长江下游地区晚泥盆世至早石炭世孢子带和泥盆系—石炭系界线

高联达

中国地质科学院地质研究所, 北京 100037

长江下游地区, 是指郯庐断裂以东的下扬子地区, 在30年代, 我国著名的地质学家丁文江、李四光、朱森、李毓尧和李捷等对宁镇山脉地质进行调查研究, 初步建立了该地区泥盆系—石炭系地层系统, 以金陵灰岩作为石炭系底界, 其下称五通群,属泥盆系。

长江下游地区泥盆系—石炭系地层十分发育,分布广泛, 剖面完好, 化石丰富, 是研究泥盆系和石炭系地层的重要地区。潘江(1954)在南京龙潭的五通组(当时称五通系)的上部发现繁盛于泥盆纪的眮甲鱼(Antiarchi)化石, 刘东升等(1958)认为其时代为晚泥盆世早期或中泥盆世。罗兴等(1959)在南京龙潭地区相当于产眮甲鱼的层位中发现晚泥盆世晚期特征种斜方薄皮木Leptophloeum rhombicumDawson植物化石。李星学(1963)根据上述鱼化石和植物化石(五通群代表着这一地层单位), 按岩性分上、下两部分, 下部以石英岩为主夹页岩命名为观山组, 上部以泥、页岩为主, 有时夹砂岩、石英砂岩的地层命名为擂鼓台组, 鱼化石和植物化石产自擂鼓台组上部, 擂鼓台组下部和观山组一直未发现化石。

在江苏江宁孔山和陈家边剖面, 擂鼓台组上部产鱼和斜方薄皮木(Leptophloeum rhombicum)层位之上和下石炭统金陵灰岩有几米或近10 m的地层,该地层的下部以黑色炭质页岩和黑色泥岩为主, 夹薄层石英砂岩, 中上部以灰绿色、灰黄色泥灰岩、粉砂岩为主, 中部夹石英砂岩, 下部产植物化石:Sublepidodendron mirabileNathorst,S.wusihense(Sze) Sze,Stigmaria ficoides(Sternb.)Brongn,Rhacophytonsp.等, 顶部产碗足类Eochoristitus neipentaiensis,Ptychomaletoechia kinlingensis和Spirifer lungtangensis等, 与产斜方薄皮木的上泥盆统的擂鼓台组过渡关系, 长期以来, 在产碗足类和产植物化石层之间的碎屑岩未发现化石, 有的人仅根据岩性将其划归上泥盆统擂鼓台组。

笔者根据李耀西 1986年在江宁孔山陈家边剖面采集的样品, 于 1991年发表了孢粉分析结果(高联达, 1991a), 发现在产中华鱼(Sinolopis)和产斜方薄皮木(Leptophloeum rhombicum)的擂鼓台组的上部产有晚泥盆世最晚期的Retispora lepidophyta孢子, 其时代相当于西欧晚泥盆世法门阶(Famennian)的最晚期, 其层位相当西欧Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)孢子带位置, 其上陈家边组产有典型的早石炭世最早期的孢子, 严幼茵(1987)将该段地层命名为陈家边组。该组地层有10 m左右, 在陈家边剖面厚9 m, 顶部0.2 m灰白色含铁质砂岩产碗足类Ptychomaletoechia xuanchengensis,Eochoristes neipentaiensis alatus外,其下8.8 m灰色粉砂质泥岩无动物化石, 主要产陆生植物孢子, 孢子属、种较多, 含量丰富, 可建立两个孢子带, 即下部为Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)带, 上部为Spelaeotriletes pretiosus-Cingulizonates biulatus(PB)带, 上述两带相当于西欧 Tnb-Tn3之间的地层(Clayton et al.,1977; Owens et al., 1978; Turnau, 1978; Richardson et al., 1986), 代表长江下游的早石炭世早期沉积,从而解决长江下游地区泥盆纪和石炭纪是连续沉积的时代问题。

长江下游地区泥盆系和石炭系化石孢子非常丰富, 属种众多, 十分典型, 共发现孢子 50余属,150余种, 本文仅图示重要的45属和96种。所研究的除化石孢子外, 还发现少数的疑源类(Acritarchs)和虫颚(Scolecodonts)化石, 疑源类(Acritarchs)是分类位置不明的海相微体化石。虫颚(Scolecodonts)是海洋中环形动物的颚片, 也是海相微体化石, 上述微体化石的出现, 对讨论该地区地层的沉积环境有重要意义。

本文研究的剖面有: 江苏南京附近的江宁县孔山和茨山剖面, 宜兴丁山镇ZK-14钻孔剖面、茗岭剖面, 安徽怀宁玉龙山剖面, 铜陵半山、李家、笠帽顶和佘家山剖面, 浙江杭州西湖剖面(图 1), 孢子样品130余件, 除浙江杭州西湖样品未发现孢子外, 其余样品均发现属、种众多, 含量丰富的孢子。

1 长江下游地区晚泥盆世—早石炭世孢子带

长江下游地区晚泥盆世—早石炭世孢子很丰富, 属、种众多, 保存完美, 共计有50余属, 150余种, 本文所图示的45属, 96种和变种(包括未定种),根据孢子在地层分布和演化规律, 建立了 7个孢子带, 自下而上划分如下。

1.1 Rugospora flexuosa-Grandispora cornuta(FC)带

本带仅发现在江苏宜兴丁山镇ZK-14孔, 该孔穿过上泥盆统观山组29.0 m厚地层, 在观山组样品中发现孢子 30余属, 80余种, 该组以出现Rugospora flexuosa和Grandispora cornuta为特征,可称为Rugospora flexuosa-Grandispora cornuta(FC)带, 主要特征如下:

图1 研究区地理位置图Fig.1 Location of the study area

(1)该带中、晚泥盆世典型孢子出现, 其中有Cymbosporites,Geminospora,Grandispora和Ancyrospora出现, 但数量较多, 一般占孢子总含量的90%左右, 种有Ancyrospora angulataTiwari and Schaarschmidt,Cymbodporites magnificus(McGregor)Mcgregor and Camfield,C.cyahusAllen,Grandispora famenensis,Geminosporaspp.等。

(2)Rugospora cornuta在本带出现较多, 一般占孢子总量的2%～4%,Grandispora cornuta出现也较多, 一般占孢子总量的2%～5%。

(3)本带还出现一些泥盆纪特征种，主要有:Grandispora uncata,G.gracilis,G.microseta,G.echinata,Raistrickia spathulata,Aneurospora greggsii,Retispora archaelepidophyta,Diducites plicabilis,Dictyotriletes submarginatus,Knoxisporites literatus,Corbulispora cancellata,C.subalveolaris,Apiculiretusispora nitida,Geminospora extensa,G.nanus,Ancyrospora angusta和Discernisporites micromanifestus等。

(4)本带出现一些具厚环的孢子, 其中有Tumulispora dentata,T.variverrucata孢子, 但含量较少, 一般不到 2%, 还出现少量的疑源类(Acritarchs)化石。

1.2 Vallatisporites pusillatus-Retispora lepidophyta(PL)带

相当本带的沉积是擂鼓台组下部地层, 以出现Vallatisporites pusillatus和Retispora lepidophyta为特征, 下伏地层PL带的一些种消失, 代之出现一些新属、种。

(1)泥盆纪特有孢子继续出现, 主要有Cymbosporites,Geminospora,Grandispora和Ancyrospora,Grandispra等属的一些种。

(2)下部地层的一些种, 如Rugospora flexuosa,Grandispora cornuta,Diducites plicabilis在本带基本消失或急剧减少。

(3)本带出现一些新种, 如Hymenozonotriletes explanatus,Dictyotriletes trivialis,Retispora lepidophyta(Kedo) Playfordvar.tener,R.lepidophyta(Kedo) Playfordvar minor,Verrucosisporites nitidus,Tuminospora variveruculata,Vallatisporites sp.=Cirratriradites hystricosus,Grandispora microseta等。

(4)疑源类(Acritarchs)在本带仍有出现。

1.3 Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)带

该孢子组合相当上泥盆统擂鼓台组上部地层,在江苏南京江宁陈家边剖面产斜方薄皮木Leptophloeum rhombicum层之上第二层灰黑色页岩夹砂质页岩产Retispora lepidophyta孢子及其它泥盆纪特征性的孢子种。本带的孢子种与下伏地层孢子带(PL)基本相似, 但也出现一些新种, 在孢子含量有一些变化。

(1)泥盆纪特征孢子继续出现, 但在本带顶部消失, 它们是:Retispora lepidophya,R.lepidophya(Kedo) Playfordvar.minorKedo and Golubtovus,R.lepidophyta(Kedo)Playford var.tenerKedo,Aneurospora greggsii,Verrucosisporites nitidus,Vallatisporites pusillites等。

(2)一些种在本带出现, 主要有:Retusotriletes incohatus,Densosporites spitsbergensis Tumulispora rarituberculata,Vallatisprites verrucosus等。

(3)一些种从下伏地层进入本带, 但还可进入上覆地层(石炭系), 分别是:Grandispora echinata,Knoxisporites literatus,Corbulispora subalveolaris,Tumulispora dentata,Hymenozonotriletes explanatus,Dictyotriletes trivialis等。

4)疑源类(Acritarchs)继续出现, 但数量较少。

1.4 Vallatisporites verrucosis-Retusotriletes incohatus(VI)带

本带孢子带相当于下石炭统下部陈家边组下部, 即相当江宁陈家边剖面 3～5层, 以黑色泥岩和钙质泥岩夹细粒砂岩, 厚 4.5 m左右, 该带底部以泥盆纪特有孢子完全消失为特征, 孢子植物演化已到新的发展阶段, 陆生植物孢子变化巨大, 代之而起的是石炭纪特有的孢子大量出现, 主要特征如下。

(1)泥盆纪特征性的孢子消失或基本消失, 其中主要有:Retispora lepidophytam,Vallatisporites pusillites,Cymbosporites magnificus,C.cyathus,Geminosporaspp.,Apiculiretusispora nitida,Verrucosisporites nitidus等。

(2)出现许多典型石炭纪特征的孢子属和种, 主要有:Baculatisporites fusticulus,Umbonatisporites abstrusus,Spelaeotriletes obtusus,S.resolutus,Raistrickia clavata,Tumulispora ordinaria,Crassispora trychera,C.aculeata,Dictyotriletes reticosus,D.membranireticulatus,Punctatisporitesirrasus,Pulvinisporitesscolecophora,Apiculiretusispora fructicosa,Verrucosisporites depressus,Colatisporites dentuculatus,Asperispora decorus,Hemenospora caperata,Diaphonospora depressa Rugospora polyptycha,Kraeuselisporites mitratus等。

(3)一些种在本带顶部消失, 主要有:Corbulisporites subalveolaria,Hymenozonotriletes explanatus,Dictyotriletes trivialis,Vallatisporites verrucosus,V.vallatus等。

(4)疑源类(Acritarchs)继续出现, 但数量很少。

1.5 Spelaeotriletes pretiosus-Cingulizonates bialatus (PB)带

本带相当长江下游地区石炭系下部陈家边上部沉积, 该段以砂质泥岩夹砂岩。该带以出现Spelaeotriletes pretiosus和Cingulizonates biolatus为特征, 称Spelaeotriltes pretisus-Cingulizonates bialatus(PB)带。

(1)本带的孢子与陈家边组下部孢子带相似, 但含量有所变化, 主要种有:Colatisporites denticulatus,Punctatisporites irrasus,Hymenospora caperta,Aculatisporitesfusticulus,Asperosporaacuta,Kraeselisporites mitratus,Crassispora catenata,Dictyotriletes membranireticulatus,Tumulispora ordinaria等。

(2)在本带首次出现的有:Asperospora acuta,Velamisporitesvermiculatus,Kraeselisporites mitratus,Crassispora catenata,Calotisporites decorus等。

(3)本带有一些种在陈家边组顶部消失, 主要有:Knoxisporites literatus,Grandispora echinata,Tumulispora variverrucata,Verruciretusispora magnifica,Spelaeotriletes spitzbergensis,S.obtusus等。

(4)有一些种仅出现在本带, 如Velanisporites vermiculatus,Cingulizotriletes bialatus,Raistrickia clavata等。

1.6 Schpfites claviger-Auroraspora macra (CM)带

本带孢子主要出现在江苏宜兴 ZK-14钻孔中,即相当于浅水相的王胡村组(金陵组), 仅有两个样品, 但该样品孢子很丰富, 属、种很多, 十分典型。该带以出现Schopfites claviger和Auroraspora macra为特征, 称Schopfites claviger-Auroraspra macra(CM)带。主要特征如下。

(1)本带主要出现Schopfites claviger,S.angulatus,Rugospora polyptycha,Umbonatisporites distinctus,Baculatisporites fusticulus,Auroraspora hyalina等。

(2)一些种在本带顶部消失, 如Corbulispora cancellata,Baculatisporites fusticulus,Tumulisporaordinaria,Pulvinisporites scolecophora,Asperospora acuta,Crassispora catenata等。

1.7 Lycospora pusilla (PU)带

本带植物孢子进入了新的阶段, 与其下孢子有很大差异, 首次出现石松类植物孢子Lycospora pusilla是本带孢子的最大特征, 主要特征如下。

(1)本带首次出现的孢子有:Umbonatisporites distinctus,Convolutispora vermoformis,C.mellita,C.venuta,Triquitriletesspp.,Tripartitessp.Crassispora aculeata,C.macolusa,Rugospora minuta,R.versabilis,Foveolatisporites triangulatus等。

(2)有一些下部地层的种进入本带。(3)发现极少疑源类(Acritarchs)化石。

2 比较和讨论

2.1 同国内有关孢子带比较

本文笔者首次报道了在江苏南京附近的五通群产中华鱼(Sinolepis)的同块黑色页岩中发现典型晚泥盆世晚期孢子(潘江等, 1978), 即相当西欧法门阶(Famennian)晚期(相当 Fa2c-Fa2d)特有的孢子Retispora lepidophyta, 这是在中国发现的最早晚泥盆世晚期特征性孢子。后来, 李星学等(1984)、欧阳舒等(1987)、欧阳舒(2000)研究了江苏句容等地区上泥盆统五通群上部擂鼓台组合下石炭统下部的大、小孢子, 并对时代进行了讨论。

在长江下游地区、华南、西南(包括西藏)、西北的许多地区, 近几十年来, 进行了大量泥盆纪和石炭纪孢子研究, 其中笔者国内外发表了许多有关泥盆纪—石炭纪孢子论文(高联达, 1983, 1988a, b,1989, 1990a, b, 1991a, b, 1992, 1994, 1998, 2008; 高联达等, 1991, 1992, 1994, 1998, 1995, 1999; Gao,1987, 1981, 1997, 1999)。湖南中部, 晚泥盆世称邵东组, 笔者(1991a)建立了 2个孢子带, 下带称Retispora lepidophyta-Hymenozonotriletes explanatus(LE)带, 上带称Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)带, 在早石炭世的孟公坳组建立了Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)带, 上述孢子完全可与长江下游地区泥盆纪和早石炭世孢子带比较, 许多主要孢子属、种基本相同。

在湖南西部和湖北西北部晚泥盆世晚期称梯子口组(高联达, 1990b), 早石炭世是长阳组和高丽山组, 其孢子带完全可与长江下游和湖南中部同时代的孢子带比较。

在西藏南部珠峰地区的聂拉木县晚泥盆世称章东组, 笔者建立了两个孢子带, 下带称Retispora lepidophyta-Hymenozonotriletes-explanatus(LE)带,上带称Retispora lepidophyta-Verrucosisporitesnitidus(LN)带(高联达, 1983, 1988b, 1989; Gao,1987, 1988, 1989), 上述两个孢子带可与长江下游的孢子带比较, 时代也完全相同。西藏珠峰地区晚泥盆世章东组所含Retispora lepidophyta的数量更多, 有的标本可达 20%～30%或更多, 并十分典型,是中国该种保存最好地区, 也是世界保存最好, 最典型, 含量最丰富地区。在长江下游地区和华南地区该种保存较少, 一般为3%～5%, 远不及西藏珠峰地区保存丰富和完好。

西藏珠峰地区晚泥盆世章东组和早石炭世早期亚里组为连续沉积, 亚里组底部产菊石Gattendorfia subinvolata和牙形石Siphonodella sulcata, 是早石炭世最早期最重要化石, 而该组黑色泥岩中保存了丰富孢子, 笔者建立了2个孢子带,下带称Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)带, 上带称Cingulizonates bialatus-Auroraspora macra(BM)带(高联达, 1988b), 上述两个孢子带可与长江下游的在早石炭世陈家边组和金陵组(王胡村组)的孢子带比较。

在新疆塔里木盆地西部巴楚西南30 km的巴参1井 2350～2540 m间的 2530 m的灰色泥岩和2477～2480 m间沉积发现晚泥盆世晚期特征性Retispora lepidophyta孢子, 与其共生有Retispora archaeolepidiphyta,R.caassicula,Rugospora flexuosa等数十种, 该层位之上为早石炭世早期孢子,证明在塔里木盆地西部巴楚泥盆系和石炭系是连续的, 但塔里木盆地的其它地区, 石炭纪沉积在已侵蚀奥陶纪灰岩之上, 是不连续的(高联达等, 1998)。

新疆叶城的奇自拉夫系上部也发现Retispora lepidophyta孢子, 证明奇自拉夫系有一部分是属于晚盆世地层(高联达等, 1994)。卢礼昌(1999)在新疆和布克赛尔的黑山头组发现属晚泥盆世晚期Retispora lepidophyta孢子, 证明新疆南、北泥盆系都有相当于晚泥盆世晚期地层存在。欧阳舒等(2003)对新疆北部石炭系和二叠系孢子花粉研究的有关部分可与长江下游地区早石炭世孢子带比较。笔者等在塔里木盆地发现, 在石炭世早期孢子带出现在沙10井5328 m之下, 在沙17井出现在5250 m之下,称Vallatisporites varrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)带, 在 VI带之下与奥陶纪灰岩不整合接触, 无泥盆纪沉积(高联达等, 1991, 1998, 1999)。在巴东4井, 2880～2881 m, 早石炭世早期Vallatisporites verrucosus-Retusotriletes incohatus(VI)带与奥陶纪灰岩接触, 直到 5626～5627 m 以下均为奥陶纪灰岩。在沙10井5346～5329 m之间Kraeuselisporites hibernicus-Umbonatisporites distinctus(HP)带, 可与长江下游的陈家边组合金陵组(王胡村组)的孢子带比较。该井4996 m之上为Lycospora pusilla(PU)带, 该带在沙32井的深度为4850～5240 m, 在沙30井该带出现在 5460 m之上, 该带可与长江下游地区早石炭世晚期高骊山组孢子带比较(高联达等,1999)。

在东北鞍山地区附近的牛毛岭, 本溪组的下部,发现属于早石炭世大塘阶(相当西欧的维宪阶Visean)的孢子(高联达等, 1995; 米家榕等, 2001)。

上述是中国发现的晚泥盆世晚期—早石炭世早期孢子最为完整的地区, 也是研究最深入的地区。

甘肃靖远红土洼剖面, 前黑山组的孢子组合可与长江下游地区陈家边组和金陵组的孢子带比较,两地属和种基本相同(高联达, 1980)。前黑山组之上是臭牛沟组, 该组以出现Lycospora pusilla(PU)带孢子特征, 完全可与长江下游的高骊山组孢子带比较(高联达, 1989, 1994)。

笔者和冀六祥(1992)在青海乌兰县阿木尼克山下石炭统下部穿山沟组的 116.8 m厚剖面中, 在其下部灰岩之下的(剖面第10层)的砂质页岩发现孢子,主要有:Retusotriletes incohatus,Vallatisporites vallatus,V.verrucosus,Tumulispora rarituberculata,T.verrucolata,Hymenozonotriletes explanatus等许多属、种, 该孢子组合可与长江下游的下石炭统的陈家边组孢子组合比较, 时代为早炭世早期。在距离此处 2 km的相当本剖面第 2层发现斜方薄皮木Leptophloeum rhombicum化石, 但在阿木尼克山并未发现晚泥盆世孢子。从上述所发现的植物化石和孢子说明穿山沟组包括泥盆系和石炭系两部分, 最下部有一部分属泥盆系, 上部属早石炭系。在青海乌兰加木思, 下石炭统城墙沟组下部的砂、页岩中产孢子, 主要有:Auroraspora macra,Retusotriletes incohatus,Lophozonotriletes curvata,Tumulispora varituberculata和Discernisporites micromanifestus等孢子, 城墙沟组孢子属早石炭世, 在中国相当杜内阶晚期, 即时代大致相当长江下游下石炭统的金陵组(王胡村组)。

在青海格 尓 木以西的缔敖苏南山 4 km处, 下石炭统上部西汉斯特沟组下部的砂质页岩中, 发现以产Lycospora pusilla为代表的孢子组合, 与该孢子共生的是早石炭世晚期, 相当中国大塘阶(相当西欧维宪阶)孢子(高联达等, 1992)。

在甘肃漳县的王家店组, 以往认为是属于早石炭世, 在该组下部灰黑色的样品发现较多的Retispora lepidophyta孢子, 证明王家店组下部有一部分属晚泥盆世沉积(高联达, 1990a)。

综上所述, 长江下游地区晚泥盆世—早石炭世孢子带完全可与华南、西南、西北和辽东地区相同时代的孢子带比较, 所属的早石炭世微古植物地理区也是一致的, 均属于早华夏微古植物地理区(高联达, 1998)。

2.2 同国外相同时期孢子带比较

近 40年来, 由于泥盆系和石炭系界线的研究,导致进行多种微体古生物研究, 使其得到飞速发展。研究证明, 微体化石在研究泥盆系—石炭系界线是有效的。根据国际地科联(IGUS)石炭纪分会泥盆系—石炭系界线工作组(1979)建议, 将石炭系底界置于头足类菊石Gattendorfia subinvolata的底界,又建议牙形石Siphonodellapraesulcata至S.sulcata的演化序列中, 以S.sulcata的首次出现作为石炭系的开始(Gao, 1984)。

化石孢子与牙形石以及其它微体化石一样, 对泥盆系—石炭系界线进行了深入研究, 取得了重要进展。前苏联孢粉学者Naumova(1953)、Kedo(1957,1963)和Avchimovitch等(1988, 1993), 在俄罗斯地台和白俄罗斯顿涅茨盆地和白俄罗斯Pripyat盆地和东欧地区的泥盆纪孢子研究和石炭系界线进行研究,首次报道了在当时认为属石炭世底部 Malevka层发现Retispora(Hymenozonotriletes)lepidophyta和Vallatisporites(Hymenozonotriletes)pusillites孢子。

Streel等(1966, 1978)在研究比利时狄南盆地泥盆系至石炭系界线层发现上述孢子, 并用统计学方法统计了比利时狄南盆地法门阶—杜内阶早期(Fac-Fa2d)孢子的演变, 并在 Fa2d层位中发现Retispora lepidophyta和Vallatispirites pusillites孢子。在德国莱茵—阿登地区, 在泥盆—石炭阶界线层牙形石, 有孔虫和孢子共同研究表明,Retispora lepidophyta和Vallatisporites pusillites出现在菊石Gattendorfia subinvolata层的之下, 而在Tn1b的上部消失, 因此, 上述孢子属泥盆纪无疑。

Retispora lepidophyta是晚泥盆世晚期最典型种, 在南、北半球有十分广泛分布, 是世界性的种,几乎有晚泥盆世晚期的地层都有它的存在。在欧洲,北美, 澳大利亚, 南美洲的巴西, 非洲都出现。在中国, 在华南、西南、西北都有广泛出现。在西藏珠峰聂拉木地区它出现在产菊石Gattendorfia subinvolata的亚里组之下的章东组, 含量丰富, 每个样品都有, 一般含量为 20%～30%或更多, 非常典型,是中国最为集中的地方。

Streel(1969, 1970)、Becker等(1974)、Byvsheva等(1984)在比利时和德国莱茵地区泥盆系—石炭系界线产地建立了两个孢子带, 下带称Vallatisporites pusillites-Retispora lepidophyta(PL)带, 该带的地质历程是从 Fad-Tb1b的下部, 上带称Dictyotriletes trivialis-Hymenozonotriletes explanatus(TE)带, 该带的地质历程是从 Tn1b的上部至Tn2a, 泥盆系—石炭系的界线置于PL和TE带之间。

Higgs等(1984)对德国莱茵地区泥盆—石炭系界线层的孢子和其它微体化石进行对比研究证明,Rugospora flexuosa在比利时狄南盆地出现法门阶(Famennian)Fa2d-Fa3d, 相当 Streel(1986)的 Vco带,而Grandispora uncata出现的时间范围与Rugospora flexuosa相同, 上述种在长江下游地区主要出现在五通群下部观山组, 与其共生有Retispora lepidophyta孢子。因此可以看出, 五通群观山组的孢子带大致相当西欧LL和VU带, 时代为Fac-Fa2d, 属法门阶晚期(Clayton et al., 1977; Loboziak et al., 1992,1994)。

表1 长江下游地区晚泥盆世和早石炭世孢子带与湖南、西藏、西欧、英国孢子带比较Table 1 Comporison of the Late Devonian and Early Carboniferous spore zones in Lower Yangtze Valley with those in Hunan, Tibet, Western Europe and England

Vallatisporites vallatus在西欧出现在晚泥盆世晚期斯特隆阶(Strunian)晚期, 该种是Hacquebard(1957)从加拿大建立的Vallatisporites的属型种, 但该种与白俄罗斯 Kedo(1957)定的Hymenozonotriletes (Vallatisporites) pusillites的概念相同, Dolby等(1970)重新厘定两个种的差异, 将原来的种分为两个独立的种, 分布时代有所差异,Vallatisporites pusillatis较Vallatisporites vallatus略早。

Umbonatisporites distinctus在比利时出现在Tn1-Tn2之间, 该种广泛分布在南、北半球, 在西欧和俄罗斯地区出现在杜内阶 Tn1b的上部, 消失于维宪阶(Vesean), 因此该种在南半球比北半球略早(Owens et al., 1989)。

综上所述, 长江下游地区晚泥盆世—早石炭世孢子带基本上可与西欧、北美的相同时代孢子带比较, 主要属、种是相同的(表1)。

3 长江下游地区泥盆—石炭系界线

长期以来, 长江下游地区将金陵灰岩作为石炭系底界, 金陵灰岩与下伏上泥盆统五通群擂鼓台组呈整合接触, 不涉及泥盆—石炭系界线问题。近年来, 随着地层古生物研究的深入, 并在钻孔中发现连续剖面, 微体化石研究表明, 擂鼓台组不完全属泥盆系, 其上部有一部分应属石炭系。在擂鼓台组上部产斜方薄皮木Leptophloeum rhomicum和中华鱼(Sinolepis)的层位与金陵灰岩之间有10 m左右的浅水相沉积。李汉民等(1987)在江苏江宁孔山和陈家边剖面该段沉积采集样品, 经孢粉分析, 并经笔者鉴定发现保存完好, 属、种丰富的孢子, 该孢子属早石炭世早期孢子。

根据孢子研究, 长江下游地区, 泥盆—石炭系是连续浅海相碎屑沉积, 并保存有完整的泥盆—早石炭世的孢子带, 基本上可与中国华南和西南地区泥盆—石炭系的孢子带比较, 是中国比较理想的泥盆—石炭系孢子研究地区。

长江下游地区泥盆—石炭系界线层的孢子带,即泥盆—石炭系界线置于Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)带和Vallatsporites vallatus-Retusotriletes incohatus(VI)带之间, 即相当于重新厘定的上泥盆统五通群擂鼓台组合与下石炭统下部陈家边组(茨山组)之间。该界线与国内、外划分基本一致。

4 结论

(1)根据孢子和其它古生物研究, 长江下游地区泥盆—石炭系是连续沉积, 保存丰富孢子种类和连续的泥盆—石炭系孢子带, 是中国东部理想的泥盆—石炭系孢子研究地区。

(2)长江下游地区, 根据孢子研究, 建立了Rugospora flexuosa-Grandispora cornuta(FC)带, 解决了长期未决的观山组时代问题, 观山组的时代为法门阶(Famennian)晚期, 相当于西欧法门阶晚期Fa2c-Fa2d, 亦可与加拿大和澳达利亚相同时代的孢子带比较(Mcgregor et al., 1992)。

(3)五通群上部擂鼓台组建立了两个孢子带, 即Retispora lepidophyta-Hymenozonotriletes explanatus(LE)带和Retispora lepidophyta-Verrucosisporites nitidus(LN)带, 相当于西欧晚泥盆世晚期斯特隆阶(Strunian), 即Tn2a-Tn1b的下部。

(4)早石炭世早期陈家边组建立两个孢子带, 即Vallatisporites vallatus-Retusotriletes incohatus(VI)带和Spelaeotriletes pretiosus-Cingulozonates bialatus(PB)带, 相当于西欧Tn1b的上部至Tn2的沉积。

(5)早石炭世金陵组相当的同时异相王胡村组,孢子带为Schopfites claveger-Auroraspora macra(CM)带, 相当于西欧杜内阶上部Tn3的位置。

(6)高骊山组Lycospora pusilla(PU)带, 相当于西欧维宪阶(Visean)中下部, 即西欧V1-V2位置。

(7)在泥盆—石炭系沉积物中保存少数的疑源类(Acritarchs)和虫颚(Scolecodonts)化石, 上述化石,特别是疑源类(Acritarchs)是海相分类位置不明的海相微体化石, 它的地质历程从元古界至现代海洋中都有存在, 是划分地层和确定沉积环境的重要化石。虫颚(Scolecodonts)的地质历程从奥陶纪至现代海洋中, 它们都是确定地层时代的重要指相化石。因此, 上述化石的存在, 说明长江下游地区晚泥盆世和早石炭世早期的沉积, 不是陆相沉积, 而是有可能属浅海相沉积、三角洲、陆缘浅海或滨海相沉积。

致谢:国土资源部南京地质矿产研究所李耀西研究员、严幼茵研究员、李汉民研究员和安徽省地质矿产局326地质队张瑞祥高级工程师提供部分样品和地质资料, 笔者在此表示谢意。

图版说明

均放大500倍, 标本全部保存在中国地质科学院地质研究所。

图版I Plate I

1, 3, 6, 8-采自江苏江宁陈家边, 下石炭统陈家边组;

2, 4, 7, 10, 18, 20, 24, 25, 26-采自江苏江宁孔山, 下石炭统陈家边组;

5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 22-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统观山组;

9, 19, 21-采自江苏江宁陈家边上, 下石炭统高骊山组;

23-采自江苏江宁陈家边, 上泥盆统擂鼓台组

1-Calamospora liquidaKosanke, 1950, No.JCD-4b-4/1;

2-Punctatisporitessp.No.JKF-8b-3/1;

3-Punctatisporites irrasusHacquebard, 1957, No.JCD-3b-3/2;

4-Punctatisporitessp.No.JKF-4b-3/5;

5-RetusotriletesfamenensisNaumova, 1953, No.Zk-14-31-1/4;

6-Retusotrilees incohatusSullivan, 1964, No.JCD-3b-2/6;

7-Baculatisporites fusticulusSullivan, 1968, No.JKF-4b-5/1;

8-Pulvinispora scolecophoraNeves and Ioannides, 1974, No.JCC-4b (middle)-1/4;

9-Apiculiretusispora fructicosaHiggs, 1975, No.JCC-9b-4/1;

10-Anapiculatisporitessp.No.JKF-4b-6/1;

11-12-Verrucosisporites nitidus(Naumova) Palyford, 1964, No.Zk-14-31-6/1, Zk-14-31-4/5, respectively;

13-15-Cymbosporites magnificus(McGregor) McGregor and Camfield, 1982, No.Zk-14-31-5/4, Zk-4-31-5/6, Zk-14-31-5/4-6/7,respectively;

16-Verrcosisporites depressusWinslow, 1962, No.Zk-14-31-1/6;

17-Grandispora famenensis(Naumova) Streel in Becker et al.,1974, No.Zk-14-31-1/8;

18-Umbonatisporites abstrusus(Playford) Clayton, 1970, No.JKF-4b-5/3;

19-Umbonatisporites distinctusClayton, 1970, No.JCC-9b-3/4;

20-Umbnatisporitessp.No.JKF-4b-6/7;

21-Convolutispora vermiformisHughus and Playford, 1961, No.JCC-7b1/9;

22-Corbulispora subalveolaris(Waltz) Sullivan, 1964, No.Zk-14-31-4/5;

23-Geminospora extensa(Naumova) Gao, 1984, No.JCD-16b-1/8;

24-25-Spelaeotriletes obtususHiggs, 1975, No.JKF-4b-6/1,JKF-4b-9/1;

26-Colatisporites denticulatusNeville 1968, No.JKF-6b-5/1

图版II Plate II

1, 2, 3, 8-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统观山组;

4, 18, 19, 23-采自江苏江宁陈家边, 下石炭统高骊山组;

5-采自江苏宜兴丁山镇, 下石炭统金陵组(王胡村组);

6, 7, 9-采自江苏江宁孔山, 下石炭统陈家边组;

10, 11, 12, 13, 14, 16, 20-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统观山组;

17, 21-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统擂鼓台组;

22-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统擂鼓台组, 上泥盆统观山组;

15, 27-采自江苏江宁孔山, 下石炭统陈家边组;

24, 25, 26-采自江苏江宁孔山, 下石炭统高骊山组

1-Apiculiretusispora nitidaOwens, 1971, No.Zk-14-31-6/8;

2-Ancyrospora angulataTiwari and Schaarschmidt, 1975, No.Zk-14-31-2/6, X250;

3-Ancyrosporasp.No.Zk-14-31-5/6;

4-Schopfites clavigerSullivan, 1965, No.JCC-9b-5/1;

5-Schopfites angulatusPlayford, 1961, No.Zk-14-18-4/5;

6-Dictyotriltessp.No.JKF-14b-6/7;

7-Dictyotriletes reticulatus(Naumova) Kedo, 1963, No.JKF-4b-4/6;

8-Dictyotriletes submarginatusPlayford, 1964, No.Zk-14-31-1/5;

9-DictyotriletesmenbranireticulatusBertelsen, 1972, No.JKF-3b-5/6;

10-Knoxisporites literatus(Waltz)Playford var.triangularis(Kedo)Clayton, 1970, No.Zk-14-31-3/5;

11-Knoxisporites dedaleus(Naumova) Meareu-Beniot, 1986, No.Zk-14-31-3/5;

12, 13-Knoxiosporites literatus(Waltz) Playford, 1963, No.Zk-14-31-6/8.13, Zk-14-31-4-6/1, respectively;

14-Corbulispora cancellata(Waltz) Bharadwaj and Venkatachala,1961, No.Zk-14-31-3/2;

15-Lophozonotriletes excisusNaumova, 1953, No.JKF-4b-3/5;

16-Raistrickiaspathulata(Winslow) Higgs, 1975, No.Zk-14-31-3/5;

17-Grandispora famenensis(Naumova) Streel in Becker et al.,1974, No.Zk-14-22-3-4;

18-Crassispora aculeataNeille, 1968, No.JCC-5b-5/1;

19-Lycospora pusilla(Ibrahim) Somers, 1973, No.JCC-9b-4/4;

20-Aneurospora gregssii(McGregor) Streel in Becker et al., 1974,No.Zk-14-31-2/5;

21-Geminospora parvibasilaris(Naumova) Gao, 1984, No.Zk-14-22-1/5;

22-Geminospora plicataOwens, 1971, No.Zk-14-31-2/6;

23-Crassispora trycheraNeves and Ioannides, 1974, No.JCC-3b-4/1;

24-Asperispora acuta(Kedo) Van der Zwan, 1981, No.JKF-4b-2/6;

25-Colatisporites decorus(Bharadwaj and Venkatachala) Williams in Neves et al., 1973, No.JKF-5b-3/1;

26-Colatisporites denticulatusNeville, 1968, No.JKF-5b-2/1;

27-Hemenospora caperataFelix and Hurbridge, 1967, No.JKF-3b-2/2

图版III Plate III

1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 22, 23-采自江苏江宁孔山, 下石炭统陈家边组;

5, 7, 27, 28-采自江苏江宁陈家边, 下石炭统陈家边组;

11, 12, 15, 25, 26, 29, 30, 31-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统观山组;

13-14-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统擂鼓台组;

16, 17, 18, 19, 20, 21-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统擂鼓台组;

24-采自江苏宜兴丁镇, 下石炭统金陵组(王胡村组)

1-2-Spelaeotriletes resolutusHiggs, 1975, No.JKF-8b-3/3;

3-Diaphanospora depressa(Balme and Hesall)Evans, 1970, No.JKF-4b-3/4;

4-Spelaeotriletessp.No.JKF-4b-3/6;

5, 10-Tumulispora ordinariaStaplin and Jansonius 1964, No.JCD-4b-2/3, JKF-4b-3/3, respectively;

6, 7, 8-Tumulispora malevkensis(Kedo)Turnau, 1975, No.JKF-4b-1/17, JCD-4b-6/5, JKF-4b-1/17, respectively;

9-Tumulispora rarituberculata(Luber) Potonie, 1966, No.JKF-4b-3/3;

11, 12-Tumulispora dentata(Hughus and Playford) Turnau, 1975,No.Zk-14-31-2/3, Zk-14-31-5/4, respectively;

13, 14-Vallatisporitessp.No.Zk-14-29-5/3, Zk-14-29-4/3, respectively;

15-Vallatisporites pusillites(Kedo) Dolby and Neves, 1970, No.Zk-14-30-2/2;

16-Vallatisporitescf.pusillites(Kedo) Dolby and Neves, 1970, No.Zk-14-29-6/3;

17-Tumulisporasp.No.Zk-14-29-6/3;

18, 19-Tumulispora variverrucata(Playford) Staplin and Jansonius,1964, No.Zk-14-29-4/2, Zk-14-28-4/3, respectively;

20, 21-Cristatisporitessp.No.Zk-14-28-4/3, Zk-14-29-8/4, respectively;

22-Lophozonotriletes excisusNaumova, 1953, No.JKF-4b-2/3;

23, 24-Spelaeotriletes pretiosus(Playford)Neves and Belt, 1970,No.JKF-4b-6/4, Zk-14-18-5/4, respectively;

25, 26, 27-Rugospora polyptychaNeves and Ioannides, 1974, No.Zk-14-31-3/2, Zk-14-31-7/4, No.JCD-3b-2/3;

28-Rugospora minutaNeves and Ioannides, 1974, No.JCC-3b-2/3;

29-Rugospora flexuosa(Juschko) Streel in Becker et al, 1974, No.Zk-14-31-4/3;

30, 31-Rugospora radiata(Juschko) Byvcheva, 1983, No.Zk-14-31-6/6, Zk-14-31-6/3, respectively

图版IV Plate IV

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 23, 25, 26-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统观山组;

9, 11, 14, 15, 16, 17, 29-采自江苏江宁孔山, 下石炭统陈家边组;

8, 10, 12, 1318, 21-采自江苏宜兴丁山镇, 上泥盆统擂鼓台组;

19, 20-采自江苏江宁茗岭, 上泥盆统擂鼓台组;

22, 27, 28-采自江苏江宁陈家边, 下石炭统高骊山组;

24-采自江苏宜兴丁山镇, 下石炭统金陵组(王胡村组)

1, 2-Grandispragracilis(Kedo)Streel in Becker et al.,1974, No.Zk-14-31-5/4-2;

3, 7-Grandispora echinataHacquebard, 1957, No.Zk-14-31-7/6,Zk-14-31-5/9, respectively;

4, 5-Grandispora cornutaHiggs, 1975, No.Zk-14-31-5/4,Zk-14-31-9/5, respectively;

6-Grandispora uncata(Hacquebard) Playford, 1971, No.Zk-14-31-7/5;

8-Grandispora microseta(Kedo)Streel in Becker et al., 1974, No.Zk-14-29-3/3;

9-Vallatisporites vallatusHacquebard, 1957, No.JKF- 4b-3/4;

10, 13-Vallatisporitessp.No.Zk-14-28-2-3/3, Zk-14-29-6/6, respectively;

11-Vallatisporitescf.pusillites(Kedo) Dolby and Neves, 1970, No.JKF-5b-3/4;

12-Vallatisporitessp.=Cirratriradites hystricosusWinslow, 1962,No.Zk-14-30-4/5;

14-Kraeuselisporites mitratusHiggs, 1975, No.JKF-4b-6/6;

15-Densosporites spitsbergensisPlayford, 1963, No.JKF-4b-6/5;

16-Cingulizonates bialatus(Waltz) Smith and Butterworth, 1967,No.JKF-5b-6/6;

17-Auroraspora rectiformis(Naumova) Van der Zwan, 1980, No.JCD-9b-4/5;

18-Hymenozonotriletes explanatus(Luber) Kedo, 1963, No.JCD-16b-3/3;

19-Retispora lepidophyta(Kedo) Playford (Kedo)var.minorKedo and Golubtovos, 1971, No.L-11-4-5;

20-Retispora lepidophyta(Kedo) Playford, 1976, No.L-11-5-1;

21-Retispora lepidophyta(Kedo) Playford var.tenerKedo, 1963,No.JCD-16-3/1;

22, 23-Auroraspora macraSullivan, 1968, No.JCC-7b-4/3,Zk-14-31-4/6, respectively;

24-Auroraspora hyalina(Naumova) Streel in Becker et al., 1974,No.Zk-14-18-1/2;

25-Diducites plicabilisVan Veen, 1981, Zk-14-31-3/6;

26-Retispora archaelepidophyta(Kedo) McGregor and Camfield,1982, No.Zk-14-31-5/6;

27-Discernisporites micromanifestus(Hacquebard) Sabry and Neves, 1971, No.JCC-9b-6/5;

28-Rugospora versabilis(Kedo) Streel in Becker et al., 1974, No.JCC-9b-4/5;

29-Perotriletescaperatus Higgs, 1975, No.JKF-5b-4/3

图版I Plate I

图版II Plate II

图版IV Plate IV