地质学

湖北宜昌志留系龙马溪组几丁虫及其年代和生物复苏意义

陈孝红，危凯，张淼，等

摘要：目的：为厘定或完善志留系Llandovery统内部埃朗阶底界界线标志，确定奥陶纪生物大绝灭之后，志留纪几丁虫生物复苏过程和机制，本文调查分析了位于湖北省宜昌市分乡的一口志留系钻孔的几丁虫生物地层序列及其年代意义，几丁虫复苏过程及其与环境变化的关系。方法：几丁虫样品主要采于龙马溪组下段和上段底部的碳质泥岩和泥岩，样品按照20 cm的间隔进行采集，五峰组和龙马溪上段适当放宽至30～50 cm，共采集样品313件。全部样品在实验室破碎至黄豆大小后，采用盐酸、氢氟酸和硝酸对样品顺序处理、镜检后，在其中165件样中发现有保存完整有几丁虫化石。对样品中几丁虫标本个数进行挑样统计，获得每一个样品中几丁虫标本个数代表样品指示几丁虫化石的丰度。挑选完整个体，采用扫描电镜对几丁虫进行了观察、扫描，获得化石扫描照片917面。微量元素和有机质碳同位素分析样品的采集与几丁虫样品采集同步，但采样间隔放宽至40 cm和1 m不等，共采集微量元素样品139件。微量元素分析在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，仪器为 ICP-MS（Aglient 7500a），分析误差小于5%。结果：基于几丁虫的地层分布延限和共生特征，宜昌分乡钻孔龙马溪组下段至上段下部几丁虫自下而上划分为Bolonechitina postrobsta，Conochitina alargada，Armoricochitinasp.和Conochitina emmastensis4个几丁虫带。每一个几丁虫生物带均以带化石的最初出现位置为底界。基于以往龙马溪组笔石生物地层序列，以及上述几丁虫序列与拉脱维亚、加拿大魁北克Anticosti岛同期几丁虫序列的对比研究，本文认为Conochitina alargada的始限位置与笔石Monograptus triangularis的始限位置接近，可以作为宜昌地区志留系埃朗期底界界线划分的生物化石参考标志之一。几丁虫的丰度和分异度与同期地层中U/Th和Ce/Ce*比值显示的沉积环境揭示，在环境处于强烈还原状态的鲁丹期初期几乎没有几丁虫发现，宜昌地区志留系最低层位的几丁虫出现在环境趋于改善的鲁丹期中期，并在那里出现有全球性分布分子B. postrobusta，此后，伴随沉积环境的改善，几丁虫的丰度和分异度逐步提高，并在埃隆期中期达到其顶峰。结论：（1）宜昌地区志留系龙马溪组下部产有与拉脱维亚和加拿大魁北克Anticosti岛同期地层可对比的几丁虫序列，自下而上划分为Bolonechitina postrobsta，Conochitina alargada，Armoricochitinasp.和Conochitina emmastensis4个几丁虫带，其中Conochitina alargada的始限位置与笔石Monograptus triangularis的始限位置接近，可以作为宜昌地区志留系埃朗期底界界线划分的生物化石参考标志之一。志留纪龙马溪组几丁虫多样性最早发生在路丹期末期，在埃朗期晚期几丁虫丰度和分异度同步达到其顶峰。由于微量元素组成的环境意义显示龙马溪组下段下部黑色页岩与下段上部深灰色页岩和上段下部黄绿色页岩均形成于氧化环境，龙马溪组下段下部黑色页岩中几丁虫属种稀少不是环境所致，而是奥陶纪生物大绝灭之后，志留纪几丁虫生物复苏之前几丁虫生物残存复苏阶段的产物，暗示奥陶纪大绝灭之后志留纪几丁虫生物复苏开始于路丹期末期，并在埃朗期晚期完成。

来源出版物：地质学报, 2017, 91(12)： 2595-2607

入选年份：2017