上扬子地台东南缘奥陶纪层序地层和年代地层的划分
与其他地质时代一样，奥陶纪自早古生代中期(Lapworth，1879)开始作为一个时期以来，其地层系统、界线划分和洲际对比一直是各国学者的研究重点。以系列或子系统为例，在国家和地区的划分上，尤其是阶段的划分上，一直存在很大的分歧(王晓峰，1992)。
6系的划分在以英国建国区为代表的西北欧和奥陶纪使用已久，并被广泛引用。虽然是近几年确定的，但仍然包括五大系统的划分(Fortey，1995)；北美奥陶纪虽然有四个名字，但被称为三系用法(罗斯和罗斯，1992)；在波罗的海、地中海地区、中国、澳大利亚等地，许多学者长期使用三点方案(Janusson，1976，1984；曼尼尔，1990；Thomes，1960；威比，1976；陆，1959，1975，1982；盛神福，1974；穆恩智，1974，1979；张文堂，1962，1982)。最近在美国拉斯瓦加斯召开的第七届国际奥陶纪会议进一步提出了将奥陶纪分为三部分的方案(Cooper等，1995)。同时，许多学者提出并使用了两部分(统一或子系统)方案(Whittington和Williams，1964；威廉姆斯等人，1972；哈夫利切克和马雷克，1973；Bednarczgk，1971；斯克文顿，1973；向等，1980；王晓峰，1980；赖才根等，1982)。以澳大利亚Webby(1991)和中国王晓峰等人(1992，1993)的近期方案为代表，均以纤细线虫的首次出现为标志，先将奥陶纪划分为两个子系统，再划分系统和目。
通过对扬子地台东南部奥陶系层序地层的研究，初步确定了其层序地层格架，标定了海平面变化序列的生物年代地层属性，并与中国其他地台和世界主要大陆进行了对比。根据已有的古地磁和古生物资料，对奥陶纪的年代地层划分有了一些新的认识，现陈述如下。如前所述，此处涉及的层序级别及相关概念是基于、(1996)、(1999)和王训(1999)的近期方案，而奥陶纪生物群是基于中国学者王晓峰、(1999)的近期方案。
1.上扬子地台东南缘奥陶系高旋回层序地层的组成。
对比上述18层序的沉积特征和时空分布，可以找出相邻层序在海进或海退趋势上的相似性和对比性以及明显的层序界面(图3-1；表4-1；图4-1，4-2)，它们被合并成四个序列组。由于它们形成于相对海侵或相对高位的背景下，故可称为海侵层序组(TSS)或高位层序组(HSS)，分别代表中部层序的二级海平面旋回-海侵和高位。因此，这四个序列组可以合并成两个中间序列。下部由OSq1—OSq12组成，上部由OSq13—OSq18组成。其总体特征如下:
1.序列组1
包括osq1-osq7。在台湾，它包括南津关组、芬香组和红花园组。台地边缘斜坡区由潘家嘴组、马道峪组和桃花石组组成。盆地区域由白水溪组和桥亭子组底部组成。包括rhobadinpora flabelliform-Tetragraptus近似生物群(曾庆鸾等，1987；王晓峰等，1996)，大致相当于Tremadoc系列和Arenig系列(Fortey，1995，下同)的底部。
在台地相区，这七个层序的LST缺失。下部层序的TST厚度较小，底部常呈起伏状，包裹有残留砾石或裸露带残留物；上层层序的TST以更多的页岩和笔石为特征。七个层序的高水位体系域多为含角砾白云岩、白云质灰岩和藻(礁)灰岩，淡水方解石晶洞和石膏溶解角砾岩等出露特征多见于顶部或上部。在台地边缘斜坡相区，LST或SMST多为扇形和楔形碳酸盐岩泥石流沉积。TST主要由泥灰岩和石灰岩组成，顶部以相对饥饿状态沉积的薄碳质泥灰岩和瘤状泥灰岩，富含笔石、三叶虫、腕足动物等化石。其HST多为中厚层状灰岩、泥灰岩及部分白云质灰岩，OSq6顶部为不均匀侵蚀面。盆地相区的7个层序为含笔石和少量腕足动物的薄粉砂岩和泥岩。
根据曾庆鸾(1991)的研究，底栖组合1-2 (BA 1-2)是现阶段宜昌地区的主要组合。各相区OSq1底部与晚寒武世地层的接触关系往往是大面积不连续或岩性分明(图3-1，图4-1，2)，表明寒武纪-奥陶纪之交曾有大规模的海平面变化。相对而言，这7个层序可视为奥陶纪新海侵开始时的海侵层序组，因为它们之间的沉积相没有太大的跳跃，主体都发育在台地边缘的斜坡相区，在时间和空间上总体上呈现退积-加积的趋势。
2.序列组2
包括osq8-osq12。台台地区对应大湾组和牯牛滩组，斜坡地区对应九溪组。盆地区域为桥亭子组。时限跨越了双耳龙。Deflex us-D. Murchisoni带，大致相当于ArenigLlanvirn系列。
台湾地区这五个序列中没有LST。TST主要由薄的生物碎屑灰岩和瘤状泥灰岩组成，富含腕足类、笔石类和头足类。HST主要由中厚到薄层状生物碎屑灰岩和泥质生物碎屑灰岩组成。腕足动物底栖生物组合基本为底栖生物组合3-5 (Ba3-5)(曾庆鸾，1991)，水深明显增加。其中，OSq8以凝缩段(CS)直接与OSq7的正常浅水礁滩相重叠，表现出碳酸盐台地被淹没时形成的淹没(D型)层序特征(Schlager，1982)。斜坡和盆地地区的五个层序都是含笔石和三叶虫的粉砂质泥页岩。在宜昌地区，OSq12下部，即牯牛滩组中部可见槽状交错层理(曾庆鸾等，1987)，顶部为广泛分布的区域性侵蚀界面(陈旭等，1986；王晓峰等，1996)。坡区九溪地区OSq12很可能失踪，已被厚度十几厘米的残铁泥质风化壳所代替(湖南区调度队，1986；王晓峰等，1996)。显然，OSq12及其顶界显示了海平面大幅度下降，基底接近暴露背景下的沉积特征(图4-1和2)。
与1层序组相比，OSQ8-OSQ12代表了上扬子区奥陶纪大湾-牯牛滩期一个具有明显加积-进积特征的层序，因此可归为高级层序组。这两个层序组共同构成了下奥陶统二级海侵-海退复合中层序，代表了奥陶纪第一次二级海平面变化(附图4-1和附图4-2)。
3.序列组3
包括osq13-osq15。它由台湾庙坡组及其同期相变沉积的大田坝组、台缘斜坡区的蛇人湾组、深斜坡盆地的颜夕组等组成。跨越兴安格氏栲-兴安格氏栲带(王晓峰等，1994；王晓峰等，1996)，主体属于卡拉多克早中期，但下部包括狭义的兰代伊洛期。
层序OSq13下部在台地和斜坡相区普遍不完整(图3-1；图4-1，4-2)。这说明在最后一次大规模海退事件(GRE2)之后，OSq13的底界面，即第一个中层序的顶界面，是一个遍布上扬子地台的起伏的古沉积基底。它控制了新海侵开始时沉积物的分布，即使到了OSq14，即庙坡阶地的主要沉积时，仍不完全均匀(陈旭等，1986)。
需要指出的是，这一阶段广泛出现了含有漂浮笔石的黑色碳质页岩(湖南区域协调小组，1986；曾庆鸾等，1987)。台地相区的腕足动物组合由少量的BA1-2代表分子Lingulella(张建华，1995)逐渐转变为以BA3-5为主的群落(曾庆鸾，191)，部分地区甚至出现放射虫(曾庆鸾)，均显示海水快速加深，OSq13-14也显示典型的海退-加积图4-1，4-2)。因此，在新的海侵过程中，它们可归为海侵层序组。与层序组1不同的是，这次海水加深的速度和幅度较大，使得层序组2整体上呈未补偿状态的饥饿相。在台地边缘斜坡和盆地相区，形成典型的凝缩段，难以细分(图3-1；图4-1，2)。
4.序列组4
包括osq15-osq18，由台地和台地边缘斜坡相区的宝塔组、临湘组和五峰组，深斜坡和盆地相区的磨刀溪组、南石冲组和五峰组等组成。，并含有D. Clingani-D. Bohemic等化石带，相当于卡拉多克世中晚期—阿什吉尔世。
需要着重讨论的是OSq15，即宝塔序列。如前所述，它由宝塔组和磨刀溪组组成。宝塔组广泛分布于台地区和台地边缘相区，在下扬子、珠穆朗玛峰和塔里木也有分布(赖才根等，1982)。岩性均匀，有收缩裂缝(俗称“龟裂缝”)，厚度小(峡东11 ~ 12m；桃园九溪4 ~ 5m)。中华鳖动物群一般都有，腕足动物基本都是底栖的(曾庆鸾等，1987)。根据陈(1988)的研究，陶瓷壳体壁的爆炸深度极限可达200米以上。也就是说，它们可以生活在外大陆架区域。因此，当这种特殊岩相沉积于上扬子等地时，其古水深很可能相当大，以至于底栖腕足动物难以存活。作者在这一地区的观察表明，该组中每一层收缩泥灰岩的顶面本质上都是坚硬的地面。瘤状泥灰岩-钙质泥岩薄层常受虫迹干扰。这样的沉积特征也说明该组的沉积背景很可能处于相对饥饿的状态。
对应的磨刀溪组为含碳酸锰的泥质灰岩，夹笔石黑色页岩和硅质泥岩，厚度5 ~ 6m。根据最近的研究(蒋德和等，1994；李志昌，1996)，该套锰矿应属于正常海洋环境下的斜坡-盆地边缘相产物，成矿物质来自大陆地壳，而非海底火山活动或热水沉积。根据锰及其矿物与离岸距离和沉积速率关系的讨论，发现其富集与离岸距离呈正相关，与沉积速率呈负相关(慕夏贵，1982；杉崎，1984；邓等人，1990)。也就是说，锰的富集本身从另一个角度显示了一个远岸沉积物补给相对较少的沉积背景。由外因造成的磨刀溪锰矿显然属于这种环境的产物。
很明显，宝塔层序(OSq15)的沉积时期实际上是一个大规模海侵、海水深度可观、离岸较远、沉积物补给不足、相对饥饿的背景。OSq16和OSq17虽然相似，但更为泥质，头足类较少，腕足类较多，底栖生物组合为Ba4-5(荣佳宇，1984，1987；曾青鸾，1991)。OSq18主体为笔石页岩(五峰组)。在OSq17和OSq18顶部，尤其是后者，平行不整合在研究区和整个上扬子区广泛分布(穆恩智，1953；李等；Munn等人，1979；刘咏尧等人，1984；湖南区调度队，1986；成-汉平价，1996)(图4-2)，桃江地区OSq18底部出现近源浊积岩(许，1980)，为低位扇形沉积(图3-1，图4-1，图4-1)。这些都表现出大规模回归的特征。整个OSq15可视为奥陶纪第二次次生海平面变化的产物之一。在它之下，OSq14似乎又是这个时期的产物。但它们分别位于最大洪泛面宝塔组和磨刀溪组的上部和下部，总体上呈向盆地下降的趋势(图3-1；图4-1，2)。由此还可以得出一个相关推论:宝塔组缩纹灰岩的形成很可能与次生海平面变化最大洪泛期的这种相对饥饿状态密切相关，缩纹可能是一种特殊的凝聚相。
显然，这四个层序普遍表现出典型的加积-进积特征，代表了海侵达到最大规模并逐渐后退过程中形成的高层序组。与层序组3一起构成奥陶系第二中层序，代表该区奥陶系第二次次生海平面变化的产物(附图4-1和2)。
简而言之，上扬子东南部奥陶系包含18个三级层序，构成两个海侵-海退复合中层序，代表了奥陶系两次较长期、较大规模的海平面变化。两个中间层序之间的界线以Guniutan回归事件2(GNRE2)形成的广泛分布的侵蚀间断为标志，并以D. Murchison I-P. Elegans带的消失和g . g . hincksii-h . teretiusculus带的出现为标志。其顶底边界分别为西陵峡海退事件1(XLRE1)和五峰海退事件(WFRE)形成的大型不连续面或平行不整合(图3-1；图4-1，2)。
第二，奥陶系层序组成及奥陶系亚系和统的划分。
根据哈兰等人(1989)、考伊等人(1989)、王宏镇等人(1990)、威比(1995)的地质时代代表，奥陶纪底部年龄为510 ~ 505 Ma。然而，对应于Guniutan回归2(GNRE2)的边界，即狭窄的Llandeilo底界(Husterograptus teretiusculus带的底界)，可大致定年为468 ~ 470 Ma。因此，两个中奥陶世层序的时限大致相等，均为30 ~ 40ma左右。
两个中间层序之间的海退事件(GNRE2)不仅在中国另外两个稳定地台上有明显的特征(表5-1)，在北美、南美、澳洲、北欧等世界各大洲之间也能很好的对比(图5-1)。在南美，可以与Guandacol事件所代表的大规模回归相媲美(Baldis et al .，1992；赫雷迪亚和贝雷西，1995)；在澳洲，相当于darrivillian(Gorter，1992)中上部D3和D4之间的回归事件(未命名)；在英国威尔士，相当于传统的Llavirn\Llandeilo(伍德库克，1990)之间的大规模沉积间断；在波罗的海沿岸，相当于阿塞里阶和拉斯纳迈阶之间的平行不整合或沉积缺失(mannil，1990)；在北美，可对应于Chazyian阶和Whiterockian阶之间广泛分布的沉积间断(Ross和Ross，1992，1995；舒特，1992).基于这一事件，上述地区，特别是对海平面变化进行了详细研究的北美奥陶纪，可分为两个具有明显旋回特征的部分，构成了两个类似于上扬子地台的次级沉积旋回。尽管第七届国际奥陶纪会议采纳了主要来自美国的代表高度赞扬的“三点”建议，但北美奥陶纪的这两个次级旋回已不再是直观的事实(图5-1)。
从生物演化的角度来看，对应这两个旋回，奥陶纪也可以分为两个阶段。其实这也是很多中外学者长期坚持奥陶纪(统或亚系)二分法的主要原因之一(王晓峰，1980；赖才根等人，1980，1982；曾庆鸾等，1987；王晓峰等，1992，1993；惠廷顿和威廉姆斯，1964；贝德纳尔奇克，1971；斯克文顿，1973；考伊等人，1989；威比，1991).近年来对生物群灭绝-恢复事件的研究，客观上从另一个角度为奥陶纪生物群的两个演化阶段提供了新的证据。其中，最近Sepkoski(1995，1996)和Barnes等人(1996)的研究最具代表性:狭义的Llanvirn\Llandeilo之交的海平面升降导致了生物群的一次重大灭绝-恢复事件，其总变化仅次于奥陶纪-志留纪。
图6-1早古生代生物统计曲线(根据Sepkoski，1995)
注意奥陶纪底部、顶部和中部的属种数量变化。t—trema doc；a—阿里尼希；l—llan virn；l-Llandeilo；c—cara doc；阿什吉尔
很明显，中间的两个序列正好代表了生物进化的这两个阶段，它们之间的界限代表了一个重要的生物进化突变事件。
根据A.Trench等人(1991，1992)近期的古地磁研究成果，可以看出，奥陶纪可以以H.teretiusculus底界(即狭窄的Llandeilo底界)为依据分为正极性的早期和负极性的晚期。也就是说，奥陶纪的两个中层序实际上代表了正负极性不同的两个古地磁演化阶段，它们之间的界线代表了分隔两个阶段的古地磁极性反转灾变事件(图6-3)。
图6-2奥陶纪代表性笔石属种的演替事件
石筱英(1996)最近的研究表明，全球中新生代地层中存在7个二级中等层序，延伸约35Ma。这个延迟刚好是太阳系通过银道面的周期(70Ma)的一半。与其他地质过程或现象(如岩浆活动、古地磁反转、生物集群灭绝等)的时期非常吻合。)(拉姆皮诺等人，1992)。因此，他认为中序的形成与这个天文周期有着密切的遗传关系。显然，奥陶纪的两个次级中层序与中新生代相似。奥陶纪全球海平面波动、古地磁极性反转和生物演化的周期性变化也可能是这种天文旋回的具体表现。因此，笔者建议以两个中间层序之间的界面为界，将奥陶系划分为与两个中间层序相对应的上、下两个子系统。这一界限与穆尔氏D.murchisoni\P.elegans带的消失和G.hincksii\H.teretiusculus带的出现基本一致，两个子系统的时限约为30 ~ 40ma(图6-3)。
由于上述两个中间层序由两个层序组组成，这两个层序组也代表了两个旋回中沉积发育和生物发育的不同阶段，因此这四个层序组可分为四个系列。常见名称仍为伊厂阶系列、扬子阶系列、艾家山阶系列、钱塘阶，由赖才根等人(1980，1982)提出，国内学者一直沿用。仅艾家山系与钱塘江系的界线略有下移，相当于层序OSq14与OSq15之间的层序界面(图3-1、图4-1、图2)。因为从上述序列的结构分析可以知道，序列OSq15与序列OSq16和OSq17的关系更为密切。
需要补充的是，层序12(OSq12)可视为奥陶系两个中层序之间的“过渡层序”。这主要表现在:
图6-3上扬子东南缘奥陶纪层序地层、海平面变化及奥陶纪年代地层划分
全球变化以Fortey(1984)和Ross(1985)为主；T-R事件根据本条命名；磁性地层按海沟(1991)。斜方块代表正向(N)，空格代表反向(R)，竖线未定；根据Fortey和Owens(1987)，英国年代地层学中的生物群是按照forey(1995)划分的。中国笔石带以陈旭等人(1993)和王晓峰等人(1996)为基准，等级以赖才根等人(1982)和王晓峰等人(1996)为基准。红螯蟹=红螯蟹
岩性过渡(1)。在台地相区，基本由原牯牛滩组上部及其等效地层组成，岩性特征与下伏层序OSQ8-OSQ11相似；而在斜坡相和盆地相地区，对应的地层往往是与上覆地层相似的灰黑色笔石页岩。
(2)古生物学的过渡。它不仅包含笔石类的双翼笔石I-美丽翼笔石、头足类的双翼笔石、鞘笔石等。，与下伏地层关系密切，还含有头足类化石、瓷石和三叶虫化石等。与上覆地层相似，并与新出现的具有复杂结构的台地牙形石动物群共存，如Eoplacognathus Suecicus和E. Foliaceus。
(3)序列结构的过渡。从上面的分析和图4-1和5-1，5-2等不难看出。，似乎在这个层序的顶部和底部有明显的不连续或剥蚀。因此，既可视为前一个第二旋回末期海平面急剧下降的产物，也可视为中期层序的“晚期高序”；同时也可视为第二个二级旋回前期海平面开始上升时的沉积物，作为第二个中层序的“底部位置”或“陆架边缘层序”。
鉴于此，笔者对12(OSq12)层序在奥陶系两个中层序构造中的确切位置仍有一些疑问。如果考虑到以美丽翼笔石(Muenzhi，1974)为代表的特殊均衡笔石动物群的生物地层学意义以及Didymograptos Murchison I带底部古地磁极性反转事件(Trench，1991)的存在和影响，12 (OS)的层序，但是，由于英国、澳大利亚、南美洲相应层序底部边界和海平面旋回的确切层位和年龄特征 本文暂时将层序12(OSq12)放在下奥陶统中层序，相信以后的研究最终会解决这个问题。