“赫南特阶”和奥陶系—志留系界线的厘定

根据对湖北宜昌王家湾、黄花场、分乡以及新近发现的远安苟家垭奥陶系与志留系界线剖面生物地层、层序地层和化学地层的综合研究将该区最晚奥陶纪到最早志留纪的化石带自下而上重新厘定为Nankinolithus带,Dicellograptus complexus带,Paraorthograptus pacificus带,Nor-malograptus bohemicus-N.extraordinarius带,Hirnantia-Kinnella带,Glyptograptus? persculp—tus带,Akidograptus ascensus带,Parakidograptus acuminatus带和Orthograptus vesiculosus带,其中Paraorthograptus pacificus带可分为Pararetiograptus sinensis亚带,Tangyagraptus typicuas和Diceratograptus mirus亚带。指出目前尚无可靠证据证明国际奥陶系与志留系界线层型剖面,即英格兰Dob’s Linn剖面P. acuminatus带底部与该种首次出现（FAD）的层位一致。建议将英国Ashipill统改为阶,内部分两个亚阶,其上部“Hirnantian”亚阶和O/S界线应分别下移到P.pacificus带底部和G.?persculptus带底界。前者的底界与晚奥陶世Nankinolithus带顶部海退事件（NRE）后海侵所形成的最大海泛面的位置基本一致;后者与古冈瓦纳超大陆中部冰盖快速消融所引起的全球海退/海侵时间（HRE）和铱、碳同位素异常以及海洋及大气地球化学状况的突然改变相吻合,?

奥陶系上统赫南特阶全球层型剖面和点位的建立

赫南特阶(上奥陶统)的全球界线层型剖面和点位确立在中国宜昌王家湾北剖面观音桥层底界之下0.39m处。该剖面位于中国湖北省宜昌市以北42km处的王家湾村,经纬度为30°58′56″N、111°25′10″E。赫南特阶底界的GSSP点位以笔石Normalograptusextraordinarius的首次出现层位(FAD)为标志。碳同位素在此层位显示的正漂移以及N.ojsuensis的首现可作为第二标志。赫南特阶始于自Diceratograptusmirus亚带开始的全球生物大灭绝事件的主幕之后。王家湾北剖面出露完整,沉积和生物序列连续,笔石和壳相动物化石丰富并保存良好,王家湾北、王家湾南和王家湾小河边剖面都发育了合适的沉积相和生物相并具有广泛对比的潜力。该地区地质构造简单,岩石未经历较强的变质作用,且交通便利。王家湾小河边剖面尤其适合进行化学地层学研究和同位素年龄的测定。建立赫南特阶底界的全球界线层型剖面和点位的提案报告于2004年10月被国际地层委员会奥陶系分会通过,经补充完善后,于2006年2月被国际地层委员会通过,同年5月被国际地科联正式批准。

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。

滇东北地区晚奥陶世碳酸盐岩台地消亡的古环境因素

【目的】滇东北地区晚奥陶世碳酸盐岩台地的萎缩消亡存在多种认识。为了深入探讨其成因,拟通过滇东北地区晚奥陶世古环境演化研究,分析古环境因素对滇东北地区晚奥陶世碳酸盐岩台地消亡的影响。【方法】选取滇东北地区万和剖面为研究对象,利用室内矿物学、岩石学、沉积地球化学等分析方法为主要手段,系统开展滇东北地区奥陶系临湘组—志留系龙马溪组的微相特征研究、此期间的古环境演变分析,探讨滇东北地区晚奥陶世碳酸盐岩台地萎缩消亡中的古环境影响。【结果】通过对万和剖面临湘组—龙马溪组岩石学特征、镜下矿物组成以及古生物特征等进行分析,共识别出六类沉积微相:含泥瘤状灰岩相、纹层状微晶灰岩相、微晶生屑灰岩相、纹层状钙质泥岩相、砂质泥岩和泥质砂岩相以及含钙质泥页岩和含钙质碳质泥岩相。并进一步划分出三个沉积亚相:浅缓坡、深缓坡和局限滞留陆棚;利用沉积地球化学方法,分析其古海洋地球化学特征,并建立地球化学剖面发现:在奥陶系大渡河组—志留系龙马溪组之间,古海洋环境指标如古生产力、古氧化还原条件、陆源碎屑输入量和古海平面变化在这一时期发生了显著变化,波动频繁。【结论】通过分析滇东北地区晚奥陶世碳酸盐岩台地周围的古海洋环境变化,认为滇东北晚奥陶世碳酸盐岩台地消亡成因是海洋环境缺氧导致光合生物衰退,从而抑制了碳酸盐生产,使得碳酸盐岩台地萎缩直至消亡。除此之外,海平面变化、气候变化、陆源碎屑输入量增加以及奥陶纪末生物大灭绝在碳酸盐岩台地消亡过程中发挥了重要作用。

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。

贵州习科1井奥陶-志留系之交的碳同位素化学地层学

奥陶系赫南特阶碳同位素正漂移(HICE)事件已为人熟知,但受限于样品质量和地层对比精度,目前尚存在一些争议。本次研究对黔北习水县习科1井中的五峰组至龙马溪组底部共22个岩芯样品进行了总有机碳(TOC)和δ13Corg分析,识别出HICE正漂移事件,并将其与华南和国外其他地区的同期事件进行了对比。对华南HICE事件记录的分析表明,五峰组和龙马溪组两个页岩气有利层段与该HICE事件存在较为稳定的层位关系。五峰组页岩气有利层段的结束层位大致对应于HICE事件的起始层位,即笔石Paraorthograptus pacificus带(WF3)顶部至Metabolograptus extraordinarius带(WF4)底部;而龙马溪组页岩气有利层段的起始层位大致对应于HICE事件的结束层位,即笔石Metabolograptus persculptus带(LM1)中部至Akidograptus ascensus带(LM2)底部。在两个有利层段间夹有一段显著正漂移事件的这种模式可在化石材料较为缺乏的剖面和钻井中为有利层段的识别提供较好的参考。分析对比结果还表明,华南HICE事件的特殊性与奥陶纪末冰期期间扬子海的区域氧化还原条件波动相关。在冰盛期,扬子海处于弱还原环境,海底埋藏的有机质大量分解并返回海水中,使得海水δ13CDIC下降,这是华南扬子区HICE事件正漂幅度明显低于全球广海沉积环境的主要控制因素。

奥陶-志留系界线地层生物带的全球对比

详述扬子区晚奥陶世晚期 (阿什极期 )至兰多维列世初期的生物带序列 ,修正部分的笔石带 ,与全球各重要地区进行对比。研究表明 ,全球奥陶系顶部赫南特亚阶及其上下地层在我国的扬子区发育最好 ,地层连续发育并广泛出露 ,生物带发育齐全 ,不但有连续的笔石带 ,而且有世界广布的赫南特贝腕足动物群 ,有望在我国建立赫南特亚阶的全球层型剖面和点(GSSP)。

华南与缅甸奥陶纪末赫南特贝动物群中的非铰合类腕足动物

在奥陶纪末生物大灭绝的两幕之间,海洋底域繁盛着赫南特贝腕足动物群(Hirnantia Fauna)。它数量丰富,分布广泛,历程短暂。以往国内外学者研究这个动物群时,常把铰合类腕足动物作为重点,而非铰合类只被简单描述或列出名单,整体面貌不明。非铰合类化石尽管材料有限、研究基础薄弱,但只就属的数目而言,占据了全球赫南特贝动物群总属数的近1/5,其群落、演化和环境意义不可小觑。文中专门记述上扬子区(华南古板块)观音桥层(赫南特早中期)与缅甸曼德勒地区(滇缅马苏古地体)Hwe Mawng紫色页岩段(赫南特中期)所产赫南特贝动物群的非铰合类化石,计有3目、4超科[Linguloidea(舌形贝超科)、Discinoidea(平圆贝超科)、Craniopsoidea(似髑髅贝超科)和Cranioidea(髑髅贝超科)]的10属、12种,包括5个命名属种[Plectoglossa cf.davidsoni(Barrande),Schizotretinia cf.euxina(Havlicek),Pseudopholidops partibilis(Rong),Petrocrania cribrum(Temple),Xenocrania haimei(Reed)]和7个未定种(Trematis sp.,Paracraniops sp.,Acanthocrania sp.,Petrocrania?sp.1,Petrocrania?sp.2,Pseudolingula?sp.和Orbiculoidea sp.),其中,Pseudolingula?sp.和Orbiculoidea sp.两个未定名种因标本不佳,未正式描述。还有,以Pseudopholidops最为常见,其次是Xenocrania和Petrocrania。前两属是华南、滇缅马苏、波罗的卡、阿瓦隆尼亚、佩鲁尼卡等古板块或地体赫南特贝动物群的常见分子。它们已知限于南、北纬30°之间的低纬度地区,这可能与化石采集和研究程度有关,但更可能反映奥陶纪末全球气候仍存在分异现象。研究识别了奥陶纪晚期非铰合类腕足动物7个目,可归为3个类群:灭绝目(仅神父贝目Paterinida)、消减目(多样性与丰度大幅衰减,尤其是三分贝目Trimerellida和乳孔贝目Acrotretida在Hirnantian销声匿迹)和延续目(适应能力强、忍耐阈值高,成功穿越大灾难的首幕)。这些分类单元对研究奥陶纪-志留纪交界期腕足动物群的多样性、群落生态、生物地理及宏演化等有重要意义。

华南上奥陶统观音桥层的空间分布和古地理重建

观音桥层是晚奥陶世赫南特期在华南上扬子区广泛发育的一套介壳相泥质灰岩地层,位于五峰组和龙马溪组两套页岩气产出层位之间.恢复观音桥层的地理分布,分析其空间分布型式和规律,将有利于重建华南奥陶纪末期的古地理,更好地理解华南奥陶纪末生物大灭绝的环境背景,以及五峰组和龙马溪组黑色页岩形成的古地理背景.本研究基于GBDB数据库收集、整理和厘定了342条剖面的综合数据,利用地理信息系统的Arc GIS软件进行空间模拟,重建了华南上扬子区观音桥层的空间展布.重建结果显示,观音桥层广泛分布于上扬子台地的大部分地区,集中出露于滇东北、黔北、川东南、重庆、鄂西等地,其中厚度最大的区域呈东西向分布于滇黔桂古陆的北缘,形成了一个完整的沉积中心区;而同期的其他岩石地层单元则主要分布于上扬子台地的边缘地区.同时,利用各剖面的沉积学与古生物学、古生态学特征推测该时期各地点具体的古水深值,从而恢复了上扬子区观音桥层沉积期的古地形.结果表明,上扬子区在赫南特中期呈现出"一隆三坳"的古地理格局,"一隆"为湘鄂西水下高地,"三坳"为川东南坳陷、湘中坳陷和鄂北坳陷.这一三面为古陆环绕、局限滞留的古地理环境,是五峰组和龙马溪组富有机质页岩富集的控制因素之一.

中国湖北宜昌王家湾剖面奥陶系顶部斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb定年

湖北西部宜昌王家湾北剖面观音桥层底界之下0.39m处被定义为上奥陶统最后一个阶—赫南特阶的全球界线层型剖面和点位(GSSP),但此颗"金钉子"却缺乏可信的同位素年代学数据.对王家湾北剖面观音桥层顶部斑脱岩的锆石进行了高精度离子探针(SHRIMPⅡ)定年研究.结果表明,观音桥层顶部斑脱岩形成年龄为(443.2±1.6)Ma,也就是说,赫南特阶顶部即奥陶系/志留系界线处的同位素年龄应接近但略小于(443.2±1.6)Ma,此年龄与国际地层委员会公布的奥陶系/志留系界线年龄(443.7±1.5)Ma在误差范围内一致.因此,这一研究为赫南特阶和奥陶系/志留系界线的全球对比提供了可靠的年代学依据.

上扬子区奥陶-志留纪之交的黔中隆起和宜昌上升

据１４个县区２０多个剖面的生物地层学研究，确定了黔中隆起和宜昌上升造成沉积间断的时限．虽因地而异，但大都限于奥陶纪阿石极阶（Ａｓｈｇｉｌｌｉａｎ）至志留纪鲁丹阶（Ｒｈｕｄｄａｎｉａｎ）．虽然黔中隆起和宜昌上升都表现为区域性的上升运动，但源于华南板块在其东南方向受其他块体的水平挤压作用．奥陶纪末南极冰盖凝聚导致的全球海平面下降，使黔中隆起和宜昌上升（特别是前者）表现更为明显并露出水面．