前寒武系-寒武系界線點定義國際地層學(xué)研究的重要對象

前寒武系-寒武系界線點定義國際地層學(xué)研究的重要對象

10多年前，在亞層平均系統(tǒng)的邊界上發(fā)現(xiàn)了強烈變化的碳碳素成分（2-4）。這一發(fā)現(xiàn)促使一些科學(xué)家在其他重要的時代地層單位的邊界上調(diào)查碳素結(jié)構(gòu)的變化。從那時起，在一些類似事件的年代邊界上發(fā)現(xiàn)了二疊系三疊系和粘土系石碳系的邊界。因此，許多歷史學(xué)家將碳素作為地層學(xué)研究的潛在工具。眾所周知,前寒武系-寒武系界線是地質(zhì)歷史發(fā)展中最重要的一條界線,因而成為碳同位素地層學(xué)研究的重要對象.在中國,三個地區(qū)的前寒武系-寒武系交界地層發(fā)育最佳,地層學(xué)研究程度也高.它們是云南省晉寧地區(qū)、四川省峨嵋地區(qū)和長江三峽東部地區(qū).1978年,國際地層學(xué)委員會(ICS)前寒武系-寒武系界線工作組首次參觀了上述三個地區(qū),從中選擇了五條剖面,即云南晉寧地區(qū)的梅樹村剖面和王家灣剖面、四川峨嵋地區(qū)的麥地坪剖面和三峽東部地區(qū)的松林坡剖面和天柱山剖面作為全球前寒武系-寒武系界線層型的工作參考剖面.1984年,該工作組正式向國際地層學(xué)委員會提出關(guān)于前寒武系-寒武系界線點定義的報告.這一報告得到國際前寒武紀(jì)地層分會的一致支持和國際寒武紀(jì)地層分會大多數(shù)成員的贊成.報告中提出,前寒武系-寒武系的界線定在中國晉寧梅樹村昆陽磷礦層型剖面中漁戶村組第7層之底.這意味著,梅樹村剖面被工作組接受為全球前寒武系-寒武系界線層型的候選剖面.根據(jù)古生物地層學(xué)研究的結(jié)果,中國地層學(xué)家對前寒武系-寒武系界線點的位置提出A、B和C三個方案.A方案:界線置于出現(xiàn)小殼動物化石第一組合(Anabarites-Circotheca-Protohertzina組合)巖層之底;在梅樹村剖面上,為小歪頭山段之底以上約0.8m處;在麥地坪剖面上,為貓兒崗段層31E之底;在峽東剖面上,為天柱山段第6層之底.B方案:界線置于含小殼動物化石第二組合(Paragloborilus-Siphogonu-Chitus組合)巖層之底;在梅樹村剖面上,為大海段第7層之底;在麥地坪剖面上,為麥地坪段層36之底;在峽東剖面上,為天柱山段第6層中間.C方案:界線劃在出現(xiàn)最早三葉蟲化石巖層之底或從富含磷酸鹽巖層轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏搸r的巖性轉(zhuǎn)變點或平行不整合處;在梅樹村剖面上,為筇竹寺組之底;在麥地坪剖面上,為九老洞組之底;在峽東剖面上,為水井沱組之底.在這些剖面中,梅樹村剖面和麥地坪剖面最為重要,因為它們具有諸多優(yōu)點:地層完全連續(xù),化石豐富,巖性相近和未受巖漿活動和構(gòu)造運動的影響.本文對上述兩剖面中前寒武系-寒武系交界地層中包括A和B分界點在內(nèi)的一段地層做了碳同位素研究,其δ13C值的變化表示在圖1和圖2中.如圖1所示,梅樹村剖面的δ13C值全為負(fù)值,從-6.7‰到-0.4‰,變化范圍為6.3‰.在白巖哨段和小歪頭山段,未發(fā)現(xiàn)δ13C值的突然變化,變化范圍為2.5‰,即從-2.9‰到-0.4‰.在中誼村段的層3—6,發(fā)現(xiàn)了δ13C值的劇烈變化;同時還發(fā)現(xiàn)δ13C值的突變(從-1.5‰變?yōu)?4.7‰)出現(xiàn)在分界點B的層位上.此后,δ13C值在-0.8‰與-2.8‰之間平穩(wěn)地變化.麥地坪剖面上,δ13C值在層31D的中和下部為正值,從0.1‰到1.7‰.進(jìn)入層31D的上部,δ13C值突然變?yōu)樨?fù)值-0.5‰,-0.7‰…….沿剖面向上,在層31E、層32和層33的下部全為負(fù)值,變化平穩(wěn);然后在層33上部逐漸變?yōu)檎?但是,到了層33的頂部,δ13C值突然下降到-1.9‰;在層34—39中,正、負(fù)δ13C值交替出現(xiàn),從-1.9‰到2.1‰(圖2).此外,Xu等和Hsu等在梅樹村剖面上的分界點C的層位上發(fā)現(xiàn)了δ13C值的另一次突變.上述對梅樹村和麥地坪兩剖面碳同位素地層學(xué)的研究結(jié)果表明,在中國前寒武系-寒武系交界地層中似乎出現(xiàn)了大約三次碳同位素組成的突變.它們是:(1)梅樹村剖面的分界點C層位上的δ13C值突變.(2)梅樹村剖面的分界點B和麥地坪剖面的層33頂部、分界點B之下約12m處的δ13C值突變.(3)麥地坪剖面的層31D、分界點A之下約4m處的δ13C值突變.前寒武系-寒武系交界地層的碳同位素研究還在前蘇聯(lián)西伯利亞、印度和摩洛哥進(jìn)行過.前蘇聯(lián)西伯利亞阿爾丹河流域前寒武系-寒武系交界地層剖面上缺失相當(dāng)于梅樹村剖面含第一和第二小殼動物化石組合的地層.因此,阿爾丹河流域前寒武系-寒武系交界地層的δ13C值變化曲線不具代表性.在印度Lesser喜馬拉雅地區(qū)很厚(約900m)前寒武系-寒武系交界的地層中只分析了三十幾個樣品,中間有很多空白,也不能完全反映δ13C值的變化情況.摩洛哥前寒武系-寒武系分界地層發(fā)育較好,其地層層序自下而上為:下白云巖組、酒紅色巖組和上石灰?guī)r組.根據(jù)疊層石化石,前寒武系-寒武系的界限在酒紅色巖組的頂部.還有一種意見把界限劃在酒紅色巖組之底.碳同位素研究發(fā)現(xiàn)了兩次δ13C值的突變.一次在下白云巖組的頂部,δ13C值從7‰突然降低到-4‰,變化幅度達(dá)11‰.另一次在上石灰?guī)r組的上部,但變化幅度不大,只有2‰左右.這一次突變的層位在最古老的三葉蟲化石出現(xiàn)的層位之下不遠(yuǎn)處.由于在此剖面上未發(fā)現(xiàn)小殼動物化石,與中國上述剖面難于對比.但是,比較摩、中兩國剖面上δ13C值的變化趨勢,似乎可以粗略地認(rèn)為,它們具有一定的相似性.首先,梅樹村剖面分界點C和摩洛哥剖面上石灰?guī)r組頂部的δ13C值的突變可能相當(dāng),因為它們出現(xiàn)的層位都在最初出現(xiàn)三葉蟲的層位之下不遠(yuǎn)處.其次,摩洛哥剖面下白云巖組內(nèi)出現(xiàn)的δ13C值突變與麥地坪剖面上層31D中出現(xiàn)的δ13C值突變很相似.總之,從上述世界各地前寒武系-寒武系交界地層的碳同位素地層學(xué)研究結(jié)果