陳孝紅，周　鵬，張保民，危　凱，張　淼

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205）

·簡訊·

峽東地區(qū)上埃迪卡拉系巖石、生物、層序和碳同位素地層及其年代學(xué)意義

陳孝紅，周鵬，張保民，危凱，張淼

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205）

本文系統(tǒng)研究了峽東燈影峽上埃迪卡拉系陡山沱組上部至燈影組石板灘段及其區(qū)內(nèi)與之同期不同相區(qū)（或古地理部位）地層巖石、生物、層序和碳同位素地層，結(jié)果發(fā)現(xiàn)峽東埃迪卡拉系陡山沱組—燈影組界線附近地層橫向上存在臺地相、高陡邊緣臺地邊緣相和盆地相多種沉積相類型，燈影組的底界和內(nèi)部劃分明顯受沉積相的制約，以白云巖出現(xiàn)為標(biāo)志的燈影組底界是一個明顯的穿時面。與燈影組中部存在的兩次海進—海退旋回相對應(yīng)不僅發(fā)生了兩次δ13C的上升和下降，而且發(fā)生了兩次重要的生物輻射事件，在石板灘段下部和上部分別出現(xiàn)了具有全球廣泛對比意義的葉狀埃迪卡拉動物和管狀Cloudiniids動物。據(jù)此可以將峽東燈影組劃分出兩個可以進行全球?qū)Ρ鹊哪甏貙訂挝汇粝A和龍燈溪階。由于龍燈溪階上部，繼Cloudiniids消失之后，小殼化石出現(xiàn)之前發(fā)生了δ13C的震蕩下降，并在燈影組白馬沱段底部出現(xiàn)了最小δ13C達到－12‰的碳同位素強烈負偏離。因此，生物和碳同位素組成變化特點及其全球?qū)Ρ蕊@示長江三峽地區(qū)寒武系的底界應(yīng)大致與燈影峽剖面上燈影組石板灘段與白馬沱段界線一致。

燈影組；穩(wěn)定碳同位素；埃迪卡拉動物；管狀動物；埃迪卡拉系－寒武系界線

CHEN X H，ZHOU P，ZHANG B M，WEI K，ZHANG M.

Geology and Mineral Resources of South China，2016，32（2）：87-105.

雖然峽東地區(qū)作為中國南方埃迪卡拉系劃分對比的標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)，具有悠久的研究歷史［1］，但迄今為止，有關(guān)區(qū)內(nèi)上埃迪卡拉系的內(nèi)部劃分，特別是燈影組的巖石地層、生物地層和年代地層以及穩(wěn)定碳、氧同位素地層等研究方面尚有不少值得進一步研究和完善的地方。在巖石地層方面，由于在燈影峽層型剖面上的燈影組下部并未見到陡山沱組層型剖面上陡山沱組頂部發(fā)育的黑色炭質(zhì)頁巖層段（第四段）［2］。加之，燈影峽剖面上的陡山沱組出露不佳，地層序列保存不完整，因此，陡山沱組層型剖面上所見的陡山沱組第四段在燈影峽剖面上是否存在，或者相變?yōu)楹栀|(zhì)條帶的薄層狀灰?guī)r、白云巖仍存在不同的看法［3］。在生物地層和年代地層研究方面，雖然燈影組石板灘段內(nèi)部產(chǎn)豐富的遺跡化石［4-5］、埃迪卡拉型動物化石和文德生物化石［6-8］以及管狀動物化石［9-10］等，具有利用生物化石開展全球?qū)Ρ鹊目赡?，但這些生物化石的年代地層意義仍未揭示，有關(guān)埃迪卡拉系內(nèi)部分統(tǒng)、建階的方案和年代地層單位界線層型剖面和點的確定仍然處于研究與探討之中［11-12］。雖然穩(wěn)定碳同位素地層在埃迪卡拉系年代地層單位劃分對比中的作用日益受到重視，且前人對燈影峽燈影組進行過多次穩(wěn)定碳同位素地層學(xué)研究［13-15］。但早期的穩(wěn)定碳同位素地層研究樣品間距太大，后期研究過程中，由于葛洲壩修建所引起的長江水位上升，影響了剖面的通行條件，不利于樣品的連續(xù)采集和高分辨率碳同位素地層的研究。近年來，隨著三峽旅游公路的修建，燈影峽剖面重新被揭露，從而不僅有利于剖面沉積序列的重新觀察，而且為連續(xù)采集新鮮的碳同位素樣品提供了有利條件。為此，本文擬通過燈影峽新近旅游公路修建而重新揭露的上埃迪卡拉系陡山沱組上部—燈影組下部剖面的重新測量及其巖石、生物、層序和碳同位素化學(xué)地層的重新調(diào)查與綜合研究，重新厘定燈影組底界的含義，分析探討燈影組內(nèi)部可能的年代地層單位劃分對比界線，進而為我國埃迪卡拉紀(jì)年代地層系統(tǒng)的建立提供新的依據(jù)。

1　地質(zhì)概況

長江三峽地區(qū)在大地構(gòu)造位置上位于揚子地臺北部。區(qū)內(nèi)埃迪卡拉系與下伏南華系、上覆早古生代地層呈環(huán)帶狀連續(xù)出露在黃陵穹窿周緣（圖1）。區(qū)內(nèi)埃迪卡拉系露頭良好，沉積連續(xù)，自下而上劃分為陡山沱組和燈影組。其中燈影組的巖石組合在縱向分布上具有明顯的三分性特征，可進一步劃分為上部白馬沱段、下部蛤蟆井段白云巖和中部石板灘段灰?guī)r，橫向三段厚度變化明顯，燈影峽往東往北，至?xí)苑濉⒄拇迤阂粠粲敖M下部和上部白云巖的厚度逐步增大，中部灰?guī)r段的厚度變小，往西往南，至秭歸青林口、廟河一帶則正好相反，燈影組主要相變?yōu)楸訝罨規(guī)r，上部和下部白云巖，特別是下部蛤蟆井段白云巖厚度明顯變薄至不到1 m的厚度［2］。

2　材料和方法

本次研究主要針對上埃迪卡拉系陡山沱組第四段-燈影組石板灘段在巖石地層、生物地層、年代地層和碳同位素地層研究的不足和問題，有目的地選擇峽東不同古地理部位燈影組的不同層、段開展目的不同的調(diào)查研究工作。主要包括：1）以修訂和完善燈影峽燈影組碳、氧同位素記錄為目的所開展的燈影峽剖面陡山沱組上部至燈影組石板灘段剖面實測和碳同位素樣品的采集與分析。2）針對燈影峽燈影組底界的確定和區(qū)域橫向?qū)Ρ?，對宜昌李家院子和黃牛巖等地?zé)粲敖M-陡山沱組界線地層進行實測和碳、氧同位素樣品的采集和分析。3）針對燈影峽燈影組生物地層和年代地層劃分對比問題，重點補充開展宜昌黃牛巖燈影組埃迪卡拉型動物化石和遺跡化石的采集和研究以及李家院子燈影組上部的管狀動物化石和碳、氧同位素樣品的系統(tǒng)采集、分析和研究（圖1）。

燈影峽上埃迪卡拉系剖面的測量采用導(dǎo)線法進行，其余剖面直接用鋼卷尺測量。同位素樣品盡量采集沒有遭受構(gòu)造影響的新鮮碳酸鹽巖，對于單層厚度較大，巖性變化不明顯的層段，樣品最大間距控制在5 m以內(nèi)；對于單層巖層較薄，巖性變化明顯的層段，樣品間隔適當(dāng)加密。但對本次發(fā)現(xiàn)的碳同位素組成具有明顯異常的燈影組白馬沱段下部第51層和52層下部進行了二次加密采樣和測試。所采集巖石樣品在室內(nèi)進行切片觀察，選取新鮮和未受方解石脈改造破壞區(qū)域采用牙鉆碾磨取樣，以備送樣測試?？紤]到燈影峽和黃牛巖燈影組碳氧同位素組成變化以往研究單位取得的進展［13-15］，本次將采自黃牛巖陡山沱組第三段至燈影組石板灘段的樣品交由中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心測定，燈影峽燈影組蛤蟆井和石板灘段的樣品送中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)重點實驗室進行測定，其余剖面的樣品，包括在燈影峽白馬沱段下部第51層和52層下部加密采集的重復(fù)測試樣品和李家院子剖面采集的樣品交由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室測試完成。上述三個單位的同位素比值測試均在MAT-251進行，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室采用的參考標(biāo)準(zhǔn)為Vienna Pee Dee組的箭石（V-PDB），其余兩個單位的參考標(biāo)準(zhǔn)為Pee Dee組的箭石（PDB）。重復(fù)分析的結(jié)果表明碳酸鹽巖13C的分析精度均為±0.1‰。

圖1　峽東地區(qū)地質(zhì)簡圖與剖面分布位置示意圖Fig.1 Generalized geological map ofthe eastern Yangtze Gorges

3　結(jié)果

3.1宜昌燈影峽剖面

宜昌蓮沱燈影峽是燈影組的命名剖面，不僅在中國南方埃迪卡拉系是多重劃分對比的標(biāo)準(zhǔn)剖面，同時也是最早和較多地研究燈影組碳同位素地層特征的剖面之一［1，13，16］。本次研究集中在對最近新開旅游公路重新揭露出的燈影組中下部蛤蟆井段、石板灘段。

重新揭露的燈影峽燈影組蛤蟆井段和石板灘段地層出露良好，層序清楚。其中，燈影組下伏陡山沱組頂部為薄層狀含硅質(zhì)結(jié)核或條帶白云巖、鮞粒白云巖。燈影組蛤蟆井段厚約140 m，下部以灰色厚層-塊狀白云巖、鮞白云巖礫屑白云巖發(fā)育為特征，上部主要為青灰色薄—厚層狀泥晶白云巖，中部發(fā)育硅質(zhì)條帶，頂部夾角礫狀白云巖。石板灘段底部10.3 m為硅質(zhì)灰?guī)r夾極薄層白云巖，下部90 m為黑色薄層狀含硅磷質(zhì)結(jié)核或條帶灰?guī)r，產(chǎn)豐富的文德帶藻化石。上部為96 m的薄層狀硅質(zhì)白云巖、白云巖，向上夾多層厚層-塊狀白云巖、硅化白云巖。中部薄層白云巖中發(fā)育燧石結(jié)核，產(chǎn)管狀動物化石［9］。上部上覆燈影組白馬沱段為厚層塊狀粉晶白云巖（圖2A）。

圖2　峽東地區(qū)埃迪卡拉系燈影組巖石地層、層序地層和碳、氧同位素變化曲線及其對比Fig.2 Litho-and sequence stratigraphy，and δ13C（‰，VPDB）and δ18O（‰，VPDB）profiles ofthe Ediacaran DengyingFormation in the eastern Yangtze Gorges and their correlations

燈影組蛤蟆井段和石板灘段內(nèi)部的碳同位素組成雖然沒有出現(xiàn)區(qū)內(nèi)陡山沱組內(nèi)部那樣的強烈振蕩現(xiàn)象［4，17-18］，但也不像Jianget al.［15］所指出的那樣穩(wěn)定。本次研究在燈影組蛤蟆井段所采集的41件碳氧同位素樣品中的δ13C平均值為2.69‰?？v向上，δ13C在蛤蟆井段底部出現(xiàn)其最大值6.24之后震蕩下降，至蛤蟆井段頂部出現(xiàn)該段δ13C最小值0.43下。

燈影組石板灘段50個樣品的δ13C平均值為2.52‰。在石板灘段內(nèi)部，伴隨石板灘段底部地層沉積環(huán)境海平面的快速上升，地層中的δ13C也相應(yīng)地從該段底部的1.25‰迅速增大至5.97‰。之后δ13C發(fā)生輕微下降，并在石板灘段下部薄層灰?guī)r和中部薄層白云巖地層中穩(wěn)定地變化在2‰～3‰之間，至石板灘段上部，伴隨厚層塊狀白云巖夾層的出現(xiàn)，地層中的δ13C進一步下降至0～1之間。至燈影組白馬沱段底部厚層塊狀粉晶白云巖夾中厚層微晶白云巖地層發(fā)生了碳同位素的明顯負偏離，δ13C從該層底部1.02‰向上4 m迅速下降至-7‰，甚至更低（-12‰）。但在隨后3 m的地層中的δ13C又從-5‰左右迅速上升到2‰附近（表1，圖2A）。

3.2宜昌李家院子剖面

宜昌李家院子剖面燈影組下伏陡山沱組第四段厚約0.3～0.7 m，由下部發(fā)育水平層理的中—薄層狀白云巖和上部發(fā)育滑塌構(gòu)造或包卷層理的薄層白云巖夾薄層泥巖組成。與下伏陡山沱組第三段上部厚層狀白云巖夾極薄層泥巖之間存在一個明顯的凹凸不平面。燈影組蛤蟆井段厚約30 m，中下部以垮塌角礫白云巖發(fā)育為特征，上部為中—薄層狀白云巖，發(fā)育大量的硅質(zhì)條帶或結(jié)核?？逅堑[白云巖主要由砂屑白云巖和礫屑白云巖巖塊和揉皺構(gòu)造發(fā)育的白云巖組成。石板灘段厚約220 m，下部為薄層狀夾中層狀灰?guī)r，含燧石結(jié)核或條帶，發(fā)育滑塌構(gòu)造。上部為中—薄層狀灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，向上白云巖含量升高，產(chǎn)Cloudina等管狀動物化石。頂部為薄—中厚層狀白云巖（未見頂）（圖2B，圖3）。

剖面上碳同位素地層組成研究主要圍繞產(chǎn)管狀動物化石的燈影組石板灘段中—上部進行（表2，圖2B）。樣品采集和分析結(jié)果顯示，以石板灘段中部白云質(zhì)灰?guī)r的出現(xiàn)為標(biāo)志所劃分的石板灘段下部靠近上部的 22個樣品的的 δ13C平均值為2.827‰，最小 δ13C為 1.49‰，最大 δ13C為3.66‰。石板灘段中部68個樣品的的δ13C平均值為2.24‰，最小δ13C為-0.65‰，最大δ13C為3.74‰。石板灘段上部灰?guī)r夾薄層白云巖地層碳同位素組成存在強烈震蕩的特點，22個樣品的δ13C平均值為1.66‰，最小δ13C為-1.22‰，最大δ13C 為3.22‰。其上石板灘段頂部薄層白云巖中δ13C震蕩升高至3‰附近之后趨于穩(wěn)定，該段地層23個樣品的δ13C平均值為2.85‰，最小δ13C為1.01‰，最大δ13C為4.03‰。

3.3宜昌黃牛巖剖面

黃牛巖陡山沱組上部—燈影組下部剖面沿頭頂石東側(cè)公路出露，露頭良好。實測結(jié)果顯示，陡山沱組四段為黑色頁巖，上部夾灰?guī)r透鏡體，厚8.3 m。燈影組下部蛤蟆井段為厚22.1 m的薄—中厚層狀白云巖，上部發(fā)育分選磨圓較差的同生角礫白云巖。燈影組蛤蟆井段—石板灘段之間接觸界面不平整，上覆石板灘段底部為薄層狀灰?guī)r，向上薄層灰?guī)r中發(fā)育滑塌構(gòu)造，指示石板灘段下部地層沉積環(huán)境有從臺地向臺地邊緣斜坡轉(zhuǎn)變，水體不斷加深的趨勢。該地石板灘段未見頂，在第一個滑塌層之上，距離石板灘段底部約20 m的黑灰色極薄層泥晶—微晶灰?guī)r間夾亮晶灰?guī)r中產(chǎn)埃迪卡拉型動物化石Yangtziramulus zhangi以及遺跡化石等（圖2E，圖4C）。碳同位素組成測定結(jié)果表明，燈影組下部蛤蟆井段和石板灘段下部的碳同位素組成與燈影峽剖面同期地層的碳同位素組成相似，蛤蟆井段的δ13C有自下而上有先升后降的變化趨勢，蛤蟆井段的δ13C從底部的0.92有向上逐步升高，至中部達到其最大值4.4‰，到蛤蟆井段與石板灘段界線附近又下降為1.18段，此后在石板灘段下部又迅速升高至5.66之后保持相對穩(wěn)定（表3，圖2E）。

表1　燈影峽剖面燈影組碳、氧同位素測試結(jié)果Table 1 δ13C and δ18O of samples from the Dengying Gorges section，Yichang

續(xù)表

續(xù)表

4　比較與討論

4.1燈影組底界及其內(nèi)部劃分

宜昌黃牛巖、李家院子和燈影峽上埃迪卡拉系陡山沱組上部第四段至燈影組石板灘段地層剖面測量及其巖石、生物、和碳同位素研究結(jié)果顯示峽東地區(qū)埃迪卡拉系陡山沱組三段和四段之間以及燈影組蛤蟆井段和石板灘段、石板灘段中部和下部以及石板灘段與白馬沱段下部之間曾經(jīng)發(fā)生過海平面的下降事件（圖2）。其中與燈影組底界劃分緊密相關(guān)的海平面升降旋回開始于陡山沱組第四段，至燈影組蛤蟆井段頂部結(jié)束。以此為基礎(chǔ)，所獲得的上述不同剖面燈影組底界地層的劃分對比結(jié)果暗示區(qū)內(nèi)陡山沱組—燈影組界線地層沉積時期已經(jīng)具有明顯的巖相古地理分異，燈影組底界劃分標(biāo)志與古地理部位相關(guān)，至少存在以下三種不同的類型（圖4）。

第一種類型的燈影組底界以宜昌黃牛巖剖面為代表（圖4C），主要分布在黃陵背斜南翼宜昌蓮沱田家園子、黃牛巖、西翼秭歸泗溪、青林口、廟河等地。這種類型的燈影組底界劃分標(biāo)志與陡山沱組標(biāo)準(zhǔn)剖面上燈影組底界劃分標(biāo)志基本一致，以燈影組蛤蟆井段底部薄—中厚層狀白云巖的出現(xiàn)為標(biāo)志與下伏陡山沱組上部第四段黑色炭質(zhì)頁巖相區(qū)分。該相帶內(nèi)的燈影組蛤蟆井段下部為薄—中厚層狀白云巖，上部白云巖中發(fā)育帳篷構(gòu)造和膏鹽角礫白云巖。巖石組合序列指示上述地區(qū)燈影組/陡山沱組界線附近的沉積環(huán)境在海平面上升時期為深水盆地環(huán)境，晚期伴隨海平面下降而轉(zhuǎn)化為局限盆地。由于這些地區(qū)以盆地相為主，因此所對應(yīng)的燈影組以石板灘段薄層灰?guī)r發(fā)育為特點，燈影組下部蛤蟆井段和上部白馬沱段白云巖不發(fā)育，厚度為幾米至數(shù)十米不等。

表2　李家院子剖面燈影組碳、氧同位素測試結(jié)果Table 2 δ13C and δ18O of samples from the Lijiayuanzi section，Yichang

續(xù)表

續(xù)表

圖3　宜昌李家院子燈影組石板灘段中部發(fā)育的兩種不同的管狀動物化石Fig.3 Twokinds ofdifferent tubular fossils in the middle part ofthe Shibantan member ofthe DengyingFormation at Lijiayuanzi，Yichang，Hubei China.

表3　宜昌黃牛巖剖面燈影組下部碳、氧同位素測試結(jié)果Table 3 δ13C and δ18O of samples from the Lijiayuanzi section，Yichang

圖4　峽東地區(qū)埃迪卡拉系陡山沱組－燈影組界線地層劃分對比圖（圖例見圖2）Fig.4 The subdivisions and correlations ofthe boundarybetween the Dengyingand DoushantuoFormations in the eastern Yangtze Gorges.（Legends for the logsee Fig.2）

第二種類型的燈影組底界以宜昌李家院子（仙人洞）剖面為代表（圖4B）。該種類型的陡山沱組與燈影組之間以一層厚0.03 m的硅質(zhì)巖、泥巖為標(biāo)志，陡山沱組上部由發(fā)育水平層理的中—薄層狀白云巖和發(fā)育滑塌構(gòu)造或包卷層理的薄層白云巖夾薄層泥巖組成（圖4B）。燈影組蛤蟆井段以垮塌角礫白云巖發(fā)育特征，頂部為中—薄層狀白云巖。燈影組/陡山沱組界線附近的這種巖石組合序列特征顯示該區(qū)在陡山沱組上部沉積時期就開始進入臺地邊緣斜坡發(fā)育階段，至燈影組下部沉積時期表現(xiàn)得更為突出，轉(zhuǎn)化為高陡的臺地邊緣。與此對應(yīng)的燈影組的三分性特點與第一種類型的燈影組相似，以石板灘段薄層灰?guī)r發(fā)育為特點，只是下部蛤蟆井段發(fā)育垮塌角礫白云巖，中部石板灘段內(nèi)部滑塌構(gòu)造相對發(fā)育，上部白馬沱段白云巖中的顆粒較細，以薄層泥晶白云巖為主，證明這些地區(qū)的燈影組以陸棚斜坡—盆地相沉積位置，晚期因海平面下降轉(zhuǎn)化為局限盆地沉積。

第三種類型的燈影組底界以宜昌燈影峽燈影組的標(biāo)準(zhǔn)剖面或宜昌曉峰滴水巖剖面為代表（圖4A），主要分布在宜昌棋盤山以東的宜昌蓮沱、曉峰滴水巖等地，以燈影組底界灰白色厚層—塊狀砂屑細晶白云巖的出現(xiàn)與下伏陡山沱組頂部灰黑色中—薄層狀細晶白云巖相區(qū)分。由于這些地區(qū)的陡山沱組第四段主要為中—厚層狀灰?guī)r，含硅質(zhì)、磷質(zhì)結(jié)核的白云巖、鮞粒白云巖，因此，陡山沱組第四段與上伏燈影組蛤蟆井段下部之間沉積相連續(xù)，巖性漸變過渡［17］，為臺地邊緣淺灘相沉積，只是至燈影組蛤蟆井段下部時進入淺灘快速增長發(fā)育時期，地層的沉積速率增大，地層單層厚度變厚。與此對應(yīng)的燈影組在巖石組合特征上三分性明顯，下部蛤蟆井段和上部白馬沱段白云巖的厚度與中部石板灘段薄層灰?guī)r的厚度接近，證明這些地區(qū)的燈影組以臺地邊緣淺灘沉積為主，中期因海平面上升進入陸棚斜坡沉積環(huán)境。

4.2海平面變化與碳同位素地層

峽東不同古地理部位燈影組碳同位素組成變化的對比顯示，峽東地區(qū)埃迪卡拉系燈影組碳同位素組成受古地理（或沉積環(huán)境）和海平面變化的多重影響。

巖石組合序列和沉積相標(biāo)志分析顯示，以蓮沱燈影峽和曉峰滴水巖剖面為代表的燈影組底部附近地層的海平面升降變化旋回開始于陡山沱組第四段底部，在陡山沱組—燈影組界線附近達到海平面最高，之后逐步下降，至蛤蟆井段頂部達到其最低點，形成了燈影組第一個海平面升降旋回或燈影組下部層序（簡稱LDYS）。與之對應(yīng)，陡山沱組第四段至燈影組蛤蟆井段下部的δ13C隨海平面的上升而出現(xiàn)輕微正偏離，燈影組蛤蟆井段的δ13C總體上有隨海平面下降而出現(xiàn)輕微的負偏離的現(xiàn)象。但與之對應(yīng)的宜昌黃牛巖和秭歸泗溪等地的陡山沱組第四段表現(xiàn)為黑色頁巖，在黃牛巖一帶所含透鏡體灰?guī)r中的δ13C具有強烈負偏離現(xiàn)象，其上覆燈影組底部薄層白云巖的δ13C仍然為負值，但之后δ13C隨海平面下降先由負轉(zhuǎn)為正，在蛤蟆井段中部達到其最大值之后逐步下降，在蛤蟆井段—石板灘段界線附近出現(xiàn)一個與蓮沱剖面相似的碳同位素組成輕微負偏離。不同相區(qū)同期地層中碳同位素組成的上述明顯差異，顯示與這一時期海水中的碳同位素組成存在一個明顯的梯度相關(guān)［15］，區(qū)域內(nèi)碳同位素組成變化的對比可能僅適用于相同環(huán)境或水深條件。

燈影組石板灘段與下伏蛤蟆井段之間明顯的巖性轉(zhuǎn)換面是區(qū)內(nèi)燈影組中部最為明顯的另一個層序不整合面。開始于石板灘段底部的燈影組第二個海平面變化旋回，結(jié)束于石板灘段中部中厚層狀白云巖之頂，并由此形成燈影組第二個海平面升降旋回或燈影組中部層序（簡稱MDYS）（圖2A）。在蓮沱燈影峽、霧河和黃牛巖一帶主要由燈影組石板灘段下部薄層狀灰?guī)r和中部薄層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖組成。但往西至秭歸泗溪、廟河一帶該海平面變化旋回的頂界面不清，證明這一次的海平面下降的幅度不大。此次海平面升降變化旋回中碳同位素組成變化趨勢與燈影組下部旋回碳同位素變化趨勢相似，早期伴隨海平面上升而出現(xiàn)短暫的輕微正偏離之后，δ13C保持一段時間的穩(wěn)定，直到海平面下降，白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖的出現(xiàn)，才發(fā)生δ13C的輕微下降。此次海平面升降旋回中碳同位素組成在區(qū)域上的相對穩(wěn)定和縱向上變化的相似性，證明峽東地區(qū)當(dāng)時的古海洋環(huán)境和古地理條件區(qū)域接近，除了海侵時期生物含量的增加以及海退時期可能的陸源碎屑含量增加或生物減少或多或少地影響當(dāng)時海水碳同位素的組成外，整個峽東地區(qū)當(dāng)時海水中碳同位素組成特點接近。

燈影組中部第三個海平面變化旋回或上部程序（UDYS）在峽東蓮沱燈影峽剖面上對應(yīng)于石板灘段上部，主要由底部薄層狀灰?guī)r，中部薄層狀硅質(zhì)白云巖和上部厚層夾薄層白云巖組成（圖2A）。往西至黃牛巖、李家院子一帶相變?yōu)橛上虏勘訝罨規(guī)r，中部含燧石結(jié)核或條帶厚層狀灰?guī)r和上部薄層狀白云巖組成。該層序內(nèi)部碳同位素組成變化特點與前述燈影組第二個海平面變化旋回的碳同位素組成變化特點相似，但伴隨海平面上升和下降所發(fā)生的δ13C的上升和下降幅度較小，未見明顯δ13C負異常。

峽東燈影峽剖面上燈影組第四個海平面變化旋回以燈影組上部白馬沱段中厚層狀含內(nèi)碎屑白云巖、鮞粒白云巖的出現(xiàn)為標(biāo)志，頂部以寒武系水井沱組底部明顯的層序轉(zhuǎn)換面為界。同期地層碳同位素組成變化以燈影組白馬沱段底部和天柱山段頂部分別出現(xiàn)兩次δ13C負偏離為特點。從天柱山段的小殼化石具有梅樹村期小殼化石組合1和組合2混生的特點來看，天柱山段沉積時期區(qū)內(nèi)局部地區(qū)就存在陸上暴露現(xiàn)象。雖然目前缺乏足夠精細的生物地層資料證明黃陵東翼，如宜昌燈影峽至?xí)苑逡粠粲敖M白馬沱段與西翼，如宜昌霧河至秭歸廟河一帶巖家河組是否同時異相沉積，但從霧河計家坡一帶石板灘段與白馬沱段連續(xù)沉積，巖性漸變，石板灘段地層之上的第一個明顯的層序不整合面出現(xiàn)在巖家河組底界面上，界面之下白馬沱段的碳同位素組成變化趨勢與燈影峽石板灘段上部燈影組第三次海平面變化旋回地層中碳同位素組成變化特點相似（圖2C，2D），推測峽東西翼的巖家河組可能不僅僅與天柱山段單獨對比，而應(yīng)與峽東東翼燈影組白馬沱段和天柱山段兩者之和對比。即在巖家河組標(biāo)準(zhǔn)剖面上，巖家河組下伏白云巖段實際上僅相當(dāng)于燈影峽剖面上石板灘段頂部白云巖。這一點從海平面變化旋回和碳同位素組成變化特點上也可以得到進一步印證（圖2）［19-20］。

4.3化石組合序列及其對比

由于受沉積相、古生物化石化作用或生物演化階段性特點等方面的制約，目前尚不能像顯生宙那樣在埃迪卡拉系的一個剖面上準(zhǔn)確限定一個或多個古生物化石屬、種的最初出現(xiàn)或最后消失的具體層位，進而建立以某一個生物門類化石屬、種的地層延限為基礎(chǔ)的生物地層延限帶，但峽東地區(qū)燈影組的部分層段保存有十分豐富的，甚至多門類共生的古生物化石，形成具有劃時代意義的生物群或生物組合?；谏鲜鰺粲敖M底界和內(nèi)部層序劃分對比標(biāo)志，自下而上可以在峽東上埃迪卡拉系陡山沱組第四段至燈影組石板灘段或與之相當(dāng)?shù)膶游恢凶R別出3個生物群，或化石組合。自下而上：

組合1（或Beltanelloides組合）：見于秭歸廟河陡山沱組第四段中下部厚約4 m的黑色炭質(zhì)頁巖中，層位上與燈影組底部層序的海侵體系沉積對比，化石組合上以小型埃迪卡拉型動物化石Beltanelloides和Eoandromenda octobrachiata等的出現(xiàn)，相伴有有大量底棲多細胞宏體藻類，如Anomalophyton，Baculiphyca，Longifuniculum，Enteromorphites，Doushantuophyton，Konglingphyton，和一些管狀炭質(zhì)印?；?，如 Jiuqunaoella，Cuculus，Calyptrina，Sinospongia等為特點［21-22］。埃迪卡拉動物化石中，Eoandromenda octobrachiata是澳大利亞埃迪卡拉動物群的重要分子之一，主要出現(xiàn)在埃迪卡拉系最上部的Rawsley組石英砂巖下部，且與當(dāng)前化石的保存方式不同。Beltanelloides最初見于東歐地臺文德系列德金統(tǒng)下部。后在加拿大Yukon地區(qū)中東部的Wernecke山以及西北部的Mackenzie山以及東歐地臺等地的末前寒武系中也廣泛出現(xiàn)，被認為是埃迪卡拉動物化石組合2或圓盤狀埃迪卡拉動物化石組合的典型代表［23-25］。因此，Beltanelloides在廟河生物群中的出現(xiàn)證明峽東埃迪卡拉系陡山沱組第四段應(yīng)至少與南澳大利亞Wonoka組上部層序以及加拿大Mackenzie地區(qū)Sheepbed組對比（圖5）。

組合II（或Yangtziramulus zhangi組合）：廣泛出現(xiàn)在宜昌霧河、黃牛巖、母豬峽和秭歸廟河等地?zé)粲敖M石板灘段下部，距該段底部約20 m的薄層灰?guī)r中。層位上與燈影組中部石板灘段下部層序的海侵體系對比，化石組合上以大型圓盤狀、葉狀埃迪卡拉動物，相伴有大量遺跡化石出現(xiàn)為特點。在宜昌燈影峽和秭歸泗溪與上述Yangtziramulus產(chǎn)出層位接近的燈影組石板灘段下部還分別發(fā)現(xiàn)有Paracharnia dengyingensis和Xenophyophore［5-6，26］。在宜昌霧河還發(fā)現(xiàn)大量典型的埃迪卡拉型動物化石Hiemalora，Pteridinium，Rangea，以及 Charniodiscus 和Wutubus annularis等［8］。上述Xenophyophore，特別是遺跡化石和典型埃迪卡拉型動物化石中Charniodiscus的發(fā)現(xiàn)，證明上述地區(qū)燈影組石板灘段應(yīng)該與澳大利亞和加拿大等地埃迪卡拉型動物化石組合3分布的層位可以直接對比［23，27］。

組合III（或Sinotubulites組合）：廣泛出現(xiàn)在宜昌燈影峽、黃牛巖和秭歸廟河燈影組石板灘段中部，層位上大致與石板灘段上部層序的海侵體系對比。主要以個體較小的Cloudinasp.出現(xiàn)為特征，共生生物中主要有個體相對粗壯的 Sinotubulites baimatuoensis，和個體相對較小的 Sinotubulites miaoheensis等管狀動物化石以及具有枝狀分叉的管狀化石和表面光滑，呈分裂狀態(tài)的球狀化石等。化石組合面貌與陜西寧強李家溝燈影組頂部的管狀動物化石群的組合面貌十分接近［28］。后者與上伏寒武系底部含梅樹村期小殼化石的寬川鋪組呈平行不整合接觸。由于Cloudina是Namibia動物群的代表性分子，因此，它的出現(xiàn)和大量繁盛還指示石板灘段上部與國外同期含Cloudina地層，如Oman地區(qū)Ara組下部［29］，Namibia地區(qū)Urasis組［30-32］以及美國加利福尼亞地區(qū)的Striling Quartzite組上部對比［33］（圖5）。

4.4年代地層意義

傳統(tǒng)上，燈影組被簡單地冠以“燈影階”或“燈影峽階”等年代地層單位名稱，歸于上震旦統(tǒng)上部或上震旦統(tǒng)［34］。后汪嘯風(fēng)等［35］以石板灘段底部層序界面，燈影組石板灘段中部Cloudiniids的最初出現(xiàn)將燈影組三分，自下而上稱為“廟河階”，“泗溪階”和“龍燈溪階”，并將后二者一起歸入上震旦統(tǒng)。后Zhu et al.［11］認為以燈影組石板灘段底界層序界面所確定的上震旦統(tǒng)的地質(zhì)延限不足埃迪卡拉系整體地質(zhì)延限的10%，于是建議將埃迪卡拉系二分的界線下移至陡山沱組二段內(nèi)部相當(dāng)于Glaskier冰期或與之冰期形成，海平面下降相關(guān)的層序界面上，同時以石板灘段下部碳同位素最大正偏離出現(xiàn)的位置為標(biāo)志，將石板灘段及以上埃迪卡拉系地層合并建立第5階（Stage 5），并將其與國外含Cloudiniids的地層對比。劉鵬舉等［12］采納Zhu et al.［11］關(guān)于埃迪卡拉系二統(tǒng)五階的年代地層劃分方案，但與后者不同的是，劉鵬舉的第四階和第五階底界分別與峽東燈影組底部碳同位素的最大正偏離和Cloudiniids的最初出現(xiàn)相對應(yīng)，與峽東燈影峽燈影組蛤蟆井段和白馬沱段的底界的巖性界面接近或一致。上述不同學(xué)者在不同時期針對峽東燈影組之所以提出不同的年代地層單位劃分方案，主要原因在于：1）早先在峽東埃迪卡拉系中沒有發(fā)現(xiàn)典型的埃迪卡拉型動物化石，峽東地區(qū)管狀動物化石Cloudiniids的分布層位及其與典型埃迪卡拉型動物化石的疊置關(guān)系不十分清楚；2）峽東地區(qū)埃迪卡拉系燈影組標(biāo)準(zhǔn)剖面上燈影組的碳同位素地層研究不夠精細，燈影組碳同位素組成變化與海平面變化的精細對比關(guān)系沒有很好的建立；3）國際上寒武系底界的劃分的標(biāo)志及其同位素地質(zhì)年代學(xué)研究進展，以及Oman地塊上Cloudiniids的消失和與之相伴的碳同位素負偏離的在全球寒武系底界劃分對比中的重要意義注意不夠［29］。

本次調(diào)查研究結(jié)果顯示，峽東地區(qū)埃迪卡拉動物和以Cloudiniids發(fā)育為特征的管狀動物分別出現(xiàn)在石板灘段下部和上部兩次不同的海侵沉積體系中，具有明顯的上、下疊置關(guān)系。由于這兩種生物是世界上廣泛分布的埃迪卡拉型動物群和納米比亞動物群的典型分子，因此，它們的出現(xiàn)和繁盛是埃迪卡拉動物和管狀動物輻射的標(biāo)志，完全具有洲際性地層對比的重要意義，理應(yīng)分別作為年代地層單位劃分對比不可或缺的重要標(biāo)志。正因為如此，本文仍然堅持作者較早前提出的關(guān)于燈影組內(nèi)部年代地層單位劃分的觀點，即燈影組中部石板灘段下部層序和石板灘段上部層序?qū)?yīng)于兩個不同的年代地層單位——泗溪階和龍燈溪階的觀點。由于石板灘段上部Cloudiniids消失之后，石板灘段頂部中薄層狀泥晶白云巖夾（互）塊狀泥晶白云巖之上厚層塊狀夾中層狀粉晶白云巖之底約10 m厚的地層存在明顯的碳同位素負偏離，δ13C在較短地層中從+2‰迅速下降至-10‰，甚至更低，然后又恢復(fù)到+2‰之后逐步穩(wěn)定，顯示出與Oman地區(qū)埃迪卡拉系—寒武系界線附近生物和碳同位素組成變化關(guān)系的明顯相似性，暗示峽東地區(qū)寒武系的底界應(yīng)在燈影峽燈影組標(biāo)準(zhǔn)剖面上白馬沱段與石板灘段界線附近，在那里大致與厚層塊狀粉晶白云巖出現(xiàn)所形成的海侵沉積的底界接近，即早先所建立的龍燈溪階上部的絕大部分地層應(yīng)該是寒武系，而非埃迪卡拉系。

由于埃迪卡拉型動物化石和Cloudiniids的生物分類位置和起源關(guān)系不明，目前尚不具備研究這些生物類型中某個屬、種的演化關(guān)系，因此，盡管我們可以像顯生宙那樣粗略地用這些生物的繁盛或大量出現(xiàn)作為區(qū)域地層劃分對比的依據(jù)，但目前尚不具備利用這些門類中的某個化石屬種像顯生宙那樣確定年代地層單位的界線點位，因此，這里借助與上述生物群繁盛相配套的海平面變化旋回和碳同位素地層劃分對比結(jié)果，建議以燈影峽燈影組石板灘段下部和上部海平面上升時期所對應(yīng)的碳同位素最大正偏離分別作為對之前所建立的泗溪階和龍燈溪界的底界劃分的新標(biāo)志。重新厘定的上述兩個階的底界標(biāo)志較最初以層序界面為標(biāo)志所確定的底界面略高，但更符合國際地層指南關(guān)于年代地層單位底界應(yīng)選擇在單相連續(xù)的剖面上的要求。

重新厘定的泗溪階和龍燈溪階的兩者的地質(zhì)延限總和雖然不足埃迪卡拉系地質(zhì)延限的十分之一，但這段地層無論在生物演化階段上，還是古氣候和古環(huán)境變化方面均搭架了埃迪卡拉系與寒武系的橋梁，具有地質(zhì)里程碑的意義，因此，把它們與之前氣候冷暖交替所形成的埃迪卡拉系中、下部地層分開，建立一個統(tǒng)級年代地層是合適的。據(jù)此，并結(jié)合Glasikier冰期的出現(xiàn)和與之相關(guān)的碳同位素強烈負偏離是埃迪卡拉系內(nèi)部另外一個可能的統(tǒng)級年代地層單位劃分的界線標(biāo)志［11，12，17］，本文建議將埃迪卡拉系進行三分，自下而上分別稱為下、中和上埃迪卡拉統(tǒng)。其中前兩者的底界分別位于Mari noan和Glasikier冰期結(jié)束之后，海平面快速上升之前地層中發(fā)生δ13C強烈負偏離的位置。上埃迪卡拉統(tǒng)的底界則與埃迪卡拉動物輻射發(fā)展時期δ13C最大正偏離位置接近（圖5）。

圖5　厘定的峽東地區(qū)埃迪卡拉系年代地層系統(tǒng)及其劃分與對比（陡山沱組碳同位素組成曲線來自文獻［17］，Namibia，Oman，S. Australia以及NWCanada埃迪卡拉系地層、古生物和碳同位素組成曲線分別來自文獻［31］，［29，36］，［37］和［23-25］.圖例見圖2）Fig.5 proposed choronostratigraphic system in eastern Yangtze Gorges and its correlation（δ13C profiles of the Doushantuo Formation modified from［17］，The lithological subdivision，fossils assemblages and δ13C profiles ofthe Ediacaran in Namibia，Oman，S.Australia and NWCanada are separatelyafter fromreference［31］，［29，36］，［37］and［23-25］.Legends for the logsee Fig.2）

5　結(jié)論

（1）峽東埃迪卡拉系燈影組底界附近地層存在明顯的沉積相分異，大致可以劃分與盆地相、臺地邊緣高陡斜坡相、臺地邊緣淺灘相三種類型，對應(yīng)有三種不同的巖石組合序列和底界劃分標(biāo)志。

（2）峽東陡山沱組第四段—燈影組石板灘段可以劃分為三個海侵—海退旋回，分別形成上埃迪卡拉系下、中和上三個層序。上埃迪卡拉系燈影組碳同位素組成并非以前所認為的那樣穩(wěn)定，而是隨海平面變化而變化，以至隨海平面上升在燈影組蛤蟆井段底部、石板灘段底部和中部出現(xiàn)了δ13C的輕微正偏離，隨海平面的下降在蛤蟆井段頂部、石板灘段頂部和白馬沱段底部出現(xiàn)了δ13C的負偏離。其中以白馬沱段底部4 m厚地層中δ13C的負異常最為明顯，最小δ13C達到-12‰。

（3）峽東陡山沱組第四段—燈影組石板灘段或與之相當(dāng)?shù)貙幼韵露峡梢宰R別出Beltanelloides，Yangtziramulus zhangi和Sinotubulites等三個分別代表圓盤狀、葉狀和管狀動物輻射發(fā)展的化石組合。由于前兩者分別與加拿大埃迪卡拉動物化石組合2和組合3對比，Sinotubulites組合中含有埃迪卡拉系最晚期地層管狀動物化石的典型分子Cloudina。因此，埃迪卡拉系燈影組的古生物化石組合不僅具備進行遠距離對比的重要意義，而且代表埃迪卡拉動物演化發(fā)展的三個不同階段，具有重要年代地層單位劃分意義，可以作為早先在三峽地區(qū)建立的埃迪卡拉系廟河階、泗溪階和龍燈溪階遠距離對比的生物標(biāo)志。

（4）由于燈影組石板灘段頂部Cloudiniids消失之后，天柱山段小殼化石出現(xiàn)之前發(fā)生了δ13C的下降，并在燈影組白馬沱段下部海侵早期達到δ13C的最小值，因此，從其與Oman地區(qū)等同期地層生物、碳同位素地層和同位素地質(zhì)年代學(xué)對比角度上出發(fā)，本文認為峽東地區(qū)寒武系底界應(yīng)大致與燈影峽剖面上燈影組石板灘段和白馬沱段的分界線對比。重新厘定的埃迪卡拉系內(nèi)部可以進一步以Glasikier冰期或冰期之上碳同位素的強烈負偏離的出現(xiàn)，以及埃迪卡拉動物的復(fù)雜化或葉狀埃迪卡拉動物的輻射為標(biāo)志進一步三分為埃迪卡拉系下、中和上埃迪卡拉統(tǒng)。其中上埃迪卡拉統(tǒng)的底界與泗溪階的底界位置一致，與葉狀埃迪卡拉動物輻射發(fā)展初期δ13C最大正偏離位置一致。

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CHEN Xiao-Hong，ZHOU Peng，ZHANG Bao-Min，WEI Kai，ZHANG Miao

（Wuhan Center of China Geological Survey，Wuhan 430205，Hubei，China）

Lithostratigraphy，Biostratigraphy，Sequencestratigraphy and Carbon Isotope Chemostratigraphy of the Upper Ediacarian in Yangtze Gorges and Their Significance for Choronostratigraphy.

Litho-，bio-，sequence-and carbon isotope chemo-stratigraphy of the Upper Ediacaran ranging from upper part of the Doushantuo Formation to the Shibantan member of the Dengying Formation in eastern Yangtze Gorges were studied in this paper.Conclusions show that there are different kinds of sedimentary facies，which included such as platform，slope with high steep margin and basin facies，in the upper part of the Doushantuo Formation and lower part of the Dengying Formation in the eastern Yangtze Gorges.The subdivision of the basal boundary of the Dengying Formation and the members of the Dengying Formation are obviously restricted by sedimentary facies.The base boundary marked by occurrence of dolostone for the Dengying Formation is not an isochronal boundary.Correlated with two transgression-regression cycles，twice increasing-decreasing trend of δ13C value and twice important biodiversity events marked by occurrence ofvendobiontan and tublar fossils were happened separately in the lower and the upper part of the Shibantan member of the Dengying Formation in Dengying Gorges section.Consequence，two regional chronostratigraphic units（Sixi and Longdengxi stages）would be recognized in the Shibantan member of the Dengying Formtion in the eastern Yangtze Gorges.The decreasing of δ13C value between the disappearance of the Cloudiniids fossils at the upper part of the Shibantan member and the appearance of the small shelly fossils at the upper part of the Baimatuo member led a very negative δ13C value of-12‰at the base of the Baimatuo member of the Dengying Formation.The basal boundary of the Cambrian in the eastern Yangtze Gorges should be correlated with the occurrence of this negative interval，i.e the boundary between the Shibantan and Baimatuo members based on the changes of the fossil assemblages and δ13C and their correlations with other contemporaneity strata in the world.

Dengying Formation；stable carbon isotope；Ediacaran fauna；tubular fauna；Ediacaran-Cambrian boundary

中圖分類法：P534.31A

1007-3701（2016）02-087-19

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.02.001

2016-03-24；

2016-04-13.

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“華南中部地殼演化及其資源制約”（1212011121103）資助.

陳孝紅（1964—），男，研究員，主要從事地層和古生物研究，E-mail：yccxiaohong@163.com.