新疆巴里坤下泥盆統(tǒng)大南湖組的厘定與生物地層分析

初建朋 孫榮濤 亓輝

摘? ?要：依據(jù)巖性、巖相及古生物等資料，將新疆巴里坤一帶的一套早泥盆世地層厘定為下泥盆統(tǒng)大南湖組，并可分為下上兩部分：下部以沉積碎屑巖為主，上部以火山巖和火山碎屑巖為主;從阿也爾蘇剖面中采集到的Atrypa、Camarotoechia、Howellella、Megastrophia和Leptaenopyxis等腕足化石，可與準噶爾盆地西部下泥盆統(tǒng)頂部的芒克魯組、東部下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組等地層對比，化石組合呈現(xiàn)早泥盆世晚期（埃姆斯期）特征。生物地理區(qū)系分析認為，該地腕足動物同新疆北部準噶爾、東北北部、內(nèi)蒙古等地同屬老世界大區(qū)的巴爾喀什-蒙古-鄂霍茨克區(qū)。通過生物地層的分析，使研究區(qū)該組地質(zhì)時代有了確切的化石依據(jù)，有利于該地泥盆紀地層層序的厘定和地層格架的完善。

關(guān)鍵詞：新疆;巴里坤;大南湖組;生物地層;生物地理區(qū)系

研究區(qū)內(nèi)大南湖組集中分布在新疆1∶25萬三道嶺幅圖區(qū)北部，據(jù)王洪亮等人編著的1∶100萬天山地質(zhì)圖[1]，該地在地層區(qū)劃上屬于博格達地層小區(qū)（圖1）。該套地層最早是新疆地礦局第一區(qū)調(diào)大隊在1∶20萬巴里坤湖幅（1959-1966）區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，將大致分布于紅井子和石板墩斷裂之間一套EW向展布的地層，根據(jù)古生物及巖性對比，采用北天山分區(qū)哈密小區(qū)大南湖組對其進行命名1;大南湖組最早是由張良臣等人在進行1∶20萬大南湖幅區(qū)域地質(zhì)測量時建立，層型剖面在哈密市塔克恰克善，時代定為中泥盆世[2];但此后的區(qū)調(diào)活動及新的化石證據(jù)的出現(xiàn)，從該組解體出下石炭統(tǒng)托斯巴斯陶組和塔克爾巴斯陶組等巖石地層單位[3];由于在該套地層中采集到了Athyris sp.、Acrospirifer sp.、Megakozlowskiellina sp.、Howellella sp.和Merista sp.等化石，從而將其時代厘定為早泥盆世晚期23。在北疆-興安地層大區(qū)中，對泥盆紀腕足化石組合及其生物地理區(qū)系的研究一直比較深入[4-12];新疆1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項目對圖區(qū)內(nèi)大南湖重新進行了厘定，明確了分布范圍，依據(jù)發(fā)現(xiàn)的化石對其生物地層進行分析，對完善圖區(qū)年代地層格架、正確恢復和認識該區(qū)地質(zhì)發(fā)展演化歷史具重要意義。

1? 大南湖組劃分與對比

1.1? 分布概況及接觸關(guān)系

經(jīng)過2010～2013年新疆1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項目的厘定，研究區(qū)內(nèi)大南湖組集中分布在圖區(qū)北部，呈帶狀展布。在圖區(qū)東北部石灰窯一帶，未見下伏地層出露，上與上泥盆統(tǒng)康古爾塔格組角度不整合接觸，其他邊界分別與石炭系和二疊系為斷層接觸或被石炭紀花崗巖體侵入接觸;在墩巴斯陶上與下石炭統(tǒng)黑山頭組，下與奧陶系大柳溝組和廟爾溝組呈角度不整合或斷層接觸;在圖區(qū)中北部紅井子-駱駝井子一帶與上泥盆統(tǒng)康古爾塔格組平行不整合接觸，局部被二疊系火山巖覆蓋，其他邊界分別與石炭系和二疊系呈斷層接觸[13]。

1.2? 剖面列述

本文選取研究區(qū)4條代表性剖面對大南湖組進行控制和分析（圖2）。1條為本文實測的阿也爾蘇剖面[14]，位置在小夾山北阿也爾蘇，主要控制大南湖組下部巖性段，并采集到大量古生物化石;另外3條剖面引述前人資料，分別是墩巴斯陶西I號剖面，控制大南湖組下部巖性段1;阿也爾薩依Ⅶ號剖面2，控制大南湖組下部和上部巖性段;石灰窯ⅩⅩⅫ號剖面3，控制大南湖組下部和上部巖性段。鑒于4條剖面記錄均可公開查閱，限于篇幅本文只在柱狀對比圖中展示，不再詳細列述。

1.2? 巖石組合特征

大南湖組的巖石組合特征可明顯分為上下兩部分：下部主要為一套正常的沉積碎屑巖夾少量火山巖，上部以火山巖和火山碎屑巖為主。

大南湖組下部巖性主要包括粉砂巖、細砂巖、中粒砂巖、碳質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)中細粒砂巖、礫巖以及凝灰?guī)r等，微層理和平行層理發(fā)育（圖3），存在多個沉積韻律，每個韻律從下至上具有由粗變細的特征。分析認為該組下部為半深海-淺海沉積環(huán)境;剖面向上，出現(xiàn)了中薄層和中層細砂巖、中砂巖和粉砂巖等，出現(xiàn)大量海相動物化石并形成介殼層，頂部29層出現(xiàn)了植物化石（圖4），說明該時期為淺海-濱海沉積環(huán)境，從底部至頂部是一個海退過程;大南湖組的巖石組合，從底部的一套正常沉積巖含火山碎屑物到上部的火山巖和火山碎屑巖，說明火山活動不斷增4。區(qū)內(nèi)出露的該套地層在巖性、巖相、古生物等方面均可以與命名的大南湖組對比，其生物化石的地質(zhì)時代是早泥盆世埃姆斯期。

2? 大南湖組生物地層學研究

2.1? 古生物化石組合及層位分布

實測阿也爾蘇大南湖組剖面厚度1 436.90 m，分層30層，從該剖面采獲了豐富的腕足及零星的雙殼類、腹足類、珊瑚等化石。本次重點將其中的腕足類及雙殼類動物化石送請長安大學汪明洲教授鑒定。該剖面共鑒定出腕足化石：Camarotoechia sp.（穹房貝未定種）、Howellella sp.（郝韋爾石燕未定種）、Atrypa sp.（無洞貝未定種）、Leptoslrophia sp.（薄扭貝未定種）、Leptostrophia striata（細線薄扭貝）、Leptostrophia rotunda（圓形薄扭貝）、Megastrophia concave Hall（凹形巨扭貝）、Acrospirifer sp.（巔石燕未定種）、Leptaenopyxis sp.（皺箱貝未定種）、Megakozlowskiellina junggarensis（準噶爾準大柯氏貝）、M. minima F. M. Zhang（小型準大柯氏貝）、Athyris sp.（無窗貝未定種）、Merista sp.（雙分貝未定種）、Meristella sp.（小雙分貝未定種）和 Spinatripa sp.（刺無洞貝未定種）等12屬15種? （包括未定種），雙殼類Parallelodon sp.（并齒蚶未定種）1個屬種?？傮w看，腕足動物以扭月貝類、石燕類、無洞貝類和無窗貝類為主[15-19]。

剖面底部2層采集到的腕足動物化石Atrypa、 Camarotoechia和Howellella屬等均為世界性分布的常見化石。其中，Camarotoechia為志留紀到早石炭世全球分布，Howellella常見于晚志留世和早泥盆世地層中，在北疆地區(qū)早泥盆世的芒克魯組有分布;Atrypa的時代為早志留世早期到泥盆紀。12層和26層出現(xiàn)的Leptoslrophia為分布于亞洲、北美和歐洲志留紀—早泥盆世常見分子，在新疆北部見于下泥盆統(tǒng)芒克魯組和托讓格庫都克組。該屬的兩個種Leptostrophia rotunda和Leptostrophia striata是該剖面發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的腕足化石;12層和26層出現(xiàn)的Megastrophia concave Hall 時代主要為早泥盆世晚期，新疆北部分布于下泥盆統(tǒng)上部芒克魯組和托讓格庫都克組;26層出現(xiàn)的Acrospirifer是中國北方、中亞、蒙古和北美泥盆紀常見分子。

28層出現(xiàn)的Leptaenopyxis是捷克波西米亞布拉格階代表分子，但在中國北方是早泥盆世晚期的主要化石，常見于東北北部、內(nèi)蒙古東部、新疆北部西準噶爾、蒙古和哈薩克斯坦等地早泥盆世地層;Megakozlowskiellina 分布于世界各地中志留世—早泥盆世地層中，但Megakozlowskiellina junggarensis 和M. minima F. M. Zhang 的分布只見于新疆北部下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組和芒克魯組。Athyris 和Merista 呈世界性分布，時代自晚志留世至石炭紀，在新疆北部早泥盆世芒克魯組最為常見。

2.2? 生物地層對比

從阿也爾蘇實測剖面中的腕足動物化石面貌看，其地史分布總體從志留紀到石炭紀，但是其中的大部分屬種僅分布于早泥盆世地層或繁盛于早泥盆世。在新疆地區(qū)完全可以和準噶爾盆地西部下泥盆統(tǒng)頂部的芒克魯組、東部下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組對比，腕足動物化石組合呈現(xiàn)早泥盆世晚期 （埃姆斯期）的特征。

1991年，新疆地礦局第一區(qū)調(diào)大隊對大南湖組第4亞組中的腕足化石進行研究，認為其腕足化石組合與東準噶爾托讓格庫都克組中的一致，與芒克魯組稍有差異，但時代可對比;張國英對哈密黑石山地區(qū)下泥盆統(tǒng)大南湖組進行研究，認為該地腕足化石層位和新疆的和布克賽爾組以及東北敖包亭渾迪組相當，因此，將大南湖組的地質(zhì)時代對比確定為早泥盆世中晚期;孟勇等對圖區(qū)東南部的哈密大南湖組廣匯剖面進行了研究，認為該剖面腕足與新疆北部芒克魯組、東北北部和內(nèi)蒙古東部的許多屬種十分相似，時代為早泥盆世埃姆斯期。

結(jié)合前人歷次區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和本次路線考察中，在區(qū)內(nèi)下泥盆統(tǒng)大南湖組中發(fā)現(xiàn)大量古生物化石如：Syringaxon sp.管軸珊瑚、Favosites sp.蜂巢珊瑚、Odontochile sp. 齒邊蟲、Atrypa sp.無洞貝1、Acrospirifer sp.巔石燕、Howellella sp.郝韋爾石燕、Meristella sp.小雙分貝、Megakozlowskiellina junggarensis準噶爾準大柯氏貝、M. minima F. M. Zhang 小型準大柯氏貝、Spinatrypa sp.刺無洞貝2、Leptaenopyxis sp.皺箱貝、Leptoslrophia sp.薄扭貝、Stenoscisma sp.狹體貝、Tastaria sp.達斯塔貝、Camarotoechia sp.穹房貝3、Leptostrophia striata細線薄扭貝、Leptostrophia rotunda圓形薄扭貝、Megalaspidella （Tsaidamaspis） diarmatus Chang & Fan雙刺柴達木蟲、Martinia incerta 存疑馬丁貝等，雖然這些化石的具體分布層位不太清楚，但其總體的化石組合面貌完全可與準噶爾盆地西部下泥盆統(tǒng)芒克魯組、烏土布拉克組和東部托讓格庫都克組等早泥盆世地層古生物化石組合對比，說明大南湖組地質(zhì)時代是早泥盆世埃姆斯期。

3? 腕足動物化石的生物地理區(qū)系討論

20世紀60年代，美國古生物學家Boucot等將早泥盆世腕足動物劃分為3大生物地理區(qū)：即老世界大區(qū)、東美（阿巴拉契亞）大區(qū)和馬爾維諾-非洲南部大區(qū)，依據(jù)典型的地方性生物類型，大區(qū)又分若干個區(qū)。包括中國、蒙古-鄂霍茨克、烏拉爾、歐洲中部、北美、澳大利亞東部和北非等地同屬老世界大區(qū)[8，9，12-15]。

張國英和孟勇等研究認為，大南湖組中發(fā)現(xiàn)的腕足動物化石同哈薩克斯坦巴爾格什、蒙古鄂霍茨克以及中國新疆阿爾泰、東西準噶爾、東北北部和內(nèi)蒙古大部含有常見的一些分子。這些地區(qū)存在相似的生物群，具相同的地槽型沉積史，屬老世界大區(qū)的巴爾喀什-蒙古-鄂霍茨克區(qū);在中國境內(nèi)，該生物地理區(qū)系又稱準噶爾-興安嶺腕足動物地理區(qū)。

從阿也爾蘇實測剖面下泥盆統(tǒng)大南湖組中采集到的大量腕足動物化石分析，Camarotoechia、Howellella、Atrypa和 Athyris 均為世界性分布;Acrospirifer、Megastrophia和Leptaenopyxis常見于新疆北部西準噶爾、內(nèi)蒙東部、東北北部以及蒙古等地下泥盆統(tǒng);Merista區(qū)域性特征較強，多分布于哈薩克斯坦、阿爾泰、烏拉爾及歐洲中部等地;Leptoslrophia多見于新疆北部東西準噶爾、東北北部、內(nèi)蒙古、哈薩克斯坦、歐洲及北美等地。因此，產(chǎn)于研究區(qū)阿也爾蘇實測剖面下泥盆統(tǒng)大南湖組中的腕足動物化石與上述地區(qū)的類型十分相似，說明早泥盆世時，這些地區(qū)同屬老世界大區(qū)的巴爾喀什-蒙古-鄂霍茨克區(qū)[8-15]。

4? 結(jié)論

經(jīng)過厘定，在1∶25萬三道嶺圖幅內(nèi)大南湖組的分布范圍局限于東北部石灰窯、墩巴斯陶及北部克澤勒庫都克-駱駝井子一帶;根據(jù)巖石組合可分為兩部分，下部主要為一套正常的沉積碎屑巖夾少量火山巖，上部以火山巖和火山碎屑巖為主;阿也爾蘇剖面及歷次區(qū)域地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的腕足動物化石可與下泥盆統(tǒng)頂部芒克魯組、托讓格庫都克組等對比，地質(zhì)時代是早泥盆世埃姆斯期。生物地理區(qū)系分析認為，該地腕足動物同東北北部、內(nèi)蒙古以及蒙古和哈薩克斯坦等地同屬老世界大區(qū)的巴爾喀什-蒙古-鄂霍茨克區(qū)。

致謝：新疆1∶25萬三道嶺幅（K46C001002）區(qū)調(diào)（修側(cè)）項目（項目負責：李勇;技術(shù)負責：郭俊鋒）的所有參與成員對本文均有貢獻，特此致謝！

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