白垩系底界

如题所述

本书选用主要门类化石作为本区白垩系底界的综合生物地层标准,同时参考已有的同位素年龄资料。

关于本区白垩系底界,即侏罗-白垩系的分界,这一问题国际上还没有最后定论,北方区 ( 冷水区) 侏罗-白垩系界线暂时置于梁赞阶 ( Ryazanian) 和伏尔加阶 ( Volgian) 之间; 南方区 ( 暖水区) 则放在贝里阿斯阶 ( Berriasian) 和提塘阶 ( Tithonian) 之间,前者一般高于后者半个阶。因此,非海相侏罗-白垩系界线划分更难以确定。

我国是世界上非海相白垩系最发育的地区之一,植物化石和淡水陆生动物化石非常丰富,但在20 世纪80 年代之前,关于我国陆相侏罗-白垩系界线的划分众说纷纭,是一个悬而未决的老大难问题,争论的焦点在于辽西热河群、浙西建德群及与其相当地层的时代归属。各门类化石研究者或同一门类化石的不同研究者持有不同意见,主要有归晚侏罗世、早白垩世、晚侏罗世—早白垩世 3 种认识。

近 20 余年来,随着热河生物群化石新资料的不断发现和研究的深入,这一问题的解决出现转机,尤其是利用海相化石层检验获得突破性的进展。尹赞勋 ( 1980) 提出 “传统的地层学以海相为准绳,陆相地层要与海相对比”,“把陆相地层纳入由海相沉积建立起来的年代地层系统中”。顾知微 ( 1982) 也强调 “把握传统的海相层检验的原则和方法,将能促使我国非海相中生界的研究大步前进”。由此可知,研究非海相地层界线,一方面根据主要门类化石的演化特征,另一方面借助于海陆交互相地层,由海相化石确定陆相化石的年代。

中国的海相及海陆交互相白垩系分布狭窄,仅在西藏、东喀喇昆仑、昆仑南缘、塔里木西缘、黑龙江东部及台湾省等地有所分布。亚洲东部的大陆近海区有侏罗纪、白垩纪海侵地层,它见于日本内带和外带,俄罗斯远东,以及黑龙江东部完达山区,这为利用海相层检验热河群的年代提供了可能。

早在 20 世纪 50 年代末期,黑龙江东部海陆交互相地层中就发现过菊石化石,此后海相化石也时有发现,但详细研究鉴定的不多。20 世纪 70 年代以来,南京地质古生物研究所,中国地质科学院及所属研究所,黑龙江省地质、煤炭系统等单位和人员,相继在该区从事地层学与古生物学研究,发现了较为丰富的侏罗纪—白垩纪海相化石与陆相动物植物化石,发表了许多论著,阐述了龙爪沟群和鸡西群的进一步划分及其对比,并论述它们的时代归属; 探讨了侏罗—白垩系的界线等。其中值得提及,沙金庚 ( 1990) 重新研究城子河组下部和云山组上部所产的原定为 Buchia 化石标本,发现该化石鉴定有误,应将 Buchia改为 Aucellina。Buchia 和 Aucellina 是不同时代的海相双壳类带化石。据此沙金庚提出云山组上部、城子河组及与其相当岩层的时代主要为巴列姆期—晚阿普第期 ( Barremian—LateAptian) ,还可能延至早阿尔比期 ( Early Albian) 的新观点,并提出 “费尔干蚌属 ( Fer-ganoconcha) ,甚至热河动物群的延伸时代或许不仅局限于 ( 甚至可能不属于) 晚侏罗世”。孙革等 ( 1992) 在黑龙江东部鸡西盆地典型剖面的城子河组下部,发现含早白垩世凡兰吟期—欧特里夫期 ( Valangian—Hauterivian) 沟鞭藻的海相地层,在该组上部发现迄今已知最早的被子植物大化石,以这些被子植物的原始性及与全球早白垩世被子植物对比,其时代可能相当于早白垩世欧特里夫期—早巴列姆期。

叶得泉、钟筱春等 ( 1990) 在 《中国北方含油气区白垩系》中,根据大量化石、同位素年龄数据和古地磁资料,提出整个热河群及与其相当岩群的时代属于早白垩世早、中期。

任东等 ( 1995) 通过对北京及邻区侏罗纪—白垩纪主要门类 ( 昆虫、鱼类、爬行类)生物组合带年代问题的研究,认为该区侏罗-白垩系地层界线,应从九佛堂组中穿过。

顾知微 ( 1996) 根据黑龙江东部海相双壳类研究新进展,认为黑龙江东部龙爪沟群与鸡西群的中、上部相当,城子河组和穆棱组的时代为早白垩世,最有可能属巴列姆期—阿普第期,同时依据城子河组和穆棱组中两组的陆生植物与淡水软体动物化石,则将上述两组分别与辽西热河群上部的沙海组和阜新组对比。并将费尔干蚌属 ( Ferganoconcha) 修订为 Arguniella 属,后者时代从晚侏罗世到早白垩世,从而修订了 1992 年以前中国北部和东部侏罗-白垩系界线,将两系界线在冀北、辽西划在大北沟组与花吉营组 ( 相当于义县组)之间,在陕西划在安定组与志丹群底部宜君组之间,即将侏罗-白垩系界线下移至热河群及与其相当岩层的底界。

近年来,热河群新发现恐龙化石,在辽宁黑山县八道壕煤矿沙海组下部发现一颗恐龙牙齿化石,经鉴定为 Asiiatosaurus sp.,时代属早白垩世 ( 许坤等,1998) 。

陈丕基等 ( 1998) 总结了东北白垩系地层序列,并根据不断发现的新资料,如热河群中多种鸟类化石的发现,其中以义县组的孔子鸟 ( Confusiuornis) 为代表的化石具有始祖鸟类的特征,是真正晚侏罗世晚期的产物; 在冀北滦平县相当于九佛堂的层位中找到了叶肢介 Eosestheria,Diestheria 和 Yanjiestheria 共生,表现侏罗纪—白垩纪混生面貌; 在义县九佛堂组顶部发现产于日本手取地区早白垩世 Valangianian 期半咸水相伊月层的标志化石 Te-toria yokoyamai; 俄罗斯远东苏昌盆地由海相化石证实为早白垩世有两套含煤地层,所产植物化石几乎与我国东北地区相应的城子河组和穆棱组或沙海组和阜新组两套含煤地层完全一致。结合城子河组海相沟鞭藻的佐证,均揭示以辽西沙海组和阜新组为代表的东北地区 ( 包括俄罗斯远东) 早白垩世这两套含煤地层时代为欧特里夫期—巴列姆期。据此,将冀北、辽西陆相侏罗-白垩系界线置于义县组与九佛堂组之间。

近 20 年来,我国学者在冀北、辽西热河群及其相当地层中相继发现丰富的多门类化石,计有原始被子植物化石、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类等古脊椎动物化石,以及新的古无脊椎动物化石。通过对各门类化石的深入研究,充分显示热河群底界是生物演化的重要界面,界面上、下生物群面貌与特征不同,生物发展进入新的时代,可以视作一次 “生物大爆发”,古无脊椎动物出现不少新的类型、新的分子,出现了原始被子植物,小型兽脚类恐龙开始出现,鸟类的种类和数量增多,是鸟类演化的飞跃阶段,较德国侏罗纪始祖鸟要进化很多。需要指出,地层时代的确定主要依靠化石和同位素地质年龄。在对热河生物群深入研究的同时,研究人员也大力开展了同位素年代学研究。众多学者在生物界线附近采集了大量的同位素测年样品,采用新的测试技术方法,获得了一批高精度、有价值的同位素年龄数据,其中辽西义县组所测年龄绝大多数在 133 ~120 Ma 之间。辽西义县组火山岩最早喷发时间为 135 ±3. 4 Ma,大北沟组与大店子组界线年龄为 140 ±1 Ma。冀北滦平义县组玄武安山岩年龄为 136. 5 ±0. 7 Ma,这些同位素年龄数据可以作为侏罗-白垩系界线参考年龄。

由上可知,由于热河群及与其相当岩层底界附近新资料的不断发现和对生物化石研究的深化,逐步弄清某些层段所含特征化石在国内外海陆交互相地层中的分布情况,利用海相化石来确定陆生化石的地质年代。加上大量比较可靠的同位素年龄值的佐证,热河群或热河生物群归属白垩系的论据是充分的,并能够在冀北、辽西建立中国陆相侏罗-白垩系界线层型剖面和层型点。

浙江建德群的层序和生物面貌早已基本清楚,探讨其时代归属主要应考虑所含化石和同位素年龄数据等。建德群产有丰富的多门类化石,这些门类化石先后经过专业人员详细研究,但过去不同门类化石研究者或同一门类化石的不同研究者对建德群的时代归属有不同认识,有归上侏罗统或下白垩统抑或归上侏罗统至下白垩统等意见。近年来,随着化石研究的深入,建德群中所含各门类化石的研究者,有的仍坚持建德群归下白垩统,有的部分修改或全部修订了原来归上侏罗统—下白垩统或上侏罗统的观点,改归下白垩统的意见。至此,有关古生物研究者都趋向于将建德群划归下白垩统,将建德群划归上侏罗统则缺乏古生物依据了。虽然建德群不可能直接找到与海陆交互相地层衔接点,借助于海相化石层检验建德生物群的时代,但也可参考典型地区研究程度较高的相关地层的研究成果,即可与辽西热河生物群进行对比。如前所述,大量的新资料可以证实,热河群时代归早白垩世,即我国北方侏罗-白垩系界线基本上划在热河群的底界,或划在热河群的底部位置,抑或划在底界向下延伸处。过去一般认为建德生物群与热河生物群面貌大同小异,理应时代大致相当,因此,从生物群对比看,将建德群置于早白垩世是合适的。虽然,在 20 世纪 90 年代晚期先后出版的代表当时研究水平的新成果 《浙江省岩石地层》 ( 1996) 、《江西省岩石地层》( 1997) 、《福建省岩石地层》 ( 1997) 中,仍将浙江建德群与其相当地层归入上侏罗统。21 世纪以来,受热河生物群研究成果的影响,以及新获得的可靠的同位素年龄值,认为建德群基本归下白垩统已成大势所趋。

浙江白垩系,尤其是下白垩统火山岩极其发育。历年来,特别是开展火山地质与矿产研究以来,获得了大量的同位素年龄数据,近年来又相继获得一批 Ar - Ar 法、锆石 U -Pb 法等同位素年龄值,对地层年代确定发挥了重要作用。建德群 ( 磨石山群) 下部的同位素年龄数据绝大多数晚于 135 Ma,对照 《全球地层年表》和 《中国地层年表》均将白垩系底界置于 135 ( 140) Ma 或 135 ±5 Ma,建德群无疑应归下白垩统。

浙江白垩系曾开展过磁性地层研究,本次工作填补了浙东磨石山群 ( 包括大爽组、高坞组、西山头组、茶湾组和九里坪组) 和 “天台群” ( 包括 “塘上组”、 “两头塘组”和“赤城山组”) 古地磁资料的空白。迄今浙江白垩系古地磁采样层位已涉及绝大部分岩石地层单位。以往冯宁生等曾在建德寿昌枣园剖面寿昌组顶部发现过反向极性亚带 Mor,此带出现在 Aptian 阶的下部,同位素为121Ma ( William et al.,1995) 。从古地磁资料看,横山组底界时限应从 Aptian 期早期开始,横山组至少与馆头组相当,或与馆头组和朝川组对比。需要指出,Aptian 阶之下还有属于白垩系的 4 个阶 ( Barremian,Hauterivian,Valangin-ian,Berriasian) ,反向极性亚带 Mor 的位置至白垩系底界同位素年龄差为 14 ( 19) Ma,横山组之下的建德群包括寿昌组、黄尖组和劳村组 3 组的同位素年龄数据都在白垩纪范围之内,显然,古地磁资料不仅支持建德群属下白垩统,而且认为建德群有归下白垩统中部的可能。

浙江在印支运动后,全省褶皱上升成陆,开始接受早、中侏罗世陆相沉积。中生代燕山运动 ( 兰江运动) 后,本区地史发展进入一个崭新的时期,发生了强烈的断块运动,引起大规模火山喷发和岩浆侵入,相继形成断陷、断拗盆地和火山洼地,堆积或沉积了巨厚的火山岩和河湖相碎屑沉积。生物群面貌也发生了较大的变化,各门类化石与其下伏地层所产化石相比,出现了较多新的类型,明显反映了新环境下生物更替后的面貌。建德群与下伏中、下侏罗统或更老地层呈明显的角度不整合接触。不整合面上、下古地理轮廓与古气候特征有明显差异,古生物群面貌迥然不同,是各门类动植物化石更替的重要界面。

基于上述分析,笔者认为浙江中生界由于受燕山构造旋回活动影响,不仅缺失整个上侏罗统,而且下白垩统下部地层发育不全,即缺失侏罗-白垩系界线附近的地层,故不能作为界线层型剖面和层型点来研究。迄今在建德群中没有发现产于热河群下部属 “生物大爆发”的化石门类———鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类等古脊椎动物化石,以及新的其他古生物化石,这是否与建德群下部发育不完整,它只相当于热河群上部层位有关?建德群中较新测试的已知同位素年龄数据,大多数晚于 135 Ma,即大多数测年值在早白垩世欧特里夫期至巴雷姆期内; 古地磁研究资料,不仅支持建德群归下白垩统,而且指示建德群有归属下白垩统中、上部的可能。因此,本书将浙江侏罗-白垩系界线大致划在建德群 ( 磨石山群) 的底界。但是建德群不能下伸到下白垩统的底界。

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