巢湖地區(qū)下三疊統(tǒng)牙形石生物地層的劃分

巢湖地區(qū)下三疊統(tǒng)牙形石生物地層的劃分

0印度階-奧倫尼克階界線近年來，國際地層學研究的重點是選擇年層邊界層（gsps）的剖面，并在2008年前完成所有顯生世上（階）層（階）的gsp。其中，印度共和國和奧倫尼克共同被選為世界地層學研究的一個爭論。因為在下三疊系底部的印度階層型中，下三疊系頂部的奧倫尼克階是唯一離開高緯度北方生物區(qū)域的人。如果選擇這一步驟的邊界層，就不可避免地會比較當時占主導地位的低緯度累積區(qū)的地層邊界。在這種情況下，來自北方的科學家是非常困難的。在這種情況下，來自印度和奧倫尼克的邊界層的選擇是困難的。目前，該委員會提出了四個國際基金，其中兩個位于俄羅斯遠東，包括三個卡米亞省的事務剖面（zarkharov，1994）和阿拉托沃爾（zarkharov，2000）。第三層是安徽省安徽省潮湖市平湖市的西班段（圖1、tongetal.，2003、童金南等，2005年）。第四層是位于印度sprite地區(qū)的特征剖面（krystynetal.，2005年），但中國的巢湖剖面排名第一，被選為主要候選人（zarkharov，2004）。該地區(qū)地層學研究有近30年的歷史,尤其是近10年來,為了爭取在我國建立下三疊統(tǒng)印度階-奧倫尼克階界線的全球?qū)有推拭婧忘c,以童金南教授為首的研究組與加拿大、丹麥、俄羅斯、美國等三疊系地層工作者開展廣泛而富有成效的國際合作,對安徽巢湖平頂山西坡剖面作了大量的綜合地層學研究,取得了豐碩的成果(Tongetal.,2003,2005a,2006;童金南等,2005b,2005c;趙來時等,2003,2005a;Zhaoetal.,2004,2005b,2007;Zuoetal.,2006),并將安徽巢湖平頂山西坡剖面提議為全球印度階-奧倫尼克階界線的候選層型剖面之一(Tongetal.,2003;Zhaoetal.,2004,2005b;童金南等,2005c,).在三疊系生物地層研究中,牙形石的生物地層學研究在近年來愈來愈被重視,并在許多年代地層界線定義中被作為首選標志.在實際工作中常被作為年代地層標定的重要或首選標志,具有廣泛的洲際對比意義.該區(qū)的牙形石已有良好的研究基礎(chǔ).丁梅華(1983)研究了該剖面的牙形石,共描述了6個牙形石帶:Clarkinacarinata帶、Neospathodusdieneri帶、N.cristagalli帶、N.waageni帶、I.collinsoni帶和N.anhuinensis-N.homeri帶.王成源(1993)研究了下?lián)P子地區(qū)的牙形石,將下?lián)P子地區(qū)早三疊世牙形石劃分為H.parvus帶、I.isarcica帶、Ng.carinata帶、N.kummeli帶、N.dieneri帶、N.cristagalli帶、N.waageni帶、Platyvillosuscostatus帶、I.collinsoni帶、N.homeri帶和N.anhuinensis帶.這些構(gòu)成了本區(qū)下三疊統(tǒng)生物地層和年代地層格架的基礎(chǔ).2000年以后,筆者等對安徽巢湖的牙形石作了大量的工作,獲得了豐富的牙形石并進行詳細的分帶工作,尤其對安徽巢湖平頂山西坡剖面的牙形石進行了深入的研究并建立了8個牙形石化石帶(表1)(趙來時等,2003,2005a;Zhaoetal.,2004,2005b,2007).在此基礎(chǔ)上,筆者對印度階與奧倫尼克階界線附近的6.14m地層不間斷采集樣品,包括牙形石、菊石和雙殼類化石,通過形態(tài)功能比較和地層產(chǎn)出關(guān)系識別出Neospathodus屬內(nèi)幾個重要分子的譜系演化關(guān)系并建議以Neospathoduswaageni的首現(xiàn)點作為印度階與奧倫尼克階界線的標志,確定了印度階與奧倫尼克階界線在安徽巢湖平頂山西坡剖面的位置,澄清了印度階與奧倫尼克階界線附近牙形石化石帶與菊石化石帶的層位關(guān)系(Tongetal.,2003;趙來時等,2003,2005a).1牙形石的產(chǎn)出與分布平頂山西坡剖面印度階與奧倫尼克階界線附近牙形石分布圖圖2,詳細地層剖面描述見Tongetal.,2003.根據(jù)目前牙形石的產(chǎn)出與分布情況綜合研究,界線上下的牙行石可分為2個牙形石帶,由上往下依次為:2.Neospathoduswaageni帶;1.Neospathodusdieneri帶.印度階與奧倫尼克階界線之上為Neospathoduswaageni帶,界線之下為Neospathodusdieneri帶.1.1nerimorphole3亞帶Neospathodusdieneri帶分布于距剖面大隆組與殷坑組界線32.36～40.49m,剖面第20-4亞層—第24-16亞層(Tongetal.,2005a;童金南等,2005b,2005c;趙來時等,2005a;Zhaoetal.,2007),以Neospathoduskummeli的絕跡點為其底界,以Neospathoduswaageni的首現(xiàn)為其頂界.根據(jù)該化石P1分子主齒與相鄰牙齒的長短關(guān)系,把該化石分為3個形態(tài)亞種,并以此形態(tài)亞種命名為3個亞帶.由下至上依次為NeospathodusdieneriMorphotype1亞帶,N.dieneriMorphotype2亞帶和N.dieneriMorphotype3亞帶.從剖面上化石分布來看,Neospathodusdieneri3種類型是在剖面縱向上連續(xù)的,且分布層位穩(wěn)定并都上延到N.waageni帶,具有良好的地層劃分和對比意義.NeospathodusdieneriMorphotype1亞帶分布于距剖面大隆組與殷坑組界線32.36～33.29m,剖面第20-4亞層—第21-1亞層(Zhaoetal.,2004,2005b,2007).該帶的下限是以Neospathoduskummeli絕跡為底界,而其上限是以N.dieneriMorphotype2的首現(xiàn)為頂界.該帶的主要特征Neospathoduskummeli的絕跡和N.dieneriMorphotype2出現(xiàn)及N.dieneriMorphotype1由下面帶延續(xù)上來,分異度較低.NeospathodusdieneriMorphotype2亞帶分布于距剖面大隆組與殷坑組界線33.29～35.4m,剖面第21-1亞層—第22-3亞層(Zhaoetal.,2004,2005b,2007),分別以NeospathodusdieneriMorphotype2和NeospathodusdieneriMorphotype3的首現(xiàn)點為底界和頂界.該帶的主要特征N.dieneri3種類型共存和枝形分子等,分異度較低.NeospathodusdieneriMorphotype3亞帶分布于距剖面大隆組與殷坑組界線35.4～40.49m,剖面第22-3亞層—第24-16亞層(Zhaoetal.,2004,2005b,2007),分別以NeospathodusdieneriMorphotype3的首現(xiàn)點和N.waagenigroup的首現(xiàn)點為其底界和頂界.主要特征是Neospathodus屬十分繁盛,其分異度逐漸達到高峰,接近該帶的頂部其分異度快速降低.需要指出的是,經(jīng)過多次反復采樣處理,在NeospathodusdieneriMorphotype3亞帶中也發(fā)現(xiàn)了Neospathoduscristagalli分子(剖面第23-4亞層),其首現(xiàn)點較N.dieneriMorphotype3晚,但分布時限也較N.dieneriMorphotype3短,N.dieneriMorphotype3在剖面縱向上連續(xù),且分布層位穩(wěn)定,故本文建立NeospathodusdieneriMorphotype3亞帶,并與丁梅華(1983),王成源(1993)所建立的N.dieneri帶上部及N.cristagalli帶相當.需要補充的是N.dieneriMorphotype3與N.cristagalli有明顯的區(qū)別,前者的基腔是圓-亞圓型,后者為橢圓型-啞鈴型,且主齒側(cè)面為三角型.另外,McTavish(1973)和Matsuda(1982)報道N.cristagalli帶的有效性是可疑的和N.cristagalli很難與N.dieneri及上覆地層中的N.discretus和N.conservativus區(qū)別開來,Mctavish(1973)認為N.cristagalli帶是不能解決問題的,建議對它做分類學的修正,基于上述理由及國際相關(guān)早三疊世牙形石資料綜合研究,在本文擬建立Neospathodusdieneri帶的3個亞帶.1.2形態(tài)型的選擇筆者等曾對巢湖地區(qū)印度階-奧倫尼克階界線地層牙形石研究表明,Neospathoduswaageni種存在明顯的種內(nèi)變異,可以區(qū)分為3個亞種,分別命名為Neospathoduswaagenieowaageni,N.waagenielongata和N.waageniwaageni.(Zhaoetal.,2004,2005b;趙來時等,2005a).近年來根據(jù)國際相關(guān)早三疊世牙形石資料和巢湖資料再次深入研究,Neospathoduswaageni種群至少可以區(qū)分為4種形態(tài)型更為合理,分別是細齒直立型(=N.waagenieowaageni,Zhaoetal.,2005b,2007)、正常型(Sweet,1970鑒定的模式種)、加長型和放射型.4種形態(tài)型的共同特征是都具備Neospathoduswaageni的基本特征:齒片狀,扇形,側(cè)視為正方形或長方形,底部基腔為圓型-亞圓型等.其他區(qū)別鑒定特征分別是:細齒直立型為前后細齒基本直立,底部邊緣前方平向后輕微向上傾斜,基角為0°～15°或底部邊緣為向口面彎曲成弧形;細齒正常型為Sweet(1970)鑒定的模式種;細齒加長型為齒片狀,橫向加長的扇形,側(cè)視長方形;細齒放射型為齒片狀的扇形,前后細齒分別向前后傾斜.4種形態(tài)型之間在垂向上大體有產(chǎn)出層位差異次序.其中下部以N.waageni(細齒直立型)、N.waageni(細齒正常型)為主,中部以N.waageni(細齒加長型)、N.waageni(細齒正常型)和N.waageni(細齒放射型)為主,而上部則以N.waageni(細齒直立型)和N.waageni(細齒正常型)為主.該帶分布于距剖面大隆組與殷坑組界線40.49～93.43m,剖面第24-16亞層—第52-1亞層(童金南等,2005;趙來時等,2003;2005a;Zhaoetal.,2007).值得注意的是Zhaoetal.(2004)定義的Neospathoduswaagenielongata亞種經(jīng)過進一步考證,底部基腔與Neospathoduswaagenigroup明顯不同而命名為Neospathodusposterolongatus種(Zhaoetal.,2007).Neospathoduswaageni帶包括Neospathoduswaagenieowaageni亞帶、Neospathoduswaagenielongatus亞帶和Neospathoduswaageniwaageni三個亞帶(Zhaoetal.,2004,2005b;趙來時等,2003,2005a).該帶以Neospathoduswaageni的首現(xiàn)為其底界,以N.pingdingshanensis的首現(xiàn)為其頂界,主要特征是Neospathodus屬的分異度劇增且十分繁盛和伴隨新種的出現(xiàn),分異度達到高峰有產(chǎn)出層位差異次序.該屬的多數(shù)分子如Neospathoduschaohuensis在此帶消失,N.chii,N.dieneriMorphotype1數(shù)量大大減少,取而代之以N.waageni的4種形態(tài)型大量出現(xiàn).N.dieneriMorphotype2在距剖面大隆組與殷坑組界線40.8～40.89m達到頂峰;N.dieneriMorphotype3和Platyvillosuscostatatus在距剖面大隆組與殷坑組界線42.48～42.66m達到頂峰,N.waageni的4種形態(tài)型,N.cristagalli,N.aff.cristagalli和N.tongi在42.61～42.66m達到頂峰.Neospathodusposterolongatus(距剖面大隆組與殷坑組界線(40.77m),N.concavus(40.77m),N.n.sp.F(40.77m)和N.n.sp.K(40.8m),N.tongi(42.48m),N.n.sp.G(42.48m),N.n.sp.H(42.48m)等新種的出現(xiàn).本帶其他分子如Neospathodusdieneri三種形態(tài)種,N.cristagalli,N.chii及枝形分子等,它們都是從下面的帶延續(xù)而來.該帶常見分子還有Neospathodusspitiensis,N.discretus,N.aff.discretus,N.pakistanensis,N.alberti,N.peculiaris,N.aff.chaohuensis,N.aff.waageni,Pltyvillosuscostatus,Pl.hamadai,Parachirognathussp.,Pachycladinasp.,Cratognathodussp.,Aduncodinaunicosta.該帶在距剖面大隆組與殷坑組界線52.29m(剖面第28-3亞層)至68.35m(剖面第34-2亞層)到93.43m(剖面第52-1亞層)之間分異度呈逐漸降低再緩慢增高的趨勢.2國際奧倫尼克階界線全球候選層型剖面之一的安徽巢湖平頂山西坡剖面的印度階-奧倫尼克階界線層的牙形石帶、菊石帶可與國際其他地區(qū)的牙形石帶、菊石帶對比.根據(jù)目前資料,童金南等(2004)通過對巢北平頂山和馬家山一帶上二疊統(tǒng)頂部和下三疊統(tǒng)多條剖面的系統(tǒng)研究,建立了在華南乃至低緯度特提斯地區(qū)具有代表性的、以屬級分類單位為基礎(chǔ)的下三疊統(tǒng)菊石生物地層序列(從下而上):Ophiceras-Lytophiceras帶、Gyronites-Prionolobus帶、Flemingites-Euflemingites帶、Anasibirites帶、Columbites-Tirolites帶和Subcolumbites帶.在安徽巢湖平頂山西坡剖面中,Flemingites-Euflemingites帶之首現(xiàn)點位置(40.75m,剖面第24-21亞層)較牙形石Neospathoduswaageni首現(xiàn)點(40.49m,剖面第24-16亞層)高出0.26m,因此,菊石Flemingites-Euflemingites帶之底與牙形石Neospathoduswaageni首現(xiàn)點比較接近,以牙形石Neospathoduswaageni的首現(xiàn)點作為國際奧倫尼克階之底第一生物標志,而菊石Flemingites-Euflemingites帶可作為國際奧倫尼克階界線主要輔助標志,具有全球?qū)Ρ纫饬x.本文在該剖面所建立的印度階與奧倫尼克階界線附近牙形石帶具有廣泛的對比意義.筆者等詳細闡述了新建立的Neospathodusdieneri三種類型在全球具有廣泛的分布性和洲際對比意義(Zhaoetal.,2004,2005b;趙來時等,2005a).同樣,根據(jù)Neospathoduswaagenigroup鑒定特征,該種也同樣具有廣泛的分布性和洲際對比意義,它見于馬來西亞GuongKering剖面(樣品M261,圖版Ⅵ,圖27,N.cf.waageni=N.waageni(細齒直立型);圖24,N.dieneri=N.waageni(細齒直立型),Koike,1982);卡什米亞GuryulRavine剖面N.waageni帶(剖面87a層,圖版2,圖4,N.waageni(細齒加長型),Matsuda,1982;N.dieneri-N.cristagalli帶,樣品No.Bu5008a,圖版9.圖b,f,N.cristagalli=N.waageni(細齒加長型),BudurovandGupta,1988);加拿大西部盆地(樣品S0(細齒直立型和正常型),Henderson,2005)和印度Spiti地區(qū)Muth剖面(為Neospathoduswaageni種的4種形態(tài)型;Krystynetal.,2005及Orchard,2007通信).Krystynetal.(2005)提議的全球印度階-奧倫尼克階候選層型剖面之一印度Spiti地區(qū)Muth剖面,印度階與奧倫尼克階界線層的牙形石帶(從下而上):Neospathoduscristagalli帶、Chengyuanianepalensis帶、N.eowaageni帶、N.waageni和Gondolellamilleri帶.本文所建立的N.dieneriMorphotype3亞帶相當于Krystynetal.(2005)的Neospathoduscristagalli帶和Chengyuanianepalensis帶;N.waageni帶相當于Krystynetal.(2005)的N.eowaageni帶、N.waageni帶和Gondolellamilleri帶.需要指出來的是在Neoospathoduswaageni帶中Neospathodusposterolongatus分子,首現(xiàn)點距剖面大隆組與殷坑組界線40.77m,剖面第24-20亞層,比Flemingites-Euflemingites帶之首現(xiàn)點低0.03m,它也廣泛見于馬來西亞GuongKering剖面(樣品M261,圖版Ⅵ,圖27,29N.cf.dieneri=N.posterolongatus,Koike,1982);加拿大西部盆地(樣品S4,Henderson,2005)和印度Spiti地區(qū)Muth剖面(樣品,14B;Kristynetal.,2005),也具有定義國際奧倫尼克階之底第一生物標志的潛力.3spathian分子采用主齒融合表面織構(gòu)國際上對三疊紀平臺型牙形石演化研究較多(Mosher,1968;McTavish,1973;Solien,1979;Orchard,1995,2007).Mosher(1968)根據(jù)美國西部盆地和歐洲材料識別出三類,即Gondolellid,Neospathodid和Gladigondolellid.Neospathodid在早三疊紀早期是沒有平臺的(Mosher,1968:Text-fig.3;Pl.119,figs.11-13,15,19).McTavish(1973)強調(diào)底部邊緣后部向上翹N.waageni(Smithian)到平直N.novaehollandiae再到底部邊緣后部向下傾N.triangularis(Spathian)是一個演化系列,他認為平直的和底部邊緣在后部向上翹起的Neospathodus分子是Smithian特征,而平直的和底部邊緣在后部向下傾斜的Neospathodus分子是Spathian特征.Solien(1979)提出Neospathodus存在兩個演化趨勢,其一是底部邊緣在后部向上翹起(Smithian),其次是底部邊緣在后部向下翹起,所有的Smithian晚期的Neospathodus分子可能來自同一個祖先并沿著底部邊緣后部向下翹起的一個相似的演化方向進行,同時指出底部邊緣在后部向上翹起是Smithian分子的特征.Orchard(1995)對Neospathodus分子的鑒定特征和演化進行了概述,Spathian分子是以底部邊緣大體直到向下傾斜和細齒相對融合,缺乏十分明顯的主齒特征;而cristagalli,dieneri,waggeni,pakistanensis分子有清楚的向下傾斜的后底部邊緣和明顯的主齒特征,kummeli,conservativus和discretus有不同的向上翻轉(zhuǎn)來的后部齒突,相對分離的細齒和窄的底部基腔.Orchard(2007,通信)介紹了krystyni-discreta-kummeli序列,Neospathodusdieneri種群、Neospathoduscristagalli種群、Neospathoduspakistanensis種群和Neospathoduswaageni種群的鑒定和演化簡況.本文根據(jù)大量的標本研究,試論述牙形石Neospathodus屬的分子在印度階與奧倫尼克階附近的演化趨勢.印度階與奧倫尼克階界線層連續(xù)取樣,可得到鑒定的Neospathodus屬的分子數(shù)千余枚,主要Neospathodus屬的特征分子N.dieneriMorphotype1,N.dieneriMorphotype2,N.dieneriMorphotype3,N.cristagalli,N.spitiensis,N.tongi,N.waageni種群的4種型態(tài)和N.posterolongatus,N.pakistanensis等.各種之間存在地層發(fā)生順序和形態(tài)特征兩方面的連續(xù)變化,存在著若干中間過渡分子,構(gòu)成了演化譜系關(guān)系(圖3).跨越印度階與奧倫尼克階界線,兩種演化譜系十分明顯,一種是分子N.dieneriMorphotype3在奧倫尼克階之底即Smithian初期演化出特征明顯的N.waageni(細齒直立型、正常型和加長型),隨著N.waageni型態(tài)的發(fā)展,在Spathiasn期初分別演化出N.pingdingshanensis和N.n.sp.R,另一種是分子N.dieneriMorphotype3在印度階上部演化成N.pakistanensis.具體理由如下:(1)NeospathodusdieneriMorphotype3→N.waageni(細齒直立型)→N.n.sp.R.NeospathodusdieneriMorphotype3→N.waageni(細齒直立型)→N.n.sp.R.形態(tài)比較如下:A.基腔呈現(xiàn)出連續(xù)的變化,由圓型-亞圓型發(fā)展成向前膨大,占下部邊緣的1/3到1/2或2/3,底部基坑由淺發(fā)展到中等深度再發(fā)展到較深;向兩側(cè)及后方張開,向前收縮成窄溝延伸至前方;B.底部邊緣前方平直,向后方延伸變平直,基角39°,且有逐漸變小的趨勢(0°～15°);C.側(cè)視面片狀,由三角形到正方形再發(fā)展到長方形,齒體有橫向加長的趨勢;D.細齒薄片狀,頂部由尖變鈍,除前后1～2個細齒稍短以外,中間細齒長度有基本一致的趨勢,形成N.n.sp.R齒片特征.此外,其共同特征為細齒形態(tài)基本一致,底部基腔都是圓型,細齒從NeospathodusdieneriMorphotype3→N.waageni(細齒直立型)→N.n.sp.R向前后細齒直立發(fā)展的趨勢.(2)NeospathodusdieneriMorphotype3→N.waageni(細齒正常型)→N.pingdingshanensis.中間過渡分子的發(fā)現(xiàn),剖面中發(fā)現(xiàn)了由N.dieneriMorphotype3→N.waageni(細齒正常型)演化的過渡類型,其他地點也有類似分子發(fā)現(xiàn)(Buryi,1979,Plate7,Figs.9-10;Plate8,Figs.3-4).基腔圓型-亞圓型,底部邊緣向前平直,向后方延伸1/3到1/2處明顯向上翹起,基腔向兩側(cè)及后方張開,向前收縮成窄溝延伸至前方是其共同特征.而側(cè)視面片狀,基腔有由淺變深的趨勢,齒體高:長約1∶1.2,比率逐漸變?yōu)?∶1的趨勢演化形成正方型.細齒薄片狀,頂部由尖變鈍,有逐漸向兩側(cè)膨脹加厚及側(cè)中脊明顯的趨勢,形成N.pingdingshanensis齒片特征(Buryi,1979,Plate6,Fig.8,Neospathodussp.A=N.pingdingshanensis;Plate15,Figs.2,N.aff.triangularis=N.pingdingshanensis;3,N.aff.waageni=N.pingdingshanensis).(3)NeospathodusdieneriMorphotype3→N.pakistanensis中間過渡分子的發(fā)現(xiàn),剖面中發(fā)現(xiàn)了由NeospathodusdieneriMorphotype3→N.pakistanensis演化的過渡類型.其演化理由如下:有相同的片狀細齒形態(tài),頂部由尖變鈍,圓型的底部基腔等,而側(cè)視面橫向逐漸加長及后部細齒逐漸向后傾斜演化成N.pakistanensis.(4)地層分布在剖面上,上述分子Neospathoduspingdingshanensis起始點總是晚于N.waageni(4種形態(tài)型).N.pakistanensis、N.waageni(4種形態(tài)型)起始點總是晚于N.dieneriMorphotype3.4正常型、加長型、放射性型雙軌道種Neospathoduswaageni種群內(nèi)之間的形態(tài)變化,較早期Matsuda(1982)研究印度克什米爾地區(qū)的早三疊世牙形石時,根據(jù)Neospathoduswaageni形態(tài)的變化分為3種形態(tài)種;筆者等(Zhaoetal.,2004,2005b)根據(jù)其變化,把它劃分為3個亞種;Orchard(2007,通信)根據(jù)其變化,把它歸納為6個形態(tài)型;本文根據(jù)大量的標本,綜合吸收前人材料,根據(jù)Neospathoduswaageni形態(tài)的變化至少歸并為4種形態(tài)型,即細齒直立型、正常型(Sweet,1970鑒定的模式種)、加長型和放射型,它們之間的變化都在同一個種內(nèi)發(fā)生.細齒直立型相當于Orchard(2007,通信)NeospathoduswaageniMorphotype3及Zhaoetal(2004,2007)Neos