前寒武系-寒武系界线点定义国际地层学研究的重要对象

前寒武系-寒武系界线点定义国际地层学研究的重要对象

10多年前，在亚层平均系统的边界上发现了强烈变化的碳碳素成分（2-4）。这一发现促使一些科学家在其他重要的时代地层单位的边界上调查碳素结构的变化。从那时起，在一些类似事件的年代边界上发现了二叠系三叠系和粘土系石碳系的边界。因此，许多历史学家将碳素作为地层学研究的潜在工具。众所周知,前寒武系-寒武系界线是地质历史发展中最重要的一条界线,因而成为碳同位素地层学研究的重要对象.在中国,三个地区的前寒武系-寒武系交界地层发育最佳,地层学研究程度也高.它们是云南省晋宁地区、四川省峨嵋地区和长江三峡东部地区.1978年,国际地层学委员会(ICS)前寒武系-寒武系界线工作组首次参观了上述三个地区,从中选择了五条剖面,即云南晋宁地区的梅树村剖面和王家湾剖面、四川峨嵋地区的麦地坪剖面和三峡东部地区的松林坡剖面和天柱山剖面作为全球前寒武系-寒武系界线层型的工作参考剖面.1984年,该工作组正式向国际地层学委员会提出关于前寒武系-寒武系界线点定义的报告.这一报告得到国际前寒武纪地层分会的一致支持和国际寒武纪地层分会大多数成员的赞成.报告中提出,前寒武系-寒武系的界线定在中国晋宁梅树村昆阳磷矿层型剖面中渔户村组第7层之底.这意味着,梅树村剖面被工作组接受为全球前寒武系-寒武系界线层型的候选剖面.根据古生物地层学研究的结果,中国地层学家对前寒武系-寒武系界线点的位置提出A、B和C三个方案.A方案:界线置于出现小壳动物化石第一组合(Anabarites-Circotheca-Protohertzina组合)岩层之底;在梅树村剖面上,为小歪头山段之底以上约0.8m处;在麦地坪剖面上,为猫儿岗段层31E之底;在峡东剖面上,为天柱山段第6层之底.B方案:界线置于含小壳动物化石第二组合(Paragloborilus-Siphogonu-Chitus组合)岩层之底;在梅树村剖面上,为大海段第7层之底;在麦地坪剖面上,为麦地坪段层36之底;在峡东剖面上,为天柱山段第6层中间.C方案:界线划在出现最早三叶虫化石岩层之底或从富含磷酸盐岩层转变为黑色页岩的岩性转变点或平行不整合处;在梅树村剖面上,为筇竹寺组之底;在麦地坪剖面上,为九老洞组之底;在峡东剖面上,为水井沱组之底.在这些剖面中,梅树村剖面和麦地坪剖面最为重要,因为它们具有诸多优点:地层完全连续,化石丰富,岩性相近和未受岩浆活动和构造运动的影响.本文对上述两剖面中前寒武系-寒武系交界地层中包括A和B分界点在内的一段地层做了碳同位素研究,其δ13C值的变化表示在图1和图2中.如图1所示,梅树村剖面的δ13C值全为负值,从-6.7‰到-0.4‰,变化范围为6.3‰.在白岩哨段和小歪头山段,未发现δ13C值的突然变化,变化范围为2.5‰,即从-2.9‰到-0.4‰.在中谊村段的层3—6,发现了δ13C值的剧烈变化;同时还发现δ13C值的突变(从-1.5‰变为-4.7‰)出现在分界点B的层位上.此后,δ13C值在-0.8‰与-2.8‰之间平稳地变化.麦地坪剖面上,δ13C值在层31D的中和下部为正值,从0.1‰到1.7‰.进入层31D的上部,δ13C值突然变为负值-0.5‰,-0.7‰…….沿剖面向上,在层31E、层32和层33的下部全为负值,变化平稳;然后在层33上部逐渐变为正值.但是,到了层33的顶部,δ13C值突然下降到-1.9‰;在层34—39中,正、负δ13C值交替出现,从-1.9‰到2.1‰(图2).此外,Xu等和Hsu等在梅树村剖面上的分界点C的层位上发现了δ13C值的另一次突变.上述对梅树村和麦地坪两剖面碳同位素地层学的研究结果表明,在中国前寒武系-寒武系交界地层中似乎出现了大约三次碳同位素组成的突变.它们是:(1)梅树村剖面的分界点C层位上的δ13C值突变.(2)梅树村剖面的分界点B和麦地坪剖面的层33顶部、分界点B之下约12m处的δ13C值突变.(3)麦地坪剖面的层31D、分界点A之下约4m处的δ13C值突变.前寒武系-寒武系交界地层的碳同位素研究还在前苏联西伯利亚、印度和摩洛哥进行过.前苏联西伯利亚阿尔丹河流域前寒武系-寒武系交界地层剖面上缺失相当于梅树村剖面含第一和第二小壳动物化石组合的地层.因此,阿尔丹河流域前寒武系-寒武系交界地层的δ13C值变化曲线不具代表性.在印度Lesser喜马拉雅地区很厚(约900m)前寒武系-寒武系交界的地层中只分析了三十几个样品,中间有很多空白,也不能完全反映δ13C值的变化情况.摩洛哥前寒武系-寒武系分界地层发育较好,其地层层序自下而上为:下白云岩组、酒红色岩组和上石灰岩组.根据叠层石化石,前寒武系-寒武系的界限在酒红色岩组的顶部.还有一种意见把界限划在酒红色岩组之底.碳同位素研究发现了两次δ13C值的突变.一次在下白云岩组的顶部,δ13C值从7‰突然降低到-4‰,变化幅度达11‰.另一次在上石灰岩组的上部,但变化幅度不大,只有2‰左右.这一次突变的层位在最古老的三叶虫化石出现的层位之下不远处.由于在此剖面上未发现小壳动物化石,与中国上述剖面难于对比.但是,比较摩、中两国剖面上δ13C值的变化趋势,似乎可以粗略地认为,它们具有一定的相似性.首先,梅树村剖面分界点C和摩洛哥剖面上石灰岩组顶部的δ13C值的突变可能相当,因为它们出现的层位都在最初出现三叶虫的层位之下不远处.其次,摩洛哥剖面下白云岩组内出现的δ13C值突变与麦地坪剖面上层31D中出现的δ13C值突变很相似.总之,从上述世界各地前寒武系-寒武系交界地层的碳同位素地层学研究结果