中国陆相古近系始新统卢氏阶综合研究报告

如题所述

王元青1王乃文2李茜1童永生1

(1.中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,北京100044;2.中国地质科学院地质研究所,北京100037)

1 卢氏阶阶名的由来

卢氏阶阶名源自河南省卢氏盆地的同名地层单位———卢氏组。2000 年 11 月,邱占祥、王伴月、邱铸鼎和童永生等提出卢氏阶可作为中国陆相中始新统下部阶名,并上报全国地层委员会。

2 卢氏阶层型剖面位置

由于卢氏盆地卢氏组超覆在老地层之上,难以确定底界。因此建议将层型剖面移到鄂豫交界的李官桥盆地。李官桥盆地跨越湖北和河南两省,大致呈东西向延长的断陷盆地。盆地内古近系发育,构成盆地沉积的主体,厚度近 2 km,卢氏阶厚度相当大,厚度近千米,包括原先的玉皇顶组上段、大仓房组和核桃园组,哺乳动物化石相对丰富。因而建议将层型剖面放在李官桥盆地,而丹江口市习家店镇东北青塘岭附近的大凹剖面(图 1,图 2)。这一剖面研究程度较高,虽然在这个剖面缺失卢氏阶上部核桃园组,但其底界与下始新统中、下部的岭茶阶相接。

图1 李官桥盆地中、新生代地层分布图及卢氏阶主要剖面位置(据马安成、程捷,1991,有修改)

图 2 卢氏阶界线层型剖面

3 卢氏阶的界线层型剖面

大凹 - 庞湾剖面是在湖北省丹江口市习家店镇青塘岭附近,地层出露良好,下始新统下中部岭茶阶/下始新统上部—中始新统下部卢氏阶的界线在第 7 层和第 8 层之间,剖面自上而下描述如下(引自徐余瑄等,1979,有修改)。

上覆地层 新近纪砾岩

中国主要断代地层建阶研究报告:2006~2009

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下伏地层 寒武系深灰色泥质条带灰岩

在界线型剖面东侧的羊女泉 - 张沟剖面上,第 15 层找到类似中始新世类型的哺乳动物化石(中国地质大学地质系,野外地点编号: 84003),其层位可能与层型剖面大凹 - 庞湾剖面的第 10 层相当(图3)。因此,可将大凹 - 庞湾剖面早始新世化石层之上的第 8 层的砂砾岩作为卢氏阶的底界。

玉皇顶组中部产有岭茶期晚期哺乳动物群,似湖南兽(未定种)(cf.Hunanictis sp.)、似吐鲁番菱臼兽(Rhombomylus cf.R.turpanensis Zhai,1978)、明镇稀鼠(Exmus mini Wible et al.,2005)、湖北陌生鼠(Advenimus hubeiensis Dawson,Li et Qi,1982)、李氏河南鼠(Hohomys lii Hu,1995)、锥齿亚洲冠齿兽(Asiocoryphodon conicus Xu,1976)、徐氏异冠齿兽(Heterocoryphodon xuae Tong et Wang,2006)、似犀貘未定种(cf.Heptodon sp.)和秉志丹江兽(Danjiangia pingi Wang,1995)等。而与典型的卢氏阶哺乳动物相近的化石在玉皇顶组上部找到,产于羊女泉 - 张沟剖面第 15 层的中上部泥岩中。有人称为张沟动物群,哺乳动物化石有: 进步亚洲冠齿兽(Asiocoryphodon progressivus Cheng et Ma,1990)、亚洲冠齿兽(Asiocoryphodon sp.)、小戈壁恐角兽(Gobiatherium minutus Cheng et Ma,1990)、始脊齿貘(Lophialetes? primus Cheng et Ma,1990)、沂蒙兽(Yimegia sp.)、柯氏犀?(Forstercooperia? sp.)、张沟始爪兽(? Eomoropus ? zhanggouensis Cheng et Ma,1990)等 6 属 7 种(中国地质大学地质系,野外地点编号: 84003)。化石层距玉皇顶组上段底部约 140 m,其层位可能与大凹 - 庞湾剖面第 10 层相当。这一动物群有两个特征,一是奇蹄类种类占 50%,在形态上与卢氏阶典型的种类相近,但显得原始一些,二是出现早始新世中、早期的属,但显得进步,如 Asiocoryphodon progressivus。因此,研究者(程捷、马安成,1990)认为时代应为中始新世,也可能为早始新世晚期。因此,将卢氏阶底界放在玉皇顶组的中部和上部之间,在大凹 - 庞湾剖面的第 8 层,或在羊女泉 - 张沟剖面的第 11 层。羊女泉 - 张沟剖面可作为卢氏阶底界界线的辅助剖面,记述如下:

中国主要断代地层建阶研究报告:2006~2009

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下伏地层 寒武系灰色灰岩

图 3 卢氏阶界线层型辅助剖面

4 卢氏阶底界界线定义

中始新统/下始新统界线,即鲁帝特阶(Lutetian Stage)/伊普里斯阶(Ypresian Stage)界线,在国际上尚未最后确定,但 GSSP 的首选剖面是西班牙 Gorrondatxe beach section,W Pyrenees,Basquecountry 和拜迪克山(Betic Cordilleras)的穆尔西亚省(佛图纳)Agost 剖面,以浮游有孔虫 Hantkenina首次出现的层位为界线,年龄约为(48.6 ± 0.2)Ma。这与历来的陆相地层划分有相当大的差距。在陆相地层发育,出露良好的北美和亚洲地区,传统上将中始新统/下始新统界线放在 Bridgerian 期/Wa-

①原文遗漏具体数据。satchian 期地层之间(北美),或在卢氏阶 / 岭茶阶之间(亚洲)。北美 Bridgerian 期 / Wasatchian 期地层界线在 C22r 极性带,年龄值约 50.4 Ma(Prothero D R,1998)。也就是说,北美 Bridgerian 期下部地层应相当于伊普里斯阶上部。我国在产哺乳动物化石的地层中尚未进行系统的、多学科的综合研究,包括古地磁地层学的研究,因此,仅根据与北美哺乳动物群相近,和具有共同的属(如 Mesonyx,Uint-atherium 等)进行对比。据此,卢氏阶底界界线应在下始新统伊普里斯阶上部,卢氏阶应包括下始新统伊普里斯阶上部—中始新统鲁帝特阶。

陆生哺乳动物群的变化与海相生物群的变化在时间上可能不同。从北美和我国始新世哺乳动物群变化在 Bridgerian 期/Wasatchian 期地层和阿山头期地层(卢氏阶下部)/岭茶期之间,也就是说出现在下始新统伊普里斯阶上部。例如,阿山头期和岭茶期有蹄类组成明显不同(图 4,图 5),在早始新世有蹄类中奇蹄类约占有蹄类种类 1/3,古有蹄类占大多数; 而在中始新世早期有蹄类奇蹄类已很分化,至少有 6 个科,奇蹄类约占有蹄类种类 60% 左右,古有蹄类明显衰退,属种比较单一,个体数量大为减少。

图 4 中国早始新世有蹄动物分类饼状图

图 5 中国中始新世早期有蹄动物分类饼状图

在卢氏阶首次出现的哺乳动物有: Iconapterodus,Sinosinopa,Neoryctes,Eodendrogale,Lushius,Lushilagus,Strenulagus,Dituberolagus,Dawsonolagus,Asiomys,Orientocylindrodon,Tamquammys,Virio-somys,Tsinlingomys,Chuankueimys,Yuomys, Saykanomys, Stelmomys, Boromys, Zoyphiomys, Hydento-mys, Palasiomys, Raricricetodon, Primisminthus, Hydentomys, Mongolonyx, Mesonyx, Sarkastodon,Kuanchuanius,Chungchienia, Pantolambdodon, Metacoryphodon, Hypercoryphodon, Uintatherium,Gob-iatherium,? Harpagolestes,Lunania,Helaletes,Hyrachyus,Aktauchyus,Schlosseria,Lophialetes,Yimeng-ia,Breviodon, Teleolophus, Telmatherium, Metatelmatherium, Desmatotitan, Hyotitan, Arctotitan, Acroti-tan,Protitan, Microtitan, Dolichorhinoides, Gnathotitan,? Triplopus, Teilhardia, Forstercooperia, Litolo-phus,Gobiohyus 等,大部分属仅见于卢氏阶,卢氏阶哺乳动物群主要特征是奇蹄类化石丰富,多样。在本时期灭绝的还有软食中兽科(Hapalodectidae)、全棱齿兽科(Pantolambdodontidae)、双尖齿兽科(Didymoconidae)、冠齿兽科中的 Metacoryphodon,啮齿类中的 Advenimus,奇蹄类中的一些古老的属,如? Homogalax,Heptodon 等。

总之,在卢氏阶沉积时期哺乳动物群以奇蹄类繁荣、古老的梳趾鼠类大量出现为特征,奇蹄类中灭绝种类,如雷兽类、脊齿貘类等在动物群占有很大的比例,这与下始新统岭茶阶和中始新统上部垣曲阶的哺乳动物有很大的区别。

5 卢氏阶层型内生物地层序列、特征和对比关系

同一盆地的玉皇顶 - 石庙剖面(周世荃等,1979; 徐余瑄等,1979),补充了上面所述的界线层型剖面(大凹—庞湾剖面)和辅助剖面(羊女泉 - 张沟剖面)缺少卢氏阶上部动物群的不足。在该剖面上卢氏阶厚达 2258 m,包括了玉皇顶组、大仓房组和核桃园组。卢氏阶下段(即大仓房组)为红褐色含砂砾质泥岩,常有灰白色砂砾岩夹层,上段(即核桃园组)由灰绿色、灰黑色和红褐色泥岩和灰白色泥灰岩组成,顶部为灰黑色砾岩。在下段和上段都产哺乳动物化石,上段化石更为丰富。剖面自上而下描述如下。

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下伏地层 寒武系灰色、深灰色含泥质条带结晶灰岩

在玉皇顶—石庙剖面周围发现不同层位的哺乳动物化石,可与剖面上相应层位对比。在贾家寨指甲坡,玉皇顶组的上部地层找到戈壁兽 Gobiatherium? sp.,但化石层位很难与盆地西部的界线型层型剖面(大凹—庞湾剖面)和辅助剖面(羊女泉 - 张沟剖面)直接对比,可能相当于玉皇顶组上部。在淅川大胡坡的玉皇顶组发现锥齿亚洲冠齿兽(Asiocoryphodon conicus)和徐氏异冠齿兽(Heterocoryphodonxuae),相当于层型剖面和辅助剖面的玉皇顶组中段下部。在淅川核桃园村西公路旁的大仓房组上部产有祖鼠科(属种未定)(Sciuravidae indet.)、中兽科(属种未定)(Mesonychidae indet.)、冠齿兽科(属种未定)(Coryphodontidae indet.)、似古雷兽(Cf.Paleosyops sp.)、脊齿貘科?(属种未定)(?Lo-phialetidae indet.)(王景文,1988,厘定为 Yimengia sp.)、小型新脊犀?(Caenolophus?)(Euryodonminimus Xu,Yan et al.,1979)。在淅川核桃园村北石皮沟的核桃园组下部产 46 种哺乳动物化石: 齐氏类无跟鼩(Iconapteronodon qii)、秦岭新鼫(Neoryctes qinlingensis、)?初蝠科(属种未定)(?Archaeonyc-terididae indet.)、小始细尾鼩(Eodendrogale parvum)、石皮沟壮兔(Strenulagus shipigouensis)、洛河卢氏兔(Lushilagus lohoensis)、丹江卢氏兔?(Lushilagus? danjiangensis)、沙漠兔(未定种)(Shamolagussp.)、雅致双峰兔(Dituberolagus venustus)、?壮鼠科(?Ischyromyidae indet.)、李官桥东方圆柱鼠(Ori-entocylindrodon liguanqiaoensis)、似类真鼠(未定种)(Cf.Pareumys sp.)、似迈索鼠(未定种)(Cf.Mysops sp.)、 双 棘 似 鼠(Tamquammys dispinorum )、 景 文 强 鼠(Viriosomys jingweni )、 杨氏 秦 岭 鼠(Tsinlingomys youngi)、淅 川 传 夔 鼠(Chuankueimys xichuanensis)、似 步 氏 塞 依 卡 鼠(Saykanomyscf.bohlini)、小皇冠鼠(Stelmomys parvus)、钝齿真灰鼠(Eoboromys obtusus)、短枝真灰鼠(Eoboromysbrachblastus)、中国珍鼠(Zoyphiomys sinensis)、大珍鼠(Zoyphiomys grandis)、隐脊猪齿鼠(Hydento-mys crybelophus)、大 猪齿鼠(Hydentomys major )、锥 齿 古 亚 鼠(Palasiomys conulus )、梯 形 罕 仓 鼠?(Raricricetodon? trapezius)、豫始蹶鼠(Primisminthus yuenus)、原翼齿兽(未定种)(Propterodon sp.)、石皮沟原翼齿兽(Propterodon? shipigouensis)、小孑鬣兽(Proleana parva)、河南裂肉兽(Sarkastodon?henanensis)、卢氏细齿兽(Miacis lushiensis)、淅川钟健兽(Chungchienius xichuanensis、原雷兽(未定种)(Protitan? sp.)、外平脊齿貘(Lophialetes expeditus)、核桃园施氏貘(Schlosseria hetaoyuanensis)、小短齿貘(Breviodon minutus)、丹江全脊貘(Teleolophus danjiangensis)、淅川戴氏貘(Deperetella xi-chuanensis)、徐氏厚脊貘(Pachylophus xui)、西安两栖犀(未定种)(Sianodon sp.)、原蹄犀(未定种)(Prohyracodon sp.)、尖利家坚兽(Jiajianictis muricatus)、翟氏阿丁兽(Ardynictis zhaii)、对锥齿兽亚科(属种未定)(Didymoconinae indet.)。

由此可见,李官桥盆地卢氏阶目前已知 3 个主要的化石层位: 底部为位于丹江口市黄营乡张沟村东的玉皇顶组上段动物群,张沟动物群特征是奇蹄类是主要成员,占 57.1%,这与其他卢氏阶下部哺乳动物群相似; 另一个特征是古老类型的含量较高,占 42.9%,说明比其他卢氏阶下部哺乳动物群更古老一些。淅川核桃园村西公路旁的大仓房组上部发现 6 类哺乳动物,化石比较破碎,徐余瑄等(1979)认为该化石层位应高于山东新泰西周化石层。第三个化石层在核桃园村北石皮沟的核桃园组下部,化石丰富,计有 10 目 22 科 46 种,可看做卢氏阶上部层位较低的一个动物群。

虽然周边盆地已有丰富的微体古生物资料,但李官桥盆地缺少系统的微体古生物学研究,因而周边盆地的微体材料不能引入上述剖面,或进行对比。根据哺乳动物化石,卢氏阶哺乳动物可分为两个类型: ①卢氏阶下部动物群,即阿山头类型; ②卢氏阶上部的伊尔丁曼哈类型。

阿山头类型的哺乳动物群特点是奇蹄类在动物群中占相当大的比例,在奇蹄类中原始貘类占多数,貘类中又以亚洲特有的脊齿貘类(lophialetids)居多。在原始貘类中除脊齿貘类外,还有沼貘类(helaletids)和戴氏貘类(deperetellids)。雷兽类是一类大型的奇蹄类,在内蒙古地区相当繁荣,在其他地区发现不多。始爪兽类(eomoropids)开始出现。戈壁猪兽(Gobiohyus)类型的偶蹄类很少出现。古有蹄类中假恐角兽(Eudinoceras)类型的冠齿兽类和尤因他兽和戈壁恐角兽(Gobiotherium)类型的恐角兽类常有发现。除在内蒙古有大型的中兽 Mongolonyx 外,其他地区仅有 Mesonyx 类型的中兽类。啮齿类中以亚洲特有的似鼠(Tamquammys)类型的原始梳趾鼠类居多,偶然见到副鼠类型。

卢氏阶上部的伊尔丁曼哈类型哺乳动物群特征是在有蹄类中奇蹄类仍占优势,两栖犀类和现生科———犀科(Rhinocerotidae)的原始种类出现,但沼貘类在种类和数量上明显减少,而脊齿貘类和戴氏貘类明显分化,雷兽类常有发现,蹄齿犀类(hyracodontids)已分化。偶蹄类出现 Dichobune 类型、戈壁猪兽类型和石炭兽类型。古有蹄类中恐角兽类似已灭绝,冠齿兽类相当特化。啮齿类以原始梳趾鼠类占优势,出现原始的鼠形亚目种类,兔形类已初步分化。在伊尔丁曼哈类型哺乳动物群中,脊齿貘类、雷兽类、中兽类、原始梳趾鼠类似乎达到鼎盛时期。

我国陆相卢氏阶至今尚未进行系统的、多学科的地层研究,也缺少与哺乳动物化石共生的微体化石的研究,在已知的地层中还未发现火山灰。因此,在卢氏阶与国际上的海相、陆相地层对比中,主要是通过哺乳动物化石与研究程度较高的北美陆相地层对比(表 1)。如在卢氏阶下部地层中发现的Mesonyx,Uintatherium,Thinocyon,Hyrachyus 和 Helatetes 等在北美相应的 Bridgerian 期地层也有发现,卢氏阶下部地层中的 Kuanchuanius 也与北美主要分布在 Bridgerian 期的 Trogosus 形态很相近。因此将卢氏阶下部地层与北美 Bridgerian 期地层对比。在我国卢氏阶上部地层中发现与北美 Uintan 早期地层相同的属: Eomoropus 和 Forstercooperia,还有怀疑可归入北美 Uintan 早期 Triplopus 和 Harpagolestes 的标本。据此,将卢氏阶上部地层与北美地区的 Uintan 早期地层对比。

北美的陆相地层界线的年龄也不是很确定的。如 Wasatchian/Bridgerian 北美哺乳动物期界线年龄,传统的数据是 ~50 Ma,在 C22r 反向期内,也有人认为更早,可能是 ~52 Ma,在 C23r 反向期内。这里采用是 Prothero(1998)的 Wasatchian/Bridgerian 北美哺乳动物期界线年龄数据: 50.4 Ma,因为最近来自绿河盆地凝灰岩年龄数据推断 Wasatchian/Bridgerian 北美哺乳动物期界线年龄应在 C23n 正向期(50.55 ± 0.43)Ma 之后(Smith,Singer and Carroll,2003),与 Prothero(1998)的界线年龄数据(50.4 Ma)比较接近。北美的 Bridgerian/Uintan 哺乳动物期界线年龄(46.5 Ma?)更是不确定。虽然北美陆相地层 Wasatchian/Bridgerian 和 Bridgerian/Uintan 期地层界线年龄有争议、带有一定程度的不确定性,但各个时期的年龄的确定是有古地磁和同位素年龄的依据。相当于国际地层表中始新统的 Ypre-sian、Lutitian 和 Bartonian 阶的海相、陆相地层对比问题还没有完全解决。因此,如果解决我国始新统各阶的界线问题,加强我国陆相地层的综合性研究是非常必要。

中国古近系卢氏阶地层对比见表 2。

表 1 卢氏阶与国际海相、陆相地层对比表

表 2 中国古近系卢氏阶地层对比表

参 考 文 献

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