【doc】柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究

【doc】柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究 柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究 第1卷第2期 1999年5月 古地理 J(ALOFP vd.1 May Ho.2 l999 柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究 李守军张洪一 (石油大学石油资潭科学系,山东东营257062) 摘要将柴遮木盐地臭陶纪的笔石,三叶虫和腕足类及其代表属与中国其他地区——塔里 木盆地,准噶尔盆地,陕甘宁地区,华北地区和华南地区进行对比,先统计出每个地区生物晨的数 日,再分别统计出两个地区对应生物的共有属的教目,根据公式0=C/()u2计算出大冢相 似系数,在此基础上进行Q型聚类,印列出相似系数矩阵,采用相似系数的加权平均法,进行 多次聚类.利用每次聚类结果划分生物古地理,从而解决柴达木盐地臭陶纪生物古地理归)禹 阿题.结果表明:早臭陶世可划分为西北生物区和东南生物区,西北生物区又可分出塔里木一柴 遮木生物亚区和准噶尔生物亚区,东南生物区则可分为华北生物亚区和陡甘宁一华南生物亚区, 柴迭木盆地属于塔里木一柴选木生物亚区;中奥陶世可分为西北生物区,柴迭木生 物区,华北生物 区和陕甘宁一华南生物区. 关t词集遮木盆地奥陶纪相似系数生物古地理 第一作者筒介李守军,男,1962年生.1983年毕业于南京大学地质系,1986年及1996年在中 国科学院南京地质古生物研究所先后获硕士及博士学位,现为石油大学(华东)石油赍舞科学系尉 教授,主要从事古生物学,地层学和地球化学的教学和科研工作. 柴达木盆地位于青藏高原北部,北有祁连山,西有阿尔金山,南有昆仑山.盆地面积 1200O0,是我国着名的十大内陆盆地之一.其中石油及天然气储量较大,目前主要产于新 生界,下古生界奥陶系虽未产油但有一定的生油潜力.由于对原型盆地恢复方面的研究程度 较低,影响了其他研究工作和矿产勘探工作的部署和进展.为恢复该盆地古生代原型,本文重 点研究柴达木盆地奥陶纪生物古地理的归属问题. 1原理与方法 生物区系与生物古地理的研究是一个较老的课题.但在生物古地理划分的分类体系和区 划上,至今尚无统一认识.一般所称的生物古地理分为3个流派.即生态(o~ologiea1)生物 古地理,分类(伽?n0c)生物古地理和谱系(phylogenic)或历史生物古地理,它们是3个非平行 等级的分类….本次研究的是分类生物古地理.在具体研究方法上,从事现代和第三纪生物 研究的学者在进行分类统计时倾向于以种"为单位,对古植物和浮游生物化石来说,也以种 作为统计单位.在中生代和更老的底栖生物化石中,由于化石的研究程度详略不同,也由 于"种"的概念和使用缺乏共同标准,所以统计时通常以"属"为单位,本文采用属"为单位.在 古生物地理分区上,采用国内外较普遍的生物地理单元划分——大区(1ez~n),区域(Ie- 10n),区(pnce),亚区(subp?nce)和地方中心(endemiccenter)5级单位. ?幸戈为中国石油天热气总公司"九五"油气勘探科技工程项目"柴遮术盐地中,古生代地层特征与舟布(嗍一ol一 皿)部分成果. .-参加前期工作的还有檑林海同志. 收稿日期:1998年l2月22日改团日期:1999年1月15日 第2期李守军等:柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究73 有一位科学家曾经说过:一门学科与数学紧密相关的程度高低是衡量它是否完善的最佳 尺度.为此,我们用数学方法对一些定性的,非数量值的样品加以研究,以得到令人满意的结 果.针对柴达木盆地古生代生物古地理的归属问题,利用定量地层学中的二态聚类方法进行 统计和对比.所谓二态就是以有或无表示特征的性质.在找出两地区生物共同"属"后,可作 出不同地区的大冢相似系数(otsukas'm~tritycoefficient)表,根据文献[1],有 — 式中,O为大冢相似系数,c为两个地区共同属的数目,'?和'?分别为两个地区各自拥有属 的数目. 利用大冢相似系数表,可得到相似矩阵,然后采用相似系数的加权平均法,进行多次聚类, 利用每次结果,可画出O型聚类谱系图J,通过对相似系数表和聚类谱系图的综合研究得出 古地理分区结果. 2奥陶纪中国生物古地理对比研究 2.1奥陶纪中国古地理格局 奥陶纪中国古构造轮廓与寒武纪基本相似.中国北部是巨大的略呈近EW向延伸的天山 一 内蒙古一兴安岭地槽活动带.中部是秦岭一祁连山一昆仑山地槽活动带,也是近EW向延 伸.在中部和北部活动带之间是华北一塔里术地台稳定区.秦岭地槽以南是扬子地台区,以 西是甘孜一松潘和三江一西藏地槽活动区,扬子地台区的东南即是华南地槽活动区.在奥陶 纪华北一塔里木地台的北缘和南缘各有一个火山活动带,有明显的来自北部和南部的俯冲活 动.这一活动导致地槽区巨大差异沉降,形成厚度巨大并含大量火山物质的活动类型奥陶 系?.我们所进行的聚类分析和分区,正是基于以上的岩相古地理构造背景之上. 2.2奥陶纪中国代表地区古生物群相似性及生物古地理划分 本次研究是以柴达木盆地,塔里木盆地,准噶尔盆地,华北地区,陕甘宁地区及华南地区作 为研究对象,在统计了这6个地区相关古生物资料的基础上,找出每个地区奥陶纪生物属 的数量,进行不同地区问的生物相似性研究. 表1是6个地区奥陶纪地层中化石属的数量统计表,从中可以看出笔石化石较为丰富,其 次还有三叶虫和腕足类化石. 裹1柴达木及其他地区奥陶纪生翱属的数? Tablel1llenlJm~0fge~la_ntheOd日mBa~dn and啊}lan船inthe(hd叫嘶 关于奥陶纪生物地理分区,我们在前人划分方案的基础上作了修改,即将世界划分为 古地理1999年 北美一西伯利亚生物大区,中轴生物大区(亚澳生物区域)和冈瓦纳生物大区,我国大致以克拉 美丽一贺兰根山一线为界,以北属于北美一西伯利亚生物太区(西伯利亚生物区域),以南是中 轴生物大区亚一澳生物区域. (1)早臭陶世从笔石,三叶虫2个门类的大冢相似系数表(表2和表3)中可以看出,柴 裹2柴达术盆地与其他地区早奥陶世裹3柴达术盆地与其他地区早奥一世 笔石大幕相似系数三叶虫大幕相似系数裹 Table2At0teB0tsukal8ritycoe~cientchartofTable3AtrilobitesOtsul~s'mlaritycoefficient chartof theQ日id眦and妇intheEadyOrdoviciantheQairintheEariycia? 柴迭木华北华南塔里陕甘宁准噶尔 禁选术l01400.370043403670.350 华北10.441106502180.250 华南10.1460.4950.315 塔里木l0嘴50.260 陕甘宁10218 准噶尔I 田1中国早奥陶世笔石聚类分析Q型枝状图 啊.1Aap汕I?Q—c1.m蛐iUustration 0fOaimintheEadvold0 达木盆地与塔里木盆地都具有较大的相似性, 相似系数分别为0.434和0.1348;华南地区与 陕甘宁盆地具有较近的亲缘关系(表2),根据 大冢相似系数表作出的笔石聚类分析O型枝 状图(图1)表明,柴达木盆地与塔里术盆地相 似性较高,两者又与准噶尔盆地相似性较高,可 把这3个地区放在一起.而华南地区与陕甘宁 盆地相似系数o,=o.495,两者与华北地区相 似系数O=0.3295相近,可把这3个地区进 行联结,从而把早奥陶世划为2个生物区:西北 生物区和东南生物区.西北生物区又进一步划 分为2个生物亚区:准噶尔生物亚区和塔里木一柴达木生物亚区;东南生物区又划分为2个生 物亚区:华北生物亚区和陕甘宁一华南生物亚区.生物古地理分区见图2. (2)中臭陶世中奥陶世生物化石仍以笔石为主,其次为三叶虫,腕足类.柴达术盆地 根据现有资料投有发现笔石化石,三叶虫,腕足类也较少,其大冢相似系数见表4和表5. 表4柴达木盆地与其他地区中奥冉世裹5柴达术盆地与其他地区中寞囊世 笔石太寡相似系数裹三叶虫太幕相似系数裹 TaHe4A乎apO山~imiladtycoefficientchin0fTable5Atrilobites0~suka~imilafitycoeificiemchart0f thed眦andotheraintheMiddleOtdovicianthed眦Basinandotherareasinthel~iddlecia? 第2期李守军等:柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究75 1 一,.,I.....华北生柱5东南生I区:图倒 T:暂亚区''''一一生物区界拽…"生暂亚区再熊II准?承生糟亚区』—_??2塔里丰一柴达来生物亚匡 图2中国主要代表地区早奥陶世生物古地理分区略图 Fjg.2Aae0bi0邑c]ivi~on珊Ih0l1 0fthemainarea0fcIliI1日intheEarlydociaTl 从表4和表5可以看出,柴达木盆地和华北地区与其他代表地区相似系数在三叶 虫,腕足 类,笔石这3个门类中均为零,原因是柴达木盆地与华北地区不仅缺少漂浮的笔石化石,而且 缺少底栖的三叶虫,可见中奥陶世海水退出柴达木盆地与华北地区,这2个地区生物生活环境 相似;其他代表地区的相似性,就是华南地区与陕甘宁盆地亲缘关系较近,相似系数0= O.36.根据大冢相似系数作出中奥陶世笔石聚类分析Q型枝状图(图3). 从图3进一步看出,塔里木盆地与华南地 区和陕甘宁盆地相比,其相似性系数相差较 大,而准噶尔盆地与塔里木盆地的相似系数很 相近.综合相似性分析,聚类分析,把几个代: 表地区划分为4个生物区:西北生物区,柴达& 木生物区,华北生物区和陕甘宁—华南生物《 区.西北生物区进一步划分为2个生物亚区: 塔里木生物亚区和准噶尔生物亚区.生物古目 地理分区如图4."g_. 由于柴达木地壳在中奥陶世早期就已开 中国中奥陶世笔石聚类分析Q型枝状圈 A咖m器Q—cII婀m塘ly出mL? 0fCIintJlehIi衄e曲 始抬升,海水退却,中奥陶世化石稀少,晚奥陶世地壳已出嚣地表,造成晚奥陶世,志留纪和泥 盆纪海相地层缺失. 3结论 (1)早奥冉世,柴达木盆地与塔里木盆地有着较为密切的关系,而中奥冉世柴达木盆地则 为一个独立的生物地理单元; T一iI ir.1 古地理1999年 图4中国主要代表地区中奥陶世生物古地理分区略图 ng-4Apah?咽即g呷棚ldMsionillmtration0f themaina?0fOa.aintheMidgeOrdovici~ (2)奥陶纪柴达木盆地与华南,华北,陕甘宁地区皆投有亲缘关系; (3)奥陶纪柴达木盆地与现代地理位置相近的准噶尔盆地在早奥陶世处于同一个生物 区,表现出亲缘关系较近; (4)早奥陶世柴达木盆地与相邻的广大西北地区通过广海相连,而到中奥陶世,这种联系 消失,从生物古地理的角度看,柴达木孤立起来.这是因为在中奥陶世末柴达木地块抬升成 陆,从而遭受剥蚀,化石稀少. 参考文献 王鸿祯,何心一,陈健强.中国古生代珊瑚分类演化及生物古地理.北京:科学出版社.1989.175,297 于志钧,赵旭东.石油教学地质.北京:石油工业出版杜.1986.30,33 吴瑞棠,张守信.现代地层学.武汉:中国地质大学出版社.1987.104,125 温献德主编.地史学.山东东营:石油大学出版社.1998.146,161 青毒省地质矿产局.青海省区域地质志.北京:地质出版社.1991.79,l15 酵_丕基,周志毅.塔里木生物地层和地质演化.北京:科学出版社.1990.192,224 赵治信.塔里木盆地地层.北京:石油工业出版社.1997.36,71 中国科学院地学部,新l石油管理局.准噶尔盆地形成演化与油气形成.北京:科学出版社.1989.46,50 山东省区域地层表编写组.华东地区区域地层表——山东省分册北京:地质出版社.1978.1,130 山西省区域地层表编写组.华东地区区域地层表——山西省分册.北京:地质出版社,1978.(一):1, 222;(二):l,265 地质矿产部西安地质矿产研究所.西北地区古生物图册——陕甘宁分册.北京:地质出版社,1983.3, 425 期北省地质科学研究所.中南地区古生物图册.北京:地质出版社.1984 234567890l2 第2期李守军等:柴达木盆地奥陶纪生物古地理归属研究77 l3西藏自治区地质矿产局.西藏自治区区域地质志.北京:地质出版社.1993.72,102 l4中国科学院南京地质古生物研究所.中国各纪地层对比表及说明书.北京:科学出版社,1982.124—137 15赣才根等.中国的奥陶系.北京:地质出版社,1982.1,297 16古生物学基础理论丛书编委会.中国古生物地理区系.北京:科学出版社.1983.1—99 (责任编辑:穆惠珍王毅) PUlB10GEoGRA唧AF?IATII)N0F ORDOVICIANFAUNASOFTHEQAIDAMBASIN LiShoujunZhangHong (nPeuo/eum盈&ien~,嘶o,Peuo/eura Abs呲t 111etrilobites,graptolitesandbraehiopodsoftheOrdovicianintheQ.ia.mBasin8.ie?日捌with thoseinother'a孢岫ofChina.suchastheTarimBasin,the~anxl—Gansu—NingrJa(Shangm~)肛- ea,NorthChinaandSouthChina.OnthebasisofthecalculationoftheOtsllkasimilarity?血d?t,the Q—c]usteranalysisismade.1tIepalaeobi~hicalpmvincesandsubprovine~adivided.111e studyshowsthat.intheEarly0rdovician,ChimcanbedividedintotheNorthwestprovinceand the Southeastprovince.Moreover.theNorthwestprovincec?bedividedintotheTarim— Qaia~nsubl~一 inceandtheJungarsubp~,inc'e.andtheSoutheastprovincee日 I1bedividedintotheNorthChinaBIlb— provinceandtheShanganning— SouthChina~ubprovinee.1tIeQaidaIIlBasinbelo~totheTarim—Q.i— damsubprovi~ee.IntheMiddleOrdovieian,Chinac? bedividedintotheNorthwestprovince,theQ.i— SouthChinaprovince. damprovince,theNorthChinaprovinceandthe1anng— KeywordsQ.ia.mBasin,Ordovician,similaritycoefficient,palae0biog即phy AbouttheIll'stauthorLiShoujun,bomin1962,graduatedfromNanjillgIJni..~ityin1983, andobtainedaPh.D.姆eefromN蚰 jInstituteofGeologyandPalaeontology,AcademiaSinicain 1996.NowheisaIIassociateprofessoroftheDepaxtmentofPelro]eumResourcesSci~naoeo ftheIJniversi一 审ofPetroleum,andengagesinpalaeontology,stratigraphyandgec,zhemistry. 邗———_『_『 ^】主j