中国陆相上侏罗统“待建阶”综合研究报告
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发布时间：2022-06-02 18:47
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时间：2024-09-29 10:20
王思恩 季 强
（中国地质科学院地质研究所，北京 100037）
在《中国区域年代地层（地质年代）表》 中（全国地层委员会，2002），上侏罗统建立了土城子阶和大北沟阶，两者之间有一个待建阶，如表1所示。待建阶的岩石地层单位，在冀北系指张家口组，在内蒙古地区系指满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组及其相当的地层，在西北区相当什么地层尚不清楚。本课题研究的目的是通过野外调查和综合研究弄清楚待建阶的生物化石内容和生物组合序列，为建阶提供生物地层学的依据。
表1
在中国华北北部及东北地区，广泛发育一套晚侏罗世中晚期至早白垩世早期的火山岩-沉积岩系。 这套岩系向北经蒙古人民共和国的东部一直延续分布到俄罗斯的东外贝加尔广大地区。 按这套岩系的组成可大致区分为上、下两部分。上部以中基性火山岩（安山岩、玄武岩等）为主，夹厚度不等的沉积岩； 在沉积岩中含有叶肢介、介形类、昆虫、双壳类、腹足类、鱼类、爬行类、鸟类等各类化石，一般称为热河动物群或热河生物群，以Lycoptera-Eosestheria-Ephemeropsis为代表。下部以酸性火山岩为主，夹中性火山岩及少量沉积岩层，在沉积岩中含有叶肢介、昆虫、介形类、双壳类和鱼类等各类化石，其中有代表性的是Nestoria-Keratestheria叶肢介群、Ephemeropsis-Coptoclava昆虫群和Peipiaosteus鱼群，可称为早期热河动物群。在这套地层中目前依据生物地层学的研究，自下而上已建立了大北沟阶（ ）和义县阶（ ）。近几年来，通过对土城子组、后城组的生物地层的研究，进一步丰富了土城子阶的内容（王五力等，2004； 王思恩等，2008）。上述生物地层学的进展都为待建阶的研究创造了有利的条件（提供了上、下时限）。
2006 ～2007年，课题组对待建阶，即岩石地层单位的张家口组及其相当地层的生物地层作了野外调查和综合研究。
1 主要的研究工作
1.1 野外调查工作
野外工作主要调查了下列盆地和地区的一些地层剖面。
（1）在承德市的中关盆地，观察了兰家沟剖面（图1，附剖面Ⅰ，附图1）、河口村-张营子剖面和高寺台-头沟镇-兴隆山剖面，剖面总长度约25 km。观察的地层包括张家口组及其上、下地层大北沟组、土城子组（后城组）。 比较有意义的是，在兰家沟剖面的第10层（详见文后附剖面Ⅰ）采获了丰富的叶肢介化石，并在第2层和第5层凝灰岩中采集了同位素年龄样品（样品待测试）。
（2）在赤城县雕鹗盆地，课题组观察了水磨窑村北沟-水磨窑东山剖面（图1，附剖面Ⅱ），剖面总长度约4km。观察的地层包括张家口组及其下伏地层土城子组（后城组）和上覆地层大店子组、义县组。在剖面的第8层和第18层沉积岩层中分别采到了有重要意义的叶肢介和介形类等化石。
图1 张家口组及其相关地层剖面位置图
（3）观察了赤城县独石口剖面、丰宁县四岔口剖面、围场县棋盘山-甘沟门剖面，剖面总长度约11 km。观察的地层包括张家口组及其上覆地层。值得指出的是，在棋盘山-甘沟门剖面下部厚达2200 m的暗紫红色粉砂质泥岩夹砂岩、砾岩和夹火山岩的地层可能不属于张家口组，而可能属于上二叠统（P3）或下、中三叠统。
1.2 资料收集与研究工作
课题组主要收集了冀北地区的张家口组和内蒙古自治区南部及大兴安岭中、南段地区的满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组及其相当地层的岩石地层与生物地层资料与文献。
2 主要研究成果
课题组对野外获得的化石等资料进行了鉴定、研究，并结合已收集的文献、资料，在岩石地层和生物地层两方面作了综合研究，现将研究结果简述如下。
2.1 关于冀北张家口组的定义与划分
张家口组命名地在张家口附近，厚达3488 m，包含下部凝灰质砂砾岩段、中部酸性火山岩段（夹一层安山岩）和上部凝灰质砂砾岩段（图2中(2)）； 它不整合在太古宙变质岩上，而又被白垩系土井子组（K2t）不整合所覆盖，未见有化石报道。在冀北各地大都也划分出张家口组（图2），但各地所划分的张家口组与标准地的张家口组含义不尽相同。 根据岩性和化石对比来看，可以认为大北沟组＋“张家口组” 相当于标准地的张家口组（图2中(1)—(5)）。滦平盆地的大北沟组因其含有丰富的化石，而建立了大北沟阶，而冀北其他地区所划分的大北沟组则以火山岩为主夹少量沉积岩，按岩性应归岩石地层单位张家口组为宜，但因其上部或中、上部沉积夹层中含有与典型大北沟阶相同的化石组合，应视为大北沟阶同期的产物。换言之，滦平盆地、围场地区等其他地区所划分出的 “张家口组”（图2），只相当于标准地张家口组的下部。
图2 冀北-内蒙古地区张家口组、大北沟组及相关地层柱状对比图
2.2 内蒙古地区与张家口组相当地层的划分与对比
在内蒙古自治区南部和大兴安岭地区，也广泛分布有与张家口组相当的一套以酸性火山岩为主夹有中性火山岩及少量沉积的地层，各地划分不一，名称繁杂，以往称为下兴安岭群或上兴安岭群或简称兴安岭群，等等。在扎赉特旗及其以南地区，例如，在林东、林西地区，自下而上划分为满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组（图2中(6)-(7)），具有一定的代表性。按岩性，这3组应与标准地的张家口组相当。按化石，其中玛尼吐组和白音高老组所含叶肢介都是大北沟阶的典型分子，无疑应与大北沟阶相当。
在大兴安岭北段和俄罗斯东外贝加尔地区也发育有这套以酸性为主的中酸性火山岩夹沉积岩层，也产以Nestoria-Keratestheria为代表的生物组合，不过那里的地层因大都被覆盖、缺少完整的剖面出露，而无法厘清大北沟阶和张家口组罢了。
如上所述，张家口组有2种：一是标准地的张家口组，它包含了大北沟组； 二是狭义的 “张家口组”，仅指标准张家口组的下部。在内蒙古，与张家口组相当的地层为满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组，与狭义的“张家口组” 相当的地层大致相当于满克头鄂博组，与大北沟组相当的地层是玛尼吐组和白音高老组。
2.3 张家口组及其相关地层的生物地层学与建阶问题
综观张家口组及其相当地层所含生物化石，多出现在这套地层的上部（图2），以冀北滦平盆地最具代表性，它含有极丰富的叶肢介、介形类、昆虫、鱼类、双壳类等各类化石（王思恩，1981，1986，1990； 杨仁泉，1981； 庞其清等，1984，2002； 田树刚等，2004），其中又以叶肢介、介形类研究较详，划分出生物组合带和亚带，为大北沟阶的建立提供了重要依据，此阶已写入《中国区域年代地层（地质年代）表说明书》 中（全国地层委员会编著，2002）。近年来，根据对冀北及邻区大北沟组的野外调查，分析了各类化石在地层剖面中的出现和延续，本文又对大北沟阶的生物组合带、亚带作了修订（表2）。
现在张家口组中部所发现的化石也都是大北沟阶的重要分子（图2中(3)，(4)，(6)），例如，冀北赤城县样田乡水磨窑北沟剖面，第8层叶肢介有Nestoria rotalaris，N. cf.pissovi，N.xishunjingensis，N.spp.（附剖面Ⅱ）； 此外，该层所产昆虫Coptoclava longipoda，也是大北沟阶的重要分子。 又如，承德市中关盆地的兰家沟剖面第10层叶肢介有Nestoria pissovi，N.xishunjingensis，N.rotalaris，N.spp.，属种几乎与水磨窑的属种相同，这些也是大北沟阶的重要分子。 内蒙古自治区巴林右旗玛尼吐西山、八家房北山和巴林左旗海力图南山等地的满克头鄂博组上部都产叶肢介Magumbonia parameca，M.spp.，此属也是大北沟阶的常见分子。 因此，从生物地层学来看，将张家口组中部及相当地层划归大北沟阶是比较适宜的。但考虑到此层位出现的生物门类较少，属种也很单调，可能反映了生物群发展的初期阶段，为此我们建议将其也划归大北沟阶，相当于大北沟阶下部（表2）。
张家口组下部，目前发现的化石甚少，仅在内蒙古扎赉特旗阿日昆都楞苏木满克头鄂博剖面第1层和第3层发现双壳类Ferganoconcha curta，F.subcentralis，F.elongata，F.sibirica； 植物化石Ginkgoites sp.，Cladophlebis sp.，Baiera gracilis，Taeniopteris sp.，Coniopteris sp.，Phaenicopsis sp.，Otozamites sp.等，（赵国龙等，1989）。这些动、植物化石都是地史分布较长的分子，难以作为建阶的有效化石使用，但仍有一定的参考价值，可暂归为Ferganoconcha subcentralis-F.sibirica双壳类组合。
张家口组下部或狭义的“张家口组”，这套以酸性岩为主的火山岩，虽然厚度不算小，但其占据的时间不是太长，如滦平盆地的“张家口组”，厚551 ～913 m，在郝营测其底界附近年龄为（136.3±3.4）Ma（SHRIMP，U-Pb法，牛宝贵等，2003），在张家沟门其底界附近年龄值为（135.7±1.8）Ma（LA-ICP-MS，张宏等，2005）； 在井上村东测其顶部年龄值为（135.4±1.6）Ma（U-Pb法，柳永清等，2003），在张家沟门，其顶部年龄值为（135.2±2.3）Ma（LA-ICP-MS，张宏等，2005）。 由此看来，近千米厚的“张家口组” 的喷发时间不到1 Ma或在1 Ma左右，大约相当于海相地层中1个菊石带所占据的时间。
有鉴于此，对于张家口组下部这段地层可考虑有两种解决方案：一是暂归大北沟阶，置于该阶底部，暂以双壳类化石组合为代表，待以后发现其他有效化石再行修改； 二是暂缺，空着，留待以后研究解决，笔者倾向于后者（表2）。
表2 中国北部陆相中、上侏罗统的阶、岩石地层与生物带
2.4 张家口组生物地层学进展在区域地层划分对比上的意义
张家口组及相当地层的生物地层学研究的新进展在区域地层精确划分、对比上起着重要的作用，例如赤城县雕鹗盆地，迄今公开出版的文献（含地质图），都将上部的火山岩夹沉积岩（附剖面Ⅱ）和下部的红色砂、砾岩，全部划为后城组（土城子组），现在可以根据所发现的化石，进一步自下而上划分为下部的后城组（红色砂砾岩）、上部的火山岩张家口组（附剖面Ⅱ，第1层—第14层）、大店子组（第15层—第18层）和花吉营组（第19层—第21层）。又如，承德市中关盆地兰家沟剖面，以往都将第1层—第10层划为后城组，第11层至第21层划为白旗组和张家口组（附剖面Ⅰ）现在可以根据第10-（4）层的叶肢介化石和剖面的岩石组成，将第1层—第21层这套以酸性火山岩为主夹凝灰质砂、砾岩及沉积岩的地层划归张家口组（含大北沟组），其上的以安山岩为主的地层划为花吉营组（义县组）。此外，对于大兴安岭中、北部和俄罗斯的东外贝加尔覆盖比较严重、露头不好的地区，在理清地层层序、进行正确划分与对比上，也提供了一个参照标准。
3 关于土城子阶及其时代问题
土城子阶由土城子组改称而来。土城子组包括两大沉积旋回、4个岩性段和上部、下部2个叶肢介组合带、两个介形类组合带（王思恩等，2008）。对于上部组合带的时代，各类化石的鉴定比较一致，即将介形类Djungarica-Mentelliana-Damonella组合带和叶肢介Yanshanoleptestheria-Pingquania-Lingyuanella组合带置于晚侏罗世早期（Oxfordian）； 而下部的组合带各类化石鉴定的时代不一，根据叶肢介Pseudograpta群与英国海陆交互相大河口群中的叶肢介Pseudograpta群的对比，土城子组下部Pseudograpta-Sinograpta-Monilestheria叶肢介组合的时代应是晚巴通期（Late Bathonian），或延至卡洛期（Callovian）。 由此看来，土城子组是一个从晚巴通期至牛津期跨统的一个地层单位。 土城子组改称年代地层单位土城子阶而又跨统，似有不妥，需要考虑上、下部分别建阶。 为此，课题组建议：土城子阶限定在土城子组下部，以辽宁省北票巴图营子塔山沟—柳树沟林场剖面第1 ～47层（王五力等，2004）为建阶剖面，厚674 m； 以辽宁朝阳市北四家子乡马家沟至王杖子剖面第1 ～31层为辅助剖面，厚842 m。土城子组（后城组）上部另建杨树岭阶，建阶剖面在冀北平泉县杨树岭镇附近（王思恩等，2008），厚度为1043 m。 两阶的化石组合列于表2中。
致 谢 河北石家庄经济学院庞其清教授受邀参加了野外工作，并提供了水磨窑剖面介形类化石的研究成果，在此致以诚挚的感谢。
附剖面Ⅰ：承德市兰家沟剖面（据承德幅1/20万区调报告，修改）
（自上而下）
中国主要断代地层建阶研究报告（2006～2009）
中国主要断代地层建阶研究报告（2006～2009）
附图1 承德市兰家沟-前沟门剖面
附剖面Ⅱ：冀北赤城县样田乡水磨窑（水磨窑北沟-水磨窑东山）剖面
中国主要断代地层建阶研究报告（2006～2009）
中国主要断代地层建阶研究报告（2006～2009）
注：据辜骏如，1980，“河北赤城县样田-雕鹗地区中生代地层划分的探讨”修改补充。
主要参考文献
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全国地层委员会编著.2002.中国区域年代地层（地质年代）表说明书.北京：地质出版社
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