国际第四纪年代地层研究进展北大核心CSCD

第四纪代表了地质历史时期最新的地质年代,持续了2.58个百万年,以两极发育冰盖、多期次的冰期-间冰期旋回和人属的出现为特征。第四纪年代地层学研究在建立高精度地层格架、了解地球气候系统演化规律和预测气候变化趋势等方面具有重要意义。依据现今的定义,第四系包括更新统和全新统,而更新统进一步划分为4个阶。其中,杰拉阶底界、卡拉布里雅阶底界和全新统底界全球层型剖面与点位(GSSP)已确立,而更新统中阶和上阶底界GSSP的研究工作正在进行中,界线标志已确定。近年来,随着同位素测年技术的不断提高和天文旋回理论的普遍应用,第四纪年代地层界线年龄在不断更新,天文轨道旋回控制的万年尺度气候事件可以作为全球对比的标尺。当前国际地层委员会第四系分会的主要任务包括更新统中、上阶底界金钉子的确立、全新统进一步划分和"人类统"概念的提出。     

三叠纪年代地层与中国建阶

国际地层委员会三叠系分会(SubcommissiononTriassicStratigraphy,简称STS)成立后的第一件工作就是建立全球统 一的三叠纪年代地层划分方案.以国际地质对比规划项目IGCP-4(特提斯地区的三叠系)所取得的研究成果为基础,经过STS 专家的深入研讨,采用投票表决的方式于1991年确定了将三叠系划分为3统7阶的国际年代地层格架.随后的焦点集中于各 阶界线层型剖面和点位(GlobalStratotypeSectionandPoint,简称GSSP)的选定工作.但时至今日只确定了3个阶的GSSP,而 且只有三叠系底界,即印度阶底界的GSSP获得的研究最多,且应用广泛;另外2个阶(拉丁阶和卡尼阶)底界的GSSP仍以传 统的菊石作为首选定义标志,其推广可应用性还待实践检验.其他4个阶的界线层型选定工作正在推进中,但都存在一些困 难,其中尤以奥伦尼克阶界线层型的选定工作面临重大挑战.鉴于国际年代地层研究工作所面临的困境,全国地层委员会组织 专家于2000年提出了中国的年代地层划分和建阶方案,并在全国范围开展研究和推广应用.由于三叠纪时期中国处于从海向 陆的重要转折时期,海、陆相地层在中国都有广泛发育,因此提出了海、陆相两套中国三叠纪年代地层划分和建阶方案.经过十 多年的建阶研究和应用实践,中国三叠纪年代地层建阶方案逐步得以改进和完善,促进了中国三叠纪地层规范化研究,为相 关科学研究和实践应用奠定了基础,也推动了国际相关领域的科学研究.      

对中国第四系中统划分方案的回顾与讨论

国内地层规范中规定第四系划分为两个统,即全新统和更新统,后者又分为下、中、上３个阶。这３个阶大部分第四纪地质工作者习惯称为下、中、上更新统。本文仍暂用此名。下、中更新统的界线一般以Ｂ／Ｍ为界,年龄为０．７８ＭａＢ．Ｐ,但从泥河湾组、午城组顶界看,可能要到１００～１．２０ＭａＢ．Ｐ．;中、上更新统界线,一般以０．１２８ＭａＢ,Ｐ为界,代表末次冰期的开始,但从黄土高原Ｓ１底界、萨拉乌苏组底界和小渡口组顶界看,其年龄为０．１２８ＭａＢ,Ｐ,或０．１４ＭａＢ Ｐ或０．２０ＭａＢ,Ｐ．;上更新统与全新统的界线,其年龄基本上集中在０．０１０～０．０１１ＭａＢ,Ｐ,代表冰期结束,温暖期开始。     

石炭纪年代地层学研究概况

国际石炭系分会尝试性地将石炭系分成两部分 ,下石炭亚系或 Mississipian及上石炭亚系或 Pennsylvani-an,前者包括 3个统 :Tournaisian,Visean,Serpukhovian;后者包括 4个统 :Bashkirian,Moscovian,Kasimovian以及Gzhelian。由于全球对比的需要 ,西欧和北美的统级年代单位作为辅助性序列也被置于综合年代地层表中。石炭系底界、中间界线及顶界的 GSSP已经分别确立在法国的 L aserre剖面 ,美国的 Arrow Canyon剖面 ,哈萨克斯坦的Aidaralash Creek剖面。据西欧及澳大利亚的同位素年龄数据 ,石炭纪的时间跨度为 5 3 Ma。中国的石炭系划分成丰宁亚系和壶天亚系 ,前者包括岩关统和大塘统以及汤粑沟阶 ,旧司阶 ,上司阶和德坞阶 ;后者包括威宁统和马平统以及罗苏阶 ,滑石板阶 ,达拉阶和小独山阶。     

北京平原地区第四纪地质研究新进展

北京平原地处山前冲洪积扇分布区,区内湖泊密布,河流纵横,沉积环境多样。由于第四系三维结构的复杂性,对第四系进行地层划分有一定的难度。前人根据不同的资料对北京平原第四系进行过地层划分,建立了泥河湾组、周口店组、马兰组等多个岩石地层单位。这些地层单位主要是依据沉积凹陷钻孔岩心中的孢粉、有孔虫、介形虫等化石和少量的古地磁数据划分的,实际上仍是年代地层单位。由于这些地层单位划分依据不统一,识别标志不清晰,因此难以得到广泛的共识。近十余年来,随着资料的积累和对第四系三维结构的认识提高,特别是古地磁测年技术的普及,为北京平原第四纪地层的划分奠定了基础。本文依据40余个钻孔的古地磁测试数据,初步厘定了下更新统底界、中更新统底界、上更新统底界3个等时面。依据工程地质勘察、水文地质钻孔、考古发掘和泥炭调查等资料编绘了平原区全新统等厚度图。     

第四系的正式地位和定义初步确定

国际地层委员会最新表决通过第四系为系级年代地层单位,它位于新近系之上,底界由意大利西西里岛的Monte San Nicola"金钉子"定义,也就是由定义格拉斯阶底界的"金钉子"来定义,年龄值约为2.59Ma;更新统的底界也下移到这个位置,格拉斯阶划归更新统,长期争论的第四系的地位和定义问题有望得到解决。     

华南寒武系年代地层系统的修订及相关问题

将早先提出的华南寒武系4统9阶的年代地层系统,修订成4统10阶,除王村阶的底界略高于全球鼓山阶(Drumian Stage)的底界外,其余界线都与目前的全球4统10阶的年代地层界线一致。新系统采纳了在我国华南建立的全球芙蓉统、排碧阶和古丈阶,在原桃源阶的上部另建"牛车河阶"。原王村阶和桃源阶的时限因这一修订有所缩减。全球鼓山阶的底界与台江阶上部的Ptychagnostus atavus带底界可以精确对比。滇东统包含晋宁阶和梅树村阶(狭义)两个年代地层单位,晋宁阶的底界采用全球寒武系的底界,梅树村阶的底界采用罗惠麟等1994年正式修订后的定义,即位于梅树村剖面的"B"点。梅树村阶的原始定义仅指梅树村剖面的磷块岩层(即现今的中谊村段),它的底界高于现在的以Tricophycus pedum首现定义的全球寒武系底界。     

长江三角洲北翼ZKA02孔第四纪多重地层划分研究

本文通过对长江三角洲北翼东台地区ZKA02孔岩石地层、磁性地层、生物地层和年代学数据的分析研究,结合区内其他钻孔的对比,确定了该孔第四纪年代地层序列。结果表明:该孔第四系底界埋深297.36 m,地质年龄为2.58 Ma,置于松山/高斯极性时(M/G)分界处;中、下更新统界线埋深168.97 m,与布容/松山极性时界线(B/M)吻合,时代为0.78 Ma;中、上更新统界线埋深98.90 m,上更新统底部与本钻孔MIS5底部大致相当,时代为120 ka BP;上更新统与全新统界线埋深11.08m,年龄约为12kaBP,深海氧同位素I阶段(MIS1)与末次盛冰期(LGM)界面为全新统底界。本孔的微体古生物分析进一步揭示了3层海相沉积层,分别对应MIS5 (74—128 ka)、MIS3 (24—60 ka)、MIS1(现在—12ka)。该结果较好地印证了中国东部沿海地区晚更新世以来发育的3次大规模海侵事件,同时也为本地区晚更新世以来的地层划分提供了必要的数据支撑。     

二叠系全球界线层型和点位(GSSP)研究进展

新的二叠纪年代地层系统为国际二叠系分会通过并正式纳入“国际地层表”后,已有5个GSSP得到正式批准,它们分别是阿瑟尔阶(二叠系)、吴家坪阶、卡匹敦阶、沃德阶和罗德阶的底界。长兴阶底界的GSSP提案在国际二叠系分会投票中,以94 %赞成票通过,并交国际地层委员会进行投票表决。国际二叠系分会最近的主要工作重点将是早二叠世乌拉尔统内空谷阶底界、亚丁斯克阶底界和萨克马尔阶底界的确定工作,由B.I.Chuvashov领导的界线工作组正在对俄罗斯乌拉尔南部的界线剖面进行工作。国际二叠系分会力争在2 0 0 6年底前完成投票工作,并使二叠纪的地层研究全面转入国际间对比等层型后研究     

青海扎陵湖和鄂陵湖盆地第四纪河湖相地层研究

通过对扎陵湖和鄂陵湖沿岸的湖积阶地中湖相沉积的野外地质调查和实测剖面,对分布于盆地内的第四纪早更新世-全新世湖相地层进行了详细的研究和划分、重新厘定了该区第四纪岩石地层单元,确立了生物地层和年代地层序列.建立了青海东南部地区第四纪早更新世-全新世湖相地层单位-黄河源群(QH),黄河源群是由第四系下更新统野生沟组(Qp~1γ)、中更新统鄂陵湖组(Qp~2e)、上更新统大野马岭组(Qp~3d)和全新统黑河乡组(Qhh)等4个组组成.为青藏高原湖泊演化、气候变化、古地理变迁研究,以及第四纪地层的划分与对比等提供了新资料.     

中国奥陶系和下志留统下部年代地层单位的划分

十多年来全球和我国奥陶系和下志留统下部年代地层研究取得很大进展 ,在前人所积累的大量成果和资料的基础上 ,结合近年来的研究 ,厘定了我国奥陶系和下志留统下部年代地层单位系统 ,建议分别以吉林浑江大阳岔 (或江西武宁或湖北宜昌黄花场 )、湖北宜昌黄花场、浙江常山黄泥塘、新疆柯坪大湾沟和湖北远安苟家垭剖面为界线层型 ,将中国奥陶系自下而上划分为 :新厂阶 (或特马豆克阶 )、道保湾阶、大湾阶、达瑞维尔阶、艾家山阶和钱塘江阶。为了客观反应我国奥陶系的特点 ,同时便于与全球年代地层单位界线对比 ,建议将上述各个阶底界的的界线依次划在 R.taojiangensis( =R.praeparabola) / H .simplex、 O.communis、 B.triangularis/ T.laevis、 U.austrodentatus、 N .gracilis和 N ankinolithus带的底部 ;中下奥陶统和中上奥陶统之间的界线分别定在道保湾阶 /大湾阶和达瑞维尔阶 /艾家山阶之间。建议下志留统最下部两个年代地层单位——龙马溪阶和大中坝阶——以湖北宜昌王家湾剖面为界线层型 ,分别以 A.ascensus和 D .triangulatus的首现为划分标志。对每一个阶的命名、含义、界线层型剖面的岩性特征、界线划分的生物标志、与全球相关年代地层单位层型和点 ( GSSP)的对比 ,以及与过去曾经建议或使用过?     

湖南桃源瓦尔岗剖面层序地层框架下的寒武系第10阶旋回地层学研究

很多地层学与沉积学特征,如显生宙较高的海平面位置以及最高的大气圈二氧化碳含量、全球性温暖的气候(温室效应条件)、后生动物骨骼生物礁的贫乏、三叶虫的主导性、典型的方解石海、SPICE碳同位素事件所代表的大洋缺氧事件和大气圈增氧事件,将寒武纪芙蓉世特征化。经过多年的努力,一个全新的芙蓉统年代地层格架已经得到了系统的确立,芙蓉统可以进一步划分为排碧阶、江山阶和没有得到最后定义的第10阶。湖南桃源县瓦尔岗剖面,以丰富的斜坡相三叶虫的发育著称,是全球寒武系芙蓉统第10阶底界GSSP的候选剖面。为了配合第10阶层型剖面的年代地层学研究,在层序地层学框架内,对该剖面第10期地层为主的地层序列进行了较为系统的旋回地层学研究。基于基本的岩相和沉积相的观察与研究,将该剖面沈家湾组中主要归为第10期的大部分地层归为一个三级沉积层序,并进一步划分为两个四级海平面变化层序;该三级沉积层序大致包含48个准层序级别的六级米级旋回,这些米级旋回常常4个一组构成五级旋回(准层序组)而表现出明显的沉积旋回的1∶4的叠加样式,成为较为典型的米兰柯维奇旋回属性而可以作为代表性的"定时器"。结果表明,第10期地层的形成时限大致为4.80Myr(百万年),稍大于地球化学测年得出的4.10Myr(~495.0-489.5Ma);而且层序界面代表的沉积环境变化要超前于阶的界面代表的生物变化。因此,层序地层学框架内的旋回地层学研究,丰富了瓦尔岗剖面的地层学内容。     

中国奥陶系和下志留统下部年年代地层单位的划分

十多年来全球和我国奥陶系和下志留统下部年代地层研究取得很大进展,在前人所积累的大量成果和资料的基础上,结合近年来的研究,厘定了我国奥陶系和下志留统下部年代地层单位系统,建议分别以吉林浑江大阳岔(或江西武宁或湖北宜昌黄花场)、湖北宜昌黄花场、浙江常山黄泥塘、新疆柯坪大湾沟和湖北远安苟家垭剖面为界线层型,将中国奥陶系自下而上划分为:新厂阶(或特马豆克阶)、道保湾阶、大湾阶、达瑞维尔阶、艾家山阶和钱塘江阶.为了客观反应我国奥陶系的特点,同时便于与全球年代地层单位界线对比,建议将上述各个阶底界的的界线依次划在R.taoyiangensis(＝R.praeparabola)/H.simplex、O.commums、B.triangularis/T.laevis、U.austrodentatus、N.gracilis和Nankinolithus带的底部;中下奥陶统和中上奥陶统之间的界线分别定在道保湾阶/大湾阶和达瑞维尔阶/艾家山阶之间.建议下志留统最下部两个年代地层单位--龙马溪阶和大中坝阶--以湖北宜昌王家湾剖面为界线层型,分别以A.ascensus和D.triangulatus的首现为划分标志.对每一个阶的命名、含义、界线层型剖面的岩性特征、界线划分的生物标志、与全球相关年代地层单位层型和点(GSSP)的对比,以及与过去曾经建议或使用过的有关年代地层单位或名称的关系进行了讨论和说明,并按所划分的年代地层单位序列,依次指出了与上述各个阶时代相当的主要岩石地层单位的名称.新厂阶(或特马豆克阶)的区域性界线层型剖面究竟定在何处,道保湾阶的命名、层型剖面和界线标志问题,以及钱塘江阶界线标志和精确对比问题还需进一步研究.     

西藏佩枯错盆地第四纪湖相地层的厘定、划分 和佩枯错群的建立

通过对环西藏佩枯错的T1-T16湖积阶地中湖相沉积的野外地质调查和实测剖面,对分布于盆地内的第四纪旱更新世—全新世湖相地层进行了详细的研究和划分,重新厘定了该区旱更新世—全新世的岩石地层单元．确立了生物地层和年代地层序列。首次建立了青藏高原第四纪旱更新世—全新世湖相地层单位——佩枯错群（QP）,佩枯错群由第四系下更新统拉洋组（QP^1l）、中更新统茫家冻组（Qp^2m）、上更新统帮荣组（Qp^3b）和全新统罗马仁布组（Qhl）4个组组成。为青藏高原湖泊演化、气候变化、古地理变迁的研究,以及第四纪地层的划分与对比等提供了新资料。     

四川盆地陆相侏罗系白垩系界线问题探讨

侏罗系/白垩系界线是国际地层年表中少有几个未定全球界线层型（GSSP）之一。传统上依据菊石类生物将Berriasian阶底界定义为白垩系的底界。国际上西北太平洋Shatsky Rise的Berriasian阶最底部玄武岩岩床的同位素年代学年龄为145 Ma,从而为侏罗系/白垩系界线提供了最接近的年龄估计值。在国际上,地层对比划分大都根据海相地层,中国广泛发育的陆相侏罗系/白垩系,难以与国际标准地层对比。中国四川盆地以陆相生物为标志的界线划分与国际年代地层对比困难,导致对四川盆地陆相侏罗系/白垩系界线问题的认识长期未有更新。根据陆相生物对比结果的同时,结合考虑同位素测年、磁性地层和旋回地层,有望获得良好的效果。基于同位素测年数据和陆相生物对比分析,在遂宁组中发现了最年轻的~120 Ma的碎屑锆石U-Pb年龄,而且该套地层与国际对比的核心证据介形类的研究也有新的发现,表明遂宁组有可能属于白垩系而非原认为的侏罗系。将沙溪庙组和遂宁组作为侏罗系/白垩系过渡地层系统研究,有可能在该套地层内部发现界线标志。      

东海陆架第四纪地层层序的初步研究

根据我局在东海陆架所获得的区域海洋地质和工程地质调查资料,对已有的第四纪地质孔进行统一的第四纪地层划分和对比,建立了东海陆架第四纪地层层序。将第四系四分,从老到新依次为下更新统西湖组、中更新统金鸡山组、上更新统西泠组、全新统海礁组或下全新统鸡骨礁组、中全新统大戟山组、上全新统嵊泗组。     

我国地层学研究出新成果

经过五年两个阶段的工作，涉及近50个阶和几个具有重要国际意义的建阶界线层型研究取得显著进展。其中，二叠系至三叠系界线、三叠系乐平统底界、石炭系维宪阶底界等成果显著，已被国际地层委员会批准在中国立“金钉子”，作为全球划分地层、确定界线的标准。滹沱系地层建系研究已初步建立起同位素地质年代格架，     

北京大兴凸起南部PGZ05钻孔剖面第四纪磁性地层学

对北京大兴凸起南部PGZ05孔(孔深255 m)全孔岩心进行了磁性地层、岩石地层、AMS14C测年研究,在系统性的古地磁样品采集(440块岩样)、处理和测试基础上,分析认为255 m的岩心记录了布容正向极性时(Brunhes)、贾拉米洛(Jaramillo)极性亚时、奥尔都维(Olduvai)极性亚时和高斯正极性时(Gauss)。在此磁性年代框架上,结合AMS14C测年及岩性特征,对PGZ05钻孔剖面进行第四纪地层划分,确定下更新统、中更新统、上更新统和全新统的分布深度及年代,将更新统的底界(Q/N)定位于181. 35 m处,亦为一重要岩性(棕红色半固结黏土)界限,中更新统、上更新统、全新统的底界分别定位于75. 60 m、57. 20 m、17. 35 m处。研究成果为大兴凸起南部第四纪地层划分与对比、古地理环境演变及区域地层研究提供了可靠的地层年代学框架,具有重要地质意义。     

中国第四纪地层

本文综述了中国第四纪沉积类型及第四系的划分,并与国际第四系划分进行了对比。指出中国第四纪沉积物分布广泛,种类繁多,以陆相沉积为主。按其成因主要有风成黄土堆积、河一湖相沉积、冲一洪积堆积、冰川沉积、洞穴堆积、风化壳残积（红土）、火山堆积和海相沉积等。各种沉积物都有很好的剖面,尤其是黄土和河一湖相沉积更为连续完整。按中国第四纪地层发育的实际情况,第四系的底界应置于松山一高斯极性转换界线（Ｍ／Ｇ,２．６ＭａＢ,Ｐ,）;第四系内部划分为更新统（Ｑ_ｐ）和１４新统（Ｑ_ｈ）,界线在１１０００ａＢ,Ｐ,。更新统进一步划分为下、中和上３个阶(Ｑ_ｐ１, Ｑ_ｐ２, Ｑ_ｐ３), Ｑ_ｐ２／Ｑ_ｐ１的界线为布容一松山极性转换界线（Ｂ／Ｍ; ０．７８ＭａＢ,Ｐ,）;Ｑ₍ｐ３_／Ｑ_ｐ２的界线为本次间冰期的起始时间（０．１２８ＭａＢ,Ｐ,）。     

国际三叠纪年代地层研究进展

简要概述了近年来国际三叠纪年代地层等方面所取得的一些重要进展:国际地层委员会三叠系分会已于上世纪90年代确定将三叠系划分为3统7阶,但至今仅确定了三叠系底界一个“金钉子”,安尼阶-拉丁阶界线层型有望在近期内被最后确认,而其他5条界线仍在加紧工作中;随着同位素测年技术和手段的不断改进,三叠纪一些重要的年代地层界线的地质年龄也在不断更新;亚阶虽然不是国际三叠系研究的重点,但亚阶的划分也是三叠纪年代地层研究的重要方面,尤其在下、中三叠统研究中已有较好的基础;以脊椎动物为基础的陆相三叠纪年代地层划分方案有待在推广应用中得以完善。全国地层委员会于2 0 0 0年提出了3统6阶的中国海相三叠系划分方案和3统7阶的中国陆相三叠系划分方案,为启动中国三叠纪年代地层学奠定了基础。