华南奥陶纪末生物大灭绝的肇端标志——腕足动物稀少贝组合(Manosia Assemblage)及其穿时分布

奥陶纪末生物大灭绝与冈瓦纳大陆冰盖的形成与消融密切关联的认识已被广泛接受;同时,赫南特贝腕足动物群(Hirnantia Fauna)常被视作这次大灭绝的肇端标志。本文通过对扬子区-全球环境巨变的一个缩影-相关层段的腕足类的研究,改变了后一认识。上扬子区五峰组(笔石页岩相)与观音桥层(介壳相)之间,以及下扬子区新开岭层之中的"混合相地层"(既产笔石,又产介壳相生物),代表奥陶纪最晚期沉积-生物-环境发生重大变化的过渡阶段,记录了南方大陆冰盖的形成对华南各地影响的开始;只因厚度小、研究少,该段地层及其所含化石群长期未被重视。根据半个世纪积累的材料,本文系统记述了该混合相地层的优势化石腕足类稀少贝(Manosia);根据保存腕螺构造的珍贵标本,证实它是无洞贝目的成员,暂归于无洞贝科;通过识别稀少贝组合(Manosia Assemblage)的基本特征和时空分布,探讨它的群落生态、环境及其标志意义。奥陶纪末的华南板块处于一个相对孤立的古地理位置,且稀少贝幼虫的漂浮能力不强,故未能"飘洋过海"离开华南板块一步;尽管如此,东西向从滇东北到苏南,南北向从陕南到黔北,它成为一个机遇泛滥属种,遍布于整个扬子海域,栖居于深水、低能、贫氧的底域(BA4-5)。稀少贝组合的地层历程从上奥陶统凯迪阶顶部(Diceratograptus mirus亚带)到赫南特阶下部(Normalograptus extraordinarius带中下部);其短暂的历程反映全球气候和海洋环境扰动对扬子海域不同地区造成的影响之开始。这里有一个"先浅水、后深水"的穿时过程:①在上扬子区浅水海域,它仅限于凯迪末期,几乎同时迁移到较深水域并延续到赫南特初期;②侵入到下扬子深水海域则是到赫南特早期并在中期灭绝。因此,华南奥陶纪末大灭绝的起步标志不是赫南特贝动物群本身,而是稀少贝组合的出现;大灭绝的肇端并非始于赫南特初期,而是凯迪末期。同时可能也指示大陆冰盖的形成对世界其他板块不同水深海域的影响也不是等时的。赫南特早中期扬子海域生物群分布状况演变得非常复杂。奥陶纪末生物大灭绝与全球气候和海洋环境的剧变相伴发生,是显生宙唯一一次与冰川活动有密切关联的特大事件。     

扬子地块北缘晚奥陶世赫南特期岩相古地理

扬子地块北缘与秦岭接壤,早古生代经历了上扬子克拉通盆地(∈-O2)和隆后盆地(O3-S)两个阶段。区内发育上奥陶统观音桥组或南郑组地层,为研究赫南特期的岩相古地理,探讨赫南特期冰川事件的沉积响应奠定了坚实的基础。根据沉积特征,结合古生物组合,扬子地块北缘观音桥组可划分为滨岸相和陆棚相。按照岩性等,陆棚相可进一步划分为陆缘碎屑陆棚相、混积陆棚相。滨岸相主要由石英砂岩、钙质砂岩和含砾砂岩组成,发育少量生物,以腕足为主;而在陆棚相中,则是以含粉砂泥岩、生屑灰岩、泥灰岩夹钙质泥岩和含钙泥岩为主,富含生物,以三叶虫(Dalmanitina)、腕足以及标志性冷水、浅水Hirnantia动物群为主。在沉积相详细研究的基础上,分析了该时期的岩相古地理面貌及其空间分布。在北部和西部,继续早期的格局,持续存在汉南隆起,围绕隆起分布的是滨岸相;往南至大两会-桥亭一线,为陆缘碎屑浅海陆棚,大两会-桥亭一线往南区域分布为混积陆棚。由于在研究区,无论在滨岸地带还是浅海地区,均发育赫南特贝化石,说明在赫南特期,由于受南冈瓦纳冰川事件的影响,冰水侵进扬子北缘全区。这次冰川事件导致海平面下降,致使扬子北缘水体变浅,早期的深水陆棚变为浅水陆棚,生物也由浮游相笔石迅速变为壳相赫南特贝,早期隆起范围进一步扩大,并出现地层的缺失。     

滇东北镇雄北部奥陶系-志留系界线地层的新观察

针对滇东北镇雄下蒿枝湾剖面晚奥陶世至志留纪兰多维列世过渡时期的沉积地层,本文进行了系统测制和地层古生物学研究,对其地层发育和对比进行了梳理与限定,首次发现该地晚奥陶世至志留纪早期地层自下而上可依次划分为大渡河组、“五里坡层”、龙马溪组底部和“龙马溪组中部”。其中,大渡河组为一套沉积于内陆棚的泥质泥晶灰岩与钙质泥页岩,时代可与五峰组对比。“五里坡层”是一套沉积于内陆棚的钙质粉砂岩地层,向上逐渐过渡为外陆棚相的龙马溪组底部黑色笔石页岩,两者构成了Metabolograptus persculptus带中上部沉积。大渡河组与“五里坡层”呈平行不整合接触,之间缺失观音桥层及Hirnantia-Mucronaspis动物群,指示赫南特期全球性海平面下降。“龙马溪组中部”以内陆棚的砂岩为起始,其中所产腕足动物化石指示其时代为志留纪鲁丹晚期。Edgewood-Cathay动物群缺失表明龙马溪组底部与“龙马溪组中部”之间存在不整合界面,体现了黔中古陆北缘的隆升。下蒿枝湾剖面奥陶纪—志留纪过渡时期的地层发育情况完整记录了在全球和区域事件的影响下滇东北沉积相和生物群的时空分布与发育的响应过程。     

扬子台地西缘奥陶纪末赫南特期地层划分对比与古地理

华南上扬子区是奥陶纪末生物大灭绝研究的经典地区之一，但由于交通等因素，该区西缘（今昆明—西昌—成都之间）赫南特期浅水相沉积的时空分布规律仍不清楚。文章通过总结近年来的调查新成果与已发表资料，系统分析了研究区赫南特期地层划分对比和古地理，并取得一些新认识。在赫南特早期，研究区以含较凉水壳相动物群（TBF 1）的泥灰岩、灰岩发育为特色，统归入观音桥组（近岸相仅包含其下部）。赫南特中期开始发生明显的相带分异：近岸一侧广泛发育一套含暖水壳相动物群（TBF 2）的生物碎屑灰岩，归于观音桥组上部，向远岸一侧相变为黑色笔石页岩（龙马溪组底部）。至赫南特晚期，近岸的少数地区（如镇雄北部）以产出暖水壳相动物群（TBF 3）的粗碎屑沉积为特色，创名尾坝组；远岸一侧与前一时期类似，以龙马溪组底部黑色页岩沉积为代表。文章还通过综合已知数据，分别对区内赫南特早—中期和晚期古地理进行高精度重建。     

湖北宜昌王家湾五峰组顶部Chondrites的发现及其环境意义

本文报道了湖北宜昌王家湾剖面五峰组笔石页岩段观音桥层发现的遗迹化石Chondrites的分布及其生态特点。结合生物相和同期上扬子海盆相对海平面的变化,分析了盆地水体底域在缺氧一富氧转折时期的古氧相变化特征：指出五峰组笔石页岩段上部地层沉积底域为典型的缺氧环境,在其与上覆观音桥段之间的沉积转换面附近发生了从无氧到有氧的转变,观音桥段中Hirnantia动物群繁盛于富氧的海底环境。     

贵州桐梓县境南部奥陶系-志留系界线地层新认识

贵州桐梓红花园山王庙的奥陶系-志留系分界地层出露好、有笔石带控制且发育介壳相化石,一直被认为是华南最佳剖面之一。本文对该剖面重新剖析,结合桐梓县境南区另外几条剖面的资料分析,提出如下新认识:山王庙剖面的"赫南特贝层"(HirnantiaBed:AFA295-305)和"介壳层"(Shelly Bed:AFA306-311c)宜合并统称为观音桥层,皆归于奥陶系;对照宜昌王家湾,将观音桥层与Normalograptus extraordinarius带上部和N.persculptus带下部对比;确定观音桥层与龙马溪组之间缺失N.persculptus带上部、A.ascensus带和P.acuminatus带大部分的地层。典型赫南特贝动物群延至A.ascensus带甚至更高层位的观点应予以修正。靠近黔中古陆北缘的诸多地点,观音桥层的厚度虽有变化,均宜视为同期沉积,唯上覆地层时代不同。赫南特贝动物群是在特定时期、特定环境中生存的特定底栖生物群落,是奥陶纪末大灭绝首幕后的产物,指示了寒凉、海退、相对浅水、底域富氧的环境条件,有重要的时代、环境和古地理意义。     

渝东南-黔北地区赫南特期冰川事件的沉积响应

奥陶纪末的赫南特期爆发全球冰川事件,渝东南-黔北地区赫南特期沉积的观音桥组,从岩相、古生物组合、古环境等方面表现出该地区对赫南特期冰川事件的响应。通过对观音桥组沉积特征的分析,发现其主要分为3类:一类为颗粒灰岩,细分为泥晶生屑砂屑灰岩和亮晶鲕粒灰岩、亮晶砂屑灰岩等,含珊瑚等化石,代表了中高能量的浅滩环境;一类主要为粉砂质灰岩、粉砂质泥灰岩组合,含腕足类及三叶虫动物群,沉积环境为潮坪。这两类是近岸沉积,主要受相对海平面下降的影响。另一类为形成于浅海陆棚环境的混合岩相,包括泥灰岩与钙质泥岩组合、粉砂质泥岩与泥质粉砂岩组合及含炭泥灰岩;生物包括三叶虫、笔石及腕足等,尤其是标志性冷水型Hirnantia动物群的短暂繁盛,表明其受海水温度变凉的影响较大。潮坪靠近黔中古陆分布,局部发育浅滩,远离古陆变为浅海陆棚环境。总体上,观音桥组沉积环境比五峰组与龙马溪组黑色笔石相页岩的缺氧滞留深水陆棚环境更浅、相对海平面及水温更低,是赫南特期冰川事件直接影响的结果。     

川南威远—泸州页岩气井区奥陶系顶部观音桥组岩相和沉积环境

上扬子地区四川盆地南部威远—泸州地区上奥陶统凯迪阶五峰组和志留系底部兰多维列统龙马溪组黑色笔石页岩沉积于滞留缺氧海底且富含有机质,是页岩气的主产层位,介于五峰组和龙马溪组之间的奥陶系顶部赫南特阶观音桥组通常是含腕足类以及三叶虫的灰岩沉积,其化石组成是冈瓦纳冰川事件最盛期在低纬度陆表海区的产物,岩石学微相特征研究能进一步诠释当时海底沉积环境。本文根据威远地区的W2、W4H10井,泸州地区的L2井、L4井、 L5井、 L6井、 L7井、 L8井、 L9井观音桥组微相鉴定识别生物多样性,除常见的Hirnantia腕足动物群、三叶虫Dalmanitina等壳相化石外,还出现海百合、腹足类Homotoma、双壳类、海绵动物碎片和虫管遗迹化石Chondrites(丛藻迹),其化石组成记录了该层位的生物多样性。观音桥组沉积时该区海底富氧环境有利于底栖动物生存,远岸区海底水动力弱,化石粒度偏细且部分化石破碎程度高,未见大量复体珊瑚和钙藻等典型暖水区化石,反映出远岸相观音桥组海底水温可能偏低。     

上奥陶统赫南特阶下扬子地区标准剖面(浙江省安吉县杭垓剖面)的地质特征及其意义

通过对浙江省安吉县杭垓地区晚奥陶世地层的区域地质调查、剖面测量以及系统化石采集、鉴定与分析样品测试研究,浙江省安吉县杭垓剖面被列为"上奥陶统赫南特阶下扬子地区标准剖面"。该剖面的赫南特阶和奥陶系-志留系界线地层出露完整,发育了厚度超过360m的笔石页岩和细碎屑岩的连续旋回沉积,化石丰富,主要界线附近未见构造破坏,较完整地记录了赫南特期的地质事件和生物序列,符合建立下扬子区赫南特阶标准剖面的要求。在该剖面的上奥陶统凯迪阶—赫南特阶—志留系兰多维列统鲁丹阶的连续地层中发现丰富的笔石、几丁虫和海绵动物化石,以及部分三叶虫、腹足类、腕足类、头足类等门类化石,自下而上共识别出Dicellograptus complexus,Paraorthograptus pacificus,Normalograptus extraordinarius,Normalograptus persculptus,Akidograptus ascensus,Parakidograptus acuminatus 6个笔石带和1个Songxites-Aegiromenella壳相化石组合。在赫南特阶地层中首次发现极为丰富多样的海绵动物群,为进一步认识全球赫南特期的生物圈面貌、寒武纪生命大爆发之后的海绵生物演化打开了重要窗口。     

华南上扬子区中奥陶统十字铺组的岩相与生物相

华南上扬子区中奥陶统十字铺组是跨越达瑞威尔阶中上部到桑比阶底部的一个岩石地层单位,自命名以来,许多学者对其进行过研究报道,但迄今缺乏系统综述。通过查阅大量相关资料并结合野外观察和研究,对十字铺组的岩相和生物相进行了总结:十字铺组以发育一套钙质泥岩夹有少量泥质灰岩并产有丰富的华美正形贝动物群为特色;在靠近古陆的上扬子台地西部,十字铺组的同期地层类型多样,主要为碎屑岩;而向东,在距古陆较远的地区,发育着岩相稳定的碳酸盐岩,以牯牛潭组为主。十字铺组及其同期地层中的腕足类化石,在黔北、黔东北及川西南等地的多样性较高,而向其他方向(更近岸或更远岸)多样性都呈下降的趋势。     

中国的赫南特贝动物群(Hirnantia fauna)并论奥陶系与志留系的分界

一、前言 赫南特贝动物群(Hirnantia fauna)一名,由坦普尔(Temple,1965)首先提出,指的是威尔士Hirnant Beds、英格兰Ashgill shales和波兰Zalesie Beds所产的,以Hirnantia为代表的腕足化石群。它常与以Dalmanitina为主的三叶虫相伴生,其时代归属涉及到     

四川长宁双河晚奥陶世赫南特贝动物群及其对环境变化的响应

晚奥陶世赫南特贝动物群在空间上随水深和温度等环境梯度变化的分布型式已经得到广泛而深入的研究,但对该动物群在纵向上演变型式的研究还比较缺乏.以四川长宁双河上奥陶统观音桥组的赫南特贝动物群为研究对象,分析了该动物群的腕足动物个体密度和多样性演变趋势以及与水深、氧含量和生物扰动等环境因子的协同变化,探讨了动物群演变与环境变化之间的关系.研究表明,多样性和个体密度在观音桥组整体上呈上升趋势,最后整个动物群快速消亡,而氧含量和生物扰动强度总体上睛也呈增加趋势.奥陶纪末冈瓦纳大陆冰川的扩张所导致的全球海平面下降可能是影响赫南特贝动物群演变的主要环境因素,但氧含量的突然降低和生物扰动强度的增加也会对群落的一些特征产生影响,有时甚至成为重要的控制因子.赫南特贝动物群多样性在观音桥组顶部达到峰值,但随着海平面的突然下降迅速消亡,相比较其从下而上多样性逐渐增加的过程而言要迅速得多.     

重庆綦江观音桥剖面观音桥层的岩性新认识*

重庆綦江观音桥剖面是上奥陶统观音桥层(组)的建层(组)剖面。该剖面上奥陶统和下志留统地层连续,在前人研究中被广泛提及。观音桥层是奥陶系顶部层位,含较多特征明显的赫南特贝化石,可能反映了赫南特冰期海平面下降。在前人相关文献中均提及观音桥剖面观音桥层的岩性为灰岩,但本次研究发现,对观音桥层岩石滴稀盐酸时一般起泡较微弱,显微薄片、扫描电镜、阴极发光测试均显示观音桥层白云石含量通常大于50%,呈微晶—粉晶结构,自形晶—半自形晶,方解石含量常小于15%,因此所观察到的观音桥剖面观音桥层的岩性是(灰质)白云岩。进一步分析表明: 在阴极发光下白云石不发光,方解石呈现较强的红色光; 扫描电镜测试显示白云石多为含铁白云石; 显微薄片显示白云岩中少量白云石发生去云化作用,被方解石交代; 碳、氧同位素测试显示白云石碳同位素较腕足类化石及方解石脉偏负,腕足类化石碳、氧同位素与同期海水不一致。上述分析表明观音桥层碳酸盐岩经历了较强的成岩作用影响,推测观音桥层白云石化主要发生于成岩期。这一认识与80多年来关于綦江观音桥剖面观音桥层岩性的认识不一致,对白云岩的识别有助于更深刻认识奥陶纪—志留纪界限地质事件及环境变化。     

扬子区奥陶纪末赫南特亚阶的生物地层学研究

重新研究了宜昌王家湾 ,宜昌分乡 ,桐梓红花园和松桃陆地坪 4条上奥陶统上部至志留系底部的连续采集剖面。1999年 6月在捷克召开的第 8届国际奥陶系大会上提名宜昌王家湾和桐梓红花园剖面分别为赫南特亚阶的全球层型候选剖面 (GSSP)和辅助剖面。对赫南特亚阶及其上、下地层的生物带重新厘定 ,自下而上为 Foliomena-N ankinolithus/D.complanatus,D.complexus带 ,P.pacificus带 (包括下部亚带 ,T.typicus亚带和 Diceratograp-tus mirus亚带 ) ,N.extraordinarius- N.ojsuensis带 ,N.persculptus带 ,A.ascensus带和 P.acuminatus带。     

关于奥陶系最上部赫南特(Hirnantian)亚阶全球层型的建议

在对鄂西宜昌王家湾和分乡、黔北桐梓红花园、黔东北松桃陆地坪 4条剖面的相关地层和主要门类化石做了新的无间断采集和重新鉴定笔石和腕足动物这两个重要化石门类的基础上 ,发现奥陶纪最末期—志留纪最早期的完整笔石序列与腕足动物等新的化石材料 ,初步了解奥陶纪末集群灭绝后生物幸存的基本特征。经过选择 ,特推荐宜昌王家湾公路旁穿越奥陶 -志留纪界线地层剖面作为建立国际赫南特亚阶的首位候选 (leading candidate)层型 ,并推荐桐梓红花园相关剖面作为辅助候选 (auxiliary candidate)层型。对建立全球赫南特亚阶界线层型的基本条件和国外相关剖面的优缺点作了分析。本文所识别的赫南特亚阶相当于两个笔石带 :下部 N ormalograptus ex-traordinarius- N.ojsuensis带和上部 N.persculptus带。典型的 H irnantia动物群的整体地质历程为奥陶纪最末期 ,相当于 N ormalograptus extraordinarius- N.ojsuensis带和 N.persculptus带的一部分。     

青海南部治多—杂多地区二叠系阳新统上部层位的发现和尕日扎仁组、索加组的建立

在青海南部治多—杂多一带1∶25万地质填图中,发现二叠系阳新统上部层位的类动物群,新建尕日扎仁组和索加组。尕日扎仁组以泥质岩、细粒石英砂岩为主,夹粉砂岩、灰岩、玄武岩,属陆棚相,产少量非有孔虫、腕足类、双壳类化石,地质时代为阳新世孤峰期晚期,与下伏九十道班组整合接触。索加组分为2个段,下段以透镜状滨岸相底砾岩为特征,上段以含燧石条带及结核的台地相灰岩为特征,产类、非有孔虫、腕足类等,地质时代为阳新世冷坞期,与下伏尕日扎仁组平行不整合接触。     

渝东北地区观音桥段沉积与有机碳同位素特征及其区域对比

渝东北地区五峰组—龙马溪组间观音桥段厚度不一、沉积特征各异,自西向东对庙坝渝参1井(YC1)、田坝剖面(TBP)、白鹿剖面(BLP)、九湖四方洞剖面(SFP)和巴东两河口(LHP)剖面的分析表明,观音桥段以发育浅灰色中—薄层状泥质灰岩为主,局部为含介壳泥灰岩层,且强烈风化后常呈褐黄色、土黄色。研究区内两河口剖面为灰黑色泥质灰岩,也发育介壳化石,四方洞剖面观音桥段表现为粉砂质含量的明显增多。仅田坝剖面和两河口剖面见赫南特贝化石印模。各剖面有机碳同位素垂向演化特征相似,具有区域及全球对比性;在赫南特期观音桥段均表现出明显的碳同位素正漂以及峰值,可能受局部环境影响,其正漂幅度不尽相同;五峰组至观音桥段碳同位素呈震荡性升高,可出现短暂的小型峰值;观音桥段至龙马溪组,碳同位素呈现持续稳定的下跌,下跌速度取决于龙马溪组厚度。     

中上扬子地区晚奥陶世岩相古地理及其油气地质意义

中上扬子地区上奥陶统主要发育庙坡组、宝塔组、临湘组(涧草沟组)、五峰组和观音桥组。笔者通过对研究区野外露头及钻井剖面的考察,总结前人研究成果,利用岩石学、古生物学、生态学及室内分析等方法将其划分为潮坪相、浅海陆棚相和深水盆地相3种沉积相类型。潮坪相以沉积灰岩、白云岩、钙质粉砂岩和粉砂岩等为特征。浅海陆棚相主要沉积龟裂纹灰岩、瘤状灰岩、页岩和粉砂质页岩。深水盆地相主要岩性为黑色碳质页岩、粉砂质页岩与硅质页岩,产以营漂浮生活的笔石为主的生物组合。岩相古地理研究表明,晚奥陶世桑比-凯迪早中期,受加里东构造运动影响,华南板内碰撞挤压作用显著,汉南隆起、川中隆起、川西-滇中-黔中-雪峰隆起不断抬升扩大,中上扬子地区表现为海平面相对上升,原本镶边型碳酸盐台地被淹没,沉积了大范围的浅海陆棚相龟裂纹灰岩和瘤状灰岩。凯迪晚期-赫南特期,隆起面积继续扩大,构造围限作用加剧,中上扬子地区发育大面积黑色碳质页岩、粉砂质页岩和硅质页岩。尤其川东南宜宾-泸州,川北旺苍-南江及黔北渝东武隆道真地区五峰组黑色碳质和硅质页岩,具很好的生烃潜力,应视为下一步烃源岩及页岩气勘探开发的重点研究区域。     

米仓山—大巴山地区赫兰特期岩相古地理及其页岩气地质意义

上扬子地区赫兰特期发育一套含赫兰特贝和达尔曼虫化石的独特的沉积单元，其沉积环境长期以来存在争议，还缺乏更为精细的沉积相时空变化研究。本文以米仓山—大巴山地区赫兰特期地层为研究目标，通过系统资料收集，野外详细观测和室内镜下分析等手段，采用“点-线-面”的岩相古地理分析方法，重建了研究区赫兰特期岩相古地理。剖面沉积相分析表明，观音桥段发育于不同沉积环境之中，因而具有不同的岩相特征，总体上为赫兰特期海平面下降的产物，但经历了不只一次的海平面升降变化，海退过程的沉积记录相对明显，海侵记录仅在盆地边缘或水下高地边缘有所响应。复原的岩相古地理显示，该时期呈现北西高、北东和南西低，中间多个水下高地的沉积古地理格局，这种格局有利于扬子克拉通盆地内形成优质的富有机质页岩；研究区内观音桥段沉积相主要以浅海陆棚相（浅水陆棚亚相）为主，局部发育孤立台地和碳酸盐缓坡，滨海相局限于盆地西北古陆边缘。页岩气勘探开发中，区内粉砂质泥岩、碳质泥岩发育的浅海陆棚相区为页岩气优质储集层和勘探有利区，但应尽量远离物源区和水下隆起区；白云岩、泥质灰岩发育的孤立台地和碳酸盐缓坡区，压裂过程中，应选择合适层位，尽可能压穿白云岩、泥质灰岩，连通五峰组—龙马溪组含气页岩段，提高页岩气产量。     

四川昭觉上奥陶统与上志留统的时空关系

四川昭觉县竹核乡东侧一带的志留系地层,前人将其划分为中志留统石门坎组,1∶5万昭觉县幅区域地质调查中将其划分为黄葛溪组、嘶风崖组、大路寨组三个组级地层单位,在竹核乡大温泉—小温泉剖面测制中采获了腕足类Hirnanitia(箭赫特贝)—Dalmanella(德姆贝)组合,该动物群在川、滇、黔上奥陶统顶部的观音桥组中普遍可见。四川地层清理时,观音桥组被认为属层级非岩石地层单元而废弃。通过区域对比,观音桥组在四川层位稳定,分布广泛,生物组合、岩性组合特殊,在科研及生产实践中补充广泛应用。