白垩纪年代地层学研究简述

简述国际白垩纪年代地层和地质年表研究现状,介绍马斯特里赫特阶、土仑阶和赛诺曼阶底界的GSSP及其生物地层学标志,其他阶推荐的GSSP定义标准以及中国陆相白垩系建阶进展。评述白垩系地质年表方案,根据我国辽西地区义县组尖山沟层研究的最新进展,提出考虑以12 5 Ma作为白垩系底界的年龄标准     

介绍显生宙地质年表(1987)

地质年表自诞生以来,始终处于不断修正和完善的过程中,每隔几年就有新的年表问世。1982年,Harland等和Odin等的两份年表几乎同时发表。在最近五、六年内,地层学和地质年代学的研究工作又有许多新进展。1987年8月,国际地质联合会(IUGS)下设的地质年代学分会主席N.J.Snelling提出了一份新的地质年表。由于地质年表与各个地质专业的研究都有密切关系,是大家共同关心的问题,特将该年表转载于表1并做少许介绍:     

第四纪划分方案

《国际地层表》（2004）中曾取消了第四纪，因而第四纪是否作为一个正式的年代地层单位继续存在、其在《国际地质年表》中该处于怎样的位置，在地质学界引起激烈的争论。为此，“国际地层委员会”与“国际第四纪研究联合会”于2005年成立“第四纪联合工作组”就第四纪的划分问题展开工作，目前“第四纪联合工作组”对第四纪归属问题提出以下两种划分方案：第四纪（系）是《国际地质年表》中的一个正式的地质年代、年代地层单位，其时间延限自晚更新世格拉斯期（Gelasian Age）起（2．59Ma）至今，格拉斯阶全球界线层型剖面和点位为其地层划分起点，是新生代中的一个纪（工作组中获6／8赞成票）或亚代（获5／8赞成票）。     

新疆准噶尔盆地侏罗系—白垩系生物地层和同位素年龄研究的新进展

研究的侏罗系—白垩系包括侏罗系头屯河组、齐古组、喀拉扎组和白垩系清水河组。清水河组的叶肢介、介形虫和孢粉化石组合研究的新成果表明:其地质时代为早白垩世早期(Berriasian)。齐古组下部的同位素年龄为164.6Ma±1.4Ma。此年龄值与国际地质年表对比,几乎与Callovian的底界年龄(164.7Ma±4.0Ma)相当。依据此年龄值和沉积厚度、沉积速率推算,齐古组的主要时代应为中侏罗世卡洛期(Callovian),其下部跨入巴通期最晚期;喀拉扎组的时代可能为牛津期最早期(early Early Oxfor-dian)。上列事实反映出在侏罗系与白垩系之间几乎缺失全部晚侏罗世的沉积,由此可以推断本区在晚侏罗世曾发生过一次较强烈的构造运动。     

地质年表

[说明]编制地质年表是同位素地质年代学的一项重要内容.第一个比较完整的地质年表是A·霍尔姆斯1947年提出的.二十多年来各国同位素地质工作者不断进行修改和补充.国际地质年代学委员会于1967年推荐了一个年表的初步方案,供各国学者讨论.现将几个具有代表意义的重要年表列在上面.从上列年表看出,虽然所用基点不同,但所得结果很接近,说明目前年表的可信程度.几个年表相差最大的是寒武纪的下.     

解读国际地层委员会2004年前寒武纪地层表及2004-2008年参考方案

国际地层委员会前不久公布了2 0 0 4年“国际地层表”,并专门提出了“2 0 0 4—2 0 0 8年前寒武纪年表参考方案”。在2 0 0 4年版“国际地层表”中,新建了埃迪卡拉系,其时限从6 30 Ma至5 4 2 Ma。“2 0 0 4—2 0 0 8年前寒武系划分参考方案”指出应该根据唯一客观的物理标准——现存的岩石记录,对前寒武纪地质年表重新进行界定。前寒武纪的地层界线应标定于地层记录中的关键事件或转变点上,以突出反映地球系统演化的巨变。在介绍有关埃迪卡拉系的背景、地质特征和时限的同时,对“参考方案”中有关前寒武系划分原则和具体划分方案的新思路进行了介绍和评述,对“参考方案”中值得商榷的问题进行了初步分析,并对我国前寒武纪年代表制定中有关重点提出了建议     

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。      

华北南缘中元古代地层归属及大地构造演化：来自碎屑锆石U- Pb年代学和锆石微量元素的证据

华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属以及区域古地理格局和构造演化等是近年来地质界探讨的热点问题。本文对豫西鲁山下汤地区的汝阳群云梦山组和黄连垛组进行了碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素研究,获得云梦山组年龄最小(年轻)的一批碎屑锆石年龄加权平均值为1658±63Ma,从而限定了汝阳群最早沉积年龄不早于1700Ma。结合洛峪群(上覆于汝阳群)上部洛峪口组近年的年代学标定(1611～1638Ma),将汝阳群—洛峪群的形成年代限定为1700～1600Ma,即中元古代长城纪的中晚期,对应于国际地质年表的固结纪。云梦山组与黄连垛组中碎屑锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄范围为1644～3179Ma,呈现1850Ma、2100Ma、2300Ma、2500Ma、2670Ma和2900Ma六个年龄峰值,对应于华北克拉通中太古代-古元古代重要的地质事件。云梦山组与黄连垛组分别以1850Ma峰值年龄段与2500Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据云梦山组沉积组合性质及形成背景、熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征、熊耳群沉积岩夹层的沉积特征和盆地构造属性,综合分析认为熊耳群及其上覆的汝阳群形成于与"岛弧"共生的弧后盆地地区。并且根据云梦山组"同沉积锆石"具"岛弧"地球化学特征,暗示云梦山组沉积时期附近的岛弧火山仍在持续活动中。     

华北南缘中元古界高山河群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

为了探讨华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属和物质来源、区域古地理格局和大地构造特征,对豫西灵宝福地地区的高山河群进行碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素特征研究。获得的高山河群年龄最小(年轻)的单颗碎屑锆石207Pb/206Pb年龄值为1685±39 Ma,从而限制了高山河群最早沉积年龄不早于1700 Ma。结合上覆的龙家园组年代学标定(1594±12 Ma),将高山河群的形成年代限定为1700—1600 Ma,即中元古代长城纪的中晚期,属国际地质年表的"固结纪"。高山河群中碎屑锆石207Pb/206Pb年龄范围为1685—2751 Ma,呈现1850 Ma、2150 Ma、2300 Ma和2500 Ma共4个年龄峰值,对应于华北克拉通古元古代重要的地质事件,并且高山河群以1850 Ma和2500 Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据高山河群与云梦山组碎屑锆石年龄频率对比,推测在豫西地区西侧存在以往报道较少的年龄为2500 Ma的地质体。根据熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征和熊耳期盆地动力学性质,并结合高山河群沉积相特征和沉积盆地构造属性,认为熊耳群形成于与"岛弧"共生的拉张性质的弧后盆地地区,而其上覆的高山河群为弧后盆地靠近大陆一侧的具有被动大陆边缘性质的滨浅海沉积。     

非海相白垩系年代学和对比

从1800年代初最早确定的白垩系定义起,白垩系就包括了海相和非海相白垩纪的地层和化石。白垩纪是一个全球性气候温暖、海平面高、构造和火山活动强烈的世界。此时,多块大陆分解,几乎所有海洋都已打开,形成了与现代相近的海陆分布的地理图案。这一变革导致了全球生物群的区域化,给全球对比带来了困难。白垩纪的全球年代地层表是主要依据菊石和微体生物(有孔虫和钙质超微浮游生物)化石,并与已完整建立的全球极性倒转年表和很多放射性同位素年龄相结合的产物。从孢粉到恐龙等各类非海相化石均已用于白垩纪生物地层学。此期专刊的特色是聚焦于区域或全球的孢粉(包括沟鞭藻)、大植物、甲壳类(包括叶肢介和介形类)、软体动物(包括腹足类和双壳类)和脊椎动物(包括硬躯体和足印)非海相白垩纪生物地层学和生物年代学。这些研究大大扩展了非海相白垩系对比的内容,并强调了将能取得更多进展的研究方向。非海相地层和化石群中直接夹有海相地层和化石的剖面/地区的非海相生物地层学更精确的研究,高分辨率的微体化石,特别是既出现于非海相又见于海相地层中的微体化石的微体生物地层学的进展,更多的直接与非海相生物地层学相关的放射性同位素和古地磁年龄的测试,非海相地层的高分辨率层序和旋回地层学分析及与非海相生物地层学对比的化学地层学的发展等,均将促进全球非海相白垩纪地层时代和对比,甚至以国际地质时标为准绳的全球非海相白垩纪地层对比框架表的建立。     

《全球地层表》及《国际地层对比表》勘误

<正> 1990年9月,我国地质出版社出版了由王鸿祯、李光岑合编的《国际地层时代对比表(Correlation Table of Stratigraphic Subdivision,CTSS)》,及时地把1989年7月17日由国际地层委员会通过的《全球地层表(Global Stratigraphic Chart,GSC)》介绍到国内并且增补了《中国地层时代表(A Stratigraphic and Geologic Time Scale of China,SGTSC)》和《地质时代表(A Geologic Time Scale,GTS)》,有力地推动了我国的地层学研究工作,起到了为地质勘探服务的积极作用。     

中国中-新元古代地层年表的修正——锆石U-Pb年龄对年代地层的制约

报道了全国地层委员会的中-新元古代地层年表新标定的方案:即长城系限定在1.8～1.6 Ga;蓟县系限定在1.6～1.4 Ga;待建系1.4～1.0 Ga;青白口系限定在1.0～0.78 Ga;南华系限定在780～635 Ma及震旦系限定在635～542 Ma.新年表突出3个方面的标定:1)对长城系和蓟县系的年代学限定;...     

华北北部土城子组时代及中国陆相侏罗-白垩系界线探讨

文中简要介绍了华北北部土城子组区域分布、沉积特征和垂向充填序列。针对目前土城子组时代不定的现状,结合近些年来已发表的土城子组的同位素年代学数据,将土城子组年龄限定在154~137Ma。以往对土城子组进行的相关生物地层研究成果与土城子组时代一致。国际地层委员会(ICS)2013年提出将145Ma定为侏罗-白垩系界线年龄,这得到了特提斯喜马拉雅和安第斯地区最新侏罗-白垩系界线研究成果的支持,虽然最终确定这一界线还需更多高精度年代学的研究。再结合土城子组同位素年龄,提出土城子组时代为晚侏罗世—早白垩世,中国陆相侏罗-白垩系界线存在于土城子组内部。国际地层界线及对比,特别是国际J/K界线应通过研究海相生物地层来完成,中国陆相J/K界线的确立应优先服从海相地层及其生物演化所划分的标志与结果。     

华北南缘中元古界高山河群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义*

为了探讨华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属和物质来源、区域古地理格局和大地构造特征,对豫西灵宝福地地区的高山河群进行碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素特征研究。获得的高山河群年龄最小(年轻)的单颗碎屑锆石 ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年龄值为1685±39 Ma,从而限制了高山河群最早沉积年龄不早于1700 Ma。结合上覆的龙家园组年代学标定(1594±12 Ma),将高山河群的形成年代限定为1700—1600 Ma,即中元古代长城纪的中晚期,属国际地质年表的“固结纪”。高山河群中碎屑锆石 ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年龄范围为1685—2751 Ma,呈现1850 Ma、2150 Ma、2300 Ma和2500 Ma共4个年龄峰值,对应于华北克拉通古元古代重要的地质事件,并且高山河群以1850 Ma和2500 Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据高山河群与云梦山组碎屑锆石年龄频率对比,推测在豫西地区西侧存在以往报道较少的年龄为2500 Ma的地质体。根据熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征和熊耳期盆地动力学性质,并结合高山河群沉积相特征和沉积盆地构造属性,认为熊耳群形成于与“岛弧”共生的拉张性质的弧后盆地地区,而其上覆的高山河群为弧后盆地靠近大陆一侧的具有被动大陆边缘性质的滨浅海沉积。     

新疆准噶尔盆地侏罗系齐古组凝灰岩SHRIMP 锆石U-Pb年龄

报道了准噶尔盆地获得侏罗纪齐古组凝灰岩精确的SHRIMP锆石 U-Pb年龄164.6 Ma ± 1.4 Ma(MSWD=1.3)。该年龄值几乎相当于国际地质年表中Callovian阶的底界年龄(164.7Ma±4.0Ma)。根据地层沉积速率推算,齐古组上界年龄值应为161.8Ma,接近Callovian阶的上界(161.2Ma±4.0Ma);其上的喀拉扎组上界年龄大致在160.0 Ma左右,此年龄值应位于牛津阶(Oxfordian)的下部。另外,下白垩统下部清水河组的时代为早白垩世早期(Berriasian)。由此得出：齐古组的主体时代为中侏罗世卡洛期(Callovian), 其下部跨入了巴通期最晚期(late Late Bathonian);喀拉扎组的时代可能仅为牛津期最早期(early Early Oxfordian),反映白垩系与侏罗系之间的不整合几乎缺失了整个上侏罗统,由此推断晚侏罗世曾发生过一次较强烈的构造运动。     

对国际地层委员会前寒武纪划分参考方案的简介及评述

国际地层委员会最近公布了2004年全球地质年代表,并专门讨论了2004-2008年前寒武纪划分参考方案。参考方案指出“应该根据唯一客观的物理标准——现存的岩石记录,对前寒武纪地质年表重新进行界定。前寒武纪的地层界线应标定于地层记录中的关键事件或转变点上,以突出反映地球系统演化的巨变。文中建议采用类似显生宙地层研究过程中所使用的“金钉子”法来确定前寒武纪界线。由于该文将对前寒武纪划分和整个前寒武纪研究工作带来重大影响,因此本文首先介绍了《参考方案》中有关前寒武纪划分原则和具体划分方案的新思路,对《参考方案》中值得商榷的问题进行了初步讨论,并对我国前寒武纪年代表制定中有关重点提出了建议。     

义县阶的时代与侏罗系-白垩系界线——义县阶标准地层剖面建立和研究之三

义县阶中孔子鸟类、中华龙鸟类、翼龙类、叶肢介、昆虫、双壳类和植物(包括木化石)时代确定为晚侏罗世晚期或提塘晚期；哺乳类、鸟臀类恐龙和孢粉为早白垩世早期或贝里阿斯期；介形类、鱼类为晚侏罗世早白垩世过渡期或提塘晚期-贝里阿斯期。考虑到义县期生物群与德国索伦霍芬(Solnhofen)生物群、英国普尔贝克(Purbeck)生物群，日本晚侏罗世手取(Tetori)型、领石(Ryoseki)型植物群可以比较、对比以及与中侏罗世约克郡(Yorkshire)植物群、大河口(Great EstLiarine)叶肢介群的联系分析，综合时代可确定为提塘晚期至贝里阿斯期；尖山沟层时代倾向于提塘晚期，大康堡层时代倾向于贝里阿斯期。由于可与义县组对比的英国普尔贝克(Purbeck)群(组或层)的侏罗系与白垩系界线仍未确定；同时因缺乏实测数据，国际地层表推荐的144Ma、145Ma、135Ma等侏罗系与白垩系界线年龄，不能作为可靠的依据标准；因此应据中国义县阶标准地层剖面的综合生物年代及实测同位素年代确定侏罗系与白垩系界线，界线倾向于义县阶下部尖山沟层与上部大康堡层之间，同位素年龄以124Ma为界线年龄符合目前综合生物年代，是较优选的方案。     

辽西含鸟化石层同位素年龄讨论——来自磁性地层的证据

通过对辽西及邻区白垩纪不同剖面的磁性地层资料的综合分析,对比国际中生代地磁极性年表,指出义县组含鸟化石层的地质时代至少应老于M13正极性时(129.6Ma)所对应的地质年代,介于131.71～142.27Ma之间。综合研究表明,Swisher等通过沉凝灰岩中透长石Ar-Ar法测定的义县组含鸟化石层的同位素年龄(124.6±0.2)Ma值得商榷。     

东北地区中生代岩石圈减薄时间上限的厘定:来自松辽盆地营城组火山岩年代学约束

松辽盆地是我国东北地区一个大型的晚中生代含油气沉积盆地。在盆地发育早期阶段受强烈伸展作用影响形成了大规模的断陷和大量的火山活动。本文以松辽盆地北部徐家围子断陷区火山岩的年代学研究为切入点,通过对徐家围子断陷升深更2井和徐深9-2井营城组(K_1y)火山岩的岩芯样品进行SHRIMP U-Pb定年,获得了营城组火山岩年龄为114～112 Ma,并认为该年龄结果代表了松辽盆地区域晚中生代岩浆作用的上限时间。通过对松辽盆地及邻区的火山年代学的对比发现:中国东北地区晚中生代曾发生过多期的岩浆事件,时间分别为:166～150 Ma;140～130 Ma;130～120 Ma;114～109 Ma。松辽盆地内早白垩世营城组火山岩年龄与我国东北地区中生代最后一期岩浆作用时间一致,指示了东北地区中生代最后一期岩浆事件年龄。松辽盆地营城组火山岩年龄的厘定将为本区中生代岩石圈减薄的上限时间提供进一步可靠的年代学约束。     

辽西—冀北地区土城子组的地质时代、年龄及其国际地层对比

辽西—冀北地区土城子组(后城组)含有各类化石,包括植物、孢粉、介形类、叶肢介、昆虫及恐龙类等,各门类化石都对土城子组的时代提出归属与生物演化依据。通过与国内外相关生物群(组合)的研究与对比,尤其是孢粉、介形类微体化石大区域的国际对比,将土城子组的地质时代划归为晚侏罗世早—中期(Oxfordian-Kimmeridgian)。土城子组的地磁年代学研究,也得出大致相同的时代结论。笔者在辽西金岭寺—羊山盆地土城子组剖面中,采用SHRIMP锆石U-Th-Pb同位测定技术,对凝灰岩中的锆石进行了年龄测定,获得的206Pb/238U年龄为:第22层140.2Ma±1.3Ma(N=13,13个数据加权平均值);第30层139.6Ma±1.9Ma(N=12);小刘家沟剖面土城子组上部凝灰岩139.6Ma±0.7Ma(N=11);第83层137.3Ma±1.0Ma(N=13)。由于第22层距土城子组底界369m,据沉积速率推算约为1.5Ma。因此,土城子组底界年龄应为141.7Ma±1.3Ma。第83层接近土城子组顶界,137.3Ma±1.0Ma年龄值可大致视为土城子组顶界的年龄。如此推断,上侏罗统牛津阶(Oxfordian)底界年龄应接近141.7Ma±1.3Ma,基默里奇阶(Kimmeridgian)上界年龄应为137.3Ma±1.0Ma左右,而国际地质年表中推导、标注的两者年龄分别为163.5Ma±1.0Ma和152.1Ma±0.9Ma,与笔者实测的年龄值分别相差21Ma和15Ma,对此进行了深入的探讨。