蔡雄飛，王富明，廖群安，樊光明

（1 中國地質(zhì)大學(xué)生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點實驗室，中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074）（2 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊，成都 610213）

新疆東準(zhǔn)卡拉麥里碰撞帶是國內(nèi)重大基礎(chǔ)理論研究的熱點之一，尤其對碰撞帶時限問題存在不同觀點［1－5］。盡管長期以來該地區(qū)一直存在“構(gòu)造熱”，但是對地層的研究卻十分滯后，尤其對志留－泥盆系地層研究更少，對泥盆系地層的研究更是從未涉及?？ɡ溊锱鲎矌暇壷玖粝抵校辖y(tǒng)由白山包組組成，志留系上統(tǒng)由老溝組（新建）組成，泥盆系下統(tǒng)由紅柳溝組組成，泥盆系下－中統(tǒng)由卡拉麥里組組成，泥盆系上統(tǒng)由克安庫都克組組成。

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）新疆隊通過三年多系統(tǒng)的野外地質(zhì)工作，按照“有所為、有所不為”的原則，在卡拉麥里碰撞帶西部以涉及大區(qū)域重大基礎(chǔ)理論的古生界為重點，尤其在志留－泥盆系等地層的年代學(xué)、生物地層學(xué)等多方面取得了重大突破，獲得了一系列新認(rèn)識。按照國際地層表（2013）志留系四分劃分原則，建立了碰撞帶南緣志留紀(jì)、泥盆紀(jì)年代學(xué)地層序列，為東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里碰撞帶的演化及該碰撞帶時限問題的研究提供重要參考。

1 研究概況

對卡拉麥里碰撞帶南緣志留－泥盆系地層的研究十分薄弱，僅有新疆地質(zhì)局綜合研究隊（1966）白山包組進(jìn)行過較詳細(xì)的研究。白山包組由1966年新疆地質(zhì)局綜合研究隊命名，命名剖面位于卡拉麥里地區(qū)平頂山南麓，時代含義為S－D［6］1。1977年地科院地礦所與新疆地質(zhì)局區(qū)調(diào)大隊組成的地層分隊在原剖面采到圖瓦貝（Tuvaella）化石，將時代改為中志留世。在年代地層上很多學(xué)者認(rèn)為白山包組應(yīng)以產(chǎn)出大量大型圖瓦貝（Tuvaellagigantea Tschernyschew）化石為特征，白山包組在生物地層上應(yīng)以圖瓦貝（Tuvaella）的出現(xiàn)、繁盛和消失為特征［7－11］。林寶玉（1984）［12］對中國志留系進(jìn)行總結(jié)，指出產(chǎn)圖瓦貝動物群（TuvaellaBiota）地層時代為中志留世－下志留世早期（表1）。

一直以來，紅柳溝組的研究程度也不高，新疆巖石地層（1999）［6］認(rèn)為其時代為晚志留世至早泥盆世（表2）。

泥盆統(tǒng)卡拉麥里組一直是碰撞帶南緣泥盆系和濱、淺海沉積環(huán)境的代名詞，該組長期以來橫跨泥盆紀(jì)內(nèi)部三個世，代表泥盆系沉積是極不合理的（表3）［13］。位于卡拉麥里組上部的上泥盆統(tǒng)克安庫都克組在本區(qū)幾乎無人研究，有關(guān)陸相磨拉石沉積也未見報道。

表1 白山包組劃分沿革Table 1 Division history of Baishanbao Formation

表2 紅柳溝組劃分沿革Table 2 Division history of Hongliugou Formation

表3 卡拉麥里組劃分沿革表Table 3 Division history of Kalamaili Formation

2 志留系生物地層研究新進(jìn)展

2．1 中－上志留統(tǒng)白山包組生物群特征

中－上志留統(tǒng)白山包組古生物化石主要為腕足類，其次為雙殼類和腹足類。

第一段產(chǎn)小個體腕足，有薄扭貝（Leptostrophiasp．），奧氏克山小謊貝（MendacellaoshikeshanensisZhang），布克塞爾“納里夫金貝”（“Nalivkinia”hoboksarensisZhang） ，圓凸形雷氏貝（ResserellaobicularisZhang），準(zhǔn)雙分貝（Meristinasp．），巴里坤準(zhǔn)雙分貝（MeristinabarkolensisZhang），原始戟貝（Protochonetessp．），等正形貝（Isorthissp．）和扭圖瓦貝（Tuvaestrophiasp．）（圖1）。

第二段腕足類豐富，產(chǎn)以圖瓦貝（Tuvaella）為代表的組合，主要有大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew），貴州薄扭貝（相似種）（Leptostrophiacf．guizhouensisRong et al．），近平無洞貝（相似種）（Atrypacf．depressaZhang），等正形貝（Isorthissp．），薄扭貝（Leptostrophiasp．），小型薄扭貝（相似種）（Leptostrophiacf．minorRong et al．），沙爾布爾提等正形貝（相似種）（Isorthiscf．sarburtensisZhang），原始戟貝（Protochonetessp．），曲齒蚶（Cyrtodontasp．），沙爾布爾提柔無洞貝（LissatrypasarburlensisZhang），）褶準(zhǔn)無窗貝（相似種）（Athyrisinacf．plicata（Mansuy）），安嘎西蓋嘴貝（StegerhynchusangaciensisTschernyschew），腹足類始切口螺（Eotomariasp．），蓋嘴貝（Stegerhynchussp．）以及和布克塞爾準(zhǔn)攜螺貝（SpirigerinahoboksarensisZhang）等（圖2－1～圖2－5）。

圖2 白山包組第二段和第三段生物群面貌特征Fig．2 Biota visages of the second and third sections of the Baishanbao Formation

第三段圖瓦貝（Tuvaella）組合特征明顯，主要有大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew），扁平薄皺貝（Leptaenacf．depressa（Sowerby）），等正形貝（Isorthissp．），和布克塞爾準(zhǔn)攜螺貝（Spirigerinacf．hoboksarensisZhang），褶準(zhǔn)無窗貝（相似種）（Athyrisinacf．plicata（Mansuy）），拉氏圖瓦貝（TuvaellarackovskiiTschernyschew），塔斯塔貝（Tastariasp．），新疆高面石燕（TannuspiriferxinjiangensisZhang），宜城塔斯塔貝（相似種）（Tastariacf．yichengensisWang），沙爾布爾提等正形貝（相似種）（Isorthiscf．sarburtensisZhang），原始戟貝（Protochonetessp．）（圖2－6～圖2－10）。

通過對比以上生物群組合面貌，發(fā)現(xiàn)該區(qū)白山包組各段古生物雖以殼相生物為主要特征，且門類比較單調(diào)，但各段生物群組合具有明顯差異。

第一段以扭圖瓦貝（Tuvaestrophiasp．）出現(xiàn)為開始，腕足類組合主要以準(zhǔn)雙分貝（Meristinasp．）為主，也出現(xiàn)薄扭貝（Leptostrophiasp．），奧氏克山小謊貝（MendacellaoshikeshanensisZhang），和布克塞爾“納里夫金貝”（“Nalivkinia”hoboksarensisZhang），圓凸形雷氏貝（ResserellaobicularisZhang），原始戟貝（Protochonetessp．）和等正形貝（Isorthissp．）。因此，可稱為扭圖瓦貝（Tuvaestrophiasp．）－薄扭貝（Leptostrophiasp．）－原始戟貝（Protochonetessp．）生物群組合。

第二段以大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）的繁盛為特征，出現(xiàn)的腕足類組合主要為近平無洞貝（相似種）（Atrypacf．depressaZhang）、褶準(zhǔn)無窗貝（相似種）（Athyrisinacf．plicata（Mansuy））和蓋嘴貝（Stegerhynchussp．）等，其它與第一段相似。但需要指出，除大量腕足類之外，還出現(xiàn)雙殼類羽海扇（Pterinopectensp．）、腹足類曲齒蚶（Cyrtodontasp．）以及和布克塞爾準(zhǔn)攜螺貝（SpirigerinahoboksarensisZhang）等。因此，可稱為大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）－近平無洞貝（相似種）（Atrypacf．depressaZhang）－蓋嘴貝（Stegerhynchussp．）生物群組合。

第三段除了由大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）和拉氏圖瓦貝（TuvaellarackovskiiTschernyschew）共生外，還出現(xiàn)扁平薄皺貝（Leptaenacf．depressa（Sowerby））、塔斯塔貝（Tastariasp．），新疆高面石燕（Tannuspirifer xinjiangensisZhang）等。因此，可稱為大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）－拉氏圖瓦貝（TuvaellarackovskiiTschernyschew）－扁平薄皺貝（Leptaenacf．depressa）－新疆高面石燕（TannuspiriferxinjiangensisZhang）生物群組合。

綜上認(rèn)為，白山包組各段生物群組合具有不同的生物群組合，尤其是圖瓦貝（Tuvaella），在上部出現(xiàn)鼎盛，以大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）和拉氏圖瓦貝（TuvaellarackovskiiTschernyschew）共生為特征。大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）和拉氏圖瓦貝（TuvaellarackovskiiTschernyschew）是圖瓦貝動物群的典型代表，分布于圖瓦貝生物地理區(qū)域的俄羅斯境內(nèi)的阿爾泰、圖瓦、遠(yuǎn)東地區(qū)、蒙古西部及我國東北和內(nèi)蒙古等地。關(guān)于圖瓦貝（Tuvaella）的時代，有學(xué)者認(rèn)為其時代為中志留世［11］，也有學(xué)者認(rèn)為屬于中志留世－晚志留世早期［12］。筆者經(jīng)過精細(xì)的生物地層、巖石地層等多方面工作，在該剖面上獲得對圖瓦貝動物群地質(zhì)時代連續(xù)演化的序列。從白山包組第一段看，始終未出現(xiàn)圖瓦貝（Tuvaellasp．），而是以扭圖瓦貝（Tuvaestrophiasp．）出現(xiàn)為開始，第二段以大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）出現(xiàn)為特點，第三段以大型圖瓦貝（TuvaellagiganteaTschernyschew）和拉氏圖瓦貝（TuvaellarackovskiiTschernyschew）先后出現(xiàn)為特征，即拉氏圖瓦貝 （TuvaellarackovskiiTschernyschew）在本剖面處于圖瓦貝（Tuvaellasp．）演化的頂峰。而老溝組圖瓦貝（Tuvaellasp．）迅速消失。與第二段相比，第三段圖瓦貝（Tuvaellasp．）比第二段的圖瓦貝（Tuvaellasp．）繁盛，幾乎每層都可見之。

此外，在圖瓦貝（Tuvaellasp．）組合帶里有很多共生分子，雖然多是地方性分子，不足以大范圍對比，但根據(jù)地質(zhì)歷程，其明顯可劃分為兩類：一類地質(zhì)時間較長，可延伸到下、中泥盆世；另一類地質(zhì)時間較短，限于志留世，如新疆高面石燕（TannuspiriferxinjiangensisZhang）、蓋嘴貝（Tegerhynchus）等，它們一般從中志留世出現(xiàn)可以延伸到上志留世早期，個別蓋嘴貝（Tegerhynchus）可到上志留世中期。

根據(jù)剖面生物組合帶劃分，從圖瓦貝（Tuvaellasp．）縱向演化特征和一些重要組合分子共生特征上看，圖瓦貝（Tuvaellasp．）動物群始現(xiàn)中志留世，不排除延伸到上志留世早、中期的可能，一些重要成員可延伸到上志留世早、中期。

2．2 上志留統(tǒng)老溝組生物群特征

上志留統(tǒng)老溝組以圖瓦貝（Tuvaellasp．）消失，出現(xiàn)中、晚志留世常見的小鴿小無洞貝（相似種）（Atrypellacf．columbellaBarrande），單褶準(zhǔn)無窗貝（相似種）（Athyrisinacf．uniplicataGrabau），安嘎西蓋嘴貝（StegerhynchusangaciensisTschernyschew）等分子為特征。因此，生物群組合為小鴿無洞貝（Atrypellacf．columbellaBarrande）－單褶準(zhǔn)無窗貝（Athyrisinacf．uniplicataGrabau）－安嘎西蓋嘴貝（StegerhynchusangaciensisTschernyschew），時代為上志留世（圖3）。

圖3 老溝組主要腕足類化石生物群面貌Fig．3 Biota visages of brachiopod fossils of the Laogou Formation

3 泥盆系生物地層研究新進(jìn)展

3．1 頂志留統(tǒng)、下泥盆統(tǒng)紅柳溝組生物地層特征

志留系頂統(tǒng)、泥盆系下統(tǒng)紅柳溝組以產(chǎn)珊瑚和放射蟲為特征。珊瑚主要產(chǎn)在第二段，有肥厚灌木孔珊瑚（Steatothamnoporasp．）、溝孔珊瑚（Striatoporasp．）、擬灌木孔珊瑚（Parathamnoporasp．）和放射蟲。第一段和第三段以放射蟲為主（圖4）。第二段可稱為肥厚灌木孔珊瑚（Steatothamnoporasp．）－溝孔珊瑚（Striatoporasp．）－擬灌木孔珊瑚（Parathamnoporasp．）組合帶，具濃厚的下泥盆統(tǒng)珊瑚色彩。在新疆地區(qū)一直將其作為上志留統(tǒng)－下泥盆統(tǒng)的沉積，本文暫作為頂志留統(tǒng)－下泥盆統(tǒng)的沉積。

圖4 紅柳溝組生物群面貌Fig．4 Biota visages of the Hongliugou Formation

3．2 下－中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組生物地層特征

下－中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組雖然生物化石稀少，尤其是第一段幾乎不產(chǎn)化石，但在夾層細(xì)碎屑巖系中發(fā)育不少微體放射蟲化石。第二段在細(xì)碎屑巖系中發(fā)育大量灰?guī)r透鏡體，采獲不少珊瑚、腕足和海百合莖化石。本項目采獲的珊瑚化石有雙錐珊瑚（未定種）（Diplochonesp．）和腸狀珊瑚（未定種）（Enterolasmasp．）等。腕足類化石有中華薄腔貝（相似種）（Leptocoeliacf．sinicaSu）（圖5－1）和海百合莖等，其中中華薄腔貝（相似種）（Leptocoeliacf．sinicaSu）和腸狀珊瑚（未定種）（Enterolasmasp．）為早泥盆世的代表分子，而雙錐珊瑚（未定種）（Diplochonesp．）僅出現(xiàn)在中泥盆世，因此該組時代定為早－中泥盆世。

我們認(rèn)為，盡管第一段產(chǎn)豐富的微體放射蟲化石，但由于發(fā)生過較強(qiáng)重結(jié)晶作用，導(dǎo)致這些微體放射蟲化石多為球狀，鑒定其時代十分困難。第二段生物化石主要集中在灰?guī)r透鏡體中，生物群面貌以珊瑚、腕足、海百合莖等組合為特點，說明當(dāng)時的水體明顯變淺，生物群具濃厚的下、中泥盆世特色。因此，卡拉麥里組從生物組合看，其應(yīng)為早－中泥盆世沉積的產(chǎn)物。

3．3 上泥盆統(tǒng)克安庫都克組生物地層特征

上泥盆統(tǒng)克安庫都克組巖性以礫、砂質(zhì)韻律組成的礫巖夾粗－中砂巖為主體，化石稀少，克安庫都克組第一段采獲古植物先鱗木（未定種）（Prelepidondronsp．）（圖6），時代主要為晚泥盆世。因此，我們認(rèn)為該區(qū)的克安庫都克組應(yīng)為晚泥盆世的沉積產(chǎn)物。

圖5 卡拉麥里組生物群組合面貌Fig．5 Biota visages of the Kalamaili Formation

圖6 克安庫都克組第一段采獲的先鱗木（未定種）Fig．6 Prelepidondronsp．discovered in the first section of Keankuduke Formation

4 時代建立及研究意義

4．1 時代建立

對卡拉麥里碰撞帶南緣的志留－泥盆系地層進(jìn)行重新理順（表4），認(rèn)為原定于中志留世的白山包組應(yīng)重新解體：下、中部為白山包組，上部應(yīng)為“老溝組”。解體后的白山包組應(yīng)為中志留世－晚志留世早－中期，老溝組為晚志留世地層。

早泥盆世由原跨晚志留世晚期－早泥盆世的紅柳溝組組成，根據(jù)珊瑚動物群組合特征，重新厘定為頂志留統(tǒng)－早泥盆統(tǒng)。其上的卡拉麥里組多年來一直代表整個泥盆統(tǒng)，根據(jù)珊瑚動物群結(jié)合下部碎屑鋯石定年（386 Ma）可確定為下－中泥盆統(tǒng)。晚泥盆世克安庫都克組磨拉石沉積類型以往都放在下石炭統(tǒng)松喀爾蘇組，本此研究根據(jù)植物先鱗木（Prelepidondronsp．）重新厘定為上泥盆統(tǒng)。

表4 卡拉麥里碰撞帶南緣志留－泥盆系地層序列Table 4 Silurian－Devonian stratigraphic sequences in the southern margin of Kalamaili collision zone

續(xù)表

4．2 研究意義

新建立的卡拉麥里碰撞帶南緣的志留－泥盆系地層序列，對碰撞帶構(gòu)造演化階段進(jìn)行了約束。中－上志留世早－中期到泥盆紀(jì)早－中期始終為海進(jìn)序列。中－上志留世早－中期本區(qū)由“風(fēng)暴?！鞭D(zhuǎn)為晚志留世晚期“動蕩?！?，泥盆紀(jì)早期至下－中期下部斜坡形成，表明下、中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組“洋盆體系”并沒有消失。晚泥盆世克安庫都克組磨拉石沉積類型出現(xiàn)，是洋盆關(guān)閉的標(biāo)志［14］，這一研究成果對卡拉麥里洋盆的閉合時間進(jìn)行了限定［13］。早石炭世初期東準(zhǔn)噶爾地區(qū)隨后進(jìn)入后碰撞演化階段［15］?？ɡ溊锱鲎矌暇壍闹玖簦嗯柘档貙有蛄械慕?，為該區(qū)碰撞演化階段注入了新的研究內(nèi)容，填補(bǔ)了泥盆紀(jì)演化階段的空白，為晚泥盆世洋盆關(guān)閉提供了年代學(xué)和沉積學(xué)依據(jù)。

致謝：本文腕足類化石由吳順寶、何衛(wèi)紅教授鑒定，珊瑚化石由李志明教授鑒定，植物化石由黃其勝教授鑒定，在此表示感謝！

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