Open Journal of Nature Science
Vol.2 No.03(2014), Article ID:14206,6 pages
DOI:10.12677/OJNS.2014.23005

Brief Analysis on Setting Criterion of Conodont Hindeodus parvus in P/T Boundary

Liansheng Lin1,2, Meng Wan3, Yu Fang1,2*

1Office of the Mountain-River-Lake Development Committee of Jiangxi Province, Nanchang

2Center for Remote Sensing/GIS Application of Jiangxi Province, Nanchang

3916 Team, Jiangxi Provincial Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Jiujiang

Email: lin52@126.com, *fangyu@mrl.org.cn

Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Received: Jul. 11th, 2014; revised: Jul. 23rd, 2014; accepted: Aug. 12th, 2014

ABSTRACT

The article discusses the Conodont Hindeodus parvus in marine P/T boundary layer in China (Dongling Village of Xiushui County, Jiangxi Province; Shangsi Village of Guangyuan City, Sichuan Province; Meishan Town of Changxing County, Zhejiang Province), India (Kashmir Guryul Ravine), and Union of Soviet Socialist Republics (Azerbaijan Achura), and the point location where they appear for the first time. It also explains the important significance of setting criterion for demarcating marine P/T boundary layer, suggesting that the partition criterion for P/T biostratigraphic boundary would be set on the point locations where they firstly appear in single-phase sedimentsuccessive section, with well-preserved cardinal tooth and serration of Hindeodus parvus.

Keywords:Hindeodus parvus, Permian/Triassic Biostratigraphic Boundary

浅析P/T界线层中牙形刺Hindeodus parvus的标准性

林联盛1,2,万  梦3,方  豫1,2*

1江西省山江湖开发治理委员会办公室,南昌

2江西省遥感信息系统中心,南昌

3江西省地质矿产勘查开发局916大队,九江

Email: lin52@126.com, *fangyu@mrl.org.cn

收稿日期:2014年7月11日;修回日期:2014年7月23日;录用日期:2014年8月12日

摘  要

本文讨论了中国(江西修水东岭、四川广元上寺和浙江长兴煤山)、印度(克什米尔Guryul Ravine)、前苏联(阿塞拜疆Achura)等地的海相P/T界线层中牙形刺Hindeodus parvus,及其首次出现的点位,阐述了其标准性对海相P/T界线划分的重要意义。建议以产于单相且沉积连续剖面,主齿和细齿均保存完好的Hindeodus parvus的首次出现的点位,作为P/T生物地层界线划分的标准。

关键词

牙形刺,Hindeodus parvus,二叠纪/三叠纪生物地层界线

1. 引言

牙形刺Hindeodus parvus在二叠纪/三叠纪(P/T)生物地层划分中的重要性,已经被越来越多的地质学家所证实。

传统的二叠纪/三叠纪界线划分方案是以菊石Otoceras带作为三叠系底界。由于很多学者认为Otoceras带的下部属于二叠纪,以及所有产Otoceras的层位下部均有地层的缺失,且Otoceras的分布又仅限于北方生物区,因而主张用牙形刺作为二叠/三叠系界线生物地层标准。即,将二叠纪/三叠纪界线置于Hindeodus parvus带的底部,也即以Hindeodus parvus的首次出现作为三叠纪的开始[1] -[4] 。

经国际地层委员会二叠–三叠系界线工作组(2000年1月)、国际地层委员会三叠系分会(2000年6月)、国际地层委员会(2000年11月)和国际地质科学联合会(2001年3月)四轮组织投票认证,中国浙江长兴县煤山(D剖面,即葆青剖面)已被列为全球层型剖面和层型点位(即俗称的“金钉子”(Golden Spike)),成为国际三叠系中第一个通过的GSSP。“全球层型剖面和点”是全球确定唯一的点位,作为国际对比标准,其确立的条件是研究程度、地层完整性、全球可对比性和可进入性(开放性)。它的确立标志着所在国的地层研究水平,是一项科学荣誉[5] 。

国际地学界对这枚“金钉子”长达几十年的研究和讨论,其原因可以归咎于二叠纪/三叠纪界线层中Hindeodus parvus鉴定的分歧。特别是对一些标本不够完整的化石存在较大的意见分歧,导致不同剖面上“首次出现”的层位,尤其是点的确切位置难以用统一的标准衡量,故而产生对比的混乱。因此,深入研究二叠纪/三叠纪界线层Hindeodus parvus的标准性,寻找其在单一岩相的连续剖面中首次出现的位置,是进一步研究二叠纪/三叠纪界线的关键。

本文根据江西修水东岭剖面界线地层中Hindeodus parvus化石和其产出的层位[6] -[9] ,通过与国内外二叠纪/三叠纪界线层中的Hindeodus parvus化石及其产出位置、剖面连续性、岩相等的对比,提出二叠纪/三叠纪界线层中的Hindeodus parvus的标准性概念,并探讨了二叠纪/三叠纪界线。

2. 江西修水东岭P/T界线层剖面

朱相水等(1994)在江西修水东岭的二叠纪/三叠纪界线层剖面中,发现了3层Hindeodus parvus。现仅摘录涉及二叠纪/三叠纪界线层附近的部分剖面如下。

下三叠统大冶组下段(Tid,未测完)

37. 浅黄、紫红色薄至中层灰泥岩。                                           5.26 m
36. 浅灰、浅黄、紫红色中厚层灰泥岩。产牙形刺(JNW100)Hindeodus parvus, Clarkina sp.    5.70 m
35. 黄灰、肉红、紫红色中厚层灰泥岩。产牙形刺(JNW97)Hindeodus parvus.         5.06 m
34. 灰绿、紫红色薄层灰泥岩。产牙形刺(JNW92)Hindeodus mimutus.                1.27 m
33. 棕黄色粘土层。                                                          0.02 m
32. 深灰色微薄层至薄层灰泥岩。含牙形刺(JNW85)Clarkina sp.                    1.62 m
31. 灰色含紫红色条带薄至中层泥灰岩。                                        2.76 m
30. 灰白、浅黄色含紫红色斑点状中厚层生屑泥粒岩,顶部为灰泥岩。含牙形刺(JNW81, 79) Hindeodus mimutus, (JNW81)Ellisonia sp., (JNW8)Hindeodus triassica                          3.66 m
29. 灰、紫红色厚至巨厚层含砾屑粒泥岩–灰泥岩。                               2.5 m
28. 灰黄色微带紫红色薄至中层灰泥灰岩。                                       1.99 m
27. 黄灰色薄层灰泥岩夹紫红色微薄层条带。产牙形刺(JNW74)Hindeodus parvus.      0.20 m
26. 灰黄色微带紫红色薄层含砂屑泥灰岩。                                       0.13 m
25. 棕黄色粘土层。产介形虫(JNW72)Cavellina sp.                                 0.07 m

——————整合——————

上二叠统长兴组(P2c)

长兴组上段(Pwang#_s:sup22c)

24. 灰、灰绿、紫红色薄至中层灰泥岩。产水螅(JNW70)和海绵(JNW69)碎片。       3.11 m
23. 浅灰色、灰色中至厚层生屑泥粒岩、颗粒岩。产有孔虫(JNW88-66)、蜓、钙藻以及海绵(JNW67)

碎片。                                                                      7.69 m

如剖面所示,江西修水东岭二叠纪/三叠纪界线层的下三叠统大冶组下段中,Hindeodus parvus最早出现在27层。其距25层的界线粘土层(即棕黄色粘土层)顶部只夹有13 cm的含砂屑灰泥岩(26层)。这是迄今为止世界上发现的Hindeodus parvus的最低层位[7] -[9] 。

3. 界线层中的Hindeodus parvus

Hindeodus parvus一种是Kozur and Pjatakova (1976) [10] 在前苏联阿塞拜疆Achura地区三叠系底部发现并建立的新种(Kozur and Pjatakova,1976,fig. 1a-d为Pa分子),当时归属Anchignathodus属,指定fig. 1b为正模。正模标本产于Ophiceras commune带的上部,距Paratirolites层约7 m处。

1977年,Kozur再次发表了Anchignathodus parvus新种(Kozur,1977,fig.,17,19,20为Pa分子),重新指定了正模(Kozur,1977,fig. 17,与1976年的fig. 1a为同一照片)。该标本位于Ophiceras commune带下部,距Paratirolites层约1.5 m[11] 。

1989年,Kozur认为原Hindeodus parvus的含义广,又以Kozur and Pjatakova (1976)的fig. 1c为正模建立Hindeodus postparvus新种。新种与Kozur等(1976)指定的Hindeodus parvus正模产于同一样品,而Hindeodus postparvus是高于Isarcicella isarcica带的一个牙形刺带[12] 。

Kozur等(1976, 1979)两次指定正模时,都没有列举Hindeodus parvus产地的详细剖面,故其“首次出现”的位置,无从得知。

Matsuda(1981)研究了印度克什米尔Guryul Ravine剖面的牙形刺动物群,在Otoceras woodwardi带上部发现了Hindeodus parvus(Matsuda, 1981, pl. 5. Fig. 1-3)。该标本酷似Kozur等(1976, 1977)的图影[13] 。克什米尔的牙形刺研究,特别是Hindeodus parvus及其层位的研究相当重要。因为那里的二叠/三叠系地层比较完整,Hindeodus parvus丰富且保存完美,研究亦很详细。遗憾的是缺乏可资对比的标志层(如界线粘土层),且有机变质度高[14] 。

我国华南地区二叠/三叠系界线地层中的Hindeodus parvus已有大量报道。据Yin Hongfu (1994)统计,分布在九省19个地区[15] 。最早发现华南有Hindeodus parvus的是王志浩等(1981)。但是四川江油、北川三叠系底部Hindeodus parvus的具体层位由于分层太粗而难以确定[16] 。从资料分析,研究较详细的只有四川广元上寺[17] 、浙江长兴煤山[18] -[23] 和江西修水东岭[6] -[9] 三条剖面。

在四川广元上寺剖面,最早出现在层30(样品采集号Gsc30-4)的样品中。其下的层28上部(距顶界45 cm处)出现作者认为是早三叠世的新种Anchignathodus decrescens sp. n.,再往下大约厚90 cm的地层中未见牙形刺化石。且不说Hindeodus parvus的标本是否典型,单从过渡层内没有逐层发现牙形刺,也就无法确定Hindeodus parvus的准确层位了。

浙江长兴剖面,最早报道有Hindeodus parvus的是王成源、王志浩[17] (1981,图版1,图20),但后来又认为鉴定有误[19] 。

最早报道浙江长兴煤山葆青剖面(D剖面)二叠/三叠系界线层中有Hindeodus parvus的是张克信(1984)[15] 。1989年张克信发表了Anchignathodus parvus的图影(图版1,图22,登记号85187)。然此标本主齿已断,细齿保存亦很差,引起一些争议[19] 。

王成源等亦在长兴煤山葆青剖面发现Hindeodus parvus(图版55,图2,标本号ACT113/112698)。但该标本出现的层位较高,在“界线层3”之上的青龙灰岩的最底部。

浙江长兴煤山忠心大队剖面(Z剖面)报道有Hindeodus parvus(图版II,图1,2;图版III,图3,6,7)[19] ,不过其标本保存亦较差。尽管剖面研究很细,牙形刺Hindeodus parvus产出的点的位置有目前已知最高的精确度(±4 cm),但标本同样不太典型。

华南地区典型的Hindeodus parvus首推江西修水东岭的标本[6] 。如前所述,在该地,该种产于三叠纪早期的大冶灰泥岩中。其最低层位位于距界线粘土层(厚13 cm)顶界的灰泥岩层。该标本由王成源分析、鉴定。修水东岭的标本(图版1,图1,6)[6] -[9] 与克什米尔Guryul Ravine剖面的标本(pl. 5, fig. 1-3)[11] ,以及前苏联阿塞拜疆Achura的标本(fig. 1a, 1b)[10] 极为相似(度量结果见表1)。

4. 界线层中Hindeodus parvus的首次出现点的位置分析

近年来,报道产出Hindeodus parvus的地点很多。但位于二叠/三叠系连续沉积的剖面则很少,而比

Table 1. Measurements of Hindeodus parvus

表1. Hindeodus parvus度量结果表

较典型、剖面研究详细且能确定产出位置的剖面就更凤毛麟角了。

据张克信报道[15] [16] ,中国浙江长兴县煤山葆青剖面的Hindeodus parvus最低层位在下三叠统殷坑组最底部(层27),比Otoceras层的底界(即距界线粘土层顶面)高约15 cm。而忠心大队剖面,王成源[19] 发现最早出现Hindeodus parvus的层位在“界限层上部”(相当于盛金章等[20] 的第四层上部),其距“界线粘土层底高约15 cm”。

印度克什米尔Guryul Ravine剖面是一条非常重要的剖面,亦是国外唯一一条Hindeodus parvus标本典型、保存甚佳、剖面研究详细的二叠/三叠系界线层剖面。在该剖面上,Hindeodus parvus首次出现的层位是层56上部的灰岩。该灰岩层上下均为页岩,之下没有界限粘土层等标志层,难与其他剖面进行对比。

江西修水东岭剖面,Hindeodus parvus出现的最低层位(层27)距界线粘土层顶面为13 cm,比张克信[16] 、王成源[19] 所示的浙江煤山剖面还要低2 cm。更重要的是,该剖面产出的Hindeodus parvus是华南迄今为止已知的最典型的标本。而且该剖面自二叠系顶部至三叠系底部,除界线粘土层外均为灰岩或泥灰岩沉积。这样单一岩性,又产出非常典型、标准的Hindeodus parvus,不仅在华南,乃至全球也十分罕见。其重要性和意义不言而喻。

然而,由于种种原因,江西修水东岭地区的二叠/三叠纪界线生物地层还没有得到系统、综合和细致的研究。尽管这样,并且只是随机在厚20 cm的层27中采取了一个1 kg的牙形刺样品,就获得了十分完美的牙形刺Hindeodus parvus标本。此外,层27之下的13 cm灰泥岩(层26)中,以及更下的二叠系地层顶部,都没有系统地采样分析,无法了解牙形刺动物群的完整面貌和种系演化关系。但是,前人研究的成果,已经预示出美好的前景:即,通过更细致的,详细至厘米级的切片取样分析,在层26和层27,甚至在层25,有可能获得确切的Hindeodus parvus首次出现的点的位置!

5. Hindeodus parvus的标准性与P/T生物地层界线

综上所述,二叠/三叠纪界线生物地层中的Hindeodus parvus标本,目前的资料以前苏联阿塞拜疆Achura地区、印度克什米尔Guryul Ravine和中国江西修水东岭地区的标本最为典型,但研究程度详细的剖面只有中国浙江长兴县煤山和印度克什米尔Guryul Ravine。

然而,对于Hindeodus parvus的鉴定,不同学者依据的特征不同。

Kozur and Pjatakova(1976) [7] 描述的前苏联阿塞拜疆Achura地区的Hindeodus parvus特征是:“刺体小,具有宽而椭圆的基沟。基沟表面平坦,前部有一个高大的主齿,高度超过其后的细齿。主齿稍向后倾,紧接主齿后有一排细齿,一般4~8个,9~10个颇为罕见。细齿要么全部直立且高度相等(除最后一个非常小的细齿外;如果有9~10个细齿,最后2~3个极小),要么有点向后倾且高度变化不规则,或者向后逐渐降低。齿片后缘有些向下弯曲。”

Matsuda(1981)[10] 记述的印度克什米尔Guryul Ravine剖面的Hindeodus parvus特征是:“刺体小,短而高。反口面后部2/3平或稍凹,前部次棱角状或浑圆。主齿不太宽,齿尖尖或次浑圆,有些种稍向后弯。紧挨主齿的细齿的高度约为主齿高度的1/2或2/3。细齿6~9个,基部愈合。前半部细齿的高度几乎相等,后半部细齿向后高度逐渐降低。口视齿片直或稍向内弯。”

笔者仔细研究了江西修水东岭剖面所产的Hindeodus parvus图影,认为与Kozur and Pjatakova(1976) [7] 、Kozur(1977)[8] 和Matsuda(1981)[10] 描述的主要特征一致。Hindeodus parvus种应以“高而不太宽的主齿,细齿齿尖浑圆且高度约为主齿高度的1/2或2/3,主齿后方4~6个细齿直立且高度几乎相等”为其主要特征。而细齿后缘是否陡直,是否有很小的细齿等,不是其主要的特征。Kozur and Pjatakova(1976) [7] 所示正型标本“主齿后有一个小的、低矮的细齿”,可能为某种畸变所致。

通过上述对比,作者认为有必要强调Hindeodus parvus种的标准性和专一性。考虑到克什米尔和江西修水东岭剖面中,Kozur and Pjatakova(1976) [7] 描述的正模标本(图1b)出现的层位低,标本更臻完美,而且特征典型易辨,故依此标本为标准,提出特征为:“刺体小,短而高。主齿不太宽,齿尖钝尖或次浑圆,有时稍向后弯。细齿一般5~9个,基部愈合。紧挨主齿的4~6个细齿直立,高度约为主齿的1/2或2/3,其顶尖连线近水平;后半部细齿高度变化不规则,或向后高度逐渐减小。齿后缘陡直或稍向外微凸,有时见有极小的细齿。”

故此,笔者建议以Kozur and Pjatakova(1976) [7] 的正型标本为准,且主齿、细齿均保存完整的、在单一岩性的连续剖面上的首次出现的点的位置,来精确确定二叠/三叠系生物地层界线。

从现有资料分析,印度克什米尔Guryul Ravine剖面有机变质程度高,所有牙形刺都是黑色的,孢子、疑源类等微体化石都不复存在,故不符合要求。

笔者期望,在国际、国内相关组织和机构,特别是国内外顶级专家的大力支持下,江西修水东岭牙形刺动物群的组成和个体系统演化序列与关系,将能获得重大突破,有助于提高二叠/三叠系生物地层界线的认知和科学性。

6. 结论

笔者认为,深入研究二叠纪/三叠纪界线层Hindeodus parvus的标准性,寻找其在单一岩相的连续剖面中首次出现的位置,是进一步研究二叠纪/三叠纪界线的关键。

1) 到目前为止,江西修水东岭二叠纪/三叠纪界线层是迄今为止世界上发现的Hindeodus parvus的最低层位,其距界线粘土层顶部只夹有13 cm的含砂屑灰泥岩。

2) 本文认为有必要强调Hindeodus parvus种的标准性和专一性,并提出Hindeodus parvus种的标准特征为:“刺体小,短而高。主齿不太宽,齿尖钝尖或次浑圆,有时稍向后弯。细齿一般5~9个,基部愈合。紧挨主齿的4~6个细齿直立,高度约为主齿的1/2或2/3,其顶尖连线近水平;后半部细齿高度变化不规则,或向后高度逐渐减小。齿后缘陡直或稍向外微凸,有时见有极小的细齿。”

3) 笔者建议以Kozur and Pjatakova (1976)的正型标本为准,且主齿、细齿均保存完整的、在单一岩性的连续剖面上的首次出现的点的位置,来精确确定二叠/三叠系生物地层界线。

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NOTES

*通讯作者。

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