中国湖北宜昌王家湾剖面奥陶系顶部斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb定年

湖北西部宜昌王家湾北剖面观音桥层底界之下0．39m处被定义为上奥陶统最后一个阶——赫南特阶的全球界线层型剖面和点位（GSSP）,但此颗“金钉子”却缺乏可信的同位素年代学数据．对王家湾北剖面观音桥层顶部斑脱岩的锆石进行了高精度离子探针（SHRIMPII）定年研究．结果表明,观音桥层顶部斑脱岩形成年龄为（443．2±1．6）Ma,也就是说,赫南特阶顶部即奥陶系／志留系界线处的同位素年龄应接近但略小于（443.2±1．6）Ma,此年龄与国际地层委员会公布的奥陶系／志留系界线年龄（443．7±1．5）Ma在误差范围内一致．因此,这一研究为赫南特阶和奥陶系／志留系界线的全球对比提供了可靠的年代学依据．     

华南上扬子区早奥陶世-晚奥陶世初期几丁虫多样性演变

通过对华南上扬子区5条出露完好的剖面(下奥陶统-上奥陶统底部)进行几丁虫样品的系统采集、分析与研究,鉴定几丁虫24属128种.对5条剖面的几丁虫资料进行复合,综合分析几丁虫多样性及其演变,对华南上扬子区早奥陶世至晚奥陶世初期几丁虫的多样性事件提出新的认识:早期几丁虫出现(特马豆克中期),Euconochitina symmetrica的出现及几丁虫的初次辐射(特马豆克晚期),几丁虫再辐射及复杂多样化纹饰构造特征的出现(弗洛晚期)以及几丁虫分异度的高峰期(桑比初期).将研究区早奥陶世至晚奥陶世初期几丁虫的多样性演变与区内三叶虫、笔石、腕足类、牙形类、疑源类以及区外波罗的板块、冈瓦纳板块北部、劳伦板块及全球的几丁虫多样性曲线进行比较分析,可以看到:(1)华南奥陶纪各海洋生物门类多样性演变呈"幕式"发生,一般可识别出比较显著的2~3次多样性峰值,但各门类的辐射型式与规模各具特色;(2)华南与冈瓦纳北部的奥陶纪几丁虫辐射轨迹更为相似,二者的关系相较其他板块更为紧密;(3)奥陶纪几丁虫演化可划分为4阶段,即特马豆克期起源、弗洛期至大坪期稳步辐射、达瑞威尔晚期至凯迪初期辐射高潮以及凯迪晚期的分异度急剧下降.     

华南上特马道克阶的笔石带序列及其全球对比

特马道克阶是奥陶系的第一个阶,阶内通常采用二分方案,其中上特马道克阶的时间跨度约为8Ma.笔石是上特马道克阶高分辨率地层划分与对比的重要类群,相对完整的笔石带序列已在斯堪的纳维亚、北美和南美建立.华南上特马道克阶的笔石地层相当发育,但是已知笔石带序列既不完整,也难以进行国际对比.近年来,通过对湖南省益阳市南坝剖面中笔石标本的不间断采集,在Tetragraptus approximatus带之下识别出4个上特马道克阶笔石带（由上而下）：Hunnegraptus copiosus带、Araneograptus murrayi带、Aorograptus victoriae带和Adelograptus tenellus带.这是中国迄今为止所发现的最完整的、可以进行全球对比的上特马道克阶笔石带序列.因此,本研究填补了中国上特马道克阶笔石带的空白,提高了中国上特马道克阶笔石生物地层划分和对比的精度.     

下扬子区奥陶纪晚期古地理演变及华南“台-坡-盆”格局的打破

通过收集和整理了下扬子区120条上奥陶统剖面的综合地层资料,并基于统一的生物带序列对其进行地层划分和对比.进而在统一的时间框架下,针对每一个笔石带,圈定各岩石地层单元的分布范围,勾勒海陆边界,重建下扬子区奥陶纪晚期的古地理格局.结果表明,晚奥陶世凯迪晚期开始,随着"江南古陆"抬升并露出水面,其影响范围自南向北不断扩展,逐步截断了江南斜坡带和上、下扬子区,使得华南奥陶纪凯迪中期之前长期存在的"台-坡-盆"古地理格局消失.这一事件造成奥陶纪晚期"江南古陆"两侧的沉积分异,其西侧江西武宁、修水地区由斜坡相转变为台地相,沉积了与上扬子台地基本类似的五峰组-新开岭层的连续地层序列;而"江南古陆"东侧则转变为西、南较浅,向东北方向变深的新的古地理格局,沉积了从浅水台地相到较深水斜坡相的多种巨厚、近陆源的岩石地层组合.这一事件同时还封闭了上扬子海盆的东南出口,使其形成了半封闭和局限滞留的沉积环境,为奥陶纪末高有机质黑色页岩的发育创造了条件.下扬子区奥陶纪晚期一系列古地理格局变化的主控因素前后不同,在凯迪晚期,其东、西两侧沉积分异主要受到华南区域性构造运动——广西运动的影响;而在赫南特期,各个沉积相区水体普遍变浅,则主要受控于冈瓦纳冰川凝聚事件导致的全球性海平面下降.     

中国寒武纪综合地层和时间框架

寒武纪是显生宙第一纪,见证了动物的爆发式快速演化过程,标志着地球从微生物为主导的前寒武纪生态系统转变为以动物为特征的显生宙生态系统.然而,全球寒武纪地层对比困难,高分辨率年代地层系统还未完全建立,严重制约寒武纪地球-生命系统演化历史的研究.文章简要介绍国际寒武系四统十阶年代地层系统的形成历史和已经建立的幸运阶、鼓山阶、古丈阶、排碧阶和江山阶的定义与"金钉子"(GSSP),概述第二阶、第三阶、第四阶、第五阶和第十阶底界厘定工作进展,重点阐述寒武系底界的全球对比问题,以及寒武纪化学地层和同位素年代学的研究现状和存在问题.在简要回顾中国寒武纪年代地层研究历史的基础上,根据国际寒武纪年代地层研究进展,对以华南为基础的中国寒武纪年代地层和时间框架进行了修订,新建肖滩阶作为中国寒武系第二阶.全面介绍中国华南、华北和塔里木三个主要构造地层分区寒武纪综合地层(生物地层、化学地层和同位素年代学)研究进展,并对中国不同地层分区寒武系底部地层发育特征、底界识别和存在问题进行分析和讨论;同时还对三个主要地层分区寒武系上部白云岩地层的划分与对比提出建议.     

奥陶-志留纪之交黔中古陆的变迁：证据与启示

深入的奥陶-志留纪交替期生物地层划分对比使古地理精时研究成为可能.对滇、川、黔、渝4省市、24个县、58条剖面的生物地层、群落古生态和古地理资料的分析表明,晚奥陶世至志留纪早期黔中古陆北缘的海岸带一直处于变动之中：（1）奥陶纪凯迪晚期,本研究区广泛接受五峰组沉积,但五峰晚期黔东北海底出现起伏,个别孤岛露出海面;（2）赫南特早中期,当全球海面大幅下降时,观音桥层仍广泛沉积,黔东北出现少数岛屿;（3）赫南特晚期-鲁丹早期,全球海面大幅上升,黔北南部和黔东北不降反升,隆升速度超过海面上升速度,更多、更大的岛屿浮出海面;（4）志留纪鲁丹晚期,这些岛屿复被海水淹没,普遍发育龙马溪组沉积.奥陶纪-志留纪交界时期,黔中古陆以北海域的东区（黔北南部、黔东北、渝东南）和西区（黔西北、滇东北、川南）在地层发育和古地理格局上发生的重要差异,体现了黔中古陆北缘的升隆与扩展,在时空上与发生在湘鄂西的宜昌上升紧密相连,它们均受华南东部和南部深部大地构造活动的制约.     

赣南奥陶纪笔石地层序列与广西运动

赣南崇义-永新地区的奥陶系是一套以连续沉积的黑色含笔石地层为主的碎屑岩系,是华南珠江盆地奥陶系的代表.但其中的上奥陶统部分存在着较为严重的划分和对比问题.笔者等在重新研究了其中有关的重要笔石属种之后,发现由不同著者建立的石口组和花面垄组即为(氵韩)江组的一部分,其下陇溪组为上奥陶统桑比阶(Sandbian Stage)的沉积.在重新厘定了崇义-永新地区奥陶系划分和对比的基础上,笔者提出陇溪组黑色含笔石地层与其上(氵韩)江组巨厚碎屑岩系之间的生物相和岩相的剧变,正是广西运动在赣南的表现,从而为广西运动的发生提供了重要的时间值.     

中国三叠纪综合地层和时间框架

中国三叠系分布广泛,海、陆相地层同时发育,既有典型的南海北陆空间分异,也有下海上陆的时间转变,地层结构十分复杂.中国南方拥有三叠系底界的全球年代地层界线层型(GSSP),而中国大部分地区的三叠系(尤其中三叠统之上及陆相地层)具有显著的地方性,难以进行全球对比.因此,中国的三叠系既有国际研究的热点,也有地层学研究的科学难题.文章通过系统总结和分析中国三叠纪地层学相关资料,从年代地层、生物地层、磁性地层和化学地层等方面,初步建立中国的三叠纪综合地层框架,并以此为基础,对中国三大构造古地理区的岩石地层序列提出一个框架性的地层对比关系.综合分析表明,虽然经典的三叠纪生物和年代地层学研究是以菊石作为基础的,但牙形石在年代地层界线研究中更具有优势.中国仍具有竞争奥伦尼克阶底界和安尼阶底界GSSP的潜力.借助于二叠纪-三叠纪"过渡层"及相关生物-环境事件标志,结合叶肢介、脊椎动物、古植物等生物地层学研究,能够建立海、陆相二叠系-三叠系界线地层对比关系.碳同位素已成为三叠纪海相地层的有效对比手段,而氧同位素(其所反映的温度变化)和锶同位素则可能是建立海、陆相地层联系的重要桥梁,但目前尚无陆相地层对照研究.鉴于中国三叠系大部分层段以及陆相地层尚难进行国际对比,当前提出的中国三叠纪海、陆相地层建阶方案,对中国三叠纪地层学及相关研究工作还是必要的,但需要在概念上尽量与国际接轨,并尽快加强研究,完善其定义.     

华夏古陆于奥陶-志留纪之交的扩展证据和机制探索

地层、古生物和群落古生态资料记录了一次发生在奥陶-志留纪之交、“江-绍断裂带”西北侧(浙西、浙西北和赣东北隅)海域生物相、沉积相和古地理格局的重大变化. 晚奥陶世凯迪晚期研究南区西缘为“怀玉山地”(新名), 东南缘为浙赣海; 在长坞组沉积早期, 从“怀玉山地”向东北方海水加深, 已知最深水域在江山-龙游-兰溪一带, 海域呈现西南浅、北东深的格局; 长坞组沉积中晚期, 海底快速抬升, 原先的深水域显著变浅甚至海水退出, 海面下跌略早于奥陶纪末全球范围的海面下降事件. 到赫南特期和志留纪初鲁丹早期, 由于“华夏古陆”从东南方进入且快速扩大, 本区变成了浅水海湾并滋生了华夏正形贝动物群. 海面的大幅度下降、生物群面貌和性质的剧烈变化以及浅水底栖壳相生物的大批迁入, 均发生在奥陶-志留纪交界期内, 这是与特殊而强烈的区域地质构造活动密不可分的. 它暗示了当时“扬子”与“华夏”两个地块的构造演化和汇聚拼合过程, 并造成了“华夏古陆”随后向西北扩展的强大态势.     

中国埃迪卡拉纪综合地层和时间框架

华南埃迪卡拉纪地层发育,在不同时期保存多个特异埋藏化石生物群,记录了新元古代全球性冰期结束之后海洋生物群的演化轨迹.同时,华南埃迪卡拉系浅水台地相区碳酸盐岩沉积发育,记录了埃迪卡拉纪古海洋碳同位素组成的连续变化特征.在华南扬子区埃迪卡拉纪生物地层学、同位素化学地层学和事件地层学研究进展的基础上,结合放射性同位素地质年代学数据和国际埃迪卡拉系内部划分研究的主体趋势,提出中国埃迪卡拉系二统六阶的划分方案,其中上、下统分别包括三个阶.建议埃迪卡拉系上统的底界放在陡山沱组上部显著碳同位素负漂移(EN3)由正值向负值转换的层位.建议埃迪卡拉系下统第二阶的底界放在陡山沱组下部刺饰疑源类化石的首现层位,第二阶地层以碳酸盐岩碳同位素普遍正值(EP1)为特征;第三阶的底界置于陡山沱组中部碳同位素负漂移(EN2)由正值向负值转换的层位,第三阶以产出刺饰疑源类上组合为特征.埃迪卡拉系上统第五阶在华南以产出庙河生物群为特征,而第六阶则以产出石板滩生物群和高家山生物群为特征.今后的工作重点将是在深入细致的研究和讨论基础上,逐步明确各个统、阶界线的层型剖面和点位,以及正式名称.华南埃迪卡拉系的部分统、阶的界线剖面具有成为国际层型剖面的潜力.     

中国泥盆纪综合地层和时间框架

国际泥盆系标准年代地层单位7个阶底界的全球层型剖面与点位(GSSP)于1996年已全部确立,目前迫切需要开展"后层型"精细地层对比研究.中国高精度泥盆纪综合地层和时间框架的建立对实现全球不同古地理背景下沉积记录的精细对比和理解这一关键转折期生物与气候环境的演变过程具有重要意义.本文简要概述了中国泥盆纪年代地层的研究历史和研究现状,以华南及邻区研究程度较高的生物地层和年代地层格架为基础,结合近年来碳同位素地层、事件地层和放射性同位素年龄的研究成果,首次建立中国泥盆纪综合地层框架,为实现区域地层高精度的划分与对比奠定坚实基础.目前,中国泥盆纪天文旋回地层和高精度放射性同位素测年的研究比较薄弱,是今后中国泥盆纪年代地层研究的主要方向.     

塔里木盆地环满加尔凹陷油气来源与勘探方向

自塔河油田发现以来,关于主力烃源岩是寒武系还是中上奥陶统一直存在争议.本文以英买2和塔东2井原油作为中上奥陶统和寒武系烃源岩来源的端元,对比分析了塔北轮南与哈德地区原油、沥青吸附烃和沥青包裹体饱和烃生物标志物.其三环萜烷C_(21)/C_(23)比值小于1,指示其与上奥陶统烃源岩有关,而储层沥青和沥青包裹体中饱和烃中甾烷C_(28)/(C_(27)+C_(28)+C_(29))比值大于25,指示其与寒武系烃源岩有关.但塔北原油该比值小于25,具有上奥陶统烃源岩特征,表明塔里木盆地原油来源具有复杂性.塔里木盆地奥陶系油藏原油组分与碳同位素组成对比表明,塔北(含塔河油田)、塔中等油藏原油主要处于以英买2和塔东2原油为端元构成的二元混合区间内,指示了塔北和塔中原油呈现出寒武系和中上奥陶统烃源岩生成原油发生混合后的特征,从塔北南坡向塔中北坡方向寒武系烃源岩贡献逐渐增加.在钻井地层、沉积相资料约束下,以地震反射特征为基础,重新编制了寒武系、中下奥陶统和上奥陶统烃源岩空间展布,指出优质烃源岩空间上主要位于盆地斜坡带,纵向上主要发育于水进过程中最大海泛面.受盆地构造格局迁移演化影响,不同区域烃源岩的叠置不同.盆地原始沉积结构和后期改造过程共同控制了油气分布,塔中北围斜区-顺托-古城地区长期临近斜坡区,必将是近期油气勘探的重要战场.     

中国志留纪综合地层和时间框架

志留纪是显生宙内,除第四纪和新近纪外,历程最短的一个纪,是奥陶纪大灭绝后生物多样性快速复苏、板块聚合、大洋消失或变窄、气候和海平面多变、生物地理区系弱化和植物开始占据陆地的一个重要而特殊的时期.志留系又是第一个建立全球年代地层标准(四统、七阶)的系,但在20世纪80年代中期开展的"后层型"研究后发现,一些阶的底界层型,由于定义不精准和/或层型剖面的先天缺陷、关键标准化石始终未曾发现等,精时对比受到制约.本文剖析中国志留系发育特点,综述近些年来在生物地层、年代地层、事件地层(如沉积相分异,黑色页岩、海相红层和碳酸盐岩与生物礁的时空分异)、化学地层、构造地层(如华南志留纪晚期地层的广布及其构造意义)等方面取得的主要研究进展,指出目前存在的和今后需重点关注的问题.年代地层学研究不宜只集中在一条界线上,需注重界线上下的生物、化学、磁性、环境、年龄等多领域的综合交叉,提高层型的优质度,延伸在区域和全球的对比价值.期盼我国志留系研究在兰多维列统生态地层、盆地分析及综合地层的精时对比,温洛克世至普里道利世年代地层框架的确立和对比,化学和磁性地层研究及关键层段绝对年龄的测定,古地理与大地构造研究的深化,陆地生态系统早期演化等方面取得重要成果,并在个别统、阶的底界层型的再研究中发挥重要作用.     

塔里木盆地海相烃源岩与原油芳烃单体烃碳同位素分布特征及其意义

芳烃化合物是原油和烃源岩抽提物中的主要馏分,经过小型氧化铝两步层析法,可以得到分离度高的二环芳烃和三环芳烃化合物.塔里木油田不同地区的上奥陶统烃源岩和寒武系‐下奥陶统烃源岩抽提物芳烃馏分的GC-IRMS分析表明芳烃单体烃碳同位素组成除受热演化程度影响外,还受有机质来源、沉积环境和成烃过程的影响.无论是烷基萘、烷基联苯、烷基菲的亚系列,还是单体化合物,如1-甲基菲、9-甲基菲、2,6-二甲基菲等的δ13C值均表现为寒武系‐下奥陶统烃源岩偏重,两套烃源岩之间亚系列的δ13C差值最高可达16.1‰,单体烃之间差值可达14‰.综合塔里木盆地不同时代烃源岩和原油的生物标志物组合特征及单体烃的碳同位素组成,可为油源对比提供强有力的佐证.塔中地区大部分奥陶系原油9-甲基菲具有偏负的δ13C组成,贫伽玛蜡烷,富含升藿烷,主要来自于上奥陶统烃源岩;而塔东地区原油和部分塔中地区原油富伽玛蜡烷、贫升藿烷,9-甲基菲的δ13C组成明显较重,表明其主力油源岩为寒武系‐下奥陶统烃源岩.     

华南奥陶-志留系五峰组及龙马溪组底部斑脱岩与高分辨综合地层

在贵州桐梓和湖北宜昌两条相距近500 km的剖面上, 在奥陶系五峰组~志留系龙马溪组底部均发现了20余层钾质斑脱岩, 表明在奥陶纪-志留纪之交至少在上扬子地台东南缘附近, 曾经发生过多次较大规模的火山喷发活动. 综合生物地层、层序地层等资料可以进一步确认, 相隔甚远的这些斑脱岩层几乎完全一一对应. 这是第一次在中国主要地台区同期地层中确认系列的、具有良好对比潜力的火山活动沉积记录. 这些斑脱岩层可望作为极为难得的时限精确、特征明显的事件标志层, 运用于扬子地台奥陶纪-志留纪之交的高精度地层学研究, 最终建立华南奥陶系-志留系界线附近高分辨的综合年代地层格架.     

塔里木盆地柯坪地区寒武-奥陶系界线附近的碳同位素组成与对比

在生物地层控制下,对塔里木盆地柯坪地区乌什鹰山剖面和柯坪水泥厂剖面的寒武．奥陶系界线附近地层进行了连续的、密集的同位素采样．样品碳同位素测定结果表明,这两条剖面寒武-奥陶系界线附近碳同位素组成以负δ^13C值为主．其中,乌什鹰山剖面碳同位素的演化趋势表现为交替出现的4次负漂移和4次正漂移,柯坪水泥厂剖面表现为交替出现的5次负漂移和5次正漂移．在生物地层框架下,可以将这两条剖面的碳同位素演化趋势与国际上重要的寒武．奥陶系界线剖面（1）中国大阳岔剖面、（2）加拿大Green Point剖面、（3）澳大利亚Black mountain剖面以及（4）美国Lawson Cove剖面进行良好的比对．基于碳同位素演化趋势的对比结果,确定了乌什鹰山剖面和柯坪水泥厂剖面的寒武-奥陶系界线,对界线附近的地层进行了细分和对比．     

塔里木地台北部寒武纪-奥陶纪层序地层及其与扬子地台和华北地台的对比

以详细的露头层序地层研究为基础,概述了塔里木地台北部寒武纪-奥陶纪的层序地层系统.该系统以不同级别的层序为基本单元所构成,包括35个三级层序,12个超层序,4个超层序组和2个巨层序.同时,结合地震剖面和钻井资料,对其中的重要层序界面特征进行了讨论,并通过生物地层与层序地层相结合的方法,标定了重要层序界面的年龄.通过对塔里木地台寒武纪-奥陶纪层序地层与扬子地台和华北地台同期层序地层的对比研究发现,其间有较好的对应关系.说明寒武纪-奥陶纪时中国三大地台上碳酸盐岩层序的发育主要受控于大区域和全球性的海平面变化.这为在我国三大地台区寒武系-奥陶系中开展以层序地层学为基础的高分辨率年代地层体制研究提供了理论支持.     

中国石炭纪综合地层和时间框架

石炭纪共持续了60Myr,在地质年代表上起始于358.9Ma,结束于298.9Ma.按国际标准石炭系包含2个亚系6个统7个阶,其中3个阶的全球界线层型已经确立,包括杜内阶、维宪阶和巴什基尔阶; 4个阶的全球界线层型尚没有确立,分别是谢尔普霍夫阶、莫斯科阶、卡西莫夫阶和格舍尔阶.本文基于华南的材料,运用以生物地层学为基础的多重地层划分和对比方法,建立了中国石炭纪年代地层框架.通过高精度的生物地层学研究工作,中国的石炭纪地层中可识别出牙形刺化石带37个,有孔虫(包括?类)化石带24个,菊石动物化石带13个,腕足动物化石带10个,四射珊瑚化石带10个.通过这些化石带确立的生物地层格架,建立中国区域性的石炭系年代地层框架(包括2个亚系4个统8个阶),可以与全球其他地区的区域性年代地层框架进行精确对比.同时,中国在石炭纪化学地层、层序地层、旋回地层、事件地层等研究方向也取得了重要进展,可以和全球进行良好对比.中国石炭纪地层工作在未来的推进,应加强海洋浅水相与深水相、海相与陆相地层的对比;加强旋回地层的高分辨率天文年代标尺研究;加强石炭纪古环境和古气候研究,包括反映不同古环境指标的锶同位素、氧同位素的研究,以及保存的植物化石气孔指数的研究等.     

塔里木盆地寒武系芙蓉统SPICE的发现与碳同位素地层学对比

塔里木盆地寒武系芙蓉统发育大量的结晶白云岩,是油气勘探的重要目标层系.由于生物化石较少,且前人未在碳同位素地层研究中发现SPICE漂移这一芙蓉统标志,芙蓉统等时对比格架一直未能建立.本研究通过对塔里木盆地覆盖区的塔西台地和塔东盆地的代表性钻井的碳同位素地层研究,在塔里木盆地发现SPICE漂移,在塔西台地区三个钻井的下丘里塔格组中部均出现碳同位素正异常,幅度达1.5～1.9‰;在塔东盆地区突尔沙克塔格群下灰岩段出现幅度高达4.0‰的正漂移;据之大致确定了寒武系芙蓉统的底界.发现塔西台地区三个钻孔蓬莱坝组底部、塔东盆地区塔东2井突尔沙克塔格群顶部都出现一个δ~(13)C值微弱正异常.提出碳同位素微弱负漂移之后的正漂移作为确定塔里木盆地奥陶系/寒武系界线的同位素地层标志,初步建立了塔里木盆地芙蓉统跨隆起、跨相区的等时对比格架.     

塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩碳、锶同位素特征及其对海平面变化的响应

塔里木盆地塔中地区奥陶纪自东而西沉积环境由盆地到斜坡再向碳酸盐台地转变,与广海沟通良好,其碳酸盐岩同位素组成代表当时海洋水体的同位素组成.根据对塔中地区奥陶系碳、锶同位素组成的测定,探讨了其与海平面变化的关系,碳同位素与海平面变化呈正相关.而锶同位素组成与海平面变化呈负相关.这一结论与全球碳、锶同位素变化对海平面变化的响应是一致的,塔里木盆地奥陶纪海平面变化与全球海平面变化的规律也是一致的.