陳貴英,韓乃仁,周又敏,鄭 昊,龐崇進(jìn)

(1.桂林理工大學(xué) a.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室;b.廣西有色金屬隱伏礦床勘查及材料開發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心,廣西 桂林 541006;2.廣西科技師范學(xué)院,廣西 來賓 545004)

華南泥盆-石炭紀(jì)地層較好地記錄了一次全球性的海退事件,引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。桂林興安拓村,是桂林理工大學(xué)多年來普通地質(zhì)學(xué)和地史古生物學(xué)的實習(xí)基地。最早在此工作的有王志堯、韋煒烈、何令儀、戴國铦老師,他們?yōu)楣鹆掷砉ご髮W(xué)古生物實驗室采集了大量的下石炭統(tǒng)珊瑚、腕足化石。20世紀(jì)60年代至今,拓村一直作為桂林理工大學(xué)的實習(xí)地點。1985年,張家志老師帶領(lǐng)郭周平以“桂林及其鄰區(qū)下石炭統(tǒng)碳酸鹽相地層對比”為其畢業(yè)論文,在此測過剖面，并采集了一些化石,但未公開發(fā)表。李鳳麟等[1]在研究華南下石炭統(tǒng)海膽時,其中一個標(biāo)本即產(chǎn)于此剖面上部；后來李酉興等[2]在研究三葉蟲Paladin(Sinopaladin)guibeiensis、P.(S.)subcylindricus和P.(S.)xinganensis中提到的“廣西興安東北約7.5 km,興安至界首公路西側(cè)”即本文實測的拓村剖面； 張家志[3-4]在研究紅波特珊瑚時也曾在此剖面工作。

雖然此處化石豐富,卻沒有一個實測剖面，也未進(jìn)行過系統(tǒng)的古生物學(xué)研究。本文以拓村剖面下石炭統(tǒng)為研究對象，通過野外剖面測量、古生物化石采集與鑒定，以及區(qū)域地層對比，從而限定了此剖面地層的形成時代和沉積環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

桂北興安及鄰區(qū)位于南嶺東西向成礦帶的西段,區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北東向為主。研究區(qū)北部貓兒山-越城嶺為加里東期-印支期復(fù)合巖體,南東側(cè)為海洋山加里東期花崗巖。區(qū)內(nèi)地層從老到新包括前寒武系、寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系和白堊系(圖1)。其中石炭紀(jì)地層層序完整、分布廣泛且出露較好,化石相當(dāng)豐富。桂北石炭系的典型剖面在羅城仫佬族自治縣,包括巖關(guān)階和大塘階,其中大塘階自下而上包括黃金組、寺門組和羅城組[6],可與貴州下石炭統(tǒng)地層單元進(jìn)行對比(表1)。

興安地區(qū)石炭系包括下石炭統(tǒng)巖關(guān)組(C1y)、下石炭統(tǒng)黃金組(C1h)、下石炭統(tǒng)寺門組(C1s)和中-上石炭統(tǒng)羅城組(C1-2l)(圖1)。 巖關(guān)組以灰?guī)r、含燧石灰?guī)r夾白云巖為主,底部多為頁巖及砂巖,上部局部有頁巖,厚250～400 m。黃金組主要以灰?guī)r為主,夾鈣質(zhì)頁巖,厚度變化大,200～1 100 m。寺門組為頁巖夾砂巖和泥質(zhì)灰?guī)r,1～3層含煤,厚40～70 m。羅城組為灰色中厚層灰?guī)r,夾白云質(zhì)灰?guī)r、砂巖和泥質(zhì)灰?guī)r,厚200 m。整體而言,桂北地區(qū)石炭紀(jì)地層的沉積相帶分布基本繼承了晚泥盆世地層的格局。早石炭世早期,桂東北地區(qū)出現(xiàn)濱海潮坪、開闊臺地和臺地邊緣斜坡沉積相類型,晚石炭世則主要以局限臺地相和臺地淺灘相夾臺地斜坡相為主[7]。同時,石炭紀(jì)地層賦存有煤、錳、磷及白云巖、石灰?guī)r等礦產(chǎn),是廣西重要的含礦層位[7]。

圖1 桂林興安及其鄰區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)廣西壯族自治區(qū)1∶50萬數(shù)字地質(zhì)圖[5]修改)Fig.1 Geological map of Xing′an County in GuilinQ—第四系; K—白堊系; P2-3—中-上二疊統(tǒng); C2-P1—上石炭統(tǒng)-下二疊統(tǒng); Cs-l—寺門組-羅城組(未分); C1-2l—羅城組; C1s—下石炭統(tǒng)寺門組; C1h—下石炭統(tǒng)黃金組; C1y—下石炭統(tǒng)巖關(guān)組; D3—上泥盆統(tǒng); D2—中泥盆統(tǒng); D1—下泥盆統(tǒng); O—奧陶系; ∈—寒武系; p∈—前寒武系;γ5—印支期花崗巖; γ3—加里東期花崗巖

2 實測地層剖面

本次工作對興安北拓村附近下石炭統(tǒng)黃金組剖面進(jìn)行了詳細(xì)的野外測量,剖面(圖2—圖4)描述如下:

上覆地層,寺門組頁巖、泥巖,中間夾有泥頁巖,頁巖中夾有炭質(zhì)頁巖,泥灰?guī)r中含少量珊瑚化石(野外層號 GS5),含Gigantoproductus?

12.5 m

———整合接觸———

4.灰色泥灰?guī)r及灰白色泥巖,巖石遭受風(fēng)化后較破碎,含泥質(zhì)較高(野外層號 GS4),產(chǎn)珊瑚:Auloclisia、Lophophyllum、Kueichouphyllum; 腕足類:Gigantoproductus?和Cleiothyridina。

119.6 m

3.灰白色泥灰?guī)r,鈣質(zhì)泥巖,巖石遭受風(fēng)化后破碎,含少量的鐵質(zhì)結(jié)核及大量珊瑚化石(野外層號 GS3),產(chǎn)珊瑚:Kueichouphyllumsinense、K.heishikuanenseYu、AuloclisiaelegantulaWu et Zhao、Auloclisiasp.、Heterocaninia、Neoclisiophyllum、Arachnolasma、Clisiophyllum、Sugiyamaella(?)和Michelinia; 腕足類:Pugilishunanensis、Plicochonetes、Daviesiella、Delepinea、Avonia、Echinoconchuselegans、E.subelegans、Dictyoclostus、Levitusia、Wellerella、Neospirifer、Punctospirifer、Cleiothyidinaroyssii、C.media、AthyrisyazitanensisJin et Liao、Vitiliproductusgr?beri(Krenkel)和Composita;三葉蟲:Paladin(Sinopaladin)xinganensisLi et Yuan、P. (S.)subcylindricusLi et Yuan和P. (S.)guibeiensisLi et Yuan。同時產(chǎn)菊石(圖4b)、少量苔蘚蟲、海百合莖及海膽骨刺。

19.1 m

2. 灰色中層泥質(zhì)灰?guī)r,中間夾有泥巖及頁巖,產(chǎn)大量單體珊瑚和腕足類化石(野外層號 GS2),產(chǎn)珊瑚:Kueichouphyllumsinense、Neoclisiophyllum和Michelinia;腕足類:Pugilishunanensis、Echinoconchus、Neospirifer、Punctospirifer、Cleiothyridina、Plicochonetes和Wellerella;三葉蟲:Pa1adin(Sinopaladin)xinganensis。

122.66 m

1.深灰色微晶灰?guī)r,夾有硅質(zhì)團(tuán)塊(圖4a),含有少量復(fù)體和單體珊瑚,和零星腕足類化石(野外層號 GS1),珊瑚化石包括Kueichouphyllum、Thysanophyllum(?);腕足類主要為長身貝類Dictyoclostus。

118.8 m

下伏地層被第四系掩蓋。

表1 廣西與貴州下石炭統(tǒng)生物地層單元對比與劃分Table 1 Biostratigraphic correlation of Lower Carboniferous in Guangxi and Guizhou

圖2 桂林興安拓村下石炭統(tǒng)黃金組實測地層剖面圖Fig.2 Measured section of the Lower Carboniferous Huangjin Formation of Tuocun in Xing′an County， Guilin

圖3 興安拓村下石炭統(tǒng)黃金組實測剖面綜合柱狀圖Fig.3 Stratigraphic column of Lower Carboniferous Huangjin Formation of Tuocun in Xing′an County1—灰?guī)r;2—泥質(zhì)灰?guī)r;3—泥灰?guī)r;4—頁巖;5—泥巖;6—炭質(zhì)頁巖;7—鈣質(zhì)頁巖

3 關(guān)于地層時代的討論

對中國下石炭統(tǒng)的研究起始于俞建章[8],其中貴州下石炭統(tǒng)的研究程度較高[14-17]。 俞建章[8]將貴州獨山地區(qū)下石炭統(tǒng)珊瑚化石從下至上劃分為4個帶,即Cystophrentis帶、Pseudouralinia帶、Thysanophylloides帶和Yuanophyllum帶。20世紀(jì)80年代中期以后,微體化石的研究結(jié)果表明,產(chǎn)珊瑚Cystophrentis帶的革老河組應(yīng)為上泥盆統(tǒng),而Pseudouralinia、Thysanophylloides、Yuanophyllum3個帶分別相當(dāng)于巖關(guān)階、大塘階黃金組、大塘階寺門組和羅城組(表1)。

圖4 桂林興安下石炭統(tǒng)黃金組野外照片F(xiàn)ig.4 Field photographs of Lower Carboniferous Huangjin Formation in Xing′an County,Guilina—深灰色灰?guī)r夾硅質(zhì)團(tuán)塊; b—菊石化石

從桂北興安拓村剖面看,出現(xiàn)的大量Kueichouphyllum和Auloclisia,還有不少Heterocaninia、Neoclisiophyllum、Arachnolasma等珊瑚化石大致可以與貴州威寧下石炭統(tǒng)的鴨子塘組[16](表1)相對比,在珊瑚化石帶上應(yīng)當(dāng)與貴州的Kueichouphyllumsinense-Auloclisia珊瑚組合一致。但無論在其上部或者底部石灰?guī)r的位置卻找不到復(fù)體的Thysanophyllum和Diphyphyllum珊瑚。大量出現(xiàn)的化石幾乎皆為單體珊瑚,復(fù)體珊瑚罕見。

從腕足動物化石看,腕足類Vitiliproductusgr?beri、Athyrisyazitangensis、Pugilishunanensis、Delepinea以及Plicochonetes也是威寧鴨子塘組常見的化石。

從這兩類化石的種屬來看,本次工作所測的拓村剖面地層基本上與貴州威寧鴨子塘組相當(dāng)。 也就是說,此段地層從化石上看應(yīng)該屬于黃金組,而且是上部。 因為其以Kueichouphyllum和Auloclisia為特點,又含Pugilishunanensis和Vitiliproductusgr?beri以及Echinoconchus,但沒有貴州獨山地區(qū)同期地層中常見的Thysanophyllum。 因為Thysanophyllum是復(fù)體珊瑚,在純灰?guī)r中才會有。 而興安拓村剖面黃金組則以泥灰?guī)r及頁巖為主,巖相上不利于Thysanophyllum和Diphyphyllum的生長。 在GS1可能會有,但此灰?guī)r有不少硅質(zhì)團(tuán)塊(圖4a),僅有少量珊瑚和腕足。 GS2和GS3主要是泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r為主,含泥量太大,更不利于群體珊瑚生長。 在GS4,則出現(xiàn)有Gigantoproductus,也還有少量珊瑚,應(yīng)該是接近黃金組的頂部,靠近寺門組的層位,《廣西的石炭系》[11]中提出的Gigantoproductus延限帶。 實際上,從黃金組的末期已經(jīng)開始有Gigantoproductus了,它還能與Kueichouphyllum和Auloclisia共生,但數(shù)量不太多,到寺門組才大量出現(xiàn)。

吳望始等[16]在討論貴州威寧石炭紀(jì)和早二疊世早期的生物群落時,提到了Gigantoproductus-Kueichouphyllum群落,認(rèn)為鴨子塘組頂部到十里鋪組(表1)是一個過渡群落,這與興安拓村剖面的情況一致。黃金組的頂部與寺門組之間,存在著同一類型的腕足和珊瑚群落。吳望始等[16]在介紹Kueichouphyllumsinense-Auloclisia組合時提到，“值得指出的是無論在黔南、桂北或湘中,歸習(xí)組,黃金組或石蹬子組中的珊瑚,屬種都是很少的,標(biāo)本數(shù)量不多。它們?yōu)門hysanophyllum,Diphyphyllum和Kueichouphyllum等,其他有少量的Arachnolasma的代表?！惫饢|北地區(qū)在黃金組晚期泥灰?guī)r增加,含泥量增加,珊瑚,尤其是單體珊瑚,相當(dāng)豐富,個體也很多,而Thysanophyllum和Diphyphyllum則很少出現(xiàn),這與地區(qū)性的水體深度和巖相有關(guān)。但在同一層位中,還有相當(dāng)數(shù)量的三葉蟲和小型菊石(圖4b)以及棘皮動物,桂東北地區(qū)好幾個地方都在這個層位見到海膽,例如李鳳麟等[1]的LovenechinusgunyiiLi,He et Zhang,NeolovenechinusguangxiensisHe et Li,這表明黃金組上部的巖相比較適合多種海生無脊椎動物的生存,應(yīng)作深入研究。

4 結(jié) 論

(1)桂林興安拓村黃金組上部以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主,向上漸變?yōu)槟嗷規(guī)r、泥巖和頁巖互層,含豐富的珊瑚和腕足類化石,同時含有少量三葉蟲、菊石、海百合莖等化石,反映了淺海沉積環(huán)境。

(2)依據(jù)所發(fā)現(xiàn)的珊瑚和腕足類化石,興安拓村黃金組上部可與貴州獨山地區(qū)鴨子塘組相對比，但拓村剖面并未出現(xiàn)Thysanophyllum,可能與興安地區(qū)早石炭世水體含泥量較高有關(guān)。