——中國(guó)北方小陽(yáng)橋剖面的啟示"/>
汪嘯風(fēng),STOUGE Svend ,王傳尚,MALETZ J?rg ,閻春波, BAGNOLI Gabriella ,祁玉平,RAEVSKAYA Elena G.
1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心(中南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心),武漢 430205;2.丹麥哥本哈根大學(xué)自然歷史博物館,哥本哈根,丹麥;3.德國(guó)柏林自由大學(xué)地質(zhì)研究所,柏林,德國(guó) ;4.意大利比薩大學(xué)地球科學(xué)系,比薩,意大利;5.中科院南京地質(zhì)古生物研究所,南京 210008;6.俄羅斯圣彼德堡地質(zhì)科學(xué)研究所,圣彼德堡,俄羅斯
距今485.4±1.9 Ma (國(guó)際地質(zhì)年代表2019/05版,Cohen et al., 2013),是地球演化歷史上從寒武紀(jì)過(guò)渡到早奧陶紀(jì)重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。由于地球經(jīng)歷了距今4.8億多年以來(lái)程度不同的各種內(nèi)外力地質(zhì)作用影響和破壞,因而尋找能夠反映寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)轉(zhuǎn)折期所形成的地層剖面、查明其中所蘊(yùn)含的生物化石、解析巖石中所保存的各種物理和化學(xué)信號(hào)變得十分困難。20世紀(jì)80年代以前,世界各地多以英國(guó)特馬豆克階為劃分和對(duì)比奧陶系底界的標(biāo)準(zhǔn),而英國(guó)傳統(tǒng)的特馬豆克階底部又無(wú)法精確限定(表1)(Fortey et al., 1995),以致不同國(guó)家和地區(qū)奧陶系底界的劃分各不相同。
表1 全球奧陶紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)年代地層劃分及其與英國(guó)和中國(guó)傳統(tǒng)劃分的對(duì)比Table 1 Global standard chronological stratigraphic division of Ordovician and its comparison with traditional division in Britain and China
從1974年起,全球地質(zhì)學(xué)家經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)25年的探索、討論、爭(zhēng)議,歷經(jīng)三屆國(guó)際界線工作組主席接力后,加拿大紐芬蘭西部海邊出露的綠岬剖面(Green Point section)(Wang X F et al., 2019, 2021)(圖1D)終于作為奧陶系底界候選層型剖面由第三屆國(guó)際寒武-奧陶系界線工作組于1999年9月提交國(guó)際地層委員會(huì),國(guó)際地層委員會(huì)于1999年11月表決通過(guò),國(guó)際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUGS)于2000年1月批準(zhǔn)該剖面為全球奧陶系暨特馬豆克階底界的全球標(biāo)準(zhǔn)界線層型剖面和點(diǎn)位(GSSP),并以波狀古大西洋牙形石(Iapetognathus fluctivagusNicoll et al., 1999)首次出現(xiàn)(FAD)作為奧陶系底界劃分與對(duì)比的生物標(biāo)志(Cooper et al., 2001)。
圖1 小陽(yáng)橋寒武-奧陶系界線輔助層型(ASSP)與綠岬層型剖面(GSSP)寒武-奧陶系界線的對(duì)比.Fig. 1 The correlation between the Xiaoyangqiao Auxiliary section and the Green point GSSP for the boundary of Cambrian and OrdovicianA、B.吉林大陽(yáng)岔寒武-奧陶系界線及小陽(yáng)橋剖面保護(hù)區(qū)標(biāo)志(Wang X F et al., 2019,2021);C.小陽(yáng)橋奧陶系底界全球輔助層型剖面(ASSP):界線位于Cordylodus intermedius 帶上部(BD-24),最早浮游筆石Rhabdinopora proparabola 首現(xiàn)層位(BD 26)之下1 m, 牙形石Cordylodus lindstromi帶(BD 27)之下1.5 m; D. 加拿大紐芬蘭綠岬金釘子(GSSP)剖面(Copper et al., 2001):剖面出露完美,地層倒轉(zhuǎn),界線生物標(biāo)志——波動(dòng)古大西洋牙形石(Iapetognathus fluctivagus Nicoll et al.,1999)并非產(chǎn)在所定義的奧陶系下界23層(單元),而是26層(單元),含溜肩桿筆石(Rhabdinopora parabola)層(BD 25)之上(Terfelt et al. , 2012)
綠岬“金釘子”剖面的建立,并未能解決全球寒武-奧陶系界線劃分與對(duì)比的標(biāo)志問(wèn)題,因?yàn)楹罄m(xù)研究表明,綠岬剖面上所定義的奧陶系底界的生物標(biāo)志并不在所指定的界線層中(Terfelt et al., 2012; Wang X F et al., 2019,2021),這無(wú)疑有悖于GSSP剖面定義界線生物標(biāo)志的原則。如果據(jù)此而將其廢棄,并另選其他剖面和相應(yīng)的界線標(biāo)志,盡管是最簡(jiǎn)單的解決方案,但并不可取, 因?yàn)榘凑諊?guó)際地層委員會(huì)關(guān)于建立全球標(biāo)準(zhǔn)地層剖面和點(diǎn)位(GSSP)的準(zhǔn)則(修訂本)(Remane et al., 1996;Cowie., 1986),一旦一個(gè)“金釘子”被”錘擊”到所指定生物標(biāo)志已知發(fā)生的最早層位,它就是永久性的;即便后來(lái)發(fā)現(xiàn)該界線生物標(biāo)志產(chǎn)于剖面的另一個(gè)層位,“金釘子”所指定的界線層也不能因此而變動(dòng),以免引起全球相關(guān)界線劃分與對(duì)比的混亂;另一方面,“一個(gè)全球?qū)有突蛉驑?biāo)準(zhǔn)年齡確定后,如果之后的研究表明非常有必要更改,則可以更改,同時(shí)必須給出一個(gè)穩(wěn)定的參考點(diǎn)”;此外, “為了更好定義不同相或古生物地理背景下的界線而需要一些參考剖面或參考點(diǎn)時(shí),也可以定義一個(gè)輔助層型點(diǎn)(Auxuliary Stratotype Point)(ASSP),這樣的輔助層型點(diǎn)亦屬于全球?qū)有汀?(Remane et al., 1996)。令人感到遺憾的是,繼綠岬GSSP確立后,所確立的美國(guó)勞森灣寒武-奧陶系界線輔助層型剖面(ASSP)(Lawson Cove ASSP)(Miller, 2015,2016)并未解決不同大陸的界線對(duì)比和界線生物標(biāo)志的層位和精確對(duì)比問(wèn)題,所劃分的奧陶系底界與位于同一大陸、不同相區(qū)的加拿大綠岬剖面所定義的界線不相吻合,盡管所指定的生物標(biāo)志系該界線劃分的生物標(biāo)志Iapetognatus fluctivagus(Nicoll et al., 1999),但當(dāng)時(shí)并未發(fā)現(xiàn)綠岬剖面所標(biāo)定的這個(gè)物種并非真正的Iapetognatus fluctivagus(Nicoll et al., 1999),而是該屬的另一個(gè)可能的先驅(qū)物種(Ia-petognathus preaengensis),以至所劃分的奧陶系底界在層位上位于Cordylodus lindstromi帶上部,實(shí)際上高于綠岬剖面所定義的奧陶系底界(圖2)。有鑒于此,無(wú)論從精確定義全球寒武-奧陶系界線劃分與對(duì)比標(biāo)志,還是解決不同大陸和相區(qū)之間寒武-奧陶系界線劃分與對(duì)比問(wèn)題,都有必要再建立一個(gè)新的輔助層型點(diǎn)(Auxiliary Stratotype Point),以澄清當(dāng)前全球寒武-奧陶系界線劃分標(biāo)志和界線對(duì)比的錯(cuò)位問(wèn)題。
圖2 北美勞倫大陸臺(tái)地和斜坡相寒武-奧陶紀(jì)界線牙形石分帶與代表性性牙形石產(chǎn)出層位對(duì)比Fig. 2 the correlation on the conodont zonation and the range of the representive conodont species between the platform facies and the slope facies in the Laurentia, North America 綠岬“金釘子”剖面真正的寒武-奧陶系界線生物標(biāo)志(Iapetognathus fluctivagus)(菱形)并非產(chǎn)在所指定的界線層中,而是產(chǎn)在Cordylodus lindstromi 帶之上,與該種在淺水碳酸鹽臺(tái)地相的層位相當(dāng),較勞森灣剖面以此種為標(biāo)準(zhǔn)所劃分的寒武-奧陶系界線高(紅虛線左側(cè)),后者(多角形所示)實(shí)際上以Iapetognathus preaengensis 首現(xiàn)為標(biāo)志(紅虛線右側(cè)),產(chǎn)于Cordylodus intermedius 帶中上部
在不同剖面上去識(shí)別一個(gè)根據(jù)“金釘子”所定義的年代地層界線涉及到相互間相關(guān)性或?qū)Ρ葐?wèn)題。如果最初選擇用于定義界線的化石物種也見(jiàn)于其他地區(qū)盡可能多的剖面,或者如果典型剖面中出現(xiàn)的其他化石物種也分布廣泛,并且還有其他可用證據(jù),那么這種對(duì)比就比較容易(Hedberg, 1976, p.86)。
上述北美以及與其類(lèi)似的其他淺水沉積區(qū)與綠岬GSSP剖面深水斜坡沉積之間對(duì)比則是一個(gè)長(zhǎng)期未能解決的困難問(wèn)題。在Miller(2015,2016)建議下并被國(guó)際奧陶系分會(huì)批準(zhǔn)的淺水碳酸鹽巖相的美國(guó)勞森灣輔助層型剖面所保存的牙形石系列發(fā)育完整,但其中不產(chǎn)最早浮游筆石,因而以往所有試圖將勞森灣剖面與深水綠岬GSSP剖面進(jìn)行精確對(duì)比的嘗試都以失敗而告終(Fortey et al., 1982; Erdtmann, 1986, 1988; Cooper et al., 1999, 2001; Dubinina, 2000; Miller & Flokstra, 1999; Miller et al., 2003; Terfelt et al., 2012)。
對(duì)照國(guó)際地層指南以及國(guó)際地層委員會(huì)修訂的關(guān)于建立全球年代地層標(biāo)準(zhǔn)的要求(Remane et al.,1996),全球輔助層型剖面(ASSP)應(yīng)該滿(mǎn)足所有或幾乎所有代表全球標(biāo)準(zhǔn)層型剖面(GSSP)的條件,就奧陶系底界新的全球輔助層型剖面(ASSP)而言,應(yīng)具備的基本條件包括:(1)年代地層界線定義在沒(méi)有任何明顯間斷的連續(xù)巖石序列中;(2)該序列中應(yīng)具有首次出現(xiàn)的經(jīng)過(guò)精心選擇的作為“金釘子”標(biāo)志的化石物種;(3)選擇和定義的界線層應(yīng)位于第一次或最早出現(xiàn)含浮游筆石的層位之下;(4)從古地理上考慮,為解決不同相區(qū)奧陶系底界對(duì)比問(wèn)題,新的輔助層型最好在連接淺水碳酸鹽臺(tái)地(如勞森灣ASSP)與深水斜坡(如綠岬GSSP)過(guò)渡相帶的剖面中選擇。
針對(duì)前述全球奧陶系底界界線層型(GSSP)和輔助層型(ASSP)所存在的問(wèn)題,一個(gè)來(lái)自中國(guó)、丹麥、德國(guó)、意大利、俄羅斯5個(gè)國(guó)家10位地質(zhì)人組成的國(guó)際合作研究團(tuán)隊(duì),從2015年到2019年,在以往30多年來(lái)研究積累[包括郭鴻俊等(1982)、Zhou Z Y et al.(1984)、Chen J Y et al.(1985、1986、1988)、陳 均 遠(yuǎn) 等(1995)、Erdtmann(1986),Zhang J M & Chen J Y(1986)、張俊明等(1996)對(duì)我國(guó)吉林大陽(yáng)岔小陽(yáng)橋剖面寒武紀(jì)芙蓉統(tǒng)的第十階至下奧陶統(tǒng)特馬豆克階巖石、地層序列以及所含高豐度和分異度的疑源類(lèi)、牙形石、筆石和三葉蟲(chóng)等化石的研究,以及Lin Y K(1986)、汪嘯風(fēng)和Erdtmann(1986)、Wang X F & Erdtmann (1987)和Zhang Y D & Erdtmann(2004)等對(duì)其中所產(chǎn)筆石的專(zhuān)門(mén)研究]的基礎(chǔ)上,圍繞全球寒武-奧陶系界線劃分與對(duì)比問(wèn)題,開(kāi)展了高精度跨學(xué)科的生物(筆石、三葉蟲(chóng)、牙形石和疑源類(lèi))、穩(wěn)定同位素(δ13Ccarb,δ18O)、層序地層和海平面變化的綜合再研究。
再研究的結(jié)果表明:(1)小陽(yáng)橋剖面保存了連續(xù)的寒武系-奧陶系灰?guī)r-頁(yè)巖序列,為全球范圍內(nèi)寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)過(guò)渡沉積的劃分和對(duì)比提供了最佳的客觀條件; (2)小陽(yáng)橋剖面寒武系-奧陶系界線間隔內(nèi)保存了世界上獨(dú)一無(wú)二完美和重要的牙形石和筆石序列,以及可能用于國(guó)際對(duì)比的大量三葉蟲(chóng)和疑源類(lèi); (3)小陽(yáng)橋剖面保存了牙形石從Eoconodontus notchpepepeensis、Cordylodus primitivus到CordylodusPander的完整的演化序列,自下而上可以識(shí)別和建立Eoconodontus notchpeakensis,Cordylodus proavus, Cordylodus caboti, C. intermedius和C. lindstromi等一系列牙形石生物帶,以及完整的最早奧陶紀(jì)浮游筆石系列,它們分別歸屬于目前世界上已知的Rhabdinopora proparapola, Rhabdinopora campanulatum(=原Rhabdinopora parabola)和Anisograptus matanensis生物帶。其中Rhabdinopora proparabola(Lin Y K,1986)是Rhabdinopora演化系列上的最早代表,除了阿根廷的標(biāo)本可能是該種外(Zeballo et al.,2005),世界其他地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)該種的存在;(4)小陽(yáng)橋剖面地處連接克拉通臺(tái)地與深水盆地之間的過(guò)渡地帶,且坐落在與綠岬金釘子剖面完全不同的生物地理區(qū),并遠(yuǎn)離北美大陸,剖面所處的關(guān)鍵古地理位置和所發(fā)育的完美的沉積序列以及所保存的多門(mén)類(lèi)化石,使其有條件成為跨越不同古地理和沉積相區(qū)開(kāi)展精確洲際對(duì)比的紐帶,并且完全具備了成為全球寒武-奧陶系界線層型(GSSP)或輔助界線層型剖面(ASSP)的客觀條件,也是迄今為止最有條件破解和彌補(bǔ)綠岬“金釘子”剖面在定義全球寒武系-奧陶系界線方面所遺留的難題和缺陷,進(jìn)而成為厘定和完善全球廣為分布、又相互分離的寒武-奧陶系界線剖面劃分與對(duì)比的紐帶和標(biāo)志,開(kāi)啟奧陶系“后金釘子”時(shí)代研究的先河(Wang X F et al., 2019, 2021)。
連接全球寒武-奧陶系界線劃分與對(duì)比新標(biāo)志和紐帶的小陽(yáng)橋剖面位于中國(guó)東北吉林省白山市(原渾江)江源區(qū)大陽(yáng)岔村的小陽(yáng)橋(北緯42°03'24",東經(jīng)126°42'21"),剖面沿渾江的支流— 一條小河的西北側(cè)出露,距大陽(yáng)岔鎮(zhèn)北北西2.5 km(圖3),交通便利,有公路與鐵路相通。當(dāng)?shù)卣呀⒈Wo(hù)區(qū),對(duì)寒武-奧陶系界限剖面進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)(圖4)。
圖4 大陽(yáng)岔寒武-奧陶系界線保護(hù)區(qū)及小陽(yáng)橋剖面:出露在小河旁人行道內(nèi)側(cè)護(hù)欄內(nèi)Fig. 4 The reserved area and the Xiaoyangqiao section for the boundary between the Cambrian and the Ordovician in Dayangcha: the section outcropped inside the fence along the riverA.中外學(xué)者考察小陽(yáng)橋剖面底部厚1.6 m 的疊層石灰?guī)r;B. 寒武-奧陶系界線保護(hù)區(qū)標(biāo)志;C. 小陽(yáng)橋ASSP 剖面全景,沿渾江支流旁出露的剖面,紅色虛線示剖面底部標(biāo)志層——疊層石灰?guī)r.
大陽(yáng)岔地區(qū)奧陶系的沉積序列以海相硅質(zhì)碎屑巖及碳酸鹽巖形成的多個(gè)向上變深或變淺的沉積旋回為特征。其中,穿越寒武-奧陶系界線、并被命名為大陽(yáng)岔層 (Dayangcha Beds)(Erdtmann, 1986)的界線地層是經(jīng)詳盡研究證明能夠進(jìn)行詳細(xì)全球?qū)Ρ鹊慕?jīng)典地層。覆于大陽(yáng)岔層之上的是下奧陶統(tǒng)特馬豆克階冶里組,主要為碳酸鹽巖夾次生鈣質(zhì)頁(yè)巖沉積。此外,該地冶里組還沿小陽(yáng)橋剖面南邊小料荒地和新開(kāi)主干公路兩側(cè)出露(圖3)(Zhang Y D & Erdtmann, 2004)。
圖3 小陽(yáng)橋ASSP剖面及相關(guān)剖面地理位置圖Fig. 3 Geographic map of Xiaoyang section and relative sections
小陽(yáng)橋剖面的大陽(yáng)岔層,自下而上可進(jìn)一步細(xì)分為4個(gè)非正式的巖石地層單元(圖5 單元 IIV):?jiǎn)卧狪由11 m 厚的灰?guī)r夾頁(yè)巖組成;單元II由7.3 m厚臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積組成,底部以厚1.4-1.6 m的疊層石為標(biāo)志層(圖5B);單元III厚14 m,由頁(yè)巖、粉砂巖夾少許薄層瘤狀含泥質(zhì)灰?guī)r組成,上部灰?guī)r中常見(jiàn)海綠石,中部常夾鈣質(zhì)礫巖層,頂部以出現(xiàn)一系列鈣質(zhì)礫巖層為特征;單元IV厚度超過(guò)9.8 m,由硅質(zhì)碎屑沉積組成,包括綠色、淺灰色頁(yè)巖至黑色頁(yè)巖,灰色至淺灰色粉砂巖和少量細(xì)砂巖,頂部夾少量薄層狀灰?guī)r。小陽(yáng)橋剖面單元IV上部因被覆蓋而出露不全。
圖5 小陽(yáng)橋輔助層型剖面(ASSP)Fig. 5 The Xiaoyangqiao Auxiliary Stratotype Section (ASSP)A.巖石地層單元I頂部和單元II 底部;白線示圖6柱狀圖所分單元的底界;B. 含1.6 m厚疊層石層的單元II底界(見(jiàn)圖4A);C.示單元II 和III; D. 單元III上部和單元IV下部;E. 示單元III上部和寒武系-奧陶系界線層,介于BD 23 和 BD 25 之間,含最早浮游筆石層(BD26a)之下約1 m; F.最早浮游筆石首現(xiàn)(FAD)的層位,位于標(biāo)志性底界之上20.9 m(照片上的錘子處)。
3.3.1 牙形石
小陽(yáng)橋剖面牙形石動(dòng)物群豐度屬中等到相當(dāng)豐富,所采牙形石標(biāo)本僅經(jīng)歷了輕微變質(zhì),色變指數(shù)(CAI)為1.5-2,表明含化石母巖未被加熱到最高(140 ℃以上)(Epstein et al., 1977)。
就牙形石生物地層標(biāo)志而言,小陽(yáng)橋剖面寒武-奧陶系界線間隔中,保存了完整的Eoconodon-tus notchpeakensis(Miller, 1969)演化系列(圖6)。并據(jù)此可以將小陽(yáng)橋剖面寒武-奧陶系界線層自下而上劃分為5個(gè)牙形石生物帶:Eoconodontus notchpeakensis(諾峰始牙形石)、Cordylodus proavus(先祖腫牙形石)、Cordylodus caboti(卡伯特腫牙形石)、Cordylodusintermedius(中間腫牙形石)和Cordylodus lindstromi生物帶(林斯特龍腫牙形石)。每一個(gè)生物帶都是以帶化石的首次出現(xiàn)為劃分依據(jù);而較年輕的C. angulatus(角腫牙形石)和Rossodus manitouensis(瑪尼托羅斯牙形石)帶的牙形石在小陽(yáng)橋剖面最上部因小河沖積物掩蓋而出露不全,但在相鄰的小料荒地剖面(圖3)則見(jiàn)于所厘定的冶里組下部(Chen J Y & Gong W L, 1986;Chen J Y et al.1988;Yan C B et al., 2019)。
上述每個(gè)牙形石帶的定義及組合特征如圖6所示(Wang X F et al., 2019)。其中Cordylodus intermedius(中間腫牙形石)帶以命名種的首現(xiàn)(FAD)劃定,頂界定在上覆Cordylodus lindstromi帶底部。C. intermedius在小陽(yáng)橋剖面首見(jiàn)于標(biāo)志性底界之上18.40 m處 的薄層灰?guī)r夾層之中(BD 23/DC 61)(圖6、圖7I、J);頂界劃在剖面底界之上21.40 m處,以BD 28層樣品出現(xiàn)Cordylodus lindstromi為標(biāo)志(圖7K-M),此帶厚3.0 m 。Cordylodus lindstromi(林斯特龍腫牙形石)帶以命名種的首現(xiàn)為標(biāo)志,位于剖面所標(biāo)志底界之上21.40 m處 (BD 28),見(jiàn)于最早浮游筆石Rhabdinopora proparabola首現(xiàn)層位(BD 26A)(距底20.90 m)之上0.50 m處(圖6)。小陽(yáng)橋剖面Cordylodus lindstromi帶上界因覆蓋而未發(fā)現(xiàn)上覆Cordylodus angulatus(角腫牙形石)帶的標(biāo)志種。值得注意的是在該帶的下部距剖面底21.70 m的BD29層樣品之中出現(xiàn)了典型的Iapetognathus jilinensisNicoll et al., 1999(圖7P、Q),該種或從其祖先Iapetognathus preaengensisLandinginFortey et al., 1982 演化而來(lái),后者則被認(rèn)為是該屬已知最古老的代表(Fortey et al., 1982)。
圖6 小陽(yáng)橋剖面牙形石和筆石分帶(引自Wang X F et al., 2021)Fig. 6 The conodont and graptolite zonations from Xiangyangqiao section(after Wang X F et al., 2021)所用縮寫(xiě)(下同):Sh-頁(yè)巖,Si-粉砂巖,Br-碎屑巖,W -粒泥灰?guī)r,G-泥?;?guī)r,B-粘結(jié)巖,C -礫巖
圖7 小陽(yáng)橋剖面寒武-奧陶系界線上下的牙形石Fig. 7 Conodonts at the Cambrian-Ordovician transition interval in Xiaoyangqiao sectionA. Eoconodontus notchpeakensis (Miller, 1969), 側(cè)視, BD 15, NIGP 171035; B. Cordylodus primitivus Bagnoli, Barnes and Stevens, 1987, 側(cè)視, BD 15, NIGP 171036; C、D. Cordylodus proavus Müller, 1959, rounded elements (圓形分子), 側(cè)視, BD 8B, NIGP 171034 and, BD 15, NIGP 171037; E、F. Cordylodus caboti Bagnoli, Barnes and Stevens, 1987, rounded elements, 側(cè)視,其中 E- BD 23A, NIGP 171042, F- BD 22, NIGP 171039;G、H. Cordylodus drucei Miller, 1980, outer lateral view (外側(cè)視), BD 22, 其中G-NIGP 171040, H- NIGP 171041; I, J. Cordylodus intermedius Furnish, 1938,側(cè)視, 其中I- compressed element, BD 23A, NIGP 171043,J- rounded element (圓形分子), BD 24, NIGP 171044; K-M. Cordylodus lindstromi Druce and Jones, 1971,側(cè)視, 其中K- compressed element, BD 30, NIGP 171048, L- rounded element(圓形分子), BD 30, NIGP 171049, M- rounded element (圓形分子), BD 28B,NIGP 171045; N.Utahconus beimadaoensis Chui and Zhang in An et al., 1983,側(cè)視 , BD 30A, NIGP 171050; O、P. Iapetognathus jilinensis Nicoll, Miller, Nowlan, Repetski and Ethington, 1999, left and right elements (左與右分子), upper view (上視), BD 29, NIGP 171046 and NIGP 171047;Q. Cordylodus prion Lindstr?m, 1955, sensu Nicoll (1991), rounded element (圓形分子), outer lateral view (外側(cè)視), BD 19, NIGP 171038.圖中比例尺長(zhǎng)度為200 μm,所有照片標(biāo)本均保存在中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所
3.3.2 筆石
桿筆石(RhabdinoporaEichwald)屬自1855年創(chuàng)立以來(lái)一直被視為指示最早奧陶紀(jì)的筆石類(lèi)群(Cooper et al.,1998;Maletz et al., 2017)。在小陽(yáng)橋ASSP剖面第IV單元上部完好的保存了3個(gè)早特馬豆克期(Tremadocian)筆石帶。自下而上為:Rhabdinopora proparabola帶(原溜肩桿筆石帶),R. campanulatum帶(Harris & Keble, 1928)(帳篷桿筆石帶)和Anisograptus matanensis帶(馬灘反稱(chēng)筆石帶),所有這些筆石帶都是其相應(yīng)筆石生物區(qū)的同名物種。
原溜肩桿筆石 (R.proparabola) 帶見(jiàn)于剖面底部之上20.9 m, 厚約5 cm的頁(yè)巖夾層(BD26)之中(圖6、8),是目前世界上發(fā)現(xiàn)的唯一最早浮游筆石的層位,此層位處于寒武-奧陶系界線層之上1m,是識(shí)別和劃分與對(duì)比奧陶系底界又一可靠的輔助標(biāo)志??紤]種內(nèi)變異和保存原因,Lin Y K(1986)在此層所發(fā)現(xiàn)和描述的許多屬種,均應(yīng)歸入Rhabdinopora proparabola這單一的物種之中。
小陽(yáng)橋剖面的R.campanulatum帶位于Rhabdinopora proparabola帶之上5.8 m處厚約10 cm 的黃綠色頁(yè)巖之中(圖9)。通過(guò)對(duì)所采集該種從幼年到成年的標(biāo)本進(jìn)行研究,結(jié)合Lin Y K(1986)所描述的不同個(gè)體發(fā)育階段標(biāo)本、Cooper et al.(1998)所建議的四分枝的始端發(fā)育類(lèi)型標(biāo)本的研究,表明R. praeparabola(Bruton etal., 1982)與R. campanulatum同義(Maletz et al., 2017)。
圖9 黃綠色頁(yè)巖夾薄層瘤狀灰?guī)r(BD32,產(chǎn)大量Rhabdinopora campanulatum)Fig. 9 Rich fossils of Rhabdinopora campanulatumyielded in the yellowish green shale interbedded with thin bed lenticular limestoneA. 示黃綠色頁(yè)巖中含R.campanulatum的層位;B、D、E. R.campanulatum(引自Maletz et al., 2017) ; C. 示由原胞管、副胞管和莖胞管組成的筆石枝
Anisograptus matanensis(馬灘反稱(chēng)筆石)帶以命名種的出現(xiàn)為標(biāo)志,見(jiàn)于小陽(yáng)橋剖面底界之上 29.8 m 的薄層灰?guī)r夾鈣質(zhì)頁(yè)巖之中(圖10), 在該處層面往往可見(jiàn)密集分布的Anisograptus matanensis碎片,但未見(jiàn)Rhabdinopora出現(xiàn),Anisograptus matanensis帶頂部在小陽(yáng)橋剖面因小河沖積物覆蓋而未出露。
圖8 最早浮游筆石及其產(chǎn)出層位Fig. 8 The earliest planktic graptolites and its levelA-C. Rhabdinopora proparabola (Lin),標(biāo)本號(hào): WHGS 170316-011-13; D.示R. proparabola標(biāo)本采自BD26, 位于標(biāo)志性塊狀疊層石灰?guī)r之上20.9 m,所對(duì)應(yīng)的寒武-奧陶系界線層(BD 24)之上1 m,C. lindstromi Zone底界 (BD 27)之下0.5 m.
圖10 薄層灰?guī)r夾鈣質(zhì)頁(yè)巖之中產(chǎn)Anisograptus matanensis 帶筆石Fig. 10 The graptolite of Anisograptus matanensis zone from the thin bedded limestone intercalated with calcareous shaleA、B、C. Anisograptus matanensis Ruedemann, 1937, 當(dāng)前標(biāo)本可見(jiàn)三分的始端和水平或略下斜生長(zhǎng)的管狀體(或復(fù)體)(tubarium),末端筆石枝均分或不規(guī)則分枝, 標(biāo)本號(hào): WHGS 170316-020-23; D.示A. matanensis 帶產(chǎn)出層位(BD 34)。
3.3.3 疑源類(lèi)
基于對(duì)小陽(yáng)橋寒武-奧陶系界線層(大陽(yáng)岔層)的連續(xù)采樣,可以識(shí)別出3個(gè)疑源類(lèi)組合,即:(1)Timofeevia phosphoritica -Polygonium -Solisphaeridium組 合;(2)Vulcanisphaera africana -Ninadiacrodium組合;(3)Corollasphaeridium wilcoxianum組合(圖11、圖12)。尤其在組合(3)中出現(xiàn)大量Granomarginata、Cymatiosphaera和Leiosphaeridia以及Cymatiogalea cuvillieri等,說(shuō)明該組合已接近奧陶系特馬豆克階的底部 (Raevskaya, 2000),顯示了其在寒武-奧陶系界線地層劃分與對(duì)比中的潛力(Wang X F et al.,2019)。
圖11 小陽(yáng)橋剖面晚寒武(芙蓉期)至早奧陶世疑源類(lèi)(比例尺長(zhǎng)度為 20 μm )(引自Wang X F et al., 2019)Fig. 11 The Late Cambrian (Furongian) to Lower Ordovician acritarchs species from the Xiaoyangqiao section(scale bar=20 μm )(after Wang X F et al.,2019) A、B、C. Corollasphaeridium wilcoxianum Martin in Martin and Dean, 1982,其中A為側(cè)視標(biāo)本(specimen in lateral view),B、C為壓縮的橫切面標(biāo)本;D. Stelliferidium stelligerum (Gorka, 1967) Deunff et al., 1974; E. Cymatiogalea aff. C. bouvardii Martin, 1973;F. Cymatiogalea cuvillieri (Deunff, 1961) Deunff, 1964; G.Actinotodissus achrasi (Martin, 1983) Martin and Dean, 1988;H. Vulcanisphaera africana (Deunff, 1961)Rasul, 1976;I. Ninadiacrodium caudatum (Vanguestaine, 1973) Raevskaya & Servais, 2009;J. Ninadiacrodiumsp;K. Ninadiacrodium dumontii (Vanguestaine, 1973) Raevskaya and Servais, 2009;L、M. Dasydiacrodiumobsonum Martin in Martin and Dean, 1988;N. Timofeevia phosphoritica Vanguestaine, 1978;O. Acritarch ex. gr. Polygonium-Solisphaeridium.
3.3.4 三葉蟲(chóng)
小陽(yáng)橋剖面三葉蟲(chóng)化石十分普遍,它們中的大多數(shù)是地方性的,其中有些分子顯示出與亞澳大區(qū)的親緣關(guān)系,但動(dòng)物群中也不乏勞倫大陸的分子。組合中的Mictosaukia乃是我國(guó)華北、東北和華南地區(qū)以及西澳大利亞寒武紀(jì)最上部分帶化石,Leiostegium則是另一種在寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)界線間隔廣泛分布的三葉蟲(chóng),在澳大利亞和北美廣為分布,故而可用于大陸間相關(guān)地層之間的對(duì)比(圖12)。
上述小陽(yáng)橋剖面生物序列中,尤其值得注意的是,牙形石的分帶化石林斯特龍腫牙形石(Cordylodus lindstromi)在單元III 的頂部幾乎與原溜肩桿筆石(Rhabdinopora proparabola)產(chǎn)出層位吻合(圖6)。Rhabdinopora proparabola首見(jiàn)于剖面底部之上20.9 m的薄層綠色頁(yè)巖之中,而Cordylodus lindstromi首現(xiàn)于剖面底部之上21.40 m, 即筆石Rhabdinopora proparabola首現(xiàn)層位之上0.5 m,說(shuō)明這兩個(gè)重要物種出現(xiàn)的時(shí)間非常接近,這一事實(shí)為這兩個(gè)重要化石類(lèi)群化石帶間相互連接和洲際對(duì)比提供了重要依據(jù),并構(gòu)成標(biāo)定和識(shí)別全球寒武-奧陶系界線劃分的生物標(biāo)志和重要的紐帶。繼之出現(xiàn)的R. campanulatum帶則位于Cordylodus lindstromi牙形石帶中部,產(chǎn)Rhabdinopora proparabola帶筆石層之上5.8m;C.lindstromi牙形石帶上部則出現(xiàn)馬灘反稱(chēng)筆石(Anisograptus matanensis)帶的筆石(圖10)。
就疑源類(lèi)組合而言,前述疑源類(lèi)組合(1)限于牙形石Eoconodontus notchpeakensis帶,組合(2)始于E. notchpepeensis帶,并上延到Cordylodus caboti帶,組合(3)主要分布在第III單元Cordylo-dus caboti帶上部和C. intermedius帶。
三葉蟲(chóng)Mictosaukia-Fatocephalus帶的Mictosaukia angustilimbata -Mictosaukia striata亞帶位于牙形石Eoconodontus notchpeakensis帶內(nèi),其上部的Alloleiostegium latilum - Pseudokoldiniodiaperpetis亞帶則跨越了Cordylodus proavus帶全部,并延伸到Cordylodus caboti帶下部。再上的Richardsonella-Platypeltoides組合帶則限于C. caboti帶中上部。繼之出現(xiàn)的三葉蟲(chóng)Yosimuraspis帶Leiostegium(Manitouella)亞帶與Cordylodus intermedius帶密切相關(guān),并指示寒武系頂部;Yosimuraspis帶 下 部 的Yosimuraspis(Eoyosimuraspis)和Y.(Yosimuraspis)亞帶與Cordylodus lindstromi帶基本同時(shí),前者限于R.proparabola筆石帶,而后者與Rhabdinopora campanulatum(即R. parabola)帶 相對(duì)應(yīng)。頂部Yosimuraspis(Metayosimuraspis)亞帶的底部非常接近采自A.matanensis帶底部的牙形石Utahconus beimodaoensisChuri & Zhang in An et al., 1983 sensu Chen & Gong (1986)的產(chǎn)出層位(圖12)。以上生物帶和疑源類(lèi)組合的相關(guān)性豐富了全球不同大陸和相區(qū)寒武-奧陶系界線間隔內(nèi)不同門(mén)類(lèi)化石間的對(duì)比,為寒武-奧陶系界線劃分增添了依據(jù)。
對(duì)小陽(yáng)橋剖面沉積巖及其所包含的多樣性無(wú)脊椎大化石和牙形石動(dòng)物群以及疑源類(lèi)微古植物分析,說(shuō)明該沉積序列形成于陸棚中部到邊緣至邊角淺水至深水海洋環(huán)境。自下而上可以劃分出3個(gè)完整和2個(gè)不完整3級(jí)或更高級(jí)的海侵-海退(TR)旋回(Embry & Johannessen, 1992) (圖13)。它們先后被整合的層序界面(=最大海退面,MRSs)所分隔,依次出現(xiàn)在Eoconodontus notchpeakensis帶的頂部(即所測(cè)剖面標(biāo)志性底界之下約0.4 m),Cordylodus caboti帶頂部以下約3.0 m處,C. intermedius帶頂部和C. lindstromi和Rhabdinopora proparabola帶的底部,更高級(jí)的副層序僅見(jiàn)于較大的沉積旋回之中(Wang X F et al., 2019)。
小陽(yáng)橋剖面的海平面變化記錄說(shuō)明,在寒武-奧陶系界線間隔期間曾發(fā)生4次海平面低位事件(圖13,層序A-E),他們分別發(fā)生在Cordylodus proavus帶的底部,上Cordylodus caboti到下C. intermedius conodont帶的過(guò)渡層中,以及C. intermedius帶的頂部和Rhabdinopora proparabola帶的底部之下和Cordylodus lindstromi牙形石帶之下。
3.5.1 δ13C碳同位素曲線
小陽(yáng)橋剖面中碳酸鹽巖的碳同位素組成變化在0.0到+1.6之間(圖14),所記錄碳同位素曲線顯示有4次顯著、一次不太明顯的正偏移。最明顯的一次從負(fù)偏移到正偏移記錄發(fā)生在巖石單元II 底部,即從剖面所標(biāo)底界之下 1.40 m處到其上0.5 m處,δ13C值從 +0.6‰突然下降到 +0.01‰,然后上升到 +1.5 ‰以上(圖14,CPS)。鑒于這個(gè)顯著的偏移與牙形石Cordylodus proavus首次出現(xiàn)層位基本一致,并以Cordylodus proavus的首現(xiàn)為特點(diǎn),故稱(chēng)之為“多變腫牙形石峰” (Cordylodus proavus Spike,CPS)。
第2次正偏移的δ13C值從0.1‰逐漸增加到單元III上部16.30 m到17.3 m處,最高值約1.1‰。Ripperdan et al.(1993)和陳均遠(yuǎn)等(1995)均注意到這一顯著的正偏移,后者將該正偏移的峰值命名為 “簡(jiǎn)單多刺牙形石峰”(Hirsutodontus simplex spike,HSS)(圖 14 HSS)。
δ13Ccarb同位素曲線在小陽(yáng)橋剖面距底18.40 m處,記錄了一次碳同位素強(qiáng)烈負(fù)偏峰值[圖14(1)]。繼之碳同位素曲線呈現(xiàn)正偏移和負(fù)偏移高頻相間的鋸齒狀 [圖14(2)],接著轉(zhuǎn)為正偏移趨勢(shì),并于含最早浮游筆石層之上、距底21.30 m處,達(dá)到第3次峰值[圖14(3)]。該峰值位于層序C的海侵域之中,代表早奧陶世第一次碳同位素大幅正偏移,并且與浮游筆石出現(xiàn)(‘Rise of Planktic Graptolite’)相呼應(yīng)。從圖14中不難發(fā)現(xiàn),在小陽(yáng)橋剖面Rhabdinipora proparabola始現(xiàn)于奧陶紀(jì)第一次大型碳同位素正偏移[圖14(3)] 峰值之下,峰值位置幾乎與Cordylodus lindstromi首次出現(xiàn)相吻合。再向上到22.90 m處,碳同位素曲線顯示出第4次、但相對(duì)略小的正峰值[圖14(4)],其與層序D的最大海泛面(MFS)相吻合(圖13)。接著在一個(gè)平緩向上的正趨勢(shì)之上,在28 m左右出現(xiàn)了最高的正峰值[圖14(5)],位于R. parabola帶的上部。在小陽(yáng)橋剖面這一寬闊分布的正高峰值之上,出現(xiàn)該剖面最上部Anisograptusmatanensis筆石帶的筆石。
概括起來(lái),小陽(yáng)橋剖面所展現(xiàn)的碳同位素第一次正偏移從E.notchpeakensis帶的最頂部延伸到C.caboti帶的中間。第二次從C.caboti帶的中間延伸到C.intermedius帶。從圖14(2)所記錄的未命名的負(fù)峰開(kāi)始的正偏移(Wang X F et al., 2019)始于Cordylodus intermedius帶上部,繼之出現(xiàn)的2個(gè)明顯的正峰[圖14(3)和(4)]發(fā)生在Cordylodus lindstromi帶底部的上方和Rhabdinopora proparabola帶底部之上。位于28.0 m處所出現(xiàn)的較高碳同位素正峰[圖14(5)]位于R.parabola帶的上部,而該帶的頂部峰值[圖14(6)]出現(xiàn)在Anisogratus matanensis帶底部之上。
3.5.2 稀土元素地球化學(xué)異常
陳均遠(yuǎn)等(1995)利用腕足類(lèi)殼體磷灰石對(duì)小陽(yáng)橋剖面稀土元素(REE)和微量元素進(jìn)行了分析,在距剖面底部之上19.5 m處出現(xiàn)顯著的REE異?;蛘宸逯担▓D14),該異常均記錄在巖石地層單元 III 的上部,略高于層序C 的最大海泛面(MFS),而且還與Cordylodus intermedius帶內(nèi)所記錄的碳同位素曲線特征性的“鋸齒狀”模式變化相吻合(圖14)。
3.5.3 磁性地層
Ripperdan & Kirschvink(1992)、Ripperdan et al.(1993)、陳均遠(yuǎn)等(1995)對(duì)小陽(yáng)橋剖面寒武-奧陶紀(jì)過(guò)渡期地層曾做過(guò)磁性地層研究,并有磁極模式記錄,據(jù)此可以鑒定出兩個(gè)正常和一個(gè)倒轉(zhuǎn)(反向)磁極帶(圖14)。正常極性的下周期以巖石單元 I為代表,在剖面6.10 m處發(fā)生一次短暫的極性倒轉(zhuǎn)(圖14)。剖面底部到6.20 m的地層間隔中缺少數(shù)據(jù),但據(jù)Ripperdan et al.(1993)和陳均遠(yuǎn)等(1995)的研究,仍然可以確定正常磁極周期位于Eoconodontus notchpeakensis(諾峰始牙形石)帶。從正常極性區(qū)到反向極性區(qū)的偏移見(jiàn)于剖面起點(diǎn)之下5.90 m層位中,反向極性區(qū)的周期則出現(xiàn)在巖石單元 II 和 單元III 的地層間隔中,并對(duì)應(yīng)于Cordylodus caboti(卡伯特腫牙形石)和Cordylodus intermedius(中間腫牙形石)帶。小陽(yáng)橋剖面在距底部20.60 m的層位中突然發(fā)生正常極性的回歸,而此正極性帶的轉(zhuǎn)變與序列D邊界相當(dāng)吻合,隨后出現(xiàn)了Rhabdinopora proparabola帶的筆石(原溜肩桿筆石)(即20.90 m處)。該正極性帶在小陽(yáng)橋剖面由巖石單元IV和剖面頂部地層組成,包括Cordylodus lindstromi(林德斯特羅姆腫牙形石)牙形石帶和Rhabdinopora proparabola,R.campanulatum以及Anisograptus matanensis三個(gè)筆石帶的地層(圖6,13,14)。
圖14 小陽(yáng)橋剖面(XLS) C同位素曲線和磁極反轉(zhuǎn)Fig. 14 The C-isotope curve and the magnetic polarity reverse of Xiaoyangqiao sectionSh-頁(yè)巖;Si-粉砂巖;Br-角礫巖;W-粒泥灰?guī)r;G-粒狀灰?guī)r;B-粘結(jié)灰?guī)r;C-礫巖
分析小陽(yáng)橋剖面所獲得的上述生物、層序、事件和化學(xué)及物理的詳細(xì)數(shù)據(jù)表明,他們完全可與加拿大紐芬蘭綠岬金釘子剖面(GSSP)以及其他大陸代表性寒武-奧陶系界線剖面進(jìn)行精確對(duì)比(圖15-19),并成為連接他們之間相互對(duì)比關(guān)系的紐帶,為進(jìn)一步解決不同大陸和沉積相區(qū)之間寒武系與奧陶系界線的精確劃分與對(duì)比問(wèn)題提供了新標(biāo)志。
圖15 美國(guó)勞森灣輔助層型剖面(Lawson Cove ASSP)(據(jù)Miller et al., 2015)、中國(guó)北方小陽(yáng)橋ASSP剖面(據(jù)Wang X F et al., 2019, 2021)、加拿大紐芬蘭綠岬GSSP剖面(據(jù)Cooper et al., 2001; Stouge et al., 2017)和華南湖南瓦爾崗剖面(Dong X P & Zhang H Q,2017)對(duì)比Fig. 15 The precise correlation among the Lawson cove Auxiliary setion, the Xiaoyangqiao section, North China, the Green Point GSSP section, Newfoundland, Canada, and the Waergang setion, South China勞森灣 ASSP剖面柱狀圖中的綠線表示低位(和沉積間斷)和層序界線(Miller et al., 2015);綠岬GSSP 剖面柱狀圖中的黃線表示在第23 單元中GSSP的界線位置[綠岬 GSSP 剖面中的數(shù)字是James and Stevens(1986)巖石地層單元編號(hào)];Cordylodus angulatus 和 Rossodus manitouensis牙形石帶和Psisograptus 及 Aorograptus victoriae筆石帶分別來(lái)自Wang X F & Erdtmann (1987)、Zhang Y D & Erdtmann (2004)和 Yan C B et al. (2019).
高精度的生物、層序、化學(xué)和磁性地層的綜合對(duì)比(圖15)說(shuō)明:①綠岬GSSP剖面所定義的寒武-奧陶系界線層(23 單元/層)中所產(chǎn)的牙形石并非所指定的Iapetognathus fluctivagus,而是該屬已知最古老的代表I.preaengensisLandinginFortey et al., 1982(Fortey et al., 1982;Terfelt et al. 2012;Albanesi et al., 2015; Zhen Y Y et al. 2017),該種在綠岬剖面奧陶系23 單元/層中的首現(xiàn)層位,即寒武系-奧陶系界線層,應(yīng)對(duì)應(yīng)于小陽(yáng)橋ASSP剖面Cordylodus intermedius帶上部、距該帶底界之上3.5 m,最早浮游筆石(Rhabdinopora proparabola)首現(xiàn)層位(20.9 m處)之下1 m或Cordylodus lindstromi牙形石帶底界之下1.5 m(圖1,2,6,16);②小陽(yáng)橋剖面所定義的與GSSP界線層相當(dāng)?shù)暮浼o(jì)-奧陶系界線處于兩次全球低位事件,即Basal House Lowstand(巴薩爾房子低位)和Acerocare Lowstand(弓頭蟲(chóng)低位)之間(圖17),界線之下還有一次明顯的、呈鋸齒狀顯示的δ13Ccarb同位素負(fù)異常和稀土元素(REE)異常相伴,后者之下還有一次被稱(chēng)之為Hirsutodontus simplex峰(spike)(簡(jiǎn)單多刺牙形石峰)(= HSS,陳均遠(yuǎn)等,1995)的δ13Ccarb的正異常佐證(圖18);③小陽(yáng)橋和綠岬剖面碳同位素(δ13Ccarb)曲線變化趨勢(shì)相似,而且這種相似性為生物帶間精確對(duì)比所限定,從而更好地證明了碳同位素曲線在寒武-奧陶系界線對(duì)比方面具有巨大潛力,進(jìn)而可根據(jù)綠岬GSSP剖面和小楊橋剖面間δ13Ccarb同位素曲線分布模式的對(duì)比,精確確定綠岬剖面24 單元/層的褐色粉砂巖系缺失最早浮游筆石的相當(dāng)層位(圖18);④小陽(yáng)橋ASSP剖面所定義寒武-奧陶系界線,彌補(bǔ)了綠岬GSSP剖面的缺陷,進(jìn)一步闡明和標(biāo)定該“金釘子”剖面所缺失的最早浮游筆石以及繼之出現(xiàn)的Cordylodus lindstromi牙形石帶首現(xiàn)層位,實(shí)現(xiàn)了根據(jù)生物、化學(xué)和事件地層所揭示的任何一種標(biāo)志在全球不同大陸和相區(qū)識(shí)別寒武-奧陶系界線,并進(jìn)行相互間的精確對(duì)比(圖15-20)。遵循全球標(biāo)準(zhǔn)層型剖面和點(diǎn)位的定義和要求(Salvador, 1994; Remane et al., 1996),不難看出,全球寒武-奧陶系界線的標(biāo)志應(yīng)根據(jù)小陽(yáng)橋剖面與綠岬剖面高精度對(duì)比研究成果進(jìn)行補(bǔ)充和修訂,以提高界線劃分和對(duì)比的準(zhǔn)確性。
圖16 小陽(yáng)橋剖面和綠岬剖面界線上下牙形石和筆石分帶與分布(據(jù)Cooper et al., 2001修改)Fig. 16 The conodont and graptolite zonations and biostratigraphic correlation between the Xiaoyangqiao section and the Green Point section (modified from Cooper et al.,2001)在單元23標(biāo)出了“金釘子”界線層和點(diǎn)位,樣本來(lái)自Barnes (1988;CB)、Bagnoli et al. (1987;GB)和本文作者的收藏 (GS,GN).不間斷的線條和箭頭指直接證據(jù),虛線表示其中一個(gè)剖面的屬種的可能層位和所解釋的相關(guān)性.
圖17 綠岬剖面與小陽(yáng)橋剖面層序與海侵-海退旋回對(duì)比, 紅線代表GSSP層位(引自Wang X F et al., 2021)Fig. 17 The corelation of T-R trend and sequence stratigraphy between the Green Point Section and the Xiaoyangqiao section, the red line shows the GSSP level (after Wang X F et al., 2021)
圖18 綠岬和小陽(yáng)橋剖面C同位素異常的對(duì)比(紅線示GSSP層位)Fig. 18 The corelation of C-isotope curve between the Green Point Section and the Xiaoyangqiao section(the red line shows the GSSP level)峰值的編號(hào)和所示小陽(yáng)橋剖面序列與圖16相同;層型剖面界線層位于海退體系域(Rc);最大碳同位素峰(3)與綠岬剖面R.parabola帶底界(25層底界)一致,其下24層褐色粉砂巖中缺失小陽(yáng)橋剖面所產(chǎn)的最早浮游筆石(R.proparabola);峰值(4)相當(dāng)于Cooper et al. (2001)定義的Rhabdinopora parabola 帶;寬尖峰(5)位于 Anisograptus matanensis 筆石帶之下.
圖19 中國(guó)北方小陽(yáng)橋(XCS)剖面和加拿大紐芬蘭西部綠岬國(guó)際層型剖面的相關(guān)性和精確對(duì)比Fig. 19 The precise correlation and match of the Xiaoyangqiao section, North China and the Green Point GSSP section, western Newfoundland, Canada全球寒武-奧陶系界線層位于 Cordylodus intermedius牙形石帶上部,含最早浮游筆石首次出現(xiàn)層位之下; 位于綠岬剖面Basal House lowstand低位事件之上和弓頭蟲(chóng)低位(ARE)事件之下
根據(jù)對(duì)中國(guó)小陽(yáng)橋剖面高精度生物、層序、化學(xué)和磁性地層學(xué)綜合研究的新成果及其與綠岬全球界線層型剖面(GSSP)的詳細(xì)對(duì)比,進(jìn)一步厘定了該“金釘子”剖面界線劃分與對(duì)比的全球標(biāo)志,并且證明:(1)小陽(yáng)橋剖面保存和記錄了世界上最早的浮游筆石Rhabdinopora proparabola;(2)牙形石Cordylodus lindstromi首次出現(xiàn)的層位略高于最早浮游筆石Rhabdinopora proparabola首現(xiàn)的層位;(3)所定義的全球寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)界線位于兩次全球海平面升降事件,即全球巴薩爾屋(Basal House)低位和弓頭蟲(chóng)(Acerocare)低位事件之間;(4)奧陶紀(jì)初期最大的δ13Ccarb同位素正波峰出現(xiàn)在Rhabdinopora parabola筆石帶的底部;(5)所標(biāo)定全球標(biāo)準(zhǔn)寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)界線層直接位于小陽(yáng)橋和綠岬這兩個(gè)剖面所記錄的明顯δ13Ccarb同位素負(fù)異?;蚱浦?(6)Cordylodus intermedius牙形石生物帶內(nèi)記錄的、被稱(chēng)之為Hirsutodontus simplex峰(= HSS,簡(jiǎn)單多刺牙形石峰)的顯著δ13Ccarb碳同位素正偏移和Cordylodus intermedius帶內(nèi)的稀土元素(REE)異常,均位于這兩個(gè)剖面寒武-奧陶系界線之下。以上所有這些事件記錄均可作為在全球范圍內(nèi)識(shí)別和劃分寒武-奧陶系界線的輔助標(biāo)志(圖20)。
圖20 寒武-奧陶系界線事件序列Fig. 20 Succession of events in the late Cambrian and earliest Ordovician
本文作者衷心感謝全國(guó)地層委員會(huì)和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心的大力支持,感謝武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)所采巖石和微體古生物化石樣品的分析測(cè)試,感謝丹麥哥本哈根Carlsberg基金會(huì)為Svend Stouge中國(guó)之旅所提供的基金資助。