長江下游地區(qū)晚泥盆世至早石炭世孢子帶和泥盆系—石炭系界線

高聯達

中國地質科學院地質研究所, 北京 100037

長江下游地區(qū), 是指郯廬斷裂以東的下揚子地區(qū), 在30年代, 我國著名的地質學家丁文江、李四光、朱森、李毓堯和李捷等對寧鎮(zhèn)山脈地質進行調查研究, 初步建立了該地區(qū)泥盆系—石炭系地層系統(tǒng), 以金陵灰?guī)r作為石炭系底界, 其下稱五通群,屬泥盆系。

長江下游地區(qū)泥盆系—石炭系地層十分發(fā)育,分布廣泛, 剖面完好, 化石豐富, 是研究泥盆系和石炭系地層的重要地區(qū)。潘江(1954)在南京龍?zhí)兜奈逋ńM(當時稱五通系)的上部發(fā)現繁盛于泥盆紀的眮甲魚(Antiarchi)化石, 劉東升等(1958)認為其時代為晚泥盆世早期或中泥盆世。羅興等(1959)在南京龍?zhí)兜貐^(qū)相當于產眮甲魚的層位中發(fā)現晚泥盆世晚期特征種斜方薄皮木Leptophloeum rhombicumDawson植物化石。李星學(1963)根據上述魚化石和植物化石(五通群代表著這一地層單位), 按巖性分上、下兩部分, 下部以石英巖為主夾頁巖命名為觀山組, 上部以泥、頁巖為主, 有時夾砂巖、石英砂巖的地層命名為擂鼓臺組, 魚化石和植物化石產自擂鼓臺組上部, 擂鼓臺組下部和觀山組一直未發(fā)現化石。

在江蘇江寧孔山和陳家邊剖面, 擂鼓臺組上部產魚和斜方薄皮木(Leptophloeum rhombicum)層位之上和下石炭統(tǒng)金陵灰?guī)r有幾米或近10 m的地層,該地層的下部以黑色炭質頁巖和黑色泥巖為主, 夾薄層石英砂巖, 中上部以灰綠色、灰黃色泥灰?guī)r、粉砂巖為主, 中部夾石英砂巖, 下部產植物化石:Sublepidodendron mirabileNathorst,S.wusihense(Sze) Sze,Stigmaria ficoides(Sternb.)Brongn,Rhacophytonsp.等, 頂部產碗足類Eochoristitus neipentaiensis,Ptychomaletoechia kinlingensis和Spirifer lungtangensis等, 與產斜方薄皮木的上泥盆統(tǒng)的擂鼓臺組過渡關系, 長期以來, 在產碗足類和產植物化石層之間的碎屑巖未發(fā)現化石, 有的人僅根據巖性將其劃歸上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組。

筆者根據李耀西 1986年在江寧孔山陳家邊剖面采集的樣品, 于 1991年發(fā)表了孢粉分析結果(高聯達, 1991a), 發(fā)現在產中華魚(Sinolopis)和產斜方薄皮木(Leptophloeum rhombicum)的擂鼓臺組的上部產有晚泥盆世最晚期的Retispora lepidophyta孢子, 其時代相當于西歐晚泥盆世法門階(Famennian)的最晚期, 其層位相當西歐Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)孢子帶位置, 其上陳家邊組產有典型的早石炭世最早期的孢子, 嚴幼茵(1987)將該段地層命名為陳家邊組。該組地層有10 m左右, 在陳家邊剖面厚9 m, 頂部0.2 m灰白色含鐵質砂巖產碗足類Ptychomaletoechia xuanchengensis,Eochoristes neipentaiensis alatus外,其下8.8 m灰色粉砂質泥巖無動物化石, 主要產陸生植物孢子, 孢子屬、種較多, 含量豐富, 可建立兩個孢子帶, 即下部為Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)帶, 上部為Spelaeotriletes pretiosus-Cingulizonates biulatus(PB)帶, 上述兩帶相當于西歐 Tnb-Tn3之間的地層(Clayton et al.,1977; Owens et al., 1978; Turnau, 1978; Richardson et al., 1986), 代表長江下游的早石炭世早期沉積,從而解決長江下游地區(qū)泥盆紀和石炭紀是連續(xù)沉積的時代問題。

長江下游地區(qū)泥盆系和石炭系化石孢子非常豐富, 屬種眾多, 十分典型, 共發(fā)現孢子 50余屬,150余種, 本文僅圖示重要的45屬和96種。所研究的除化石孢子外, 還發(fā)現少數的疑源類(Acritarchs)和蟲顎(Scolecodonts)化石, 疑源類(Acritarchs)是分類位置不明的海相微體化石。蟲顎(Scolecodonts)是海洋中環(huán)形動物的顎片, 也是海相微體化石, 上述微體化石的出現, 對討論該地區(qū)地層的沉積環(huán)境有重要意義。

本文研究的剖面有: 江蘇南京附近的江寧縣孔山和茨山剖面, 宜興丁山鎮(zhèn)ZK-14鉆孔剖面、茗嶺剖面, 安徽懷寧玉龍山剖面, 銅陵半山、李家、笠帽頂和佘家山剖面, 浙江杭州西湖剖面(圖 1), 孢子樣品130余件, 除浙江杭州西湖樣品未發(fā)現孢子外, 其余樣品均發(fā)現屬、種眾多, 含量豐富的孢子。

1 長江下游地區(qū)晚泥盆世—早石炭世孢子帶

長江下游地區(qū)晚泥盆世—早石炭世孢子很豐富, 屬、種眾多, 保存完美, 共計有50余屬, 150余種, 本文所圖示的45屬, 96種和變種(包括未定種),根據孢子在地層分布和演化規(guī)律, 建立了 7個孢子帶, 自下而上劃分如下。

1.1 Rugospora flexuosa-Grandispora cornuta(FC)帶

本帶僅發(fā)現在江蘇宜興丁山鎮(zhèn)ZK-14孔, 該孔穿過上泥盆統(tǒng)觀山組29.0 m厚地層, 在觀山組樣品中發(fā)現孢子 30余屬, 80余種, 該組以出現Rugospora flexuosa和Grandispora cornuta為特征,可稱為Rugospora flexuosa-Grandispora cornuta(FC)帶, 主要特征如下:

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 Location of the study area

(1)該帶中、晚泥盆世典型孢子出現, 其中有Cymbosporites,Geminospora,Grandispora和Ancyrospora出現, 但數量較多, 一般占孢子總含量的90%左右, 種有Ancyrospora angulataTiwari and Schaarschmidt,Cymbodporites magnificus(McGregor)Mcgregor and Camfield,C.cyahusAllen,Grandispora famenensis,Geminosporaspp.等。

(2)Rugospora cornuta在本帶出現較多, 一般占孢子總量的2%～4%,Grandispora cornuta出現也較多, 一般占孢子總量的2%～5%。

(3)本帶還出現一些泥盆紀特征種，主要有:Grandispora uncata,G.gracilis,G.microseta,G.echinata,Raistrickia spathulata,Aneurospora greggsii,Retispora archaelepidophyta,Diducites plicabilis,Dictyotriletes submarginatus,Knoxisporites literatus,Corbulispora cancellata,C.subalveolaris,Apiculiretusispora nitida,Geminospora extensa,G.nanus,Ancyrospora angusta和Discernisporites micromanifestus等。

(4)本帶出現一些具厚環(huán)的孢子, 其中有Tumulispora dentata,T.variverrucata孢子, 但含量較少, 一般不到 2%, 還出現少量的疑源類(Acritarchs)化石。

1.2 Vallatisporites pusillatus-Retispora lepidophyta(PL)帶

相當本帶的沉積是擂鼓臺組下部地層, 以出現Vallatisporites pusillatus和Retispora lepidophyta為特征, 下伏地層PL帶的一些種消失, 代之出現一些新屬、種。

(1)泥盆紀特有孢子繼續(xù)出現, 主要有Cymbosporites,Geminospora,Grandispora和Ancyrospora,Grandispra等屬的一些種。

(2)下部地層的一些種, 如Rugospora flexuosa,Grandispora cornuta,Diducites plicabilis在本帶基本消失或急劇減少。

(3)本帶出現一些新種, 如Hymenozonotriletes explanatus,Dictyotriletes trivialis,Retispora lepidophyta(Kedo) Playfordvar.tener,R.lepidophyta(Kedo) Playfordvar minor,Verrucosisporites nitidus,Tuminospora variveruculata,Vallatisporites sp.=Cirratriradites hystricosus,Grandispora microseta等。

(4)疑源類(Acritarchs)在本帶仍有出現。

1.3 Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)帶

該孢子組合相當上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組上部地層,在江蘇南京江寧陳家邊剖面產斜方薄皮木Leptophloeum rhombicum層之上第二層灰黑色頁巖夾砂質頁巖產Retispora lepidophyta孢子及其它泥盆紀特征性的孢子種。本帶的孢子種與下伏地層孢子帶(PL)基本相似, 但也出現一些新種, 在孢子含量有一些變化。

(1)泥盆紀特征孢子繼續(xù)出現, 但在本帶頂部消失, 它們是:Retispora lepidophya,R.lepidophya(Kedo) Playfordvar.minorKedo and Golubtovus,R.lepidophyta(Kedo)Playford var.tenerKedo,Aneurospora greggsii,Verrucosisporites nitidus,Vallatisporites pusillites等。

(2)一些種在本帶出現, 主要有:Retusotriletes incohatus,Densosporites spitsbergensis Tumulispora rarituberculata,Vallatisprites verrucosus等。

(3)一些種從下伏地層進入本帶, 但還可進入上覆地層(石炭系), 分別是:Grandispora echinata,Knoxisporites literatus,Corbulispora subalveolaris,Tumulispora dentata,Hymenozonotriletes explanatus,Dictyotriletes trivialis等。

4)疑源類(Acritarchs)繼續(xù)出現, 但數量較少。

1.4 Vallatisporites verrucosis-Retusotriletes incohatus(VI)帶

本帶孢子帶相當于下石炭統(tǒng)下部陳家邊組下部, 即相當江寧陳家邊剖面 3～5層, 以黑色泥巖和鈣質泥巖夾細粒砂巖, 厚 4.5 m左右, 該帶底部以泥盆紀特有孢子完全消失為特征, 孢子植物演化已到新的發(fā)展階段, 陸生植物孢子變化巨大, 代之而起的是石炭紀特有的孢子大量出現, 主要特征如下。

(1)泥盆紀特征性的孢子消失或基本消失, 其中主要有:Retispora lepidophytam,Vallatisporites pusillites,Cymbosporites magnificus,C.cyathus,Geminosporaspp.,Apiculiretusispora nitida,Verrucosisporites nitidus等。

(2)出現許多典型石炭紀特征的孢子屬和種, 主要有:Baculatisporites fusticulus,Umbonatisporites abstrusus,Spelaeotriletes obtusus,S.resolutus,Raistrickia clavata,Tumulispora ordinaria,Crassispora trychera,C.aculeata,Dictyotriletes reticosus,D.membranireticulatus,Punctatisporitesirrasus,Pulvinisporitesscolecophora,Apiculiretusispora fructicosa,Verrucosisporites depressus,Colatisporites dentuculatus,Asperispora decorus,Hemenospora caperata,Diaphonospora depressa Rugospora polyptycha,Kraeuselisporites mitratus等。

(3)一些種在本帶頂部消失, 主要有:Corbulisporites subalveolaria,Hymenozonotriletes explanatus,Dictyotriletes trivialis,Vallatisporites verrucosus,V.vallatus等。

(4)疑源類(Acritarchs)繼續(xù)出現, 但數量很少。

1.5 Spelaeotriletes pretiosus-Cingulizonates bialatus (PB)帶

本帶相當長江下游地區(qū)石炭系下部陳家邊上部沉積, 該段以砂質泥巖夾砂巖。該帶以出現Spelaeotriletes pretiosus和Cingulizonates biolatus為特征, 稱Spelaeotriltes pretisus-Cingulizonates bialatus(PB)帶。

(1)本帶的孢子與陳家邊組下部孢子帶相似, 但含量有所變化, 主要種有:Colatisporites denticulatus,Punctatisporites irrasus,Hymenospora caperta,Aculatisporitesfusticulus,Asperosporaacuta,Kraeselisporites mitratus,Crassispora catenata,Dictyotriletes membranireticulatus,Tumulispora ordinaria等。

(2)在本帶首次出現的有:Asperospora acuta,Velamisporitesvermiculatus,Kraeselisporites mitratus,Crassispora catenata,Calotisporites decorus等。

(3)本帶有一些種在陳家邊組頂部消失, 主要有:Knoxisporites literatus,Grandispora echinata,Tumulispora variverrucata,Verruciretusispora magnifica,Spelaeotriletes spitzbergensis,S.obtusus等。

(4)有一些種僅出現在本帶, 如Velanisporites vermiculatus,Cingulizotriletes bialatus,Raistrickia clavata等。

1.6 Schpfites claviger-Auroraspora macra (CM)帶

本帶孢子主要出現在江蘇宜興 ZK-14鉆孔中,即相當于淺水相的王胡村組(金陵組), 僅有兩個樣品, 但該樣品孢子很豐富, 屬、種很多, 十分典型。該帶以出現Schopfites claviger和Auroraspora macra為特征, 稱Schopfites claviger-Auroraspra macra(CM)帶。主要特征如下。

(1)本帶主要出現Schopfites claviger,S.angulatus,Rugospora polyptycha,Umbonatisporites distinctus,Baculatisporites fusticulus,Auroraspora hyalina等。

(2)一些種在本帶頂部消失, 如Corbulispora cancellata,Baculatisporites fusticulus,Tumulisporaordinaria,Pulvinisporites scolecophora,Asperospora acuta,Crassispora catenata等。

1.7 Lycospora pusilla (PU)帶

本帶植物孢子進入了新的階段, 與其下孢子有很大差異, 首次出現石松類植物孢子Lycospora pusilla是本帶孢子的最大特征, 主要特征如下。

(1)本帶首次出現的孢子有:Umbonatisporites distinctus,Convolutispora vermoformis,C.mellita,C.venuta,Triquitriletesspp.,Tripartitessp.Crassispora aculeata,C.macolusa,Rugospora minuta,R.versabilis,Foveolatisporites triangulatus等。

(2)有一些下部地層的種進入本帶。(3)發(fā)現極少疑源類(Acritarchs)化石。

2 比較和討論

2.1 同國內有關孢子帶比較

本文筆者首次報道了在江蘇南京附近的五通群產中華魚(Sinolepis)的同塊黑色頁巖中發(fā)現典型晚泥盆世晚期孢子(潘江等, 1978), 即相當西歐法門階(Famennian)晚期(相當 Fa2c-Fa2d)特有的孢子Retispora lepidophyta, 這是在中國發(fā)現的最早晚泥盆世晚期特征性孢子。后來, 李星學等(1984)、歐陽舒等(1987)、歐陽舒(2000)研究了江蘇句容等地區(qū)上泥盆統(tǒng)五通群上部擂鼓臺組合下石炭統(tǒng)下部的大、小孢子, 并對時代進行了討論。

在長江下游地區(qū)、華南、西南(包括西藏)、西北的許多地區(qū), 近幾十年來, 進行了大量泥盆紀和石炭紀孢子研究, 其中筆者國內外發(fā)表了許多有關泥盆紀—石炭紀孢子論文(高聯達, 1983, 1988a, b,1989, 1990a, b, 1991a, b, 1992, 1994, 1998, 2008; 高聯達等, 1991, 1992, 1994, 1998, 1995, 1999; Gao,1987, 1981, 1997, 1999)。湖南中部, 晚泥盆世稱邵東組, 筆者(1991a)建立了 2個孢子帶, 下帶稱Retispora lepidophyta-Hymenozonotriletes explanatus(LE)帶, 上帶稱Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)帶, 在早石炭世的孟公坳組建立了Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)帶, 上述孢子完全可與長江下游地區(qū)泥盆紀和早石炭世孢子帶比較, 許多主要孢子屬、種基本相同。

在湖南西部和湖北西北部晚泥盆世晚期稱梯子口組(高聯達, 1990b), 早石炭世是長陽組和高麗山組, 其孢子帶完全可與長江下游和湖南中部同時代的孢子帶比較。

在西藏南部珠峰地區(qū)的聶拉木縣晚泥盆世稱章東組, 筆者建立了兩個孢子帶, 下帶稱Retispora lepidophyta-Hymenozonotriletes-explanatus(LE)帶,上帶稱Retispora lepidophyta-Verrucosisporitesnitidus(LN)帶(高聯達, 1983, 1988b, 1989; Gao,1987, 1988, 1989), 上述兩個孢子帶可與長江下游的孢子帶比較, 時代也完全相同。西藏珠峰地區(qū)晚泥盆世章東組所含Retispora lepidophyta的數量更多, 有的標本可達 20%～30%或更多, 并十分典型,是中國該種保存最好地區(qū), 也是世界保存最好, 最典型, 含量最豐富地區(qū)。在長江下游地區(qū)和華南地區(qū)該種保存較少, 一般為3%～5%, 遠不及西藏珠峰地區(qū)保存豐富和完好。

西藏珠峰地區(qū)晚泥盆世章東組和早石炭世早期亞里組為連續(xù)沉積, 亞里組底部產菊石Gattendorfia subinvolata和牙形石Siphonodella sulcata, 是早石炭世最早期最重要化石, 而該組黑色泥巖中保存了豐富孢子, 筆者建立了2個孢子帶,下帶稱Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)帶, 上帶稱Cingulizonates bialatus-Auroraspora macra(BM)帶(高聯達, 1988b), 上述兩個孢子帶可與長江下游的在早石炭世陳家邊組和金陵組(王胡村組)的孢子帶比較。

在新疆塔里木盆地西部巴楚西南30 km的巴參1井 2350～2540 m間的 2530 m的灰色泥巖和2477～2480 m間沉積發(fā)現晚泥盆世晚期特征性Retispora lepidophyta孢子, 與其共生有Retispora archaeolepidiphyta,R.caassicula,Rugospora flexuosa等數十種, 該層位之上為早石炭世早期孢子,證明在塔里木盆地西部巴楚泥盆系和石炭系是連續(xù)的, 但塔里木盆地的其它地區(qū), 石炭紀沉積在已侵蝕奧陶紀灰?guī)r之上, 是不連續(xù)的(高聯達等, 1998)。

新疆葉城的奇自拉夫系上部也發(fā)現Retispora lepidophyta孢子, 證明奇自拉夫系有一部分是屬于晚盆世地層(高聯達等, 1994)。盧禮昌(1999)在新疆和布克賽爾的黑山頭組發(fā)現屬晚泥盆世晚期Retispora lepidophyta孢子, 證明新疆南、北泥盆系都有相當于晚泥盆世晚期地層存在。歐陽舒等(2003)對新疆北部石炭系和二疊系孢子花粉研究的有關部分可與長江下游地區(qū)早石炭世孢子帶比較。筆者等在塔里木盆地發(fā)現, 在石炭世早期孢子帶出現在沙10井5328 m之下, 在沙17井出現在5250 m之下,稱Vallatisporites varrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)帶, 在 VI帶之下與奧陶紀灰?guī)r不整合接觸, 無泥盆紀沉積(高聯達等, 1991, 1998, 1999)。在巴東4井, 2880～2881 m, 早石炭世早期Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)帶與奧陶紀灰?guī)r接觸, 直到 5626～5627 m 以下均為奧陶紀灰?guī)r。在沙10井5346～5329 m之間Kraeuselisporites hibernicus-Umbonatisporites distinctus(HP)帶, 可與長江下游的陳家邊組合金陵組(王胡村組)的孢子帶比較。該井4996 m之上為Lycospora pusilla(PU)帶, 該帶在沙32井的深度為4850～5240 m, 在沙30井該帶出現在 5460 m之上, 該帶可與長江下游地區(qū)早石炭世晚期高驪山組孢子帶比較(高聯達等,1999)。

在東北鞍山地區(qū)附近的牛毛嶺, 本溪組的下部,發(fā)現屬于早石炭世大塘階(相當西歐的維憲階Visean)的孢子(高聯達等, 1995; 米家榕等, 2001)。

上述是中國發(fā)現的晚泥盆世晚期—早石炭世早期孢子最為完整的地區(qū), 也是研究最深入的地區(qū)。

甘肅靖遠紅土洼剖面, 前黑山組的孢子組合可與長江下游地區(qū)陳家邊組和金陵組的孢子帶比較,兩地屬和種基本相同(高聯達, 1980)。前黑山組之上是臭牛溝組, 該組以出現Lycospora pusilla(PU)帶孢子特征, 完全可與長江下游的高驪山組孢子帶比較(高聯達, 1989, 1994)。

筆者和冀六祥(1992)在青海烏蘭縣阿木尼克山下石炭統(tǒng)下部穿山溝組的 116.8 m厚剖面中, 在其下部灰?guī)r之下的(剖面第10層)的砂質頁巖發(fā)現孢子,主要有:Retusotriletes incohatus,Vallatisporites vallatus,V.verrucosus,Tumulispora rarituberculata,T.verrucolata,Hymenozonotriletes explanatus等許多屬、種, 該孢子組合可與長江下游的下石炭統(tǒng)的陳家邊組孢子組合比較, 時代為早炭世早期。在距離此處 2 km的相當本剖面第 2層發(fā)現斜方薄皮木Leptophloeum rhombicum化石, 但在阿木尼克山并未發(fā)現晚泥盆世孢子。從上述所發(fā)現的植物化石和孢子說明穿山溝組包括泥盆系和石炭系兩部分, 最下部有一部分屬泥盆系, 上部屬早石炭系。在青海烏蘭加木思, 下石炭統(tǒng)城墻溝組下部的砂、頁巖中產孢子, 主要有:Auroraspora macra,Retusotriletes incohatus,Lophozonotriletes curvata,Tumulispora varituberculata和Discernisporites micromanifestus等孢子, 城墻溝組孢子屬早石炭世, 在中國相當杜內階晚期, 即時代大致相當長江下游下石炭統(tǒng)的金陵組(王胡村組)。

在青海格 尓 木以西的締敖蘇南山 4 km處, 下石炭統(tǒng)上部西漢斯特溝組下部的砂質頁巖中, 發(fā)現以產Lycospora pusilla為代表的孢子組合, 與該孢子共生的是早石炭世晚期, 相當中國大塘階(相當西歐維憲階)孢子(高聯達等, 1992)。

在甘肅漳縣的王家店組, 以往認為是屬于早石炭世, 在該組下部灰黑色的樣品發(fā)現較多的Retispora lepidophyta孢子, 證明王家店組下部有一部分屬晚泥盆世沉積(高聯達, 1990a)。

綜上所述, 長江下游地區(qū)晚泥盆世—早石炭世孢子帶完全可與華南、西南、西北和遼東地區(qū)相同時代的孢子帶比較, 所屬的早石炭世微古植物地理區(qū)也是一致的, 均屬于早華夏微古植物地理區(qū)(高聯達, 1998)。

2.2 同國外相同時期孢子帶比較

近 40年來, 由于泥盆系和石炭系界線的研究,導致進行多種微體古生物研究, 使其得到飛速發(fā)展。研究證明, 微體化石在研究泥盆系—石炭系界線是有效的。根據國際地科聯(IGUS)石炭紀分會泥盆系—石炭系界線工作組(1979)建議, 將石炭系底界置于頭足類菊石Gattendorfia subinvolata的底界,又建議牙形石Siphonodellapraesulcata至S.sulcata的演化序列中, 以S.sulcata的首次出現作為石炭系的開始(Gao, 1984)。

化石孢子與牙形石以及其它微體化石一樣, 對泥盆系—石炭系界線進行了深入研究, 取得了重要進展。前蘇聯孢粉學者Naumova(1953)、Kedo(1957,1963)和Avchimovitch等(1988, 1993), 在俄羅斯地臺和白俄羅斯頓涅茨盆地和白俄羅斯Pripyat盆地和東歐地區(qū)的泥盆紀孢子研究和石炭系界線進行研究,首次報道了在當時認為屬石炭世底部 Malevka層發(fā)現Retispora(Hymenozonotriletes)lepidophyta和Vallatisporites(Hymenozonotriletes)pusillites孢子。

Streel等(1966, 1978)在研究比利時狄南盆地泥盆系至石炭系界線層發(fā)現上述孢子, 并用統(tǒng)計學方法統(tǒng)計了比利時狄南盆地法門階—杜內階早期(Fac-Fa2d)孢子的演變, 并在 Fa2d層位中發(fā)現Retispora lepidophyta和Vallatispirites pusillites孢子。在德國萊茵—阿登地區(qū), 在泥盆—石炭階界線層牙形石, 有孔蟲和孢子共同研究表明,Retispora lepidophyta和Vallatisporites pusillites出現在菊石Gattendorfia subinvolata層的之下, 而在Tn1b的上部消失, 因此, 上述孢子屬泥盆紀無疑。

Retispora lepidophyta是晚泥盆世晚期最典型種, 在南、北半球有十分廣泛分布, 是世界性的種,幾乎有晚泥盆世晚期的地層都有它的存在。在歐洲,北美, 澳大利亞, 南美洲的巴西, 非洲都出現。在中國, 在華南、西南、西北都有廣泛出現。在西藏珠峰聶拉木地區(qū)它出現在產菊石Gattendorfia subinvolata的亞里組之下的章東組, 含量豐富, 每個樣品都有, 一般含量為 20%～30%或更多, 非常典型,是中國最為集中的地方。

Streel(1969, 1970)、Becker等(1974)、Byvsheva等(1984)在比利時和德國萊茵地區(qū)泥盆系—石炭系界線產地建立了兩個孢子帶, 下帶稱Vallatisporites pusillites-Retispora lepidophyta(PL)帶, 該帶的地質歷程是從 Fad-Tb1b的下部, 上帶稱Dictyotriletes trivialis-Hymenozonotriletes explanatus(TE)帶, 該帶的地質歷程是從 Tn1b的上部至Tn2a, 泥盆系—石炭系的界線置于PL和TE帶之間。

Higgs等(1984)對德國萊茵地區(qū)泥盆—石炭系界線層的孢子和其它微體化石進行對比研究證明,Rugospora flexuosa在比利時狄南盆地出現法門階(Famennian)Fa2d-Fa3d, 相當 Streel(1986)的 Vco帶,而Grandispora uncata出現的時間范圍與Rugospora flexuosa相同, 上述種在長江下游地區(qū)主要出現在五通群下部觀山組, 與其共生有Retispora lepidophyta孢子。因此可以看出, 五通群觀山組的孢子帶大致相當西歐LL和VU帶, 時代為Fac-Fa2d, 屬法門階晚期(Clayton et al., 1977; Loboziak et al., 1992,1994)。

表1 長江下游地區(qū)晚泥盆世和早石炭世孢子帶與湖南、西藏、西歐、英國孢子帶比較Table 1 Comporison of the Late Devonian and Early Carboniferous spore zones in Lower Yangtze Valley with those in Hunan, Tibet, Western Europe and England

Vallatisporites vallatus在西歐出現在晚泥盆世晚期斯特隆階(Strunian)晚期, 該種是Hacquebard(1957)從加拿大建立的Vallatisporites的屬型種, 但該種與白俄羅斯 Kedo(1957)定的Hymenozonotriletes (Vallatisporites) pusillites的概念相同, Dolby等(1970)重新厘定兩個種的差異, 將原來的種分為兩個獨立的種, 分布時代有所差異,Vallatisporites pusillatis較Vallatisporites vallatus略早。

Umbonatisporites distinctus在比利時出現在Tn1-Tn2之間, 該種廣泛分布在南、北半球, 在西歐和俄羅斯地區(qū)出現在杜內階 Tn1b的上部, 消失于維憲階(Vesean), 因此該種在南半球比北半球略早(Owens et al., 1989)。

綜上所述, 長江下游地區(qū)晚泥盆世—早石炭世孢子帶基本上可與西歐、北美的相同時代孢子帶比較, 主要屬、種是相同的(表1)。

3 長江下游地區(qū)泥盆—石炭系界線

長期以來, 長江下游地區(qū)將金陵灰?guī)r作為石炭系底界, 金陵灰?guī)r與下伏上泥盆統(tǒng)五通群擂鼓臺組呈整合接觸, 不涉及泥盆—石炭系界線問題。近年來, 隨著地層古生物研究的深入, 并在鉆孔中發(fā)現連續(xù)剖面, 微體化石研究表明, 擂鼓臺組不完全屬泥盆系, 其上部有一部分應屬石炭系。在擂鼓臺組上部產斜方薄皮木Leptophloeum rhomicum和中華魚(Sinolepis)的層位與金陵灰?guī)r之間有10 m左右的淺水相沉積。李漢民等(1987)在江蘇江寧孔山和陳家邊剖面該段沉積采集樣品, 經孢粉分析, 并經筆者鑒定發(fā)現保存完好, 屬、種豐富的孢子, 該孢子屬早石炭世早期孢子。

根據孢子研究, 長江下游地區(qū), 泥盆—石炭系是連續(xù)淺海相碎屑沉積, 并保存有完整的泥盆—早石炭世的孢子帶, 基本上可與中國華南和西南地區(qū)泥盆—石炭系的孢子帶比較, 是中國比較理想的泥盆—石炭系孢子研究地區(qū)。

長江下游地區(qū)泥盆—石炭系界線層的孢子帶,即泥盆—石炭系界線置于Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)帶和Vallatsporites vallatus-Retusotriletes incohatus(VI)帶之間, 即相當于重新厘定的上泥盆統(tǒng)五通群擂鼓臺組合與下石炭統(tǒng)下部陳家邊組(茨山組)之間。該界線與國內、外劃分基本一致。

4 結論

(1)根據孢子和其它古生物研究, 長江下游地區(qū)泥盆—石炭系是連續(xù)沉積, 保存豐富孢子種類和連續(xù)的泥盆—石炭系孢子帶, 是中國東部理想的泥盆—石炭系孢子研究地區(qū)。

(2)長江下游地區(qū), 根據孢子研究, 建立了Rugospora flexuosa-Grandispora cornuta(FC)帶, 解決了長期未決的觀山組時代問題, 觀山組的時代為法門階(Famennian)晚期, 相當于西歐法門階晚期Fa2c-Fa2d, 亦可與加拿大和澳達利亞相同時代的孢子帶比較(Mcgregor et al., 1992)。

(3)五通群上部擂鼓臺組建立了兩個孢子帶, 即Retispora lepidophyta-Hymenozonotriletes explanatus(LE)帶和Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)帶, 相當于西歐晚泥盆世晚期斯特隆階(Strunian), 即Tn2a-Tn1b的下部。

(4)早石炭世早期陳家邊組建立兩個孢子帶, 即Vallatisporites vallatus-Retusotriletes incohatus(VI)帶和Spelaeotriletes pretiosus-Cingulozonates bialatus(PB)帶, 相當于西歐Tn1b的上部至Tn2的沉積。

(5)早石炭世金陵組相當的同時異相王胡村組,孢子帶為Schopfites claveger-Auroraspora macra(CM)帶, 相當于西歐杜內階上部Tn3的位置。

(6)高驪山組Lycospora pusilla(PU)帶, 相當于西歐維憲階(Visean)中下部, 即西歐V1-V2位置。

(7)在泥盆—石炭系沉積物中保存少數的疑源類(Acritarchs)和蟲顎(Scolecodonts)化石, 上述化石,特別是疑源類(Acritarchs)是海相分類位置不明的海相微體化石, 它的地質歷程從元古界至現代海洋中都有存在, 是劃分地層和確定沉積環(huán)境的重要化石。蟲顎(Scolecodonts)的地質歷程從奧陶紀至現代海洋中, 它們都是確定地層時代的重要指相化石。因此, 上述化石的存在, 說明長江下游地區(qū)晚泥盆世和早石炭世早期的沉積, 不是陸相沉積, 而是有可能屬淺海相沉積、三角洲、陸緣淺?；驗I海相沉積。

致謝:國土資源部南京地質礦產研究所李耀西研究員、嚴幼茵研究員、李漢民研究員和安徽省地質礦產局326地質隊張瑞祥高級工程師提供部分樣品和地質資料, 筆者在此表示謝意。

圖版說明

均放大500倍, 標本全部保存在中國地質科學院地質研究所。

圖版I Plate I

1, 3, 6, 8-采自江蘇江寧陳家邊, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

2, 4, 7, 10, 18, 20, 24, 25, 26-采自江蘇江寧孔山, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 22-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)觀山組;

9, 19, 21-采自江蘇江寧陳家邊上, 下石炭統(tǒng)高驪山組;

23-采自江蘇江寧陳家邊, 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組

1-Calamospora liquidaKosanke, 1950, No.JCD-4b-4/1;

2-Punctatisporitessp.No.JKF-8b-3/1;

3-Punctatisporites irrasusHacquebard, 1957, No.JCD-3b-3/2;

4-Punctatisporitessp.No.JKF-4b-3/5;

5-RetusotriletesfamenensisNaumova, 1953, No.Zk-14-31-1/4;

6-Retusotrilees incohatusSullivan, 1964, No.JCD-3b-2/6;

7-Baculatisporites fusticulusSullivan, 1968, No.JKF-4b-5/1;

8-Pulvinispora scolecophoraNeves and Ioannides, 1974, No.JCC-4b (middle)-1/4;

9-Apiculiretusispora fructicosaHiggs, 1975, No.JCC-9b-4/1;

10-Anapiculatisporitessp.No.JKF-4b-6/1;

11-12-Verrucosisporites nitidus(Naumova) Palyford, 1964, No.Zk-14-31-6/1, Zk-14-31-4/5, respectively;

13-15-Cymbosporites magnificus(McGregor) McGregor and Camfield, 1982, No.Zk-14-31-5/4, Zk-4-31-5/6, Zk-14-31-5/4-6/7,respectively;

16-Verrcosisporites depressusWinslow, 1962, No.Zk-14-31-1/6;

17-Grandispora famenensis(Naumova) Streel in Becker et al.,1974, No.Zk-14-31-1/8;

18-Umbonatisporites abstrusus(Playford) Clayton, 1970, No.JKF-4b-5/3;

19-Umbonatisporites distinctusClayton, 1970, No.JCC-9b-3/4;

20-Umbnatisporitessp.No.JKF-4b-6/7;

21-Convolutispora vermiformisHughus and Playford, 1961, No.JCC-7b1/9;

22-Corbulispora subalveolaris(Waltz) Sullivan, 1964, No.Zk-14-31-4/5;

23-Geminospora extensa(Naumova) Gao, 1984, No.JCD-16b-1/8;

24-25-Spelaeotriletes obtususHiggs, 1975, No.JKF-4b-6/1,JKF-4b-9/1;

26-Colatisporites denticulatusNeville 1968, No.JKF-6b-5/1

圖版II Plate II

1, 2, 3, 8-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)觀山組;

4, 18, 19, 23-采自江蘇江寧陳家邊, 下石炭統(tǒng)高驪山組;

5-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 下石炭統(tǒng)金陵組(王胡村組);

6, 7, 9-采自江蘇江寧孔山, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

10, 11, 12, 13, 14, 16, 20-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)觀山組;

17, 21-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組;

22-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組, 上泥盆統(tǒng)觀山組;

15, 27-采自江蘇江寧孔山, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

24, 25, 26-采自江蘇江寧孔山, 下石炭統(tǒng)高驪山組

1-Apiculiretusispora nitidaOwens, 1971, No.Zk-14-31-6/8;

2-Ancyrospora angulataTiwari and Schaarschmidt, 1975, No.Zk-14-31-2/6, X250;

3-Ancyrosporasp.No.Zk-14-31-5/6;

4-Schopfites clavigerSullivan, 1965, No.JCC-9b-5/1;

5-Schopfites angulatusPlayford, 1961, No.Zk-14-18-4/5;

6-Dictyotriltessp.No.JKF-14b-6/7;

7-Dictyotriletes reticulatus(Naumova) Kedo, 1963, No.JKF-4b-4/6;

8-Dictyotriletes submarginatusPlayford, 1964, No.Zk-14-31-1/5;

9-DictyotriletesmenbranireticulatusBertelsen, 1972, No.JKF-3b-5/6;

10-Knoxisporites literatus(Waltz)Playford var.triangularis(Kedo)Clayton, 1970, No.Zk-14-31-3/5;

11-Knoxisporites dedaleus(Naumova) Meareu-Beniot, 1986, No.Zk-14-31-3/5;

12, 13-Knoxiosporites literatus(Waltz) Playford, 1963, No.Zk-14-31-6/8.13, Zk-14-31-4-6/1, respectively;

14-Corbulispora cancellata(Waltz) Bharadwaj and Venkatachala,1961, No.Zk-14-31-3/2;

15-Lophozonotriletes excisusNaumova, 1953, No.JKF-4b-3/5;

16-Raistrickiaspathulata(Winslow) Higgs, 1975, No.Zk-14-31-3/5;

17-Grandispora famenensis(Naumova) Streel in Becker et al.,1974, No.Zk-14-22-3-4;

18-Crassispora aculeataNeille, 1968, No.JCC-5b-5/1;

19-Lycospora pusilla(Ibrahim) Somers, 1973, No.JCC-9b-4/4;

20-Aneurospora gregssii(McGregor) Streel in Becker et al., 1974,No.Zk-14-31-2/5;

21-Geminospora parvibasilaris(Naumova) Gao, 1984, No.Zk-14-22-1/5;

22-Geminospora plicataOwens, 1971, No.Zk-14-31-2/6;

23-Crassispora trycheraNeves and Ioannides, 1974, No.JCC-3b-4/1;

24-Asperispora acuta(Kedo) Van der Zwan, 1981, No.JKF-4b-2/6;

25-Colatisporites decorus(Bharadwaj and Venkatachala) Williams in Neves et al., 1973, No.JKF-5b-3/1;

26-Colatisporites denticulatusNeville, 1968, No.JKF-5b-2/1;

27-Hemenospora caperataFelix and Hurbridge, 1967, No.JKF-3b-2/2

圖版III Plate III

1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 22, 23-采自江蘇江寧孔山, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

5, 7, 27, 28-采自江蘇江寧陳家邊, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

11, 12, 15, 25, 26, 29, 30, 31-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)觀山組;

13-14-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組;

16, 17, 18, 19, 20, 21-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組;

24-采自江蘇宜興丁鎮(zhèn), 下石炭統(tǒng)金陵組(王胡村組)

1-2-Spelaeotriletes resolutusHiggs, 1975, No.JKF-8b-3/3;

3-Diaphanospora depressa(Balme and Hesall)Evans, 1970, No.JKF-4b-3/4;

4-Spelaeotriletessp.No.JKF-4b-3/6;

5, 10-Tumulispora ordinariaStaplin and Jansonius 1964, No.JCD-4b-2/3, JKF-4b-3/3, respectively;

6, 7, 8-Tumulispora malevkensis(Kedo)Turnau, 1975, No.JKF-4b-1/17, JCD-4b-6/5, JKF-4b-1/17, respectively;

9-Tumulispora rarituberculata(Luber) Potonie, 1966, No.JKF-4b-3/3;

11, 12-Tumulispora dentata(Hughus and Playford) Turnau, 1975,No.Zk-14-31-2/3, Zk-14-31-5/4, respectively;

13, 14-Vallatisporitessp.No.Zk-14-29-5/3, Zk-14-29-4/3, respectively;

15-Vallatisporites pusillites(Kedo) Dolby and Neves, 1970, No.Zk-14-30-2/2;

16-Vallatisporitescf.pusillites(Kedo) Dolby and Neves, 1970, No.Zk-14-29-6/3;

17-Tumulisporasp.No.Zk-14-29-6/3;

18, 19-Tumulispora variverrucata(Playford) Staplin and Jansonius,1964, No.Zk-14-29-4/2, Zk-14-28-4/3, respectively;

20, 21-Cristatisporitessp.No.Zk-14-28-4/3, Zk-14-29-8/4, respectively;

22-Lophozonotriletes excisusNaumova, 1953, No.JKF-4b-2/3;

23, 24-Spelaeotriletes pretiosus(Playford)Neves and Belt, 1970,No.JKF-4b-6/4, Zk-14-18-5/4, respectively;

25, 26, 27-Rugospora polyptychaNeves and Ioannides, 1974, No.Zk-14-31-3/2, Zk-14-31-7/4, No.JCD-3b-2/3;

28-Rugospora minutaNeves and Ioannides, 1974, No.JCC-3b-2/3;

29-Rugospora flexuosa(Juschko) Streel in Becker et al, 1974, No.Zk-14-31-4/3;

30, 31-Rugospora radiata(Juschko) Byvcheva, 1983, No.Zk-14-31-6/6, Zk-14-31-6/3, respectively

圖版IV Plate IV

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 23, 25, 26-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)觀山組;

9, 11, 14, 15, 16, 17, 29-采自江蘇江寧孔山, 下石炭統(tǒng)陳家邊組;

8, 10, 12, 1318, 21-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組;

19, 20-采自江蘇江寧茗嶺, 上泥盆統(tǒng)擂鼓臺組;

22, 27, 28-采自江蘇江寧陳家邊, 下石炭統(tǒng)高驪山組;

24-采自江蘇宜興丁山鎮(zhèn), 下石炭統(tǒng)金陵組(王胡村組)

1, 2-Grandispragracilis(Kedo)Streel in Becker et al.,1974, No.Zk-14-31-5/4-2;

3, 7-Grandispora echinataHacquebard, 1957, No.Zk-14-31-7/6,Zk-14-31-5/9, respectively;

4, 5-Grandispora cornutaHiggs, 1975, No.Zk-14-31-5/4,Zk-14-31-9/5, respectively;

6-Grandispora uncata(Hacquebard) Playford, 1971, No.Zk-14-31-7/5;

8-Grandispora microseta(Kedo)Streel in Becker et al., 1974, No.Zk-14-29-3/3;

9-Vallatisporites vallatusHacquebard, 1957, No.JKF- 4b-3/4;

10, 13-Vallatisporitessp.No.Zk-14-28-2-3/3, Zk-14-29-6/6, respectively;

11-Vallatisporitescf.pusillites(Kedo) Dolby and Neves, 1970, No.JKF-5b-3/4;

12-Vallatisporitessp.=Cirratriradites hystricosusWinslow, 1962,No.Zk-14-30-4/5;

14-Kraeuselisporites mitratusHiggs, 1975, No.JKF-4b-6/6;

15-Densosporites spitsbergensisPlayford, 1963, No.JKF-4b-6/5;

16-Cingulizonates bialatus(Waltz) Smith and Butterworth, 1967,No.JKF-5b-6/6;

17-Auroraspora rectiformis(Naumova) Van der Zwan, 1980, No.JCD-9b-4/5;

18-Hymenozonotriletes explanatus(Luber) Kedo, 1963, No.JCD-16b-3/3;

19-Retispora lepidophyta(Kedo) Playford (Kedo)var.minorKedo and Golubtovos, 1971, No.L-11-4-5;

20-Retispora lepidophyta(Kedo) Playford, 1976, No.L-11-5-1;

21-Retispora lepidophyta(Kedo) Playford var.tenerKedo, 1963,No.JCD-16-3/1;

22, 23-Auroraspora macraSullivan, 1968, No.JCC-7b-4/3,Zk-14-31-4/6, respectively;

24-Auroraspora hyalina(Naumova) Streel in Becker et al., 1974,No.Zk-14-18-1/2;

25-Diducites plicabilisVan Veen, 1981, Zk-14-31-3/6;

26-Retispora archaelepidophyta(Kedo) McGregor and Camfield,1982, No.Zk-14-31-5/6;

27-Discernisporites micromanifestus(Hacquebard) Sabry and Neves, 1971, No.JCC-9b-6/5;

28-Rugospora versabilis(Kedo) Streel in Becker et al., 1974, No.JCC-9b-4/5;

29-Perotriletescaperatus Higgs, 1975, No.JKF-5b-4/3

圖版I Plate I

圖版II Plate II

圖版IV Plate IV