中国陆相下三叠统底界界线层型候选剖面研究 ()

在地质历史进程中，二叠纪至三叠纪是地球从古生代向中生代发展演化的一个重要阶段。这一重要转换期 (即三叠系/二叠系界线) 的全球层型剖面和点位 (GSSP) 已于 2001 年被国际地质科学联合会批准确立在中国浙江长兴煤山 D 剖面 27C 层之底处。这一 GSSP 是在海相地层中确定的。但是，在全球范围内，尤其在中国，这一时期还有大量陆相地层分布区。为解决海相、陆相间的对比关系，研究建立陆相三叠系/二叠系界线层型的辅助剖面和点位十分必要和重要。

本课题的宗旨即是解决这一问题。为准确建立海相、陆相间的对比关系，课题组 (杨逢清等) 选择了既有陆相、海陆过渡和海相沉积的黔西、滇东地区作为研究区，重点研究了 5 条剖面: ①贵州威宁岔河陆相剖面; ②贵州威宁哲党陆相剖面; ③云南宣威密德海陆交互相剖面; ④贵州六枝中寨滨海相剖面及⑤贵州普定高窝浅海相剖面。通过对这几条剖面的研究，最终选定了三叠系/二叠系陆相界线层型候选剖面。

(一) 三叠系/二叠系陆相界线层型候选剖面位置

该界线层型候选剖面选定在贵州省威宁县黑石头镇岔河乡以西约 6 km 处，剖面起点坐标为 北纬26°7'，东经 103°8'。剖面沿黑石头镇至海拉乡村公路展布，在公路路碑 31～32 之间 (图44) 。

(二) 陆相 三叠系/二叠系界线层型剖面地层描述

贵州威宁岔河 三叠系/二叠系陆相界线层型候选剖面的地层，自下而上由宣威组和卡以头组组成。现将其分层岩性特及含化石情况描述于下。

中国主要断代地层建阶研究项目(2001～2009) 进展与成果

图44 贵州威宁岔河 三叠系/二叠系界线层型剖面位置图

中国主要断代地层建阶研究项目(2001～2009) 进展与成果

(三) 陆相三叠系/二叠系界线层型候选剖面的生物地层

在贵州威威宁岔河陆相三叠系/二叠系界线层型候选剖面上，目前发现的化石以孢粉和古植物为主。其中古植物化石主要有 Lobatannularia multifolia，L. heianensis，Annularia shirakii，Lepidodendron lep-idophloides，Gigantonoclea guizhouensis，Gigantopteris nicoatianaefolia，G. guizhouensis，Pecopteris guizhouen-sis，Ｒajahia guizhouensis， Cladophlebis permica， C. fuyanensis， Neuropteridium coreanicum， Compsoptezis contracta 等。从其组合面貌看应属 Lobatannularia multifolia-Gigantopteris nicoatianaefolia 植物群，为晚二叠世滨海湿热沼生植物群。在这个植物群中，未发现典型的早三叠世植物群的分子。但植物化石在界线上、下的分布也有明显区别，主要表现在各自的分异度和丰度上。在界线之下的植物分异度和丰度均较高，而界线之上的植物则属种单调，且数量较少。

剖面中，孢粉含量丰富。根据其属种成分及百分含量的变化，自下而上可划分 5 个孢粉组合带(图45) 。

(1) Cyclogranisporites-Thymospora-Punctatisporites组合带: 此带分布于 1～34 层。本组合带以真蕨类和种子蕨类孢子占绝对优势，达 70%以上; 裸子植物居其次，占 10%左右; 另含有小于 20%的菌类植物。孢子中，以无环三缝孢和单缝孢较多，分别占组合的36． 8%和35. 6%; 具环三缝孢仅占组合的2. 3%。

(2) 以 Inapertisporites 为主的菌孢繁盛带: 此带分布于 35～43 层。本带是菌类植物超量繁盛的阶段，出现大量菌类低等植物，占组合的 88%～93%。菌孢以无孔孢为主，占组合的 58. 7%～78. 4%，主要有无孔单胞孢 Inapertisporites (49. 5%～62. 2%) ，无孔多胞孢 Multicellaesporites (7. 2%～8. 1%) ，葡萄孢 Staphlosporonites (4. 1%～12. 4%) ，网面无缝孢 Ｒeticulatasporite (4. 1%～6. 2%) 。本带中，真蕨类和种子蕨类孢子及裸子植物花粉较为稀少。

(3) Leiotriletes-Triquiletes-Laevigatosporites组合带: 此带分布于 44～67b (3) 层。本带以真蕨类和种子蕨类孢子占绝对优势，达70%以上; 裸子植物花粉占10%左右; 另有小于10%的菌类孢子。孢子中以无环三缝孢和单缝孢较多，分别占 34. 1% 和 39. 6%; 具环三缝孢占 4. 4%。菌孢中仅见网面无缝孢 Ｒeticulatasporites (6. 6%) 。本带与第1 带的组合有较大相似性。

(4) 孢粉、菌孢化石贫乏带: 此带分布于 67b (4)～69 层。在此带中，仅零星见到菌孢化石 In-apertisporites notundus，Inapertisporites sp. ，Multicellaesporites sp. ，Ｒeticulatasporites sp. ; 以 及 孢粉 化 石Triquitrites sp. ，Punctatisporites pistilus，Lophotriletes mictus，Alisporites sp. 。

(5) Lundbladispora-Limatusporites-Taeniaesporites组合带: 此带分布于 70～81 层。本带以裸子植物花粉占优势，达组合的 60%以上; 真蕨类和种子蕨类孢子仅占 10% 左右; 菌类植物孢子占 26% 左右。孢子中以无环三缝孢为主，占组合的 8. 7%，单缝孢占 4. 3%。所出现的无环三缝孢的几个属与前几带的截然不同; 所出现的单缝孢的重要属为早三叠世的标准分子 Aratrisporites (占 4. 3%) 。花粉中以具肋二囊粉为主 (43. 5%) ，其次为无肋二囊粉 (13. 0%) 和单沟粉 (4. 3%) 。常见的花粉有 Protohap-loxypinus 26. 1% ) ，Taeniaesporites (8. 7% ) ，Cycadopites (4. 3% ) 等。在本组合带中出现的标准早三叠世孢粉有 Aratrisporites (分布于 70 层、78 层) ，Taeniaesporites (分布于 70 层、78 层) ，Limatulasporites(分布于 70 层) 和 Lundbladispora (分布于 70 层) 。

(四) 岔河陆相三叠系/二叠系界线的同位素年龄

在岔河陆相三叠系/二叠系界线层的粘土岩中获取锆石。经 U-Pb 法测试，获得同位素年龄值(252. 6 ± 2. 8) Ma。获此年龄的锆石出自上粘土层 (68 层) 的 68a 层，其年龄说明，68a 层粘土形成于早三叠世的最早期。这一年龄，与浙江长兴煤山全球三叠系/二叠系界线 “金钉子”剖面的界线层下粘土层 (26 层) 的同位素年龄值 (252. 6 ±0. 2) Ma 几乎完全可以对比。

(五) 岔河陆相三叠系/二叠系界线附近的事件地层研究

在该界线层型剖面上，在界线层(67层)的上、下均发现具有事件地层意义的界线粘土岩。其粘土矿物以伊/蒙混层矿物为主，另有少量蒙脱石和绿泥石，伊/蒙混层矿物的混层比为75%/25%;碎屑物质中有一些晶形完好的六方双锥石英和长条状锆石，无球粒，其余大部分为硅质、钙质及铁质的不规则颗粒;经对界线附近粘土岩样品进行全岩X荧光分析，TiO2含量在68c和68a层中处于最低值(分别为0.69%和0.65%)，Tfe₂O₃含量在66f层中最高(为7.56%)，K₂O在68c和68a层中处于最高值 (分别为 6. 68% 和 6. 32%) ，SiO2 含量在 66f 层中最高 (达 61. 41%) ，而 Al2O3含量在 66f 层中最低 (13. 58%) ，表明，多种氧化物的含量在界线附近的粘土岩中发生了明显变化。由上述分析结果证明: 66f 和 68 两层粘土岩的粘土矿物组合是由伊/蒙混层矿物、蒙脱石和少量绿泥石组成的，并在该两层粘土岩中出现了与火山事件有关的六方双锥石英和条状锆石，多种氧化物的含量也发生了突然明显变化; 66f 和 68 层的界线粘土可能是由于火山喷发时火山灰降落伴随正常沉积物沉积而成。其中所含高温石英和锆石的存在即是证明。两层粘土岩中均无球粒，表明其不会是地外事件形成，而是由地内火山事件形成的。界线下粘土岩 + 界线层 + 界线上粘土岩组成了三层式界线层序列 (界线层组) ，这与浙江长兴煤山三叠系/二叠系界线全球 “金钉子”剖面几乎完全一致。

图45 贵州威宁岔河陆想三叠系/二叠系界线地层综合柱状图

(六)岔河陆相三叠系/二叠系界线层型剖面的层序地层研究

通过对界线附近地层的沉积相分析，划分出3种沉积相(河流、湖泊、沼泽)，6种亚相和9种微相，探讨了该地区沉积环境的演变，曾经历了5次河流，4次湖泊的交替变化;并以层序地层学方法对该界线地层进行了层序地层划分，分出6个Ⅲ级层序及数量不等的小层序、准层序和准层序组(图46)。

(七)威宁岔河陆相三叠系/二叠系界线的确定

过去，该地区陆相二叠系与三叠系间的界线一直以岩石地层卡以头组与威宁组之间的界线为界(即剖面上的70层与71层之间的界线)。从生物的角度分析，根据孢粉组合，在第4组合带(67b(4)～69层)之下的3个组合带无疑是晚二叠世晚期的孢粉组合面貌，第4组合带本身仅含少量孢粉和菌孢化石，所见孢粉既无典型的二叠纪分子，亦无典型的三叠纪分子，但从地层序列的结构上看，其时代似应归于早三叠世早期为宜，而且之上的第5孢粉组合带的组合面貌明显属于早三叠世。因此，根据孢粉组合，其界线应置于67b(4)层的底界处。根据事件地层分析，在66f层中含有与火山事件有关的六方双锥石英和锆石，而且多种氧化物的含量在此层也突然发生了变化，因此代表了从二叠纪向三叠纪更替的一次火山事件，该界线置于66f层之底是合适的。从层序地层的角度分析，岔河剖面二叠系与三叠系的界线应置于第4个Ⅲ级层序(XS4)的湖侵体系域的底部(即岔河剖面67层底部)，该处为初始湖泛面(即XS4层序湖侵体系域底界面)。