冀北滦平陆相侏罗—白垩系生物地层界线及候选层型研究进展

滦平盆地张家沟侏罗—白垩系界线上下为连续沉积的滨浅湖—半深湖序列,介形类和叶肢介类化石丰富,是中国陆相JK界线理想的层型候选剖面。通过晚侏罗世和早白垩世介形类、叶肢介生物组合及沉积学与成因地层学的综合研究,认为陆相侏罗—白垩系生物地层界线以介形类大个体滦平介Luanpingella的消失、女星介Cypridea的出现,叶肢介Nestoria、Pseudograpta及Keratestheria等的消失以及Eosestheria的始现,扇三角洲平原或前缘亚相或等同亚、微相带的结束为标志。陆相界线层型研究和定义异于海相盆地,陆相环境生物化石的自然缺欠可以通过地层格架建立及沉积亚微相序列高精度地划分、对比予以弥补,并应纳入陆相界线层型的定义中。     

论中国陆相侏罗系——白垩系界线

介绍了中国学者近几年在陆相侏罗系—白垩系界线研究领域的最新成果,讨论了陆相侏罗系一白垩系界线研究的原则和方法,指出了目前工作中存在的问题,初步认为在建立中国陆相中生界区域年代系统时要特别注意系、统的界线必须与国际接轨,时间上应与国际系、统界线相一致。如果国际地质科学联合会和国际地层委员会最终采用135Ma作为国际侏罗系—白垩系界线的年龄值,那么冀北—辽西地区陆相侏罗系—白垩系界线推测应在张家口组底部,与区域不整合面相一致,表明热河生物群的时代肯定为早白垩世。如果国际侏罗系—白垩系界线的年龄值将来确定为145Ma,那么冀北—辽西地区陆相侏罗系—白垩系界线推测位于土城子组的上部,意味着冀北地区缺失凡兰吟阶的地层,辽西地区可能缺失凡兰吟阶和欧特里沃阶的地层。     

冀北滦平盆地早白垩世陆相义县阶的重新厘定及其层型剖面

实测了冀北滦平西瓜园组李营-王家沟剖面和马圈村剖面,在开展多学科系统研究的基础上,把剖面划分为4个岩性段,建立了系统的叶肢介生物地层分带序列,进行辽西义县组与冀北西瓜园组的等时性对比,分析剖面的沉积相叠置特征,证明了剖面的沉积连续性和沉积旋回性变化,识别出剖面的4个三级层序,确定了义县阶的定义及其单位和界线层型。从而建议重新厘定“义县阶”的定义和层型,将冀北滦平李营一王家沟剖面作为下白垩统义县阶的单位层型,将冀北滦平马圈村大店子组一西瓜园组界线剖面作为义县阶的底界层型,将冀北滦平西瓜园组的时限范围定为义县阶;取消以张家沟大店子组时限范围所定的义县下亚阶,改为张家沟阶。     

冀北滦平陆相侏罗—白晋系生物地层界线及候选层型研究进展

滦平盆地张家沟侏罗－白晋系界线上下为连续沉积的浅湖一半深湖序列,介形类和叶肢介类化石丰富,是中国陆相J／K界线理想的层型候选剖面。通过晚侏罗世和早白垩世介形类,叶肢介生物组合及沉积学与成因地层学的综合研究,认为陆相侏罗－白垩系生物生物地层界线以介形类大个体滦平介Luanpingella的消失,女星介Cypridea的出现,叶肢介Nestoria,Pseudograpta及Keratestheria等的消失以及Eosestheria的始现,扇三角洲平原或前缘亚相或等同亚,微相带的结束为标志,陆相界线层型研究和定义异于海相盆地,陆相环境生物化石的自然缺尔可以通过地层格架建立及沉积亚微相序列高精度地划分,对比予以弥补,并应纳入陆相界线层型的定义中。     

冀北滦平盆地大店子组叶肢介生物地层特征与陆相侏罗系—白垩系界线

大店子组是滦平盆地大北沟组之上、西瓜园组之下的一个岩石地层单元,建组剖面在滦平火斗山乡大店子东沟。在滦平火斗山乡张家沟,该组自下而上可进一步划分为4个岩性段,产有丰富的叶肢介化石,统属于东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)。加之狼鳍鱼Lycoptera和女星介Cypridea与之共生,构成典型的热河动物群(Jehol Fauna)。根据叶肢介化石组合序列、叶肢介动物群的发展阶段与可能的演化谱系,将大店子组自下而上连续划分为5个叶肢介带。在大北沟组与大店子组界线的上下,尼斯托叶肢介群(Nestoria Fauna)和东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)相继发生了集群绝灭和集群新生的重大生物事件。老的动物群的集群绝灭和新的动物群的集群新生,预示着一个大的时代界线的存在。在大北沟组与大店子组界线上C/O同位素有一高异常值和明显的降温事件,这可能就是这一集群绝灭和集群新生重大生物事件的原因。这一降温事件与世界范围内侏罗纪—白垩纪之间的降温事件相吻合。据此,中国乃至东亚陆相侏罗系—白垩系界线应置于大北沟组与大店子组之间,并以东方叶肢介Eosestheria属的出现为特征,以古老东方叶肢介Eosestheria antiqua的首现为标志,为大北沟阶的结束与张家沟阶的开始。其界线候选层型初步定于滦平县火斗山乡张家沟下营-上营剖面第 9层之底和滦平县火斗山乡小东沟剖面第10-2层之底。     

冀北滦平盆地大店子组叶肢介生物地层特征与陆相侏罗系—白垩系界线

大店子组是滦平盆地大北沟组之上、西瓜园组之下的一个岩石地层单元,建组剖面在滦平火斗山乡大店子东沟。在滦平火斗山乡张家沟,该组自下而上可进一步划分为4个岩性段,产有丰富的叶肢介化石,统属于东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)。加之狼鳍鱼Lycoptera和女星介Cypridea与之共生,构成典型的热河动物群(Jehol Fauna)。根据叶肢介化石组合序列、叶肢介动物群的发展阶段与可能的演化谱系,将大店子组自下而上连续划分为5个叶肢介带。在大北沟组与大店子组界线的上下,尼斯托叶肢介群(Nestoria Fauna)和东方叶肢介群(Eosestheria Fauna)相继发生了集群绝灭和集群新生的重大生物事件。老的动物群的集群绝灭和新的动物群的集群新生,预示着一个大的时代界线的存在。在大北沟组与大店子组界线上C/O同位素有一高异常值和明显的降温事件,这可能就是这一集群绝灭和集群新生重大生物事件的原因。这一降温事件与世界范围内侏罗纪—白垩纪之间的降温事件相吻合。据此,中国乃至东亚陆相侏罗系—白垩系界线应置于大北沟组与大店子组之间,并以东方叶肢介Eosestheria属的出现为特征,以古老东方叶肢介Eosestheria antiqua的首现为标志,为大北沟阶的结束与张家沟阶的开始。其界线候选层型初步定于滦平县火斗山乡张家沟下营-上营剖面第9层之底和滦平县火斗山乡小东沟剖面第10-2层之底。     

冀北滦平盆地大北沟组—大店子组介形类生物地层和侏罗系—白垩系界线

冀北滦平盆地火斗山乡张家沟大北沟组一大店子组剖面连续、出露好、沉积序列全、化石十分丰富。介形类的研究可划分为1个延限带、4个组合带和7个亚带。其中第1（Luanpingella-Torinina-Eoparacypris）组合带及所包含的1、2（Luanpingella posta-cuba和Torininaobesa）亚带,分布于大北沟组,显示了晚侏罗世晚期的特征。第Ⅱ一Ⅳ（Yanshanina-Cypridea-Rhinocypris,Cypridea-Yanshanina-Timiriasevia和Cypridea sulcata-C shanyingensis）组合带及所包含的3-7（Cypridea stenolonga,C xitaiyangpoensis,Cluanpingensis,Csulcata和Cshanyingensis）亚带分布在大店子组,Cypridea开始并相继大量出现和繁盛,明显地具有早白垩世早期的特征。故侏罗系—白垩系的界线应置于第1组合带与第Ⅱ组合带,即第2亚带与第3亚带之间。     

冀北滦平盆地早白垩世陆相义县阶的重新厘定 及其层型剖面

实测了冀北滦平西瓜园组李营-王家沟剖面和马圈村剖面,在开展多学科系统研究的基础上,把剖面划分为4个岩性段,建立了系统的叶肢介生物地层分带序列,进行辽西义县组与冀北西瓜园组的等时性对比,分析剖面的沉积相叠置特征,证明了剖面的沉积连续性和沉积旋回性变化,识别出剖面的4个三级层序,确定了义县阶的定义及其单位和界线层型。从而建议重新厘定“义县阶”的定义和层型,将冀北滦平李营一王家沟剖面作为下白垩统义县阶的单位层型,将冀北滦平马圈村大店子组一西瓜园组界线剖面作为义县阶的底界层型,将冀北滦平西瓜园组的时限范围定为义县阶;取消以张家沟大店子组时限范围所定的义县下亚阶,改为张家沟阶。     

中国陆相侏罗系—白垩系界线及其国际地层对比——以冀北—辽西地区侏罗系—白垩系年代地层为例

冀北—辽西地区陆相侏罗系—白垩系发育,各类生物化石丰富,并夹有火山岩,是利用岩石地层、生物地层、同位素测年和磁性年代地层综合研究侏罗系\\白垩系界线的理想地区。冀北滦平盆地侏罗系\\白垩系界线附近的地层为大北沟组和大店子组,辽西义县—北票地区侏罗系\\白垩系界线附近的地层为土城子组和义县组。大店子组含有孢粉Cicatricosisporites Luanpingspora Jugella 组合;介形类Yanshanina Cypridea Rhinocypris组合,Cypridea Yanshanina Timiriasevia组合,Cypridea sulcata亚组合和叶肢介Eosestheria Abrestheria组合等各类化石,这些生物组合与国内、外的对比,尤其是孢粉和介形类与英、法、德、俄和加拿大等地相关地层同类化石组合的对比,其时代为早白垩世早期（Berriasian）。辽宁西部义县组下部的孢粉、介形类和叶肢介与国内、外的对比,也得出与大店子组的时代大致相同的结论。大北沟组含孢粉Poceites Podocarpidites Schizaeoisporites组合,介形类Luanpingella Torinina Eoparacypris组合以及叶肢介Nestoria Keratestheria组合等,这些生物组合与国内、外同类生物组合的对比,得出的时代结论是晚侏罗世晚期（Tithonian）。土城子组含有孢粉、介形类及叶肢介等6大门类化石,根据已有的研究成果,得出的时代结论是晚侏罗世。因此,侏罗系\\白垩系的界线划在大北沟组与大店子组之间。生物地层的国际对比表明：此界线与国际侏罗系\\白垩系界线,即Tithonian\\Berriasian界线是一致的。根据冀北—辽西地区一系列同位素测年数据推断,侏罗系\\白垩系界线年龄应接近1307Ma 。     

河北地区中生代标准地层剖面侏罗系/白垩系界线——SHRIMP锆石U-Pb年龄标定

在全国地层委员会组织的滦平盆地中生代地层野外考察中,采集了大北沟组凝灰岩样品,其锆石年龄测定结果引发对陆相侏罗系/白垩系界线的思考。冀北滦平地区陆相侏罗系—白垩系发育,各类陆相生物化石极丰富,地层产出大量火山凝灰岩层,是通过岩石地层、生物地层、同位素测年和磁性年代地层综合研究侏罗系/白垩系界线的理想地区。根据生物地层研究,冀北滦平盆地侏罗系/白垩系界线附近的地层为大北沟组和大店子组。根据冀北—辽西地区同位素测年数据,侏罗系/白垩系界线年龄倾向于130Ma。获得榆树下标准剖面大北沟组顶部凝灰岩(斑脱岩)SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄为129.9±1.1Ma。     

冀北滦平盆地大北沟组叶肢介生物地层特征与大北沟阶单位层型的建立

滦平县火斗山乡张家沟榆树下村大北沟组(J3d)剖面地层连续,顶底清楚,化石丰富,以沉积岩为主夹少量火山岩,可分为3个岩性段。1段含孢粉化石;2至3段化石极为丰富,有叶肢介、昆虫、介形类、双壳、腹足类、鲎虫、鱼、植物等化石。其中叶肢介化石自大北沟组近底部一直分布于顶部,可见至少25个化石层,计5科9属36种,统属于尼斯托叶肢介群(Nestoria Fauna)。自下而上又可进一步划分为3个叶肢介化石带。以最底部化石带中Nestoria pissovi, Jibeilimnadia ovata的首现为标志,即为大北沟阶的开始,榆树下剖面可作为大北沟阶理想的单位层型剖面。根据化石组合、地层层序、区域地层对比及同位素年代资料,大北沟阶的时代应为晚侏罗世,可能更近于晚侏罗世晚期。文中描述了一些叶肢介属种。     

冀北滦平盆地大店子组中网雕饰叶肢介Clithrograpta属的发现及其意义

在深入研究滦平盆地大店子组叶肢介化石时,于该组上部首次发现了网雕饰叶肢介Clithrograpta属,产出层数多,个体数量大,种的分异度高,为冀北滦平盆地大店子组的地层划分与对比,正确建立冀北-辽西陆相侏罗-白垩系的地层格架,提供了关键而有力的古生物证据。根据这一发现和大北沟组至西瓜园组叶肢介化石组合序列,本区大店子组上部（3-4段）可与辽西建昌盆地“义县组”下部（原大新房子组）对比;证明辽西地区缺失相当于本区的大店子组下部（1-2段）地层,西瓜园组大体相当于辽西的义县组。     

滦平盆地大北沟组-大店子组沉积和地层格架及陆相层型意义

依据大量实测剖面资料初步建立了滦平盆地侏罗-白垩系大北沟-大店子组地层格架,证明盆地在两组沉积期为西南高、东北低的簸箕形,两组地层从西南向东北在地层厚度、沉积旋回组成、相序与环境和标志层的分布等方面均发生规律性变化.地层格架不仅有助于研究盆地形成演化、构造应力条件和火山活动,而且可以确定盆地沉降中心,确定建立地层层型的候选剖面.位于盆地沉降中心的张家沟剖面大北沟组-大店子组以扇三角洲前缘半深湖-深湖相深水沉积为主,由5个完整的沉积旋回(SDC)组成.旋回沉积相序大北沟组由滨浅湖相-前扇三角洲半深湖、深湖相-扇三角洲前缘相构成;大店子组明显水体加深,沉积环境相对单一,地层厚度增大,旋回相序由半深湖、深湖相泥页岩、粉砂岩夹砂岩组成,部分层位为扇三角洲前缘的砂、砾岩层.两组沉积较厚,达665 m.并且排除了其它剖面上"蜂窝梁砾岩”(辫状河道-分流河道砾岩)对下伏层侵蚀造成的大北沟组顶部沉积间断,以及"玄武安山岩”喷发活动造成的大店子组顶部地层缺失.张家沟剖面沉积连续、暴露完全、化石极为丰富,是建立侏罗-白垩系临界阶陆相层型和研究界线划分的理想剖面.     

早白垩世陆相九佛堂阶的重新厘定及其层型剖面

通过实测冀北滦平梁根村-东沟村九佛堂组剖面,并在开展多学科系统研究的基础上,把剖面划分为3个岩性段,建立了系统的叶肢介生物地层6个组合.进行辽西九佛堂组-沙海组与冀北滦平九佛堂组的等时性对比;分析剖面的沉积相叠置特征,证明了剖面的沉积连续性和沉积旋回性变化,识别出剖面的3个浅湖相三级层序,重新厘定九佛堂阶的定义及其单位、界线层型.建议将"沙海阶"并入九佛堂阶,单位和界线层型定在冀北滦平盆地西北部梁根村-东山村之间;底界以叶肢介Eosestheria fuxinensis和E.jiufotangensis的首现为标志.     

早白垩世陆相九佛堂阶的重新厘定及其层型剖面

通过实测冀北滦平梁根村-东沟村九佛堂组剖面,并在开展多学科系统研究的基础上,把剖面划分为3个岩性段,建立了系统的叶肢介生物地层6个组合,进行辽西九佛堂组—沙海组与冀北滦平九佛堂组的等时性对比;分析剖面的沉积相叠置特征,证明了剖面的沉积连续性和沉积旋回性变化,识别出剖面的3个浅湖相三级层序,重新厘定九佛堂阶的定义及其单位、界线层型。建议将“沙海阶”并入九佛堂阶,单位和界线层型定在冀北滦平盆地西北部梁根村-东山村之间;底界以叶肢介Eosestheria fuxinensis和E. jiufotangensis 的首现为标志。