奥陶纪地层划分与对比

奥陶纪地层划分与对比~

四川盆地奥陶系与寒武系一样，也属于华南地层区扬子地层分区（Ⅳ3，中国地层典——奥陶系，1996），分为川西南-川东、雷波、广元-南江和城口-秀山等4个地层小区（图1-2-2）。
（一）岩石地层划分
本书共清理前人曾使用过的岩石地层单位33个，建议继续使用的19个，建立各小区岩石地层划分方案（表1-2-3）。
（二）生物地层划分
研究区内奥陶纪化石丰富，有笔石、三叶虫、腕足类、头足类、牙形石和几丁石等。其中笔石和牙形石是奥陶纪年代地层划分对比最重要的两个门类，本次将前人对这两类化石的研究成果和本次新补充的资料按照地层小区作了分带整理，与我国南方的标准分带作对比（表1-2-4）。
1.笔石
笔石化石纵向序列比较完整自下而上可划分为Rhabdinopora flabelliformis带、Acrograptus filiformis带、Didymograptellus eobifidus带、Corymbograptus deflexus带、Azygograptus suecicus带、Expansograptus hirundo带、Exigraptus clavus带、Undulograptus austrodentatus带、Gymnograptus linnarssoni/Hustedograptus teretiusculus带、Dicellograptus complanatus带、Dicellograptus complexus带、Paraorthograptus pacificus带、Normalograptus extraordinarius带、Normalograptus persculptus带等14个带。其中2～6、8、10～14带共11个带是我国南方标准笔石带，具有重要等时对比意义。

表1-2-2 四川盆地各地层小区寒武系多重地层划分对比表


图1-2-2 四川盆地及邻区奥陶纪地层区划图


表1-2-3 四川盆地及周边地区奥陶系划分对比表


表1-2-4 四川盆地奥陶系多重地层划分对比表

2.牙形石
牙形石化石纵向序列较齐全，自下而上分为Monocostodus sevierensis带(上部)、Cordylodus angulatus带、Chosonodina herfurthi带、Rossodus manitouensis带、Glyptoconus quadraplicatus带、Tripodus proteusPaltodus deltifer带、Serratognathus diversus-Paroistodus proteus带、Prioniodu elegans-Oepikodus communis带、Oepikodus evae带、Baltoniodus triangularis带、Baltoniodus navis带、Lenodus variabilis-Lenodus antivariabilis带、Yangtzeplacognathus jianyeensi带、Amorphognathus tvaerensis带、Hamarodus europaeus带、Protopanderodus insculptus带等16个带。其中2～12，、15～16共13个带是我国标准牙形石带，具重要等时对比意义。
（三）层序地层划分
通过野外剖面、钻井及地震层序地层学划分和对比，可将四川盆地奥陶系划分为6个三级层序，SQ6对应于桐梓组或相当层位、SQ7对应于红花园组或相当层位、SQ8对应于湘潭组或相当层位、SQ9对应于十字铺组或相当层位、SQ10对应于宝塔组和临湘组或相当层位、SQ11对应于五峰组或相当层位。

由于目前整个扬子地台奥陶纪层序地层的研究尚不充分（刘宝珺等，1993；孟祥化，1993），因此，严格来讲，研究区层序地层及海平面变化事件的更大区域的对比尚不完全成熟。目前只能就部分区域地质和地层古生物学研究资料，来概略讨论一些主要事件在扬子地台的分布特征。近年来曾学鲁等（1996）、孟祥化等（1996）以及SSLC有关课题组分别在塔里木、华北及鄂尔多斯周缘地区的工作，以及人们在美洲、大洋洲及欧洲等世界其他古大陆上的类似研究，使得这些地区之间乃至洲际间的对比，已有了初步的基础。
一、奥陶系主要海退事件在扬子地台的分布特征
就目前资料，在整个上扬子地台范围内，下述海退事件看来有着比较明显的分布特征或识别标志，并已为人们所认识或做过一定程度的讨论。这些事件包括：
1.五峰海退事件（WFRE）
可能为孙云铸（1942）最早认识，后经穆恩之（1954）在湘鄂地区确认。此后，刘鸿允（1955）、卢衍豪（1959）、张文堂（1962）、盛莘夫（1974）、李耀西等（1975）、穆恩之等（1981）、汪啸风（1980）、赖才根等（1982）、张文堂等（1982）、王鸿祯等（1985）又做了不同程度和角度的讨论。戎嘉余（1984）、陈旭（1984）及冯洪真等（1993）、成汉均等（1996）则以冰川效应为线索，论述了此次海退事件的生态学、地层学及地球化学等方面的表现，以及冰成海平面下降的内在原因。刘宝瑁等（1993）在上扬子东南缘和孟祥化（1993）在上扬子西缘的研究，也再次证实并论述了该事件的分布。
2.临湘海退事件（LXRE）
可能为卢衍豪（1959）在陕南最早认识，相当于盛莘夫（1974）论述的、由孙云铸（1924）提出的宜昌上升（uplift）第一幕。后来李耀西等（1975）较深入地论述了该事件在川陕交界地区的分布——与临湘组同时代的涧草沟组之上、五峰组笔石页岩之下，为一起伏不平的古风化剥蚀面和残积物。朱兆玲等（1986）则对相同对象进行了更富成果的再认识。刘永耀等（1984）在鄂东南地区的地层学研究也从另一个侧面暗示了此次海退在上扬子东南缘的影响：鄂东南崇义地区五峰组笔石页岩之下、“临湘组”白云质泥灰岩之上，为一套硅质角砾岩和石英砂岩（6.43m）。这很有可能属于此次海退之后的低水位及海侵沉积物。由此看来，尽管相区和相类型有差异，但该地与在湘中桃江确认的近源浊积岩一样，都一致反映了此次较大规模海退的存在。
3.梅江海退事件（MJRE）
可能为李耀西等（1975）最早在川陕交境地区所认识，标志可能为涧草沟组与下伏的宝塔组（广义）之间的平行不整合。孟祥化（1993）在上扬子西缘也在这一层位发现了一个Ⅰ型层序界面。
4.庙坡海退事件（MPRE）
李耀西等（1975）、成汉均等（1996）在陕南的地层工作已表明，广义的宝塔石灰岩底部，有一层鲕状—肾状赤铁矿（宁南式铁矿），覆于原西梁寺组即今天大田坝组（陕西区调队，1988）顶部生物碎屑灰岩之上，暗示了此次海退的存在。孟祥化（1993）在扬子地台地缘也证实，宝塔期与庙坡期之交的该地区，存在着一次一定规模的海平面下降事件。
5.牯牛潭海退事件2（GNRE2）
位于川陕交境地区，李耀西等（1975）所述的原西梁寺组中部，即今大田坝组底部（陕西区调队，1988），为灰黄—肉红色砂质灰岩，它与下伏深灰色瘤状泥灰岩（今西梁寺组或牯牛潭组，陕西区调队，1988）之间的接触关系，实际上表明了该事件的存在。同样或类似的岩性接触关系也见于川、滇、黔一带十字铺组与牯牛潭组、大田坝组与大沙坝组之间或上巧家组与下巧家组之间（穆恩之等，1979；汪啸风，1980；赖才根等，1982），可能也暗示了此次海退在此间的广泛分布。
6.大湾海退事件3（DWRE3）
孟祥化（1993）在扬子西缘大湾期与牯牛潭期之交识别出一个Ⅰ型层序界面，表明了此次海退事件在该地区的存在。而黔北一带牯牛潭组底部滩相鲕粒灰岩与湄潭组潮间—潮上带相的砂质页岩之间的接触关系，也暗示了此次海退的特征（汪啸风，1980；贵州区调队，1988；汪啸风等，1996）。
7.红花园海退事件（HHRE）
李四光先生早年（1924）在峡东工作时，即注意到“宜昌石灰岩”和上覆“艾家山统”泥灰岩之间，即现在红花园组及下伏地层与大湾组及上覆地层之间截然的接触关系。此后，王钰（1938）、张鸣韶、盛莘夫（1940）、计荣森（1940）、许杰、马振图（1948）及杨敬之、穆恩之（1951,1954、1979）、张文堂（1962）又多次研究了这一接触关系的展布特征。进入80年代，汪啸风（1980）、张文堂等（1982）、赖才根等（1982）及安太庠（1980,1987）等则从专题研究及区调工作的基础上，总结了中国及华南奥陶系的分布情况，从而使这一接触关系的性质和特征更为明确，即：红花园组顶界在各地的表现或高或低，而上覆大湾期沉积（大湾组、湄潭组等）的底界则或早或晚。实际上，这已充分揭示了红花园海退事件的广泛存在、以及其后海侵的顺序和规模等。刘宝珺等（1993）将上扬子东南奥陶系划分为两个层序，其间的Ⅰ型界面即是这一海退事件的体现。最近汪啸风等（1996）更论述了此次海退的区域和洲际分布情况。
8.西陵峡海退事件（XLRE1、XLRE2）
寒武纪—奥陶纪之交时或大致同期的海退事件，长期以来在上扬子周缘许多地区已为人们所认识（刘鸿允，1955；卢衍豪，1959；张文堂，1962、1979；盛莘夫，1974；李耀西等，1975），如川陕交境地区中下奥陶统赵家坝组或西梁寺组或宝塔组与下伏寒武系陡坡寺组或闫王碥组等之间的平行不整合，滇东及川滇交境一带下奥陶统红石崖组等与下伏中上寒武统之间的地层缺失等等。张文堂等（1979）则较明确地提出了中晚寒武世末期上扬子因海退而形成咸化海盆的观点。事实上，基本属于晚寒武世并遍布上扬子地台东部的大套白云岩沉积（三游洞群、娄山关群、耗子沱群等等），与上覆下奥陶统较纯灰岩或泥灰岩等（南津关组、桐梓组、万卷书组等）之间截然的岩性接触，则已暗示了此次海退事件的广泛分布。王鸿祯等（1985）、刘本培等（1986）也曾论述了此次海退；刘宝珺等（1993）及孟祥化（1993）分别在上扬子东南缘及西缘的层序分析，则将这一层位确认为一个较大规模的Ⅰ型或Ⅱ型层序界面。
以上为一些目前区域资料显示较明确并已为人们所注意的奥陶纪海退事件，显然，这从一定程度反映了研究区识别出来的这些事件在整个上扬子地台的广泛分布。限于篇幅及作者有限的工作，目前对其余事件暂时还不能讨论。但作者认为，现有的区域资料中已经显示出了其余事件中很大一部分的蛛丝马迹。相信通过更进一步的研究，终究会验证、同时也会修正补充作者等在上扬子东南缘的研究，从而使包括上述事件在内的奥陶纪海平面变化过程，能更正确地为人们所认识。
二、研究区与塔里木及华北地台奥陶纪层序地层的划分与对比
表5-1为上扬子地台与塔里木及华北（含鄂尔多斯）地台之间的奥陶纪层序地层对比关系。需要说明的是，作者对其中一些层序的年代地层属性，参照最近资料，进行了一定程度的修正。
从表中不难看出以下几个特点：
（1）本文研究区内的沉积层序，大部分都可与塔里木、华北及鄂尔多斯北缘一带的划分进行良好的对比。因为大部分海退事件、尤其是前文所述的上扬子其他地区早已为人们所认识到的一些主要海退事件，在这两大稳定地台上均有着较为清楚的表现，并成为这些地区研究者们划分层序、尤其是层序组或超层序（二级层序）的特征界线。特别是从红花园阶到五峰阶，上扬子的12个层序（OSq7—OSq18），其划分和层位几乎与塔里木北部及鄂尔多斯南缘的划分一一相当。这表明了区内识别的大部分海退事件在其他两大稳定地台上的广泛分布，并且暗示它们至少在中国三大地台内很可能是等时或基本等时的。上扬子东南缘、塔里木北部及鄂尔多斯南缘三地间自红花园阶到五峰阶的吻合性最好，则很可能与它们均有从台地经台缘斜坡到盆地相区的相似的古地理背景及地层序列（赖才根等，1982），层序的结构因而保存较完整等有关。
（2）研究区内奥陶纪早期的一些层序，如上扬子地台两河口阶内的OSq1—OSq6，仅与华北及塔里木地台的1或3个层序相当；塔里木地台其浪组（宝塔阶）、华北地台背锅山组（五峰阶？）以及鄂尔多斯北缘三道坎组—蛇山组（大湾—宝塔阶）等，含有比上扬子地区同期更多的层序；与上扬子地台红花园组相当的华北亮甲山组中，识别出2～3个层序。显然，三大地台之间存在着一些差异。
上述这些差异的形成，作者认为，很大程度上可能是由于各研究区的古地理背景不同，使得层序的沉积形式及保存状态有所不同，而后期构造运动又破坏了相带分异的连续性，使得完整的层序格架往往难以恢复。例如上扬子地台两河口阶含有6个沉积层序，但台地内部相区及盆地相区就不如台缘斜坡相区发育完整。在台地内部相区，这6个层序多表现为薄的TST及HST之间的叠加或复合，而在盆地相区则显示出相对饥饿状态下的凝缩或缺失。若不参照台缘斜坡相区的情形，很可能只能够划分出2～3个界面及结构特别明显（Ⅰ型）的沉积层序。但它们实质上已是小型的层序组。华北地台中东部及塔里木北缘的两河口阶，因只有相当于台地内部相区的沉积（赖才根等，1982）而难以细分。所以其当前的划分，有可能只相当于上扬子东南缘的小型的层序组。笔者曾数次参观西山一带的寒武—奥陶纪剖面，深感这一阶段华北地台的这种台地沉积序列在相分异上之单调性，给层序的识别划分及追索对比带来了极大困难。

表5-1　上扬子与塔里木及华北（含鄂尔多斯）地台之间奥陶纪层序地层对比表

塔里木地台数据据曾学鲁等（1996）；华北地台据孟祥化等（1996）；鄂尔多斯南部及南缘据贾振远等（1996）；鄂尔多斯北部及北缘据魏魁生等（1996）；华北中东部据乔秀夫等（内部报告，1996）。年代地层据王鸿祯、李光岑（1990）及王鸿祯（1996）。
形成这些差异的另外一个原因，很可能是因为目前对层序级别体系的划分及认识还未达到完全统一。实际上，鄂尔多斯北缘（魏魁生等，1996）等地的划分应已属于高频层序（High-frequency sequence），即亚层序。
除去上述因素，当然也不能完全排除因区域性构造作用而导致的海平面升降差异。如塔里木地台其浪组、华北地台亮甲山组以及上扬子地台两河口阶等，都有可能存在着这类变化。但这显然需要三大地台更进一步工作的验证。
三、研究区与世界其他大陆奥陶纪海平面变化事件对比
北美是系统地进行了奥陶纪层序地层及海平面变化研究的第一个大陆，尽管相当于中国两河口阶的Ibexian（Canadian）统下部，因地层缺失等所限，其识别精度还有待提高（Ross和Ross,1988,1992,1995;Schutter,1987,1992;Barnes,1984;Miller,1992）。澳大利亚的学者们则对澳洲大陆奥陶纪期内的海水进退进行了较为详尽的研究（Nicoll等，1988,1992;Gorter,1991,1992）。在北欧，Erdtmann（1986,1988）在斯堪的那维亚半岛地区的工作，可能是该地区奥陶纪海平面升降研究开先河之所在。而后，人们相继在威尔士盆地（Woodcock,1990）、波罗的海沿岸（爱沙尼亚等）（Mannil,1990;Nilson,1992;Dronov等，1995）开展了多方面的工作。只是，根据大的不整合和“岩石地层保存曲线”（rock preservation curves）划分的威尔士盆地奥陶纪Sloss型层序地层，难免粗略了一些；而Dronov等则可能限于某种原因，尚未对俄罗斯西北部Arenig期以后的层序划分提出认识。在南美，目前已基本阐明了一些较长时限、较高级别的海平面变化轮廓（Beresi,1992;Baldis等，1992;Heredia和Beresi,1995）。
图5-1展示了上扬子东南缘与世界其他主要大陆或地区之间奥陶纪层序地层及海平面变化对比关系。从图中可以看出：
（1）北美奥陶纪中晚期（Mohawkian—Cincinatian）内所识别出的沉积层序及海平面变化事件，其频率远大于本书研究区；但其早期（Ibexian或Canadian）地层记录，显然因缺失太多（Ross,1982）而无法识别出更多层序。尽管如此，上扬子地台的19次海水进退事件的很大一部分，如WFRE、LXRE、BTRE、MPRE2、GNRE2、DWRE1～3、HHRE、NTRE3、XLRE1～2等，几乎一眼就可以很容易地从北美的事件序列中找到它们的对应位置。而其余的事件，也基本上可在北美发现其踪迹。借助于种属基本相同的牙形石和笔石带等，两地间已可进行较精确地对比。而两地之间海平面变化有着基本相似的轮廓及幅度，则是具有重要的地层学意义的现象。
（2）澳大利亚奥陶纪早期（Darriwillian以前）海水进退事件频率和层位的绝大多数与上扬子地区是相当的。只有PRE与BMEE之间，目前尚未见与上扬子NJRE1和NJRE2（表4）相当的事件。但据地层资料（Nicoll等，1992），这段地层在大洋洲大陆上发育不全，甚至完全缺失，存在着与北美同期地层类似的沉积间断（Gasconade-Roubidouxs之间）（Ross,1982）。因此，一些事件，如PRE等，便不能识别或不易精确定位。
澳大利亚奥陶纪晚期（Darriwillian后）的海平面变化研究尚不够深入。但E—BEE和Bolindin末的未命名海退事件等，看来和上扬子的临湘海退（LXRE）及五峰海退（WFRE）等事件具有完全相当的层位。
（3）北欧地区（爱沙尼亚、威尔士及俄罗斯西北）的研究虽然不够详尽，但已基本阐明了一些较长时限或较高级别海平面升降事件的特征。它们也大都可与上扬子地台所识别的海退事件对比。南美的情形和北欧类似，所识别出的实际上也是较高级别的海水进退规律，它们和上扬子地台是基本吻合的。
由此看来，上扬子东南缘奥陶纪三级旋回以上海平面升降变化，基本上可以与其他大陆进行对比，总体上具有全球一致性。

图5-1　上扬子东南缘与世界其他主要大陆奥陶纪层序地层及海平面变化对比图

注：北美地层及海平面变化根据Ross＆Ross（1992,1995）。schutter（1992）的资料综合；爱沙尼亚据Mannil（1990）；英国威尔士盆地据Woodcock（1990）；南美引自Heredia and Beresi,1995）；俄罗斯西北部引自Dronov等（1995）；澳大利亚由Nicoll（1992）和Gorter（1992）的资料综合。中国的笔石带据陈旭等（1993）、汪啸风等（1996），阶及测年据王鸿祯、李光岑（1990）及王鸿祯（1996）
综上所述，上扬子地台奥陶纪海平面变化，看来不仅在中国三大稳定地台上可以识别，而且在世界主要大陆之间也大致能够进行良好的对比。由此可以说明，沉积层序的形成，至少在三级旋回的级次水平上（2～5Ma,Wang和Shi,1996），主要是由基本一致的全球海平面升降变化所形成的；区域性的构造运动及沉积背景等方面的差异，虽会对这一过程造成某种程度的叠加或者削弱，但全球海平面总的趋势（升或降）仍是可以基本保留下来的（Vail等，1977;Posamentier等，1988、1992）。上扬子东南缘奥陶系所识别出的一系列沉积层序，看来基本上记载着该阶段曾经发生于全球范围内的一系列海平面升降变化。

塔里木盆地奥陶系分为6个地层分区、9个地层小区（图1-1-2）。柯坪地层分区、塔克拉玛干地层分区、满西南-塘古孜巴斯地层分区、却尔却克-塔东地层分区是本次研究的重点，其中满西南-塘古孜巴斯地层分区为新建地层分区。

表1-1-1 塔里木盆地寒武纪年代及岩石地层划分对比表

表1-1-2 塔里木盆地寒武系多重地层划分对比及与国际国内标准对比表

图1-1-2 塔里木盆地奥陶系区划图

（一）岩石地层划分

重新厘定了蓬莱坝组、鹰山组、吐木休克组、良里格格组等的定义，并新建立了满西南组和铁热克阿瓦提组，由此建立了由19个地层单元组成的不同地层小区奥陶系的岩石地层划分系统，使得塔里木盆地岩石地层系统更加完善、合理和适用。

（二）生物地层划分

奥陶系的化石门类多达十几个，其中笔石、牙形石为主导门类，另有几丁石、三叶虫是重要门类。考虑到各分区的奥陶纪地层因发育程度和所处相带的差异造成生物地层的划分也有不同，为方便生产应用，本章将先按地层分区进行生物地层划分（表1-1-3），在此基础上进行各地层分区、小区之间的对比、综合，并总结出一个代表全盆地的生物地层划分，并与我国北方标准划分作对比（表1-1-4）。

1.柯坪地层分区

柯坪地层分区奥陶系中具有生物地层学意义的生物化石主要包括笔石、牙形石和几丁石，上述各门类均可建立相应的生物化石带。其中，笔石化石据前人的资料（乔新东，1986；周志毅等，1990，2000；张师本等，1991）总结提出了自下而上划分8个带的新意见（表1-1-3）。柯坪地层分区奥陶系（包括上寒武统顶部凤山阶）的牙形石自下而上可分为2个组合、14个带，基本可以对比到中国华北、南方或北美、欧洲。本次研究将几丁石自下而上分为13个带。其中有7个化石带具有洲际对比意义。

2.塔克拉玛干地层分区

塔克拉玛干地层分区牙形石十分丰富，由于各地层小区地层发育的不同，可以按不同小区建立各自的生物化石带，如，一间房—西克尔地层小区可划分为2个组合，14个带；轮南地层小区有17个牙形石带；英买力地层小区可划分出13个牙形石带；塔中-巴楚地层小区发育1个组合和13个带，综合起来共有20个牙形石带（表1-1-3）；其中大部分可与国际标准对比（表1-1-4）。

表1-1-3 塔里木盆地奥陶系主要化石带划分对比表

表1-1-4 塔里木盆地奥陶系多重地层划分及与国际国内标准对比表

3.却尔却克—塔东地层分区

却尔却克—塔东地层分区主要化石门类包括笔石、牙形石和几丁石。其中，笔石（钟端等，1990；王朴等，1991；周志毅等，2001；贾承造等，2004）按露头和井下可分别划分13个带和1个带；牙形石，不同的学者有不同的划分（钟端等，1990；王志浩等，1998；周志毅等，2001；贾承造等，2004），本书综合分析了前人成果及赵宗举等（2006）新获得的牙形石资料划分了8个带；本项目首次对本区露头区的几丁石进行了系统研究，结合以往井下的资料（张师本等，2004），可分为8个几丁石带（表1-1-3）。

4.满西南—塘古孜巴斯地层分区

满西南—塘古孜巴斯地层分区没有露头，所有化石均产自于钻井剖面，主要有牙形石，可划分出5个带。此外，还有9个几丁石带和3个笔石带。

（三）层序地层划分

将塔里木盆地奥陶系划分为8个三级层序，OSQ1对应于蓬莱坝组中上段、OSQ2对应于鹰山组下段、OSQ3对应于鹰山组上段、OSQ4对应于一间房组、OSQ5对应于吐木休克组、OSQ6对应于良里塔格组下段、OSQ7对应于良里塔格组上段和桑塔木组、OSQ8对应于铁热克阿瓦提组。

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富蕴县15137503608： 求地球古生代各个时期地质结构和化石特点特别是奥陶纪 - ？
瞿邹复方： 寒武纪(Cambrian )是地质历史划分中属显生宙古生代的第一个纪,距今约5.4亿至5.1亿年,寒武纪是现代生物的开始阶段,是地球上现代生命开始出现、发展的时期.寒武纪对我们来说是十分遥远而陌生的,这个时期的地球大陆特征完全...

富蕴县15137503608： 地质年代是怎样划分的? - ？
瞿邹复方： 地球从形成、演化发展46亿年来,留下了一部内容丰富的大自然的巨大史册,这就是各时代的地层.地质年代的划分是研究地球演化、了解各处地层所经历的时间和变化的前提.1881年,国际地质学会正式通过了至今通用的地层划分表,以后...

富蕴县15137503608： 地球 进化过程中的 宙、纪、代的关系?最好再给个所有宙、纪、代的时间表 - ？
瞿邹复方： 地质时代的单位为:宙、代、纪、世、期、时.整个地壳历史划分为隐生宙和显生宙两大阶段.宙之下分代,隐生宙分为太古代、元古代,显生宙又划分为古生代、中生代、新生代.代之下又可划分若干纪如寒武纪、侏罗纪、第四纪.每个纪又...