四城岭地区上寒武统生物化石的新发现及意义

　　摘要：近期在桂西四城岭地区寒武系中新发现三叶虫Chuangiasp.，Skirakiellaatilimbata及Rhaptagnostussp.等；首次发现腕足类Lingullacf.sanfangensis等及遗迹化石Chondritessp.等一批生物化石，填补了桂西碎屑岩型寒武系下部地层的化石空白，并将该区寒武系首次划分为芙蓉统第九阶、第十阶。江南型晚寒武世半游泳、漂游、深水混合型斜坡至次深海生物群落的发现，指示该区为次深海盆地相环境，应为江南盆地的组成部分。这一发现极大地提高了该区寒武纪地层的研究程度，在地层的划分对比、古生物学、古地理及区域大地构造研究等方面都具有重要意义。
　　
　　关键词：寒武系；生物化石；生物群；芙蓉统；江南盆地；四城岭
　　
　　
　　桂西地区的寒武系研究程度一直较低，对其认识主要源于上世纪六十年代开展的1∶20万区域地质调查［1、2］。2001年起至今，笔者在四城岭、灯草岭、红泥坡等地开展区域地质调查工作，在四城岭地区寒武系中新现了Chuagia等一批三叶虫、小壳类及遗迹化石，为该区寒武纪地层的划分对比、古生物学、岩相古地理及区域大地构造属性的研究提供了新资料。
　　1区域地质
　　四城岭地区位于广西西部，大地构造位处右江褶断带靖西隆起至西大明山隆起与下雷—灵马坳陷带［3］，该区寒武纪地层零星出露，包含于晚古生代—三叠纪地层中（图1）。
　　早古生代四城岭、靖西地区位于扬子地块与南华活动带过渡区［4、5］，晚寒武世形成了一套以碎屑岩为主体的盆地相沉积。晚古生代—三叠纪位于右江裂陷盆地内。广西运动以后，晚古生代由相对稳定的滨岸、滨海的陆源碎屑相，发展为碳酸盐岩台地，进而地台拉张裂解、沉积相分异，形成盆、台交错的古地理格局。中三叠世后陆源碎屑充填，填平补齐、盆地萎缩、消亡［6、7］。印支—燕山期经过多期构造运动叠加改造，形成了以北东向构造变形为主体的构造景观［8］。
　　该区出露的加里东构造层是大地构造区块边界划分、认识古生代大陆和大洋盆地演化历史的关键地区之一，因而长期以来倍被受关注。
　　2岩石地层
　　四城岭地区寒武纪沉积以碎屑岩为主，夹少许薄层灰岩、泥质灰岩，为兼具浊流、深水牵引流、深水原地特征的盆地相沉积，局部出现少许斜坡相沉积，沉积厚度大于3316m。根据其岩石组合、沉积相及古生物特征，笔者将之与桂北寒武纪地层系统进行对比，将之厘定为边溪组，并按岩石组合及变化特征进一步划分为五个段。
　　第一段为薄、纹层状泥质岩段，夹少量厚层状细砂岩，厚度大于385m。第二段为厚层块状中、细粒砂岩段，夹薄、纹层状泥岩、粉砂岩，厚约469m。第三段厚层块状细砂岩→薄纹层状泥质岩段，上部夹少量泥质灰岩、含泥微晶灰岩，厚852～1168m。第四段为中至厚层块状岩屑石英砂岩段，夹少量薄、中层泥岩、粉砂岩，厚335～464m。第五段薄纹层状泥岩段，夹薄层、条带状粉砂岩、泥质条带灰岩、微晶灰岩，厚度大于830m。
　　3化石资料
　　上世纪六十年代开展的1∶20万区域地质调查［1、2］，曾在四城岭地区采获三叶虫Geragnostusspinosus，Charchaqiasp.，Lotagnostussp.，Hedinaspissp.，Onchonotinasp.，并据此在该区划分出中上寒武统。此后，该区寒武系调查研究一直没有再取得明显的进展。后来涉及该区寒武系的各项工作，这些化石都是论述与研究的主要依据。
　　2001年来，笔者先后参加了中国地质调查局“1∶5万上映幅、下雷幅区域地质调查”及一些矿产勘查工作，重新对四城岭地区的寒武系进行了调查，新发现了一些古生物化石产出点。经宜昌地质研究所周志文、中国科学院南京古生物研究所袁金良鉴定，首次在该区寒武纪地层中发现了Chuagia、Lingulla、Chondrites等一批三叶虫、小壳类及遗迹化石。
　　其中，在该区寒武系最低层位在边溪组第一段首次发现多节类三叶虫Chuangiasp.，Skirakiellalatilimbata及球接子类Rhaptagnostussp.；腕足类Lingullacf.yingtzuehsis，L.cf.sanfangensis，L.sp.，Obolussp.（似O.luanhsiensisGrabniv），Eoorthissp.；原始海绵Protospongiasp.；遗迹化石Chondritessp.，？Planolites。第二段也发现了腕足类Lingullasp.，Eoorthiscf.edwardsi，遗迹化石Chondritessp.。第三段下部则首次采获三叶虫？Prosaukiasp.，Agnostidae；腕足类Lingullasp.等。第三段上部及第五段除上述1∶20万区调所述及的化石外，新采获三叶虫Agnodtidae，?Sanduspissp.。
　　上述古生物化石的发现，丰富了桂西寒武纪地层古生物门类与属种的内容。但是，四城岭地区寒武系中产出化石的层并不多。所产化石主要散见于少许薄纹层泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹层中，而且三叶虫化石大多破碎、保存不佳，显示了经过搬运沉积、异地保存的特征。
　　4地质意义
　　古生物、生物相与分区是寒武纪地层研究的重要内容，也是重要手段。桂西四城岭地区是我国寒武纪地层贫化石区，由于古生物资料贫乏，以往的研究对其大多都是推释的，依据并不充分。因此，上述古生物化石的发现，虽然也还欠丰富，却极大地提高了该区地层的研究程度，具有重要意义。
　　关于四城岭地区的寒武系，前人只是以点代面、以点代“线”，概略地确定为上寒武统。目前，我们在该区寒武系采获的化石，产出层位从边溪组第一段一直延至第五段，依据充分。
　　边溪组第一段至第三段下部采获的三叶虫Chuangia–Rhaptagnostus组合，地理分布广泛，具有较广的对比性。Chuangia在云南是东南地层区和保山地层区长山阶最底部一个带化石，在贵州东部出现于长山期比条组下部，在华北见于长山阶底部；Skirakiellalatilimbata主要见于云南保山地区的柳水组，也是长山阶的分子。在云南东南地层区Prosaukia带是凤山阶的最下部一个三叶虫生物化石带，在皖南、苏南、浙东北Prosaukia–Saukiella带则产于唐村组下部。
　　据此，可见四城岭地区的寒武纪地层按传统划分可分出长山阶和凤山阶，大致相当于目前国际地层表（2008）划分之芙蓉统第九阶、第十阶。若以？Prosaukia的出现作为凤山阶的底界，这两个阶的界线则应在边溪组第三段下部通过。
　　上述首次发现于边溪组第一段至第三段下部的三叶虫、小壳类、原始海绵和遗迹化石，填补了该区寒武系下部化石的空白。芙蓉统第九阶、第十阶（相当于传统划分的上寒武统长山阶至凤山阶）的划分，是桂西碎屑岩型寒武纪地层研究研究的重要进展，具有重要的意义。
　　边溪组第一段至第三段下部的生物化石的发现，结合构造调查成果，我们得出第三段以下、前人认为是褶皱重复的大段地层，为单斜构造，是下伏的第九阶（即传统划分的长山阶）地层的认识，使该区上寒武统的厚度翻了近一倍——＞3300m。据此，笔者认为有关该区晚寒武世为非补偿盆地性质［9、10］的认识还值得磋商，此进展为该区晚寒武世盆地研究提供了重要资料。
　　目前，四城岭地区发现的三叶虫即有漂游型球接子类Rhaptagnostus，Lotognostus，又有深水类型多节类三叶虫Charchaqia和Hedinaspis，也有少量半游泳的Chuangia，为一晚寒武世混合动物群，与江南带生物群［4、5、11］相似。陈旭、阮亦萍等［12］将Rhaptagnostus和混生Chuangia相总结为“江南生物区中、晚寒武世Amphoton—Palaeadotes亚区”，将Charchaqia和Hedinaspis归于华南生物区“中、晚寒武世Pianaspis—Hedinaspis亚区”，这两个生物亚区多产于斜坡及盆地边缘部位。
　　Amphoton—Palaeadotes这一生物亚区以往只发现于扬子地台南侧上斜坡地带，此次发现是在盆地或盆地边缘（斜坡）区，扩展了其分布范围。根据三叶虫化石大多破碎的保存状态，笔者认为四城岭地区的三叶虫Amphoton—Palaeadotes组合分子，可能是从就近的上斜坡搬运而来的。
　　除上述三叶虫外，该区新发现的腕足类为小型薄壳的无铰纲腕足类——Lingulla群落，主要产于边溪组第一段至第三段的泥岩中。同时，产出深海—半深海环境的遗迹化石Chondrites—Planolites组合，据研究这一生物遗迹群落多产于斜坡中下部及盆地边缘部位［13］。
　　遗迹化石Chondritessp.，Planolites具有重要的指相意义。Chondrites是一种复杂分支的潜穴系统，生物居住在潜穴中从固定的垂直向下到一定程度之后，沿富含有机质的层面向四面八方伸出有规律的分枝潜穴，其形成于缺氧、水动力弱、滞流的沉积环境［13］。Planolites则记录了沉积前生物从悬浮物中摄食的活动。Seilacher（1967）总结大量的遗迹化石组合后，按照水的深度变化划分了六个遗迹化石相，后来经Chamberlain（1971）补充，在陆棚向次深海的过渡地区和古盆地的斜坡部分的Zoophycus相与深海槽区的Nerites相之间，增加了Chondrites相。即Chondrites相位于古盆地的斜坡之下，深海区之上的次深海区（图2）。Zoophycus相海水含氧量稍低、有浊流沉积发生，而Nerites相多数是在深海槽区发现，具有远洋和浊流沉积物。四城岭地区边溪组的Chondritessp.，Planolites产于浊流、深水牵引流间歇期沉积的泥岩之中，与上述遗迹化石相之Chondrites相和Nercites相特征完全相符。
　　综上所述，桂西四城岭地区的寒武系的形成时代为芙蓉世第九期、第十期（相当于传统的晚寒武世长山期至凤山期），其以深水型生物相为特征，为一晚寒武世异地沉积与原地遗迹化石共生组合，为一斜坡至次深海区的生物群落。这与该区边溪组表现的岩相特征显示的半深水至深水补偿盆地、盆地边缘斜坡的沉积环境相吻合。因此，笔者认为该区是江南盆地的组成部分。冯增昭先生（2002）在《中国寒武纪岩相古地理》研究中[9、10]将扬子台地的东南所划分的江南盆地延入桂西区，从四城岭地区上寒武统新发现的生物化石来看是合适的。
　　5结论
　　桂西寒武系出露零星、风化强烈，长期以来影响了其研究程度的提高。近期在该区开展的区域地质调查和矿产勘查工作，取得了一些新的成果和认识。其中，在四城岭地区新发现多节类Chuangiasp.，Skirakiellalatilimbata及球接子类Rhaptagnostussp.等三叶虫；Lingullacf.sanfangensis等小型薄壳无铰纲腕足类，及深水型的遗迹化石Chondritessp.等一批重要化石，地质意义重大。
　　1．这些新发现的古生物化石填补了桂西寒武纪碎屑岩区下部地层的化石空白，为该区寒武纪地层时代的确认、正确的地层柱的竖立提供了确切依据，首次将该地区的寒武系划分为芙蓉统第九阶、第十阶（即原长山阶和凤山阶）。
　　2．桂西四城岭地区晚寒武世与小型薄壳无铰纲腕足类共生的半游泳、漂游、深水多节类的三叶虫，为混合生物群，与深水型的遗迹化石共生，既有江南生物群的特征，又具有一些自身的特色，为过渡型的生物组合，生物群归属江南区，古地理应处于扬子地台南侧斜坡带南东，为江南盆地的组成部分。
　　3．桂西四城岭地区的上寒武统为斜坡至次深海区的深水型生物群落，尤其是小型薄壳无铰纲腕足类共生的次深海遗迹化石Chondrites—Planolites组合的发现，具有重要的指相意义，从古生物学方面解释判断该区晚寒武世为次深海盆地相环境，属沉积盆地沉积体系，为将其划分归入江南盆地提供了可靠依据。
　　4．新发现的化石资料，确定桂西四城岭地区的晚寒武世沉积厚度巨大，关于晚寒武世江南盆地为非补偿沉积盆的认识值得进一步商榷。
　　总的来说，桂西四城岭地区上寒武统生物化石的新发现，极大地提高了该区地层的研究程度，为区域寒武纪地层的划分与对比、古生物学、岩相古地理的研究提供了新的资料，也必将促进该区大地构造认识的提高，具有重要的地质意义。
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