北中国板块东部震旦系对比

年 中 国 区 域 地 质 第 期 · 专题研究 · 北中国板块东部震旦系对比“ 乔秀夫 季 强 高林志 章雨旭 高振家 地矿部地质研究所 地矿部地质调查局 摘要 采用地震活跃期的观点 , 综合层序地层 、年代地层及生物地层等 , 对北中国板块东部震旦 系提出了新的对比 。 对徐淮地区一些构造岩片的重叠衔接提出了质疑 。 重新厘订了徐淮地区震 旦系各岩石地层组的顺序 。 间题的提出 北中国板块东部震旦系 一 分 布于北起吉林南部 , 南经辽东半岛 , 越渤海到 鲁中 , 南至苏皖北部 , 呈 向条状地区内 , 即通称的胶辽徐淮地区 图 。 这一区域新元 古界的研究有着很长的历史 , 在生物地层方面 已相 当深入 〔, 一 “。, 。 区域层序的系统建立是从 年代 。万区域地质调查和填图完成的 , 在此基础上于 年代初期进行了大区域震旦 系对比 。 随着 万区调和研究工作的深人 , 发现对传统的概念和对 比应适当调整 。 苏皖北部震旦系为一系列构造岩片 , 过去建立的顺序总体上是正确的 , 但个别岩片 在衔接上有重叠的现象 。 相同岩性 、 同名岩组等时对 比的思想 根深蒂固 , 在很大程度上阻碍了客观认识已有 地层记录 。 古生物资料显示 , 过去组的衔接和对 比应适当调整 。 新的野外实践 、 新的地学观及测年方 、 ‘ ’ 耀 互必旦 块 称 济甫 鸟 多 画 几 ‘ ’ 口胡阵团瓣科团 块体边界① 剖面位且 卜义卫 剿创决体 胶辽朝块体 图 北中国板块东部震旦系分布 ①②③④⑤为剖面所在地区 , 标在图 中 法 , 对我们所习惯的传统观念 、 对 比方案提出挑战 , 迫使地质学家进一步重新审视 自己工作成果 并勇于修正认识 。 本文系王鸿祯教授主持的国家基础性重大研究项 目“ 中国古大陆及其边缘层序地层和海平面变化研究 ”中二级课题的 部分成果 。 中 国 区 域 地 质 年 健望︵︶ 。︸口工侧一二口﹄。二祠﹄‘刀侧﹄江﹄甲的忍。毛三司一﹃的。毛 妇友吸回褪最兴脚撼画于习竹 困阅︵拐想︶召肥言︶ 贬噢山。﹄柯昧脸叫目拟“ 嵘曰塞脸习气撬冶︵艺 晌。口。公司工山﹄﹄。 田 ,巨晾长噢工日称, 搜二。﹄切一﹄祠明 助一灿 郎郎郎 团团 司司司 甜甜瀑瀑 甲甲甲 少梦梦梦梦梦 昌昌撒撒 洲 ··· 习习习习⋯⋯ ⋯⋯琳琳琳 朝朝 匆匆匆匆 , 禅 几曰曰曰曰 蔷蔷蔷蔷蔷蔷蔷 呻 誉通通上上上佣佣 ‘‘‘ 班班班班班 城城城加加 公公公公公公公公公公公公公 , 赎 ········· 上上鱿鱿鱿 卫卫卫卫卫移移移移移移移移移移移移移移移移移移移移移移移移移如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如如 止止止止止止 睡睡翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎翎 捉捉移移 堪堪崛崛 勺勺 ,, 剑剑剑 郎郎郎 巍氰氰氰 目目 画画 琳琳琳 利利利利利利 一一卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜兴兴兴 如如如如如如 勺勺勺勺勺勺勺勺勺对对对 骊骊骊骊骊骊 亩亩亩 下下姐姐姐 峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻峻 百百百百百之之之 敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏敏 百百百百百 漾漾漾 绷绷鳅 苍苍 ‘‘ 蜂蜂蜂蜂 仁仁仁仁 诊诊 口 一一 ⋯⋯霍霍鬓鬓货货畜畜 之之 护护护护 田田田田 、 咀咀 。。 口、明明 二二二二二二二 找找淤淤淤 璐璐璐璐璐璐璐璐肠肠尸 ,, 。‘‘‘‘‘‘‘‘ 户户 一一一一一一一一一 、、门门门门门门门门门 贾贾贾哩哩部部部 羹羹障障 【】泣鱼鱼 ⋯⋯⋯⋯ 口口日日〔〔〔⋯⋯剪剪 架架架架架架 生鹭鹭与日陈陈 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 肠肠肠肠肠 多多 币币币币凸凸凸 知峻峻能履履履履履履履履履履霏霏霏霏 州州州州州 润侣尸尸尸尸尸尸厂厂厂厂 三三 叹叹叹叹叹 二名二二二二二二二二二 催催催催催催 日日日日日日日 森森弓弓闷闷朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔朔 谈谈谈 破叫,,,,,,,,,,,,,,,,,, 靡靡靡靡靡靡靡靡靡靡芬乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒乒 顷顷顷顷顷顷顷顷顷顷顷顷顷 璐 犷犷犷犷日日日日日 】曰州州州州州州 瀚涎涎涎涎涎涎涎涎涎曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰坦坦坦坦坦 擞擞擞擞擞擞擞擞擞擞擞擞擞擞 重重重重重重重重重重重重重曝曝酬酬窿窿窿窿 一 易豪豪笔⋯⋯⋯⋯⋯ · ’ 氛 · 介介介 罗罗罗或或 叫叫叫 一叱 乙芯芯 弱弱弱弱弱弱 伟伟伟伟 妙冀冀 , 洲 ‘ 水一 ’ ⋯⋯⋯ 飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞川考考里里里里里里 州余 二算 · ⋯ ‘‘‘份份份份孕孕孕孕 侧侧侧侧侧侧 决决决决决决决决决镰镰镰镰镰镰镰镰镰镰镰镰 州州州州州州州州州州州州州州巴巴巴巴巴婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶婶 二 一一一一一一一一一一一一一一一 仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁 名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名 包 网网网网 自 ·· 巍巍差差差差差差差差差 晾晾协协协协 火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火火 · 牡牡 ⋯ 「「 川隔隔隔隔舒舒舒翻翻 洲洲洲 呀呀彝彝 一 蚜 呼 黝日日日日日日日日日 份份份份份份粤粤粤 卜卜卜卜卜 」 晰 二二二二 匣匣匣理理理理 衰衰衰衰衰 · · 壕 仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁严严严严厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂 汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀汀 囚叨 中 国 区 域 地 质 年 老碑组上部灰岩 、 九里桥组上部及四顶山组上部 , 与苏北三个地震活跃期可以对 比 。 苏皖北部的 震旦系为一系列构造岩片 , 如图 所示 , 一些地区震旦系剖面上覆有寒武系而剖面下部则无底 一些地区则顶 、底全部缺失 , 仅出露第 及第 两个地震活跃期记录 如皖北地区 。 这些地区与 辽南及江苏北部的对比充分考虑到其他事件及古生物方面依据 。 北中国板块东部震旦系中的碳酸盐岩风暴事件记录层位有辽南的马家屯组 〔” 、 苏皖北部的 张渠组 〔 。 它们共同特点是可识别出两种类型 , 即原地型风暴沉积 , 以板片状砾石为特征的砾屑 灰岩 , 呈凸镜状 , 底层面平整而顶层面则为云朵状 第二种类型为远源风暴沉积 , 即碳酸盐风暴浊 积岩 , 每个序列为 。 级 。 苏北的张渠组发育极好的原地型风暴浊积岩 , 皖北的张渠组则为远源 风暴浊积岩 , 岩性不同但却等时 图 。 现今震旦系分布区域呈 向 , 但在震旦纪时辽南和苏 皖北部却位于近 向的纬度 , 约北纬 一 〕, 震旦纪的 向盆地恰好位于 中 、 低纬度风 暴带 。 风暴事件的对 比完全支持以强地震事件记录为基础 的对 比结果 。 层序地层 在辽东半岛南部震旦系中识别出 个层序界面 , 个沉积层序 图 一 〔 。 为 碎屑岩层序 , 而 一 总体上为碳酸盐岩层序 。 苏皖北部九顶 山组与倪园组白云岩之间的层 序界面 、 望山组与史家组碎屑岩的上超面均十分清晰 。 淮南地区层序界面和层序尚须进一步研 究 。 为了研究史家组与魏集组的关系 , 重点研究了魏集组的副层序特征 。 苏北的铜山县魏集白山 剖面中 , 魏集组于野外可辨认出七个向上变浅的副层序 一 , 每个副层序下部单元为潮 下带页岩 , 上部单元为叠层石灰岩 潮间带 —潮上带 或白云岩 、 泥晶脉灰岩 。 一 构成 退积形式 , 下部页岩及深水锥叠层石 , 上部单元为红色柱叠层石 广泛被用作建筑装饰石材 , 俗称徐州红 , 下部单元为页岩夹粘土 , 上部单元为潮上带小柱叠层石 勿 及纹层 灰岩 。 显然 一 构成进积型副层序组 。 底面相当于最大洪泛面 图 。 魏集白山剖面 的 过去作为史家组下部层位 , 它实际应是魏集组 中的一个副层序 。 因在寒武纪前 被剥蚀 , 顶部纹层灰岩仅残 留很薄一层 , 但在相距不远张楼剖面中 完整出露 而 残留下 部单元 。 安徽北部宿县黑峰岭剖面中在 之上有完整的 、 及 副层序 , 但 、 的上部单元为浅水石英砂岩 , 估计应为 顶部 , 因黑峰岭上部为断层截切 , 已无法找到 层序界面 。 黑峰岭剖面出露的下部“ 史家组 ”即魏集组层序 的一部分 。 黑峰岭剖面被认为 系衔接苏北铜 山县史家组下 部与皖北宿县史家组上部 的关键性 剖 面 〔, ‘ , ‘ 〕。 该剖面破坏剧烈 , 有多个断层及脉岩切穿 , 又多覆盖 , 剖面中未见宿县史家村史家组 建 组剖面 下部豆状铁矿层及特征明显的含灰岩结核的页岩层 。没有重叠的相同层位的衔接 尚难成 立 。 图 中将宿县史家组置于下震旦统出于下述考虑 ①古生物方面与淮南刘老碑组相似 碳质 宏观化石及微古植物 〔 , ②震旦系上下统之 间为重要的区域古环境转换界线 , 碳酸盐台地从晚 震旦世开始 ③望山组上超于史家组之上 , 应有间断 。 我们从微古植物角度很早即怀疑史家组与 魏集组的上 、 下关系 , 从事件地层角度提出史家羞与望 山组并非叠置于魏集组之上哪 〕 。 郑文武 等〔 从古生物角度认为铜 山县魏集的史家组与宿县史家村的史家组系不同层位 , 宿县史家组与 淮南刘老碑组层位相当 , 但我们不赞成将铜 山县 白山剖面的“ 史家组 ”归入寒武系 。 年代地层 胶辽徐淮地 区震旦 系 已积 累有不少年龄数据 , 测定层位为页岩及砂岩 , 均为海绿石 、 ‘“ 一 年龄及页岩的 一 年龄 , 数据间有明显的矛盾 。 从 年开始进行碳酸盐岩中 第 期 乔秀夫等 北中国板块东部震旦系对 比 一 年龄测定 高肋 , 于灰岩中获得可喜结果 。 图 中所列年龄值系中国地质科学院同位素年 代学国家开放实验室测定 , 样品从采集至测试全过程均 由测定者亲 自完成 。 系凤台组砾 岩年龄 , 而凤台组下部与四顶山组呈横向相变关系 , 因而 可作为震旦系顶部层位年龄值 。 图 中列 出了界线年龄 , 即 青白口系与震旦系 、 震旦系下统与上统 、 震 旦系顶界 。 震旦系在北中国板块东部与寒武系之间至少有近 的间断 。 皖北宿县黑峰岭 断层 江苏北部 铜山县魏集白山 铜山县张楼 距白山剖面 几 一 一 ”” ,, 旨骨教教冒冒霏霏玲玲 , , 、 , 一 、 , 、 一、 ’ “ ’ ’ “ 、、 瓦瓦 ‘ ‘ ‘卜卜 一一 二山 二卜卜 ‘ 一一 掩盖 代代代 ⋯,,二二『『 一一画画蟾蟾 二 · , · 二小 ’’ 至至至至至茸茸 巍巍巍靡靡 经落亨套打曹卜霄针 奎奎奎奎昌昌 — — — 一一‘ ‘盆 二 二 ‘一 止 一一 卜卜卜 ‘ ‘ ‘‘扩二 , 乡 , 认 少 」」昌 卫 里 之三 巨 百兰 三 叹月 勺三呀 ‘ 瓦 , 份 , 二 三 蕊 , 二 汤 ’’ 乍乍乍 屯千刁刁 攘攘影影爵爵舜喇卯卯 区习砂 岩 匡奎到页 岩 巨困粘土质页岩 臣泪白云岩 目目 灰 岩 砾屑灰岩 地震岩 泥晶脉灰岩 纹层灰岩 丫 旧份 灰 岩 叠层石灰岩 罢回馨圈艇 直向上变浅 向上变深 玲一副层序 一海侵体系域 高水位体系域 图 苏皖北部魏集组副层序 生物地层 胶辽徐淮地区古生物组合及特征 已列于图 。 吉林辽南地区 已有专文讨论 〔川 , 本文重点讨论 淮北及淮南地区 。 ①在徐淮地区微古植物的研究中 , 古生物学家首先注意到 了江苏铜山县 白山 “史家组 ”与安徽宿县史家组微古植物不一致性 。 白山剖面“ 史家组 ”微古植物个体大 , 形态多样 , 为 丁 ‘勿勺 ￡ , 月 心 , 几 , , , 材泛 和 丝状藻类 八 沉 , 占阳 , 临 等 , 以上分子反映出的组合面貌与史家组建组剖面的组合面貌差别较大 。 中 国 区 域 地 质 年 ②史家组建组剖面的生物组合与淮南刘老碑组下部的生物组合有很大的相似性 , 而与苏北白山 剖面的“ 史家组 ”有别 杨清和等 , 尹崇玉 , 郑文武等 , 。 ③根据蠕虫化石 溯 。 和微古植物 勺 研究 , 山东中部的浮莱山组与辽东半岛的长岭子组可 对 比 , 根据宏观藻类 材七 研究 , 浮莱山组与宿县史家组和淮南刘老碑组的生物群有一致 性 。 ④在新 的胶辽徐淮 震旦 纪 地 层 对 比中 图 , 人 们会 注 意 到 具 刺疑 源 类 如勺 二 , “ 奋 , 爪 月 和 具 孔 藻 类 , 入肠九 “ 基本上有一个较高层位的对 比 , 从吉林 、 辽南 、 江苏 、安徽都反映出这 一特点 , 从古生物角度新的对比也表明 随着层序地层学和事件地层学研究在胶辽徐淮的广泛应 用 , 使这一地区生物地层学的问题得到了更为合理的解释 。 ⑤依图 的对 比方案 , 著名的淮南生 物群 , 属于震旦纪年代范畴 。 我们期望在九里桥组灰岩及刘老碑组灰岩中能获得可用的 一 年龄值 , 以进一步确定这一著名生物群在年代柱中的位置 。 淮 北 — 台 地 地展振动引起的液化区 淮 南 斜 坡 — 凤台组 四顶山组 近源风暴砾屑灰岩 远源风暴浊积岩 图 淮北 、淮南震旦系碳酸盐台地与斜坡关系 古盆地及古构造 图 震旦系分布区称为古邦庐带 〔 。 从 已有沉积记录分析 , 华北块体为其陆源区 。 震旦系的 风暴沉积记录中 , 原地型风暴岩均分布于近华北块体一侧 , 而远源风暴沉积记录则位于其南东 侧 。 碳酸盐台地前的斜坡方向也在古郊庐带南侧 , 即胶辽朝块体方向 。 图 表示 了震旦纪第 、 第 地震活跃期和其间的风暴事件在台地和斜坡上产生的沉积效应 。 这个碳酸盐台地是不断向 南扩展侧向增长的 。 地震发生时于台地浅水碳酸盐软沉积物中发生液化形成地震岩 , 在斜坡地带则形成碳酸盐 岩碎屑流 。 年我们于寿县李冲乡卫生院西侧看到 四顶 山组与凤台组砾岩的锯齿状横向变化 关系 。 王翔等‘ 早 已提出凤台砾岩的重力流 、 滑塌沉积及古斜坡的认识 。 用强地震事件对 比 , 统 一合理地解释了 目前 已辨认的沉积记录 。 碳酸盐台地的产生和发育需要特定的气候和古地理条件 。 早震旦世为碎屑沉积盆地 , 当 第 期 乔秀夫等 北中国板块东部震旦系对 比 北中国板块漂移至北纬中 、 低纬度时 , 近东西向的古郑庐带内产生和发育了碳酸盐台地 。 图 的对比方案反映了古盆地的演化阶段 。 震旦系与寒武系间的层序界面 , 反映了震旦纪后期北中国板块的抬升 , 正是这种抬升过程中 伴随有地震发生 。 现代地震震中均呈带状分布 , 与一定的构造带相吻合 。 因而在古郊庐构造带中 依据地震活跃期进行对比 , 从理论及实践上都是可行的 , 而对前寒武系更为重尧 。 综上所述 , 在研究北中国板块东部震旦系构造岩片的特殊区域的地质演化历史特征时 , 应以 强地震事件作为认识 、 划分 、等时对比地层的重要依据 。均变论曾对地质学的发展起了积极作用 , 但长期统治地质学 , 当然包括地层学 , 至今也严重束缚着某些地质学家的思路 , 实在是地学研究 领域中的一大憾事 。 图 新的对比方案 , 系以强地震事件为基础 , 综合多方面依据提出的 , 比较协 调地解释了震旦系形成过程中的各种记录 。科学的进步在于不断地实践和讨论 , 本文 目的即在于 此 。 参考文献 王曰伦 、陆宗斌等 , , 中国上前寒武系的划分和对比 。 中国展旦亚界 , 一 页 , 天津科学技术出版社 许谅华 、 田辉 , , 吉林东南部晚前寒武纪徽古植物组合特征及其地层意义 。 长春地质学院学报 , 第 期 高林志 、 乔秀夫 , , 浑江末前寒武纪丝状藻及其环境意义 。 地质论评 , 第 期 , 一 页 常绍泉 , , 辽东半岛南部晚前寒武纪地层的划分与对比 。 中国震旦亚界 , 一 页 , 天津科技出版社 。 林蔚兴 , , 辽东半岛南部晚前寒武纪地层中碳质宏观化石的初步研究 。 中国地质科学院沈阳地质矿产研 究所所刊 , 第 期 , 一 页 。 林蔚兴等 , , 辽东半岛南部晚前寒武纪地层的研究 。 中国地质科学院沈阳地矿所所刊 , 第 、 期 洪作民 , , 辽东半岛南部上前寒武系地质 。 地质出版社 。 洪作民 、 黄镇福等 , , 辽南震旦系兴民村组类水母化石 地质学报 , 第 期 , 一 页 。 乔秀夫 、 宋天锐等 , , 辽东半岛南部震旦系一下寒武统成因地层 。 科学出版社 杨清和 、 张友礼等 , , 苏皖北部震旦亚界的划分和对比 。 中国震旦亚界 , 一 页 , 天津科技出版社 。 徐学思 , , 徐淮 、胶辽震旦亚界的统一划分及郊庐断裂的平移 。 中国地质科学院天津地质矿产研究所所 刊 , 第 期 , 一 页 。 徐学思 、 王学孟 , , 论淮河系的建立 —中 上元古界层序讨论 。 中国区域地质 , 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