中國地層表及說明書的特點與主要進展

王澤九, 黃枝高, 姚建新*, 馬秀蘭

1)中國地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037; 2)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037

中國地層表及說明書的特點與主要進展

王澤九1), 黃枝高2), 姚建新2)*, 馬秀蘭1)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037; 2)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037

《中國地層表及說明書》由全國地層委員會組織中國地層學(xué)家編制?！吨袊貙颖砑罢f明書》建立了中國年代地層系統(tǒng)與國際年代地層系統(tǒng)之間的精確對比關(guān)系; 充分反映了各地質(zhì)時期巖石地層的展布狀況, 各地質(zhì)歷史階段的地質(zhì)年齡、生物地層序列(列數(shù)列各階期的主導(dǎo)化石門類的組合序列)、磁性地層、地質(zhì)事件及海平面升降等的變化特征; 根據(jù)最新研究進展, 對中、新元古代、寒武紀(jì)、侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)等的地層劃分方案做了一些重要調(diào)整; 為使階名與組名盡量不重名, 對中生代和部分古生代階名進行了重新命名。該表是具有很強實用性的全國統(tǒng)一多重地層表, 對了解中國地層發(fā)育整體情況, 進行國內(nèi)、外和大區(qū)域的地層對比研究, 開展地學(xué)研究、地質(zhì)教學(xué)、地質(zhì)調(diào)查工作有重要科學(xué)意義和實用價值?！吨袊貙颖怼吩诘谌膶脟H地質(zhì)大會和第四屆全國地層會議上得到國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家的高度重視和一致好評, 部分成果已經(jīng)在地質(zhì)調(diào)查和中國區(qū)域地質(zhì)志編制中得到廣泛應(yīng)用, 產(chǎn)生了良好的社會效應(yīng)。

中國; 地層表; 特點; 主要進展

地層是一部地質(zhì)歷史發(fā)展的真實記錄。各地質(zhì)時代的地層中保存了大量地質(zhì)發(fā)展進程中的重要信息?？梢哉f, 地層學(xué)是地質(zhì)科學(xué)的奠基性重要基礎(chǔ)學(xué)科。地層工作對于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查、地質(zhì)環(huán)境評價以至國土災(zāi)害監(jiān)測都是必不可少的基礎(chǔ)工作(王澤九等, 2006)。地層表代表了一個國家地層工作與地層學(xué)研究的程度和整體水平。國際地層委員會對國際地層表十分重視, 每年組織有關(guān)專家都對國際地層表進行修改和完善(顧道源等, 1993; Gradstein et al., 2012)。為適應(yīng)和滿足國內(nèi)各部門廣大地質(zhì)工作者應(yīng)用的需要, 并更好地與國際地層研究接軌, 2000年第三屆全國地層委員會組織有關(guān)專家編制了《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表》, 并編寫了《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表說明書》(全國地層委員會, 2002), 對中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表中的相關(guān)問題和所建各階做了說明。

為了貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于加強地質(zhì)工作的決定》和溫家寶總理對地質(zhì)工作的六條重要批示,2006年4月下旬在海南省?？谑姓匍_第三屆全國地層委員會第八次常委擴大會期間, 與會代表提出了編制《中國地層表及說明書》的建議, 即由全國地層委員會牽頭, 組織全國相關(guān)單位的專家編制一份全國的、綜合的、多重地層表, 以滿足即將全面展開的全國基礎(chǔ)地質(zhì)工作的需要。中國地質(zhì)調(diào)查局科技外事部對這一建議給予大力支持。2008年設(shè)立了《全國多重地層表及說明書編制》項目, 以推動中國地層表編制工作。項目由中國地質(zhì)科學(xué)院和全國地層委員會主持, 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所、中國地質(zhì)大學(xué)(北京、武漢)、中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地調(diào)中心、中國地質(zhì)調(diào)查局天津地調(diào)中心、中國地質(zhì)調(diào)查局成都地調(diào)中心、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所等單位參加(表1)。

為規(guī)范中國地層表及說明書的編寫, 參考《國際地層指南》(Salvador, 1994)和《中國地層指南及中國地層指南說明書》(修訂版)(全國地層委員會,2001)有關(guān)規(guī)定, 制定了《編制中國地層表及說明書實施細(xì)則》, 其主要原則為: (1)以現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)與地層學(xué)理論為指導(dǎo); (2)以《中國地層指南及中國地層指南說明書》(修訂版)(全國地層委員會, 2001)中的有關(guān)規(guī)定為主要參考依據(jù); (3)以《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表》(全國地層委員會, 2002)的年代地層系統(tǒng)為基本框架; (4)以收集、消化現(xiàn)有(特別是2000年第三屆全國地層會議后)我國地層工作正式發(fā)表成果為主; (5)盡量充分展示我國現(xiàn)有的最新研究成果和資料, 但要正視現(xiàn)狀, 有多少展示多少,勿需求全。經(jīng)過全體編表人員 3年的努力, 于近期完成了《中國地層表》(見插圖 I)和相關(guān)說明書(專著)的編寫。

表1 《中國地層表及說明書》編制主要人員Table 1 Main crew compiling The stratigraphic Chart of China and Directions

1 《中國地層表》的特點

《中國地層表》為一張全開幅的彩色掛圖(插圖 I), 原圖的框架尺寸: 縱向為 100 cm, 橫向為95 cm, 雙列并排。圖的格式: 每列表的橫向方向分8個欄目, 依次為: 國際年代地層表、中國年代地層表(標(biāo)有地質(zhì)年齡)、巖石地層和生物地層(此欄目按自然地理方位劃分中國北方、中國南方和青藏高原三個分欄目)、磁性地層、地質(zhì)事件、海平面升降, 形成統(tǒng)一的對應(yīng)關(guān)系表, 并配有詳細(xì)的相關(guān)說明書。在2001年發(fā)布的《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表》的基礎(chǔ)上, 新編的《中國地層表》充分反映了十幾年來我國地層學(xué)研究成果, 同時參考了國際地層學(xué)研究的最新進展。不僅按中國地質(zhì)構(gòu)造特點, 分別以中國北方、南方和青藏三大區(qū)列出其地層發(fā)育系統(tǒng)巖石地層和生物地層特征, 而且根據(jù)現(xiàn)有資料, 充分反映主要地層系統(tǒng)不同相變特征以及磁性地層、事件地層和海平面變化特征。在表的編制過程中, 盡量吸收了中國地層研究的最新成果,是具有很強實用性的全國統(tǒng)一多重地層表, 對進行中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)系統(tǒng)(自太古宇至第四系)與國際年代地層系統(tǒng)的對比和開展地質(zhì)調(diào)查工作有重要科學(xué)意義和實用價值。該成果被評為中國地質(zhì)科學(xué)院2013年度十大科技進展第一名(中國地質(zhì)科學(xué)院, 2014)。

2 《中國地層表》的重要進展與變化

《中國地層表》是在《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表說明書》(全國地層委員會編著, 2002)的基礎(chǔ)上進行編制的。在編制過程中, 盡量吸收了中國地層研究的最新成果; 并通過充分協(xié)商, 對一些有爭議的地層問題進行了變通處理。其中主要進展有以下幾個方面。

2.1 建立了《中國地層表》與《國際地層表》對比關(guān)系

為便于中國年代地層單位與國際年代地層單位的對比, 在《中國地層表》中并排列出了國際地層表的年代地層系統(tǒng)與中國的年代地層系統(tǒng), 以促進我國地層研究及盡快與國際接軌。

2.2 建立了中國北方、南方和青藏高原三個地區(qū)之間生物地層和巖石地層對比關(guān)系

由于中國地域遼闊, 地層與古生物的發(fā)育因地而異, 很難列出一個代表性的地層柱和生物地層序列。因此, 根據(jù)中國地層與古生物發(fā)育發(fā)展的總體特征, 按自然地理區(qū)域分中國北方、中國南方, 青藏高原三大區(qū)分別展示各地質(zhì)歷史時期的巖石地層與生物地層特征和相互對比關(guān)系。三大區(qū)的基本范圍為: 中國北方區(qū), 其南界西起西昆侖、向東經(jīng)阿爾金山至祁連山—秦嶺—大別山—伏牛山直至長江入?？谝员敝羾尘€地區(qū); 中國南方區(qū), 以上述界線為北界, 其西界自祁連山向南至岷山, 再向南至三江大拐灣直至瀾滄江以東地區(qū)(包括臺灣島); 青藏高原區(qū), 包括西昆侖—阿爾金山—祁連山一線以南和中國南方區(qū)西界以西直至邊界地區(qū)。

2.3 對中、新元古界、寒武系、侏羅系—白堊系界線的劃分方案做了重要調(diào)整

由于近年來, 在原青白口系下部下馬嶺組的火山沉積夾層中測得大于1320 Ma的鋯石SHRIMP的U-Pb年齡(高林志等, 2007, 2008, 2009; Gao et al.,2007, 2008, 2009, 2013), 表明下馬嶺組不屬于新元古界的青白口系, 而應(yīng)下移至中元古界。針對這一新情況, 經(jīng)有關(guān)專家多次討論, 對中元古界內(nèi)的劃分作了如下調(diào)整: 整個中元古界的年限仍然是1800～1000 Ma, 其中, 長城系的年限由原來的1800～1400 Ma調(diào)整為1800～1600 Ma; 薊縣系年限由原來的 1400～1000 Ma, 調(diào)整為 1600～1400 Ma;1400～1000 Ma期間(即下馬嶺組下移后的這段間隔),目前暫以“待建系”處理(李懷坤等, 2009)。在《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表》中, 新元古界南華系的底界年齡確定為800 Ma, 經(jīng)過近些年對南華系的研究, 在多處獲得南華系的同位素年齡數(shù)據(jù), 經(jīng)相關(guān)專家綜合分析研究, 將南華系的底界年齡調(diào)整為780 Ma(高林志等, 2010, 2011)。

根據(jù)寒武系研究的進展和國際上寒武系劃分方案的變化(彭善池, 2006, 2008, 2009), 對寒武系地層劃分方案做了調(diào)整, 刪去原來傳統(tǒng)的劃分三統(tǒng)十階的方案(多在臺區(qū)建立); 改用國際上已通用的劃分四統(tǒng)十階的方案(主要在斜坡相區(qū)建立)。

以往我國對白堊系—侏羅系的界線年齡, 用插入法選用的年齡值是137 Ma。但根據(jù)國際上對侏羅系—白堊系界線研究的新進展, 《國際地層表》(最新版2013版)已將其界線年齡定為145 Ma。我國地層工作者在中國西藏地區(qū)白堊系下部也獲得了142 Ma的數(shù)據(jù)(Liu et al., 2013)。根據(jù)國內(nèi)、外研究的進展, 在地層表編寫過程中將白堊系—侏羅系的界線年齡由137 Ma調(diào)整為145 Ma。針對這一變化,相關(guān)階的位置亦隨之作相應(yīng)調(diào)整, 原屬上侏羅統(tǒng)頂部的大北溝階, 因所測出的年齡均小于145 Ma, 因此上移至下白堊統(tǒng)。而土城子階因其中所含古生物化石既有中侏羅紀(jì)的分子, 也有晚侏羅世的分子,做出的同位素年齡多數(shù)小于 145 Ma, 也有大于145 Ma的, 土城子階準(zhǔn)確的歸屬定位目前難以決斷,考慮到年代地層系統(tǒng)的完整性, 目前暫時仍將其作為一個晚侏羅世的階處理。

2.4 對一些階名進行了重新命名

為使階名與組名盡量不重名, 在進行新的《中國地層表》編制時, 對中生代和部分古生代階名進行了重新命名。如: 中奧陶統(tǒng)下部以“大坪階”代替原“大灣階”, 二疊紀(jì)以“羅甸階”替代原“棲霞階”, 棲霞只用于巖石地層單位“棲霞組”, 以“孤峰階”替代原“茅口階”茅口只用于巖石地層單位“茅口組”(金玉玕等, 1999), 此外, 有專家建議, 全球界線層型剖面和點位(GSSP)確立在中國的相關(guān)階, 在新的《中國地層表》編制時, 最好采用《國際地層表》中的階名。根據(jù)這一建議, 將下石炭統(tǒng)原“巖關(guān)階”和“大唐階”改用“杜內(nèi)階”和“維憲階”, 三疊系底部以“印度階”替代原“殷坑階”等, 同時以括號列入相對應(yīng)的中國階名。另外, 對已經(jīng)進入國際地層表的中國階, 如寒武系的古丈階、排碧階和江山階, 奧陶系的大坪階, 二疊系的長興階和吳家坪階則繼續(xù)保留原有階名。

2.5 展示了中國磁極性變化特征

磁性地層一欄中展示了我國自行測試并被同行專家認(rèn)可且已公開發(fā)表的磁性地層研究成果。以黑色和白色柱展示磁極性變化特征, 黑色代表正向極性, 白色代表反向極性; 有多少展示多少, 目前沒有資料展示的空間, 暫以灰底加斜線表示。

2.6 展示了重要地質(zhì)事件在地層中的位置

事件地層一欄展示了各斷代對地質(zhì)歷史發(fā)展及地層劃分具有重大影響和作用的地質(zhì)事件(如:巖漿活動、火山噴發(fā)、造山運動、外星撞擊、海平面升降, 大的冰川事件等)以及重要的生物事件(包括重要生物的出現(xiàn)、生物的集群滅絕和生物復(fù)蘇與輻射等)。這些事件均以箭頭指向年代地層單位的大致發(fā)生位置, 并在箭頭末端注明事件名稱; 對于造山運動、缺氧事件等具時限延續(xù)性的地質(zhì)事件, 其箭頭自該事件的起始點向上指向其大致的終止期,并于箭頭旁側(cè)注明該事件性質(zhì)及名稱。

2.7 展示了海平面整體變化趨勢

海平面升降一欄, 以蘭色曲線展示各斷代時期海平面的變化情況。各斷代選擇最具代表性、反映該時期海平面變化總體趨勢地區(qū)的海平面變化加以展示。由于各斷代編表組選擇的地區(qū)不同, 引用現(xiàn)有資料所做出的曲線應(yīng)用方法也不盡一致(有生物分析法、層序分析法、沉積相分析法等), 掌握的尺度各不相同, 因此該欄沒有使用統(tǒng)一的標(biāo)尺, 各斷代間的曲線也沒有彼此絕對地銜接。它只反映各斷代所選地區(qū)的海平面變化情況, 不代表全國的該時期海平面變化。海水深淺變化一律向右變深, 向左變淺。

3 《中國地層表》的作用和價值

《中國地層表》反映了中國地層研究的最新成果, 是具有很強實用性的全國統(tǒng)一多重地層表, 其在地學(xué)研究中的作用和應(yīng)用價值體現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)在對中國地層學(xué)研究的最新成果分析研究的基礎(chǔ)上, 建立了國家的地層劃分格架和大區(qū)域地層對比關(guān)系。

(2)為地學(xué)研究和教學(xué)、地質(zhì)調(diào)查和資源勘查提供了地層劃分對比的標(biāo)準(zhǔn)。2012年9月21日中國地質(zhì)調(diào)查局和全國地層委員會以“中地調(diào)函[2012]295號”的形式發(fā)布了關(guān)于《中國地層表》的通知, 明確指出“《中國地層表》通過廣泛征求各方面意見, 多次重大修改, 經(jīng)全國地層委員會審定,現(xiàn)予以發(fā)布。地層表作為研究地球歷史的時間標(biāo)尺、地質(zhì)填圖的基本指南、地質(zhì)調(diào)查評價的基本工具,請有關(guān)單位參照執(zhí)行”?！吨袊貙颖怼穭澐址桨高€被應(yīng)用于第二代《中國區(qū)域地質(zhì)志工作指南》中, 對各省(市、自治區(qū))《中國區(qū)域地質(zhì)志》地層部分的編寫起到了很好的指導(dǎo)作用。

圖1 昆陽群現(xiàn)場研討會野外考察Fig. 1 Field investigation seminar of Kunyang Formation

圖2 雙橋山群現(xiàn)場研討會野外考察Fig. 2 Field inspection seminar of Shuangqiaoshan Formation

(3)《中國地層表》中文版在第四屆全國地層會議、《中國地層表》英文版在第34屆國際地質(zhì)大會上都進行了展示, 受到國內(nèi)、外廣大地質(zhì)學(xué)家的高度重視和一致好評, 進一步提高了中國地層學(xué)的國際地位。

(4)為解決《中國地層表》編制有爭議的重要地層問題, 由全國地層委員會、中國地質(zhì)調(diào)查局科技外事部牽頭, 同各省地質(zhì)調(diào)查局和大區(qū)地調(diào)中心在云南、四川、貴州、浙江、江西、陜西、河北、遼寧等地區(qū)組織了一系列野外現(xiàn)場研討會, 通過交流和討論在一些關(guān)鍵性地層問題上取得基本共識, 有力地促進了區(qū)域地層問題的解決, 例如:

2009年1月由全國地層委員會、中國地質(zhì)調(diào)查局科技外事部和云南地質(zhì)調(diào)查局共同組織召開了“昆陽群野外現(xiàn)場研討會”(圖1)。與會代表經(jīng)過認(rèn)真討論和交流, 在“正八”、“倒八”關(guān)系以及東川群(位于下部)與昆陽群(位于上部)位置等問題上達(dá)成基本共識。

2009年5月, 由中國地質(zhì)調(diào)查局科技外事部、全國地層委員會和江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局共同組織召開了雙橋山群野外現(xiàn)場研討會(圖2)。通過這次野外考察和研討, 與會專家一致認(rèn)為雙橋山群時代為新元古代, 梵凈山群、武當(dāng)山群、四堡群、雙橋山群之間可能存在對比關(guān)系, 使雙橋山群時代歸屬問題得到解決。

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Characteristics and Main Progress ofThe Stratigraphic Chart of China and Directions

WANG Ze-jiu1), HUANG Zhi-gao2), YAO Jian-xin2)*, MA Xiu-lan1)
1)Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing100037;2)Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing100037

Under the leadership of National Commission on Stratigraphy of China,The Stratigraphic Chart of China and Directionswere compiled by Chinese stratigraphers. The exact correlation between international chronostratigraphy and Chinese chronostratigraphy is established inThe stratigraphic Chart of China.The Stratigraphic Chart of Chinafully reflects the distributive status of lithostratigraphy, the characteristics of geological ages, the biostratigraphic sequence, the magnetostratigraphy, the geological events and the eustatic sea level change during every geological period. According to recent research, some schemes of stratigraphic division of Mesoproterozoic-Neoproterozoic, Cambrian, and Jurassic–Cretaceous were revised. In order to avoid the repetition of names between stage and formation, the compilers adjusted some stage names of Mesozoic and Paleozoic.TheStratigraphic Chart of Chinais possessed of important scientific significance and practical value for us to understand the development of Chinese stratigraphy, correlate stratigraphy between China and foreign countries, and unfold scientific research, geological education and geological survey. Therefore,TheStratigraphic Chart of Chinawas well

and highly praised by the 34thInternational Geological Congress and 4thNational Stratigraphic Congress. A part of achievements has been widely applied to geological survey and compilation of regional geological records, with good social benefit achieved.

China; stratigraphic chart; characteristics; main progress

K992; P285

A

10.3975/cagsb.2014.03.01

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“全國多重地層表及說明書編制”(編號: 1212010811057)資助。獲中國地質(zhì)科學(xué)院2013年度十大科技進展第一名。

2014-03-27; 改回日期: 2014-04-11。責(zé)任編輯: 閆立娟。

王澤九, 男, 1937年生。研究員。主要從事前寒武紀(jì)地層研究。

*通訊作者: 姚建新, 男, 1953年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事地層和古生物研究。E-mail: yaojianxin@cags.net.cn。