华南二叠系长兴阶灰岩的碳同位素地层对比_李玉成

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1、1998年11月JOURNALOFSTRATIGRAPHY第22卷第4期*华南二叠系长兴阶灰岩的碳同位素地层对比李玉成(南京大学地球科学系江苏南京210093;中国科学院南京地质古生物研究所江苏南京210008)以浙江长兴煤山长兴阶层型剖面、江西上高七宝山剖面、陕西汉中梁山剖面为代表的华南长兴阶碳酸盐岩碳同位素地层,清楚地显示出长兴阶顶、底为碳同位素低值区,其中P-T界线附近的碳同位素出现强烈负异常事件。在长兴阶内部两次碳同位素低值异常区,将长兴阶碳同位素演化曲线由下至上明显分为3个旋回,其中长兴阶顶,也即P-T界线,碳同位素强烈负异常与生物绝灭事件有关,时间短,变化幅度

2、大,是全球界线对比的重要标志。而其它碳同位素负漂移和由此构成的3个旋回,在华南可以追踪对比。上旋回与长兴阶上段煤山段相当;而中、下旋回则与下段葆青段相当,并将其两分。碳同位素地层对比表明江西上高地区长兴组的中、上部可能属长兴阶,而下部厚约90m的含Gallowayinella灰岩可能属吴家坪晚期。关键词同位素旋回地层,长兴阶,二叠系,地层对比,华南中图法分类号P534.46长兴阶是二叠系最高地层单位,其顶界与二叠-三叠系的界线位置一致(赵金科等,1981)。碳同位素研究表明:华南长兴阶富集重碳同位素,而二叠-三叠系界线附近碳同位素有负漂移现象(Chenetal.,1991

3、)。这种与二叠纪末的生物集群绝灭事件相关的碳同位素负异常,持续时间短,变化幅度大,也广泛发现于世界其它地区(Holseretal.,1986),可作为系间界线分界的标志之一(Newell,1994)。碳同位素异常不仅和生物集群绝灭导致的海洋表层生物光合作用带消失有关(Hsǜetal.,1982),而且也与环境演变相联系的有机碳贮藏量变化相关(Shackleton,1987;Schidlowskietal.,1992)。对中新生代海洋的碳同位素研究成果表明,环境变化导致的碳同位素异常大约在万年时间尺度上即可广布于古海洋中(Shackleton,1987),在地质历史中可看作

4、是瞬间发生的。由于碳酸盐与海水间的碳同位素分馏受温度影响较小(Emrichetal.,1970),碳同位素组成在后期成岩作用中不易变化(Schidlowskietal.,1992),因此碳酸盐岩的碳同位素基本上记录了古海水的同位素组成特征,这样碳同位素异常有可能用来对碳酸盐岩地层进行高分辨率地层对比。本文选择浙江长兴煤山D剖面、江西上高七宝山剖面以及陕西汉中梁山剖面的长兴期地层,在近百万年的时间尺度上进行碳同位素地层划分、对比,试图进一步提高华南长兴期的地层对比精度。需注意的是:同位素地层对比,要在生物地层框架上进行,因生物带是地层对比的“标准语言”,如无生物带来标定同位

5、素地层旋回,就无法判定该旋回确切地质年代及旋回的级别,有可能将属吴家坪期的旋回和长兴期旋回混同起来,或是将不同剖面不同级别的旋回进行比较。因此,碳氧同位素地层研究,需在生物地层框架中,和岩石地层结合,是在生物地层和岩石地层研究基础上的进一步工作,三者必须紧密结合。*中国科学院兰州地质所气体地球化学国家重点实验室和中国博士后科学基金资助项目原稿收到日期:1997-05-19;修改稿收到日期:1997-09-02,1998-07-28地层学杂志4期李玉成:华南二叠系长兴阶灰岩的碳同位素地层对比279一、华南长兴阶地层框架华南的长兴阶是盛金章(1962)建立的。目前以牙形刺Hi

6、ndeodusparvus出现为长兴阶的顶界(王成源,1995),即二叠-三叠系界线的定义,具体位置在长兴煤山剖面长兴组(长兴灰岩)之上混生层2的中部。在所研究过的华南剖面中,该界线下面几厘米的范围内,出现碳同位素剧烈的负漂移(陈锦石等,1984;严正等,1989,1991;杨遵仪等,1991),并伴有铱元素丰度的微弱异常(Clarketal.,1986;Zhouetal.,1988),这些均可作为二叠-三叠纪界线的辅助标志,当作等时面在华南进行追踪对比。长兴阶的下界,以Palaeofusulina出现为标志,与此大体同时,也出现菊石Pseudostephanites,T

7、apashanites;牙形刺Clarkinasubcarinata。长兴阶底部Palaeofusulina虽与少量的Codonofusulina共生,但它的出现和大量富集始终位于Codonofusulina顶峰带之上(芮琳等,1984)。据菊石、类和牙形刺可将华南长兴阶分为两段,上段包括类Palaeofusulinasinensis亚带,菊石Rotodiscoceras-Pleuronodoceras带和牙形刺Clarkinachangxingensis-C.deflecta带;下段包括类Palaeofusulinamini