部和Hypophiceras层可能属于长兴阶顶部而不属于下三叠统。

动物群3 Hindeodus typicalis动物群产出于第27a和27b层。该动物群是以二叠纪Clarkina类群牙形石分子如Clarkinade lecta(Wang and Wang)、C.orientalis(Barskov and Koroleva)、C.meishanensis Zhang,Lai,Ding,Wu and Liu的大量绝灭作为开始,以三叠系底部的Hindeodus parvus(Kozur and Pjatakova)的首次出现作为其顶界。本动物群以Hindeodus typicalis(Sweet)最常见,含少量Ellisoniasp.。在华南乃至全球二叠系-三叠系界线剖面上,在Hindeodus parvus(Kozur and Pjatakova)首次出现以下一般有一段厚数厘米到数米的地层,除含Hindeodus typicalis及少量Ellisonia外,其他牙形石少见,该段地层即为动物群3的赋存层位。动物群3属种单调,丰度和分异度均较低,是二叠纪与三叠纪之交生物大绝灭后生物复苏前的低潮期产物。Sweet[19,20]在克什米尔和巴基斯坦盐岭地区建立了Hindeodus typicalis带作为下三叠统的第一个牙形石化石带。Matsuda[21]从下往上将其进一步划分为Hindeodus minutus带、Hindeodus parvus带、Isarcicella isarcica带,并认为Hindeodus minutus带和Hindeodus parvus带分别归于Otoceras woodwardi菊石带的下部和上部,而Isarcicella isarcica带则归于Ophiceras tibeticum菊石亚带的下部。作者认为本文中的Hindeodus latidentatus-Clarkina meishanensis动物群和Hindeodus typicalis动物群相当,Matsuda的Hindeodus minutus带可与Otoceras woodwardi带的下部对比;Hindeodus parvus带相当于Matsuda的Otoceras woodwardi带的上部,Isarcicella isarcica带相当于Ophiceras带的下部。煤山动物群3的产出层位相当于盛金章[3,22]的“混生层2”下部,殷鸿福等[9,16]的“上过渡层”下部和王成源[7]的“界线层2”下部。

2.2 Hindeodus parvus带

该带分布于下三叠统的第27c、27d层中,以Hindeodus parvus(Kozur and Pjatakova)的首次出现为底界,以Isarcicella isarcica(Huckriede)的首次出现为顶界。本带牙形石属种十分单调。王成源[73]曾在长兴忠心大队剖面上的第882-3层和第882-4层(相当于第27c、27d层)中报道了晚二叠世的Clarkina changxingensis和Hindeodus julfensis(Sweet)。这表明Clarkina changxingensis和Hindeodus julfensis的残存分子可延续到三叠系底部与Hindeodus parvus共生,也就是说本带牙形石动物群具有二叠纪和三叠纪类型的混生特征。本带相当于盛金章等[3,22]的“混生层2”上部,殷鸿福等[9,16]的“上过渡层”上部和王成源[7]的“界线层2”上部。Hindeodus parvus作为早三叠世格里斯巴赫期的分子广泛分布。

2.3 Isarcicella isarcica带

该带分布在第28、29层,是Isarcicella isarcica的延限带,以Isarcicella isarcica(Huckriede)的首次出现为底界,顶界不清。Isarcicella isarcica首次发现于煤山A剖面的第28层[10,11],但在第29a层该种没有发现(注:近年在第29层已发现了此种),但是在D剖面的第29a层发现了Isarcicella turgida(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd),也发现了Clarkina planata(Clark)[20]。在具体情况下,Isarcicella turgida的出现可早于[23]或晚于[24]I.Isarcica的出现。一般认为上覆的含I.turgida的层位仍属于Isarcicella isarcica带,即使在含I.turgida的层位中没有发现I.isarcica。根据第29a层牙形石特征,由于Isarcicellaturgida在该层的出现,作者认为它属于Isarcicella isarcica带。本带相当于盛金章等[3,22]“混生层3”,殷鸿福等[9,16]的“上过渡层”顶部和王成源[7]的“界线层3”以及杨遵仪等[4]的Pseudoclaraia wangi-Ophiceras带的底部。Isarcicella isarcica与Hindeodus parvus一样,是世界性广布分子,在亚洲、欧洲和美洲均有产出。

3 煤山剖面二叠系-三叠系界线附近Clarkina谱系和Hindeodus-Isarcicella谱系

3.1 Clarkina谱系演化

煤山D剖面上的Clarkina演化系列仅出现在上二叠统并代表欧亚演化系列的后代[25]。它主要由Clarkina orientalis(Barskov and Koroleva)、C.subcarinata(Sweet)、C.wangi(Zhang)、C.changxingensis(Wang and Wang)、C.deflecta(Wang and Wang)、C.carinata(Clark)和C.dicerocarinata(Wang and Wang)等组成。煤山D剖面上长兴期Clarkina种的分布见表1。有关Clarkina演化系列(图2)讨论如下:

表1 煤山剖面长兴期Clarkina种的分布

图2 Clarkina谱系演化

Clarkina orientalis(Barskov and Koroleva)在煤山剖面发现于龙潭组上部,所以,Clarkina orientalis仍然是C.subcarinata(Sweet)的祖先。C.subcarinata在长兴期演化成3个分支,它们是Clarkina changxingensis、C.deflecta和C.carinata。C.changxingensis的Pa分子是一种对称性分子,该种的分布范围自长兴组下段中部到长兴组上段的顶部。Clarkina deflecta的Pa分子明显具有一个对称过渡系列(表2),其Pa分子根据隆脊与其齿台后缘相交于中部、左边或右边,分别称为近对称型、左(旋)型和右(旋)型。C.deflecta分布于长兴组下段中部到长兴组上段的顶部。Clarkina deflecta通过其Pa分子齿台前缘的分化进一步演化成Clarkina dicerocarinata(Wang and Wang)。Clarkina carinata是通过C.subcarinata齿台后缘一侧或两侧变窄演化而来。Clarkina wangi分布于长兴组下段中部到长兴组上段,它可能是由Clarkina leveni(Kozur,Mostler and Pjatakova)演化而来,但这一假设未被证实。

表2 长兴煤山D剖面长兴组Clarkina delecta的Pa分子的后端对称性分类

总之,Clarkina谱系的繁盛阶段在晚二叠世,尤其是在长兴期。

3.2 Hindeodus-Isarcicella谱系演化

Hindeodus parvus(Kozur and Pjatakova)是介于sarcicella和Hindeodus之间的牙形石种。Hindeodus parvus的Pa分子的形状与Hindeodus属其他种十分相似,但在尚无parvus的分枝型分子的报道这一点上又与Isarcicella很相似。这样,H.parvus的归属还未确定。本文将H.parvus归入Hindeodus属。Hindeodus parvus分布于三叠系底部,出现比Isarcicella isarcica早。因此,H.parvus在二叠系-三叠系界线地层的indeodus-Isarcicella谱系演化中具有很重要的意义。现在,在长兴煤山B剖面的第25层(白粘土)中发现了Hindeodus latidentatus(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)。我们认为H.latidentatus是Isarcicella谱系的先驱分子。除H.parvus细齿高度比H.latidentatus细齿高度要高之外,H.latidentatus的Pa分子与H.parvus的Pa分子十分相似。Orchard[26]将煤山B剖面第25层中的Hindeodus latidentatus定为H.aff.parvus。但是,我们认为H.latidentatus可从晚长兴期延至早格里斯巴赫期,而H.parvus仅出现于格里斯巴赫期。煤山B剖面的标本更接近于H.latidentatus而不是H.parvus。下面根据长兴煤山剖面的牙形石资料对Hindeodus-Isarcicella谱系演化进行讨论(图3)。

图3 煤山剖面Hindeodus-Isarcicella谱系Pa分子的演化

Isarcicella isarcica(Huckriede)采自煤山A剖面第28层;I.turgida(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)产于煤山忠心大队剖面的第882-3层(据Wang,1994);H.parvus(Kozur and Pjatakova)产自煤山D剖面第27c层;H.latidentatus(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)产于煤山B剖面二叠系顶部的第25层

Hindeodus-Isarcicella谱系由H.latidentatus、H.parvus、Isarcicella turgida和Isarcicella isarcica组成。Hindeodus latidentatus出现在煤山B剖面上二叠统顶部的第25层(白粘土层),与Clarkina deflecta和C.changxingensis共生。这说明H.latidentatus出现的层位在上二叠统并低于H.parvus带。本文所讨论的H.latidentatus的Pa分子是根据齿台的长宽比以及细齿的长度来区别于H.parvus的Pa分子的。Hindeodus latidentatus通过增加除主齿之外的细齿的长度、膨大基腔宽度,演化成H.parvus。H.parvus出现在长兴煤山D剖面的第27c层。该种广布于下三叠统底部,其首次出现早于I.isarcica。在齿台口面的两侧发育一条横脊的I.turgida自H.parvus演化而来,它发现于煤山忠心大队采石场剖面的第882-3层[7](相当于煤山D剖面的第27c层)。根据伊朗中部[27]和伊朗西北部[23]的资料,I.turgida的首次出现晚于I.isarcica;而在奥地利的Gartnerkofel剖面I.turgida出现早于I.isarcica[24]。I.turgida通过在其齿台上面的一侧发育一个细齿演化成I.isarcica。在煤山A剖面第28层首次发现了I.isarcica。最后I.isarcica演化成口面两侧具有细齿的分子,可能代表Hindeodus-Isarcicella谱系中最年轻的分子。Hindeodus-Isarcicella演化系列在格里斯巴赫期末绝灭。

如上所述,indeodus-Isarcicella演化谱系由latidentatus-parvus-turgida-isarcica组成。

4 结论

在煤山剖面丰富的牙形石资料的基础上,可在二叠系-三叠系界线附近建立3个牙形石化石带,并可进行区域性和全球性对比。从下往上,这3个牙形石带是:Clarkina changxingensis带、Hindeodus parvus带和Isarcicella isarcica带,其中Clarkina changxingensis带包含3个动物群。作者同时揭示了在煤山剖面Clarkina谱系和Hindeodus-Isarcicella谱系的存在。这不仅证明了煤山剖面二叠系-三叠系地层是连续的,而且也证明了Hindeodus parvus可作为三叠系底界的标志。

致谢 美国墨西哥州自然历史和科学博物馆的Lucas博士对本文英文初稿提出了修改意见;中国地质大学(武汉)涂丽娟、黄剑勇完成了本文英文文稿的排版工作;本文得到了中国自然科学基金的资助(资助号:49472087,49632070)。在此特向以上单位和个人表示感谢!

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[23]H.Kozur H.Mostler und A.Rahimi-Yazd.Beitrage zur Mikrofauna permostratiadischer Schichtfolgen,Teil I:Neue Conodinten aus dem Oberperm und der basalen Trias von Nord-und Zentraliran.Geologie und Palaontologie Mitteilung Innsbruck,1975,5(3),1~23.

[24]H.P.Schoenlaub.The Permian-Triassic of the Gartnerkofel-1Core(Carnic Alps,Austria):Conodont biostratiraphy.Abhandlungen der Geologischen Bundesanstalt,1991,45,79~98.

[25]D.L.Clark and F.H.Behnken.Evolution and taxonomy of the North American Upper Permian Neogondolella serrata complex.Journal of Paleontology,1979,53(2),263~275.

[26]M.J.Orchard.Conodont fauna from the Permian-Triassic Boundary:Observations and Reservations.Permophiles,1996,28,29~35.

[27]Iranian-Japanese Research Group.The Permian and the Lower Triassic System in Abadeh region,Central Iran.Memoir of Faculty of Science,Kyoto University,Ser.Geol.and Mineal.,1981,47(2),61~133.




华南煤山剖面二叠系-三叠系界线地层中牙形石序列及其演化谱系
Isarcicella isarcica(Huckriede)采自煤山A剖面第28层;I.turgida(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)产于煤山忠心大队剖面的第882-3层(据Wang,1994);H.parvus(Kozur and Pjatakova)产自煤山D剖面第27c层;H.latidentatus(Kozur,Mostler and Rahimi-Yazd)产于煤山B剖面二叠系顶部的第25层 Hindeodus-Isarcicella...

上二叠统 (乐平统) 长兴阶 ()
自此,煤山 D 剖面正式成为二叠系乐平统长兴阶底界的全球层型剖面和点位 (GSSP) ,这是我国获得的第5 颗 “金钉子”。 (一) 长兴阶层型及界线层型剖面位置 长兴阶的单位层型剖面和底界界线层型剖面均位于浙江省长兴县城北 20 km 的煤山 D 剖面,其地理坐标为北纬 31°4'55″,东经 119°42'22. 9″。剖面...

殷鸿福的成长历程
1986年——2000年期间,他与学校及国内地质学家携手努力,并与国际同行合作,对煤山剖面进行了生物地层、地质年代等多学科、高分辨率的研究工作。经过四轮国际投票,2001年3月13日,一条喜讯从国际地质科学联合会传到学校:中国煤山剖面被正式确定为全球二叠系——三叠系界线层型剖面和点位,这个标准的确立代表该领域地层研究的...

复杂性状遗传基础研究已经取得的研究成果有哪些?越详细越好!!!急...
六、研究确定全球二叠系——三叠系界线层型(国际标准) 中国浙江省长兴县煤山剖面日前被国际地质科学联合会正式确定为“全球二叠系——三叠系界线层型剖面和点位(俗称‘金钉子’)”,这意味着地球发展史上的重大断代标志出现在中国。我国科学家提出以牙形石作为全球二、三叠系界线新标准,在煤山剖面建立了全...

下三叠统殷坑阶 (印度阶) ()
殷坑阶 (印度阶)的底界,是一条极其重要的界线,它既是三叠系与二叠系之间的界线,也是中生界与古生界之间的界线。一直受到国内外同行专家广泛关注和长期深入研究,并在世界各地选择这条界线的最好剖面。以殷鸿福院士为首的国际三叠系\/二叠系界线工作组,经过多年深入对比、研究,正式推荐中国浙江长兴煤山 D...

金乡县13799841002: 什么叫'金钉子'?
厨人轰愈美: 所谓的金钉子就是钉子镀上漆

金乡县13799841002: 金钉子地质公园
厨人轰愈美: 金钉子地质公园 所谓"金钉子"是一种永久性纪念标志的代名词.它是根据1972年10月17日,联合国教科文组织在巴黎通过《联合国保护世界遗产公约》,由"世界遗产委员会负责实施",旨在以整个国际社会的集体性援助来参与保护具有突...

金乡县13799841002: 张克信的代表性学术成果 -
厨人轰愈美: 1 杨逢清,胡昌铭、张克信,1990,沉积地层工作指南.武汉,中国地质大学出版社2 杨遵仪,吴顺宝,殷鸿福,徐桂荣,张克信,毕先梅等,1991,华南二叠-三叠纪过渡期地质事件.北京,地质出版社.3 Yang Zunyi, Wu Shunbao, Yin ...

金乡县13799841002: “金钉子”是什么? -
厨人轰愈美: 物拉 在阿根廷举行的国际地质科学联合会确定,我国浙江长兴煤山剖面为古生界、中生界地层断代界线的标志——“金钉子.中国地质大学的殷鸿福院士对此进行了解释. 地层的年代分为前古生界、古生界、中生界和新生界.每个界又分为多个系.系与系之间的全球标准就俗称为“金钉子”.显然,“金钉子”不止一个,但却有大小之分、主次之分.二叠系是古生界最末一个系,三叠系是中生界最早一个系.所以,浙江煤山的“金钉子”既是二叠系与三叠系界线的标志,又是中生界与古生界之间的标志,被认为是地质历史上三个最大的断代“金钉子”之一……

金乡县13799841002: 金钉子作文在哪? -
厨人轰愈美: 眼观金钉子的风采,目睹老长兴的历史.久闻金钉子的大名,今日一见,果然名不虚传呐!一进展厅,各式各样的岩石就出现在了我们面前,同时,也开始了我们今天的探古之旅. 那么多的岩石,我不得不感叹地球的奇妙与长远.那么美丽,...

金乡县13799841002: 地理#中国中提到的金钉子是什么,我国已经找到了多少个?
厨人轰愈美: 地质学上的“金钉子”实际上是全球年代地层单位界线层型剖面和点位(GSSP)的俗称.全球地层年表中一共有“金钉子”110颗左右,而目前已经确立的有近60颗.我...

金乡县13799841002: 金钉子地质公园的“金钉子”的地位 -
厨人轰愈美: 1996年,中、美、俄、德等国的9名科学家在国际刊物上发表联名文章,推荐以中国浙江长兴煤山的“牙形石化石”为划分古生界和中生界的标准化石.此后,经过国际学术组织三轮投票,最终由国际地质科学联合会认可,确定了煤山在地质学...

金乡县13799841002: 长兴''金钉子''断代是什么?
厨人轰愈美: 银钉子拔

金乡县13799841002: 什么是金钉子?世界共几颗? -
厨人轰愈美: “金钉子”是什么? 在阿根廷举行的国际地质科学联合会确定,我国浙江长兴煤山剖面为古生界、中生界地层断代界线的标志——“金钉子.中国地质大学的殷鸿福院士对此进行了解释. 地层的年代分为前古生界、古生界、中生界和新生界....

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