冀北滦平盆地陆相侏罗系—白垩系界线候选层型剖面初步研究

在发现陆相侏罗系—白垩系界线地层连续剖面的基础上,补充大北沟组和大店子组的含义,将2组系统分为7个岩段,命名4个标志层;确定年代地层层序,完善大北沟阶和义县阶定义内容;研究重点门类化石分布和演化,建立系统生物地层分带序列,包括7个介形虫带和6个叶肢介带;划分陆相生物群发展阶段,将侏罗系—白垩系界线置于“早期热河生物群”阶段的底部;开展旋回地层和层序地层学研究,建立地层等时格架,识别盆地演化的3个阶段和5个构造期;测得界线层型剖面点存在O同位素高值异常;锆石206Pb/238U测得张家口组顶部年龄为135.4Ma±1.6Ma,大北沟组中部为133.9Ma±2.5Ma和130.1Ma±2.5Ma。综合多学科研究成果,将界线层型剖面点定在张家沟剖面第9层底,以介形虫化石Cyprideastenolonga的首现为标志。

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—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Ⅰ(Luanpingella-Torinina-Eoparacypris)组合带及所包含的1、2(Luanpingella Postacuta和Torinina obesa)亚带,分布于大北沟组,显示了晚侏罗世晚期的特征。第Ⅱ—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,C．luanpingensis,C．sulcata和C．shanyingensis)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Ⅰ组合带与第Ⅱ组合带,即第2亚带与第3亚带之间。

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 Estuarine)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14 4 Ma、14 5 Ma、135 Ma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12 4Ma为界线年龄符合目前综合生物年代,是较优选的方案。

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—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。

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—白垩纪年代地层为例

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。

侏罗系、白垩系界线问题及对中国北方陆相界线的思考

侏罗系、白垩系间是显生宙唯一还没有定义系级GSSP的界线。生物演替在Thithonian期与Berriasian期之间不存在明显变化,很难找到可以进行全球对比的标志。作为中生代生物年代地层学主要划分依据的菊石类生物,亦受生物区系影响而难作为侏罗系、白垩系界线的标志。微体化石具有优势。近期,国际上趋于将瓮虫类Calpionella alpina带之底、钙质超微化石Nannoconus steinmannii minor和N.kamptneri minor二者的始现面作为侏罗系、白垩系界线,对应于极性带M19n.2n内部,年龄为145 Ma。国际地层划分与对比以海相为标准。中国侏罗系、白垩系以陆相地层发育为特征,与海相对比颇具难度。以陆相生物为标志的界线划分产生了地区性的生物年代地层格架,也形成了地方生物地层与国际年代地层对比的错位,导致中国陆相侏罗系、白垩系界线成为地学界争议的问题。本文认为,在综合考虑不同学科研究结果的同时,问题解决的实质是客观认识陆相生物对比的缺陷,结合考虑非生物的标准,如磁性地层、旋回地层和同位素测年的精度,获得超越相区的对比结果。基于陆相生物特点,着眼于宏观演化阶段来识别界线位置是问题解决的初期阶段。燕辽生物群与热河生物群是代表侏罗纪和白垩纪的两大生物演化类群,其间年龄可为土城子组顶部的139 Ma。这是为全方位研究而铺设的临时工作界线。今后将土城子组作为侏罗纪、白垩纪过渡地层而加大研究力度,有可能在该组顶部或其内部发现界线生物标志和同层位绝对年龄值,或许会使其向目前国际推荐年龄(145Ma)更靠近一步;也不排除GSSP未定的国际侏罗系、白垩系界线年龄会向年轻方向变化,趋于139Ma的Valanginian阶底界位置。

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。

侏罗系-白垩系界线和我国东北地区下白垩统陆相地层相关问题的探讨

文中介绍目前国际侏罗系-白垩系界线研究的进展以及我国东北地区下白垩统和相关陆相地层的研究现状。针对目前国内陆相侏罗系-白垩系界线研究中存在的争议,澄清一些概念,提出我国相关陆相地层的研究需结合古生物学、同位素年代学、古地磁学等多学科的结果。近年来的研究表明,这些综合性的工作和最新国际地质年代表的结果并不矛盾。最新的国际地质年代表中提出的侏罗系-白垩系界线的年龄(145.5±4Ma)得到国内外学者的广泛支持,相比之下,一些学者提出的侏罗系-白垩系界线年龄为135Ma或125Ma的观点还缺乏地层学和同位素年代学的证据。近年来年代地层学研究的进展为我国东北地区下白垩统精确国际对比提供了重要证据。东北地区陆相早白垩世沉积中脊椎动物化石的发现以及多数无脊椎动物和植物化石研究的结果表明,生物地层学的证据与年代学和古地磁学证据基本吻合。文中还通过一些实例,探讨在生物地层学(特别是脊椎动物地层学)研究中,重视生物系统发育学研究的重要性,即应当重视"谱系发育关系相近属种的对比",从而可以有效避免采用化石确定地层年代过程的一些误区。文中尚论及白垩系Aptian阶的底界年龄以及国际地质年代表中下白垩统一些阶的年限确定的意义。

川滇陆相侏罗系-白垩系界线划分

云南禄丰川街剖面侏罗系—白垩系混合磁极性超带的M19极性带位于安宁组下段顶部,四川泸州纳溪剖面M18r极性亚带位于蓬莱镇组二段上部。上述古地磁界线与马门溪龙、叶肢介、双壳类等所形成的生物界线相吻合。因此陆相侏罗系—白垩系界线在滇中被置于安宁组下段与上段之间或妥甸组上段的2个亚段之间;在四川此界线则被置于蓬莱镇组第二段的中上部。

松辽盆地及周缘地区侏罗系/白垩系界线区域对比特征探讨

松辽盆地及周缘地区是白垩纪时期全球最大的陆地出露区,是开展陆相J/K界线研究的理想地区。但是,受制于盆内埋深大、盆缘露头出露不佳等原因,松辽盆地及周缘地区J/K界线发育区域及层段仍然存在较大争议。同时,对于陆相J/K界线划分与对比这样的重大疑难问题,其研究很难一步到位。总结一套影响广泛、区域对比性强的J/K界线区域对比框架性特征,可以有效聚焦目标区域和层段,为进一步的精细研究明确方向。系统梳理松辽盆地及周缘典型地区J/K界线上下地层中记录的区域构造背景、岩浆事件和生物宏观演化阶段可发现:(1)松辽盆地以西和以南地区晚侏罗世为块体碰撞后陆壳加厚坍塌或拆沉的伸展环境,早白垩世为推覆陆壳加厚坍塌或拆沉的伸展环境;松辽盆地晚侏罗世为碰撞后持续造山环境,早白垩世为双侧活动陆缘影响下的区域性伸展裂陷环境;松辽盆地以东地区晚侏罗世—早白垩世可能为走滑构造背景。(2)松辽盆地及周缘地区晚侏罗世—早白垩世生物演化阶段表现为晚侏罗世燕辽生物群的衰落和白垩纪热河生物群的兴起,其中晚侏罗世孢粉组合以裸子植物花粉占绝对优势、高Classopollis含量为特征,早白垩世则以松柏类两气囊花粉占绝对优势、低Classopollis含量为特征。(3)冀北—辽西地区的土城子组、黑龙江东部的东安镇组和东荣组应是J/K界线进一步工作的重点层段,大兴安岭地区的满克头鄂博组、松辽盆地常家围子断陷及其以西至大兴安岭局部地区可以尝试开展J/K界线研究工作。

藏南江孜侏罗系/白垩系界线时期古海洋环境分析

为了探讨西藏南部江孜一带侏罗系/白垩系界线时期海洋沉积环境的变化,本研究对采自藏南江孜甲不拉沟剖面的样品进行了常量、微量和稀土元素分析。Fe2O3+MgO与TiO2、Al2O3/SiO2关系判别图显示,从晚侏罗世维美组到早白垩世甲不拉组,研究区构造运动相对平静,基本上以大洋岛弧的构造演化为主,继承性明显。Mn、Fe、V、Co、Ni、REE等指标元素和U/Th、V/Cr、Sr/Ba、Lan/Ybn、V/(V+Ni)等比值结合显示,沉积条件从维美组浅海富氧、高盐、高沉积速率的环境演化为早白垩世甲不拉组深海、水体分层、沉积速率降低、具有明显深海沉积特征的环境。地化数据分析结果总体上与岩性成因分析相一致,即从维美组砂岩的浅海相沉积到甲不拉组下部的粉砂岩和上部的钙质泥岩、黑色页岩,水体经历了由浅到深的变化过程。

燕辽地区土城子组古生物组合与陆相侏罗系-白垩系界线年代地层

土城子组是一套广泛发育于燕辽地区的陆相红色碎屑沉积岩系,为中国陆相侏罗系-白垩系(J/K)界线研究的典型。由于陆相化石记录的不完备,以及生物地层划分与同位素年代学的矛盾,使该地层时代归属不定。该组所含生物门类比较丰富,但化石层位较少,可以识别出叶肢介、介形类、孢粉等化石组合,但是前人对其时代意见不一。国内外学者在土城子组及其上下地层获得大量同位素测年资料,指示该组年龄处于156-139 Ma之间,属于晚侏罗世-早白垩世,因此J/K界线就划定在土城子组内部。尽管传统的生物地层学研究积淀正被日渐积累的年代地层学数据引发各种挑战,但毋庸置疑的是,年代地层单元和地质历史的划分必然需要有可供区域对比的标志,生物演化始终是地球发展阶段划分的依据。在土城子组生物地层研究精度尚待提高之时,本文尝试提出一粗略的J/K界线划分方案,以晚侏罗世叶肢介Pseudograpta-Monilestheria-Sinograpta(P-M-S)组合、介形类Cetacella substriata-Mantelliana alta-Darwinula bapanxiaensis(C-M-D)组合与早白垩世叶肢介Yanshanoleptestheria-Pingquania-Lingyuanella(Y-P-L)组合、介形类Djungarica yangshulingensis-Mantelliana reniformis-Stenestroemia yangshulingensis(D-M-S)组合为界线划分依据。近期孢粉的研究结果显示,J/K界线可以Cicatricosisporites-Lygodioisporites-Jiaohepollis组合的出现为标志。根据化石组合发育特征分析,J/K界线位置大致在土城子组2段与3段之间,年龄为~145 Ma。建议将北票巴图营乡剖面作为对比标准。由此提出下白垩统底部"巴图营阶"的工作模型,为中国陆相白垩纪年代地层的建阶工作提供参照。

新疆准噶尔盆地中、晚侏罗世多重地层研究

对新疆维吾尔自治区沙湾县玛纳斯河红沟侏罗系剖面开展了生物地层学、同位素年代地层学、旋回地层学和磁性地层学等的综合研究。研究结果表明,头屯河组的时代为中侏罗世中晚期到晚侏罗世早期,包括巴通阶的最顶部、卡洛维阶和牛津阶的中下部;其底界年龄约为166.2 Ma,顶界线年龄约为160.8 Ma,沉积时间约5.4 Ma。齐古组顶部年龄值为155.3 Ma,沉积时间约5.5 Ma,包括了牛津阶的上部和基默里奇阶的中下部,其顶部与东部冀北、辽西地区髫髻山组顶部大体相当,比土城子组层位低。喀拉扎组的时代为晚侏罗世基默里奇期晚期,而其上覆地层吐谷鲁群的时代为早白垩世早期,两者之间存在一个相当大的不整合,缺失了晚侏罗世提塘期以及可能包括早白垩世最早期的地层,有超过了7 Ma的地层缺失量。侏罗系与白垩系的界线为此不整合面,侏罗纪/白垩纪之交的地层未保存。

早期热河生物群时代的磁性地层学约束

早期热河生物群保存于冀北的中生代地层大北沟组—大店子组,层位时代的磁性地层学研究对限定热河生物群的演化、鸟类的起源与进化以及被子植物的起源等重大科学问题的年代框架具有重要的科学意义。同时,将为中国陆相侏罗系—白垩系界线及早白垩系地层划分提供可以进行全球对比的磁性地层学证据。此外,还将为限定华北克拉通破坏提供可靠"深时(Deep-time)"约束。基于1 100余块样品的测试与分析结果,建立了冀北滦平盆地大北沟组—大店子组高精度的磁极性序列。磁性地层对比分析方案表明,大北沟组、大店子组和西瓜园组的磁极性序列对应于标准磁极性柱的M12—M9,属于Valanginian中期至Hauterivian中期。从磁性地层学的综合研究认为早期热河生物群的时代归属于早白垩世的Valanginian期。本文的研究结果不支持中国陆相侏罗—白垩系界线位于大北沟组与大店子组之间的划分方案。

河北赤城地区土城子组中一例极可能的兽脚类恐龙蹲伏迹

描述了河北省赤城县寺梁山土城子(后城)组一例极可能的兽脚类恐龙蹲伏迹及相关的足迹,该蹲伏迹也是该组地层目前发现的最大的兽脚类足迹。虽然缺乏前足迹和尾迹,但因保存了左跖骨印、关联的坐骨及可能的耻骨胼胝印被定为蹲伏迹。该蹲伏迹是世界上第三例非对称的兽脚类恐龙蹲伏迹。

冀北滦平盆地三岔子剖面土城子组和大北沟组孢粉组合及其意义

冀辽一带的土城子组和大北沟组对中国北方侏罗系–白垩系划分对比具有重要的意义。关于它们的时代目前还存在不同的看法,相关的孢粉地层学研究也比较粗略。本文研究了冀北滦平县井上村三岔子剖面土城子组和大北沟组的孢粉组合,共观察统计到50属28种及若干未定种。土城子组Classopollis–Cooksonites–Ephedripites组合以Classopollis含量最为突出,同时含有白垩纪分子Cooksonites variabilis、Crybelosporites punctatus和Ephedripites(E.),其时代为早白垩世Berriasian期。大北沟组Bisaccates–Foraminisporis组合以松柏类两气囊花粉占绝对优势,见有Crybelosporites punctatus、Ephedripites (E.) crassistriatus、Foraminisporis wonthaggiensis、Jiaohepollis和Rugubivesiculites spherisaccatus等具有时代意义的分子,其时代为早白垩世Valanginian中–晚期。本研究首次报道了土城子组一段顶部的早白垩世孢粉组合,提出了中国北方侏罗系–白垩系界线位于土城子组一段内的新意见。孢粉组合对比表明当前冀北滦平盆地大北沟组Bisaccates–Foraminisporis组合与辽西金岭寺–羊山盆地土城子组三段顶部及其上覆义县组下部的孢粉组合非常相似。因此,从孢粉植物群的发育来看,滦平盆地大北沟组可能与金岭寺–羊山盆地土城子组三段顶部至义县组下部相当。