中国奥陶纪综合地层和时间框架

简要回顾中国奥陶纪年代地层研究的历史和现状,从岩石地层、生物地层、地质年龄、化学地层和磁性地层等学科的角度,详细阐述和讨论了国际和中国奥陶系划分方案、各条界线的定义标准、识别特征和存在问题,初步建立了多学科的地层对比关系.目前,国际奥陶系采用"三统七阶"的标准划分方案,即自下而上:下奥陶统(特马豆克阶、弗洛阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)和上奥陶统(桑比阶、凯迪阶、赫南特阶).这7个阶的底界金钉子已于1997～2007年全部确立,其中有三个阶的"金钉子"确立在中国.中国的年代地层方案与国际标准方案基本一致(惟部分阶名有别),包括下奥陶统(新厂阶、益阳阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)、上奥陶统(艾家山阶、钱塘江阶、赫南特阶).在多数情况下中国可以直接采用国际标准划分,在特殊情况下,也可以结合使用中国地区性的上奥陶统艾家山阶和钱塘江阶.在详细总结中国各个块体奥陶系发育特征及其差异的基础上,根据近年来的最新研究成果,建立华南、华北(含塔里木、柴达木)和西藏-滇西等主要块体之间的最新奥陶系对比格架,提出特马豆克阶、大坪阶和凯迪阶底界存在的定义、识别和跨相区对比问题,认为特马豆克阶底界主要是牙形刺的分类学问题,而大坪阶和凯迪阶的底界则主要是跨相区对比问题.中国奥陶纪化学地层学研究显示,中奥陶统达瑞威尔阶和上奥陶统凯迪阶的无机碳同位素曲线与国际综合曲线存在较明显的不一致现象,值得高度重视.中国奥陶系的同位素年龄值匮乏,且仅有的3个可靠锆石年龄均集中在晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期,华南上奥陶统含有丰富斑脱岩层,亟待开展同位素测年进一步研究.中国奥陶纪磁性地层研究非常薄弱,迄今为止的研究主要局限于华北下奥陶统,结果可与国外其他地区进行对比.对奥陶系内"阶"的悬殊的时限差异进行了分析,建议对长时限的特马豆克阶、达瑞威尔阶和凯迪阶分别进一步细分为二个亚阶.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

中国地层学新进展——“中国综合地层和时间框架”专辑前言

地质历史时期发生了一系列改变整个地球生物圈演化进程的重大地质和生物事件.为了解这些事件发生的时间、顺序、速度和原因,需要在统一的时间框架中进行综合分析.精准的生物地层是划分地质年代和进行洲际和地区间对比的首选标准.中国地层类型多种多样,化石丰富,传统的以化石门类系统古生物学为基础的生物地层工作发挥了重要的作用,在已经建立的72个全球界线层型(GSSP)中有11个位于中国,是目前建立GSSP最多的国家,在国际地层表中占有一席之地.高精度定年、化学地层学、天文旋回地层学等也在地层划分和对比中越来越多地应用,并取得一定进展.本专辑由中国的地层古生物学专家对中国近十多年以来从埃迪卡拉纪到第四纪综合地层和时间框架方面的进展以及各大区之间的地层划分与对比进行了系统总结.     

煤山二叠纪-三叠纪过渡期事件地层时序的微观地层记录

煤山剖面二叠纪-三叠纪过渡期24～29层微观地层特征,清晰地显示了这一关键地层段持续的缺氧及频发的风暴扰动、固结基底／硬底构造、火山喷发、陆地风化和丘状微生物岩发育等事件的整体时序关系,为综合探讨二叠纪末期生物灭绝的机制提供依据．晚二叠世长兴组24层以发育有机质微细纹层为主,间断性受到风暴形成的底流冲刷,暗示这一时期静滞、分层和缺氧的海洋主体环境．晚二叠世末期快速海侵事件发生于24d层顶部,以典型的硬底构造发育为特征．持续的陆源火山物质风化和向海洋搬运沉积,使得以伊利石为主的黏土矿物广泛存在并贯穿二叠纪生物灭绝事件的整个过程．但是,发育正粒序火山玻屑的25层“界线黏土”却是强烈的火山喷发物在海洋直接沉降的结果．表现在27—2层上部的固结基底构造,发育Glossifungites遗迹等强烈生物扰动和塑性基底特征,代表着与牙形刺Hindeodusparvus的开始出现相一致的快速海侵事件的发生．27-5层微弱的丘状微生物岩的首次发现,表明华南浅水碳酸盐台地发育的微生物岩应属于早三叠世最早期,同时也代表了二叠纪末生物灭绝事件的最终结束．     

滇西保山地区二叠纪碳酸盐岩地层古气候学研究

研究了滇西保山地区二叠纪丁家寨组上部、永德组上部和沙子坡组浅水碳酸盐岩的骨屑颗粒组合和非骨屑颗粒组合特征, 认为丁家寨组上部碳酸盐岩的骨屑颗粒组合属苔藓虫-棘皮组合, 缺乏非骨屑颗粒; 永德组和沙子坡组碳酸盐岩的骨屑颗粒组合为绿藻-有孔虫组合, 后者发育非骨屑颗粒. 通过与形成于不同纬度地区、大体同时的碳酸盐岩地层的骨屑颗粒组合的对比, 认为丁家寨组碳酸盐岩为温凉水沉积环境成因, 永德组和沙子坡组碳酸盐岩属暖水沉积环境成因.     

电缆地层测试最小测试时间的确定

电缆地层测试器是重要的地层评价仪器,可以测量地层压力和渗透率、识别流体类型、确定油水界面.然而在低孔低渗地层中,由于泥饼的封闭性差而造成的地层增压现象,致使无法测量到地层真实压力.同时由于长时间的测试,容易将仪器卡在地层中而造成事故.本文提出一种确定电缆地层测试最小测试时间的方法.利用有限元方法计算泥饼和原状地层中的压力分布情况,求取泥浆柱静压力的影响半径,继而确定储层的最小测试时间,并且针对渗透性不同的储层给出了最小测试时间的范围.电缆地层测试最小测试时间的确定,可以确保电缆地层测试器在低孔低渗储层中测量到地层的真实信息,减小由于测量时间过长而引起工程事故发生率.     

轨道调谐建立洛川黄土地层的时间标尺

对黄土高原中部洛川厚140m黄土剖面进行了黄土层间隔5cm、古土壤层间隔3cm的采样,在室内测量了全部样品的磁化率．以磁化率变化作为东亚夏季风气候变化的替代性指标,利用轨道调谐方法建立了黄土－古土壤序列的时间标尺．结果表明,B／M界线处的年龄是772KaB．P,午城黄土与离石黄土分界线的年龄为1348KaB．P,黄土堆积底界的年龄为2471KaB．P．．通过和古地磁场倒转点绝对年龄对比以及与太阳辐射量变化时间序列进行交叉谱分析,证明了新时间标尺的可信性．     

轨道调谐建立洛川黄土地层的时间标尺

对黄土高原中部洛川厚140m黄土剖面进行了黄土层间隔5cm、古土壤层间隔3cm的采样,在室内测量了全部样品的磁化率．以磁化率变化作为东亚夏季风气候变化的替代性指标,利用轨道调谐方法建立了黄土－古土壤序列的时间标尺．结果表明,B／M界线处的年龄是772KaB．P,午城黄土与离石黄土分界线的年龄为1348KaB．P,黄土堆积底界的年龄为2471KaB．P．．通过和古地磁场倒转点绝对年龄对比以及与太阳辐射量变化时间序列进行交叉谱分析,证明了新时间标尺的可信性．     

鄱阳湖流域可持续发展综合模型框架

本文以鄱阳湖流域为例,所描述的流域可持续发展框架是一个基于流域系统理论和实践的生态系统模型.包括了三个主要的部分:(1)环境政策与规划;(2)地球空间信息系统;(3)社区发展与区域网络.框架将多个学科,如:流域生态学,环境规划,可持续发展与资源管理汇集一起,形成了一套综合的流域制图、模拟和监测的流域管理方法.     

现代黄河三角洲沉积物磁性地层年代框架及环境磁学研究

本文对黄河三角洲Z07孔沉积物进行了系统的磁性地层学和环境磁学研究.通过结合沉积速率和古地磁长期变化数据,我们为该孔建立了较为精确可信的年代框架（1999-03-2006-06 A.D.）.环境磁学结果表明黄河三角洲沉积物与中国黄土的磁学特征相似,主要载磁矿物为单畴（SD）磁铁矿,超顺磁颗粒（SP）含量也较高.整体上,该孔沉积物磁学参数的变化主要受粒度和含量控制.岩芯磁性参数在2003年前后发生了系统变化.我们认为,黄河自2002年起进行调水调沙工程,黄河下游河道冲刷加剧,形成新的物质来源,河流输入的沉积物粒度变粗,输沙量增加,这一新的物质来源是造成Z07钻孔磁性参数发生显著变化的主因.

     

综合应用钻孔应变固体潮和应变地震波资料求解地震参数和地层的力学参数

介绍了在井下耦合介质弹性参数等不能直接测定时，应用钻孔应变固体潮和就地震波资料求解地震参数和地层的力学参数的方法，用平衡方程的解来近似代替波动方程解，不但使用钻孔应变仪测到的地震波测地震成为可能，而且比直接应用波动方程求解的方法大大简化。     

软弱地层综合管廊三维非线性地震反应特性研究

软弱地层综合管廊在强震作用下易发生破坏。考虑土体非线性及水的影响,以苏通GIL综合管廊工程为依托,采用三维线性梁单元模拟螺栓与钢筋,对地震动进行幅值标定,建立三维精细化有限元模型,并根据不同地震动输入方式及强度,从衬砌应力分布、张开量及结构损伤角度分析综合管廊非线性地震反应特性。研究结果表明,45°共轭方向与拱腰位置处管廊受力较大,横向、纵向地震动作用下,随着地震动强度的增加,应力增加明显;横向地震动输入对管廊环间张开量的影响较小,当地震动达到峰值附近时,张开量增长明显,并在一定范围内波动;横向地震动对管廊结构损伤的影响较大,峰值加速度达0.3 g时,管廊内部结构在两端连接处及中间支撑处连接点出现拉压变形。     

长江三角洲晚新生代地层独居石年龄谱与长江贯通时间研究

PD-99孔位于长江三角洲南翼, 揭示的晚新生代地层厚313 m. 独居石年龄谱表明, 上新统以350~500 Ma的颗粒为主, 第四系则以100~275 Ma的颗粒为主, 反映二者母源区发生了变化. 晚于25 Ma的独居石颗粒初现层位于高斯正极性带与松山负极性带界线之上(约在2.58 Ma), 这是青藏高原隆升对东中国海沉积产生直接影响的开端. 长江河口地层中晚于25 Ma独居石含量变化分为两大阶段, 分别对应于早、中更新世青藏高原的快速隆升和晚更新世以来的最强烈隆升.     

二叠纪-三叠纪之交缺氧环境的微生物和微生物岩

紫云长兴期生物礁顶部的下三叠统Hindeodus parvus带产小球状微生物化石, 其大小一般在0.15~0.30 mm, 中空, 内部一般为微亮晶方解石充填, 壁为泥晶质. 它们一般呈圆球状, 均匀散布于泥晶基质中, 数量可以密集、丰富、或极少. 没有腹足类或底栖双壳类共生, 但可以有介形虫或/和藻席共生. 岩石中细小草莓状黄铁矿的存在说明这种微生物生活于缺氧环境. 在一些剖面上, 这种微生物岩的上下地层为富含小腹足类和小虫孔化石的泥晶灰岩. 这种小球状微生物的分布严格限于发育到大绝灭开始的生物礁礁顶的浅水环境, 并且不在深水表层水体出现, 表明这种微生物是底栖生活的, 并且需要阳光进行光合作用. 其大小超过所有的球状的细菌和蓝细菌化石, 不能归入这两个门中. 根据其大小、形态、古生态特征、钙化特点, 推测它可能属于低等绿藻, 特为其建立一个新属种: Ziyunosphaeridium sinensis gen. et sp. nov.(中华紫云球藻)(新属新种). 迄今已描述的H. parvus 带的微生物岩可分为6种类型: (1)多孔泥晶结构的灰岩; (2)囊状化石的微生物岩; (3)含树枝状体的岩石; (4)小球状低等绿藻化石(紫云球藻)有关的岩石; (5)小球状蓝细菌化石有关的岩石; (6)叠层石. 紫云球藻有关的微生物岩只出现在生物礁发育到二叠纪末大绝灭开始的那种极浅水的剖面的界线地层中. 其他的微生物岩也形成于浅水环境, 但比紫云球藻微生物岩形成的水体可能要深些. 早三叠世的微生物岩与通常意义的生物礁在形成机制和环境意义上有本质的不同, 因而不应该当成生物礁岩. 那种因为早三叠世微生物岩的存在而认为二叠纪的生物礁生态系延续到中生代的看法是不正确的.     

华南二叠纪末深水硅质海绵骨针灭绝模式和灭绝过程

华南大隆组硅质岩地层含有大量的、多种类型的硅质海绵骨针,这些骨针为研究二叠纪末硅质海绵动物的灭绝过程和模式提供了丰富的材料．通过对广西东攀和贵州马鞍营剖面海绵骨针的研究,共发现海绵骨针52种类型85亚类型．这些海绵骨针在接近二叠纪和三叠纪（P/T）界线附近分异度迅速降低,88％～90％的类型和88％～92％的亚类型消失,只有5种亚类型延续到了早三叠世,包括Oxeas A,Oxeas B,Strongles B,Oxy-orthpentactines和Oxy—orthohexactines A．不同轴数骨针类型的灭绝顺序不同：三轴和四轴骨针最先消失,然后是多轴和网状骨针消失,单轴骨针消失偏晚．不同表面结构特征的海绵骨针灭绝顺序也不同：分枝型和多刺型骨针较早灭绝,光滑型的骨针较晚灭绝或延续到了下三叠统地层中．其灭绝过程表现为逐渐的灭绝模式,并且可以分为两个灭绝阶段：第一阶段呈现出较慢的灭绝速度和较低灭绝率,第二阶段灭绝速度和灭绝率急剧升高．