新疆准噶尔盆地中、晚侏罗世多重地层研究

邓胜徽, 王思恩, 杨振宇, 卢远征, 李 鑫, 胡清月, 安纯志,席党鹏, 万晓樵*

1)中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院, 北京 100083; 2)中国地质科学院地质研究所, 北京 100037;

3)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;

4)中国地质大学(北京), 生物地质与环境地质国家重点实验室 100083

新疆准噶尔盆地中、晚侏罗世多重地层研究

邓胜徽1), 王思恩2), 杨振宇3), 卢远征1), 李 鑫1), 胡清月4), 安纯志3),席党鹏4), 万晓樵4)*

1)中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院, 北京 100083; 2)中国地质科学院地质研究所, 北京 100037;

3)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;

4)中国地质大学(北京), 生物地质与环境地质国家重点实验室 100083

对新疆维吾尔自治区沙湾县玛纳斯河红沟侏罗系剖面开展了生物地层学、同位素年代地层学、旋回地层学和磁性地层学等的综合研究。研究结果表明, 头屯河组的时代为中侏罗世中晚期到晚侏罗世早期,包括巴通阶的最顶部、卡洛维阶和牛津阶的中下部; 其底界年龄约为166.2 Ma, 顶界线年龄约为160.8 Ma,沉积时间约5.4 Ma。齐古组顶部年龄值为155.3 Ma, 沉积时间约5.5 Ma, 包括了牛津阶的上部和基默里奇阶的中下部, 其顶部与东部冀北、辽西地区髫髻山组顶部大体相当, 比土城子组层位低。喀拉扎组的时代为晚侏罗世基默里奇期晚期, 而其上覆地层吐谷鲁群的时代为早白垩世早期, 两者之间存在一个相当大的不整合, 缺失了晚侏罗世提塘期以及可能包括早白垩世最早期的地层, 有超过了7 Ma的地层缺失量。侏罗系与白垩系的界线为此不整合面, 侏罗纪/白垩纪之交的地层未保存。

生物地层; 同位素测年; 旋回地层; 磁性地层; 陆相侏罗系/白垩系界线; 新疆; 准噶尔盆地

中国除了西藏、新疆西南部、黑龙江东部以及广东南部等少数地区外, 侏罗系和白垩系均为陆相地层。经过了近百年的努力, 我国陆相侏罗纪、白垩纪地层研究取得了重要的进展(顾知微, 1962; 王思恩, 1985; 张弘, 1998; 邓胜徽等, 2003; 许坤等, 2003; 赵应成等, 2003; 袁效奇等, 2003; 修申成等, 2003; 钟筱春等, 2003; Shi et al., 2006), 但依然存在不少问题, 特别是陆相侏罗系与白垩系的界线划分成为中国争论最大的系级地层界线之一。以往研究认为, 在中国北方地区侏罗纪中晚期由于气候干旱, 发育了一套巨厚且化石稀少的红色碎屑岩地层,在各地均发育并相互可大致对比(邓胜徽等, 2003; Shi et al., 2006)。在此红色地层之上发育了一套生物化石丰富, 以灰色、灰黑色为主色调的地层, 以东部冀北辽西地区热河群、中部鄂尔多斯盆地志丹群、中西部河西走廊的赤金堡群以及西部新疆的吐谷鲁群等为代表。热河群及其相当地层的时代过去争议大, 或划入上侏罗统(顾知微, 1962, 1983; 王思恩, 1985; 王思恩, 1990, 1998; 陈丕基, 1988)或归于下白垩统(郝诒纯等, 1986; 叶得泉等, 1990)。自20世纪 90年代起, 对热河群及热河生物群大规模的研究完全改变了这一状态, 热河群划入下白垩统逐渐成为共识, 侏罗系/白垩系界线被划于热河群义县组之底(李佩贤等, 1993; Swisher et al., 1999; 汪筱林等, 1999, 2000; 张弥曼等, 2001; 邓胜徽等, 2003;李晓波等, 2010)。然而, 由于缺少海相化石或与海相地层可对比的证据, 对义县组中多层凝灰岩锆石测年结果成为最主要的年代地层依据。近20年, 来自义县组凝灰岩层的大量锆石测年数据(Smith et al., 1995; Swisher et al., 1999; Swisher等, 2001; Zhu et al., 2001, 2007; 王松山等, 2001a, b; 牛宝贵等, 2004; 张宏等, 2005a, 2006; 孟凡雪等, 2008)指示其年代为早白垩世, 而且层位相当高。据此, 我国陆相侏罗系/白垩系底界并不在义县组的底部, 应该更低。近年, 在冀北辽西地区义县组之下的张家口组、土城子组以及髫髻山组等开展了大量的古生物和锆石测年工作(张宏等, 2005b, c; 江小均等, 2010;柳永清等, 2006, 2010)。结果发现, 髫髻山组顶部火山岩的年龄值为153~154 Ma(Davis, 2005; 刘健等, 2006; Cope et al., 2007), 土城子组的年龄值为154~137 Ma(Davis et al., 2005; Cope et al., 2007; 孙立新等, 2007; 张宏等, 2008; Xu et al., 2012; 王思恩等, 2013)。土城子组底部年龄值被认为应是154 Ma(许欢等, 2014)。土城子组之上的张家口组底火山岩的年龄则为136 Ma(牛宝贵等, 2003, 2004)。这些测年结果为我国陆相侏罗系/白垩系界线的确定提供了重要依据(王泽九等, 2014)。

尽管早在 1973年国际侏罗纪地层会议就曾投票确定以菊石 Beriasella jacobi带作为白垩系底界的标准, 但由于生物群的区域性特点, Beriasella jacobi带标准未获得学界认可, 全球侏罗系/白垩系界线生物和地层标志至今仍未得到最终解决。在侏罗系/白垩系界线层型剖面没有确定的情况下, 从逻辑上此界线的年龄值也不可能得到准确标定; 但是, 相关的工作一直没有停滞, 在国际地质年代表上侏罗系/白垩系界线年龄值也没空缺(Harland et al., 1982, 1990; Ogg, 2004; Gradstein et al., 2012; ICS, 2013, 2014)。起初, 这一年龄值采用“年龄平摊法”推算, 线性内插法作图法等间接获得, 即早期的145.0 Ma(Harland et al., 1982, 1990)。有意思的是, 虽然这一年龄值不是从层型剖面直接测得, 但是近年的研究结果表明, 侏罗系/白垩系界线的年龄值很可能就在145 Ma上下, 如Mahoney等(2005)对西北太平洋地区贝里阿斯阶(Berriasina)底部玄武岩层定年结果为(144.6±0.8) Ma; Vennari等(2013)在安第斯地区贝里阿斯阶底界钙质超微化石带之上约22 m处凝灰岩的高精度年龄值为(139.55±0.09) Ma。在我国西藏地区, 贝里阿斯期中期菊石和钙质超微生物化石带中的火山凝灰岩测得年龄值为 140~ 142 Ma(万晓樵等, 2005; Wan et al., 2011; Liu et al., 2013)。如果上述年龄值测定正确, 那么, 当前国际地质年代表中侏罗系/白垩系界线年龄值标定为145 Ma是有相当依据的。此为陆相侏罗系/白垩系界线的划分提供了重要的桥梁, 并说明中国东部陆相侏罗系/白垩系界线可能位于土城子组内部。

土城子组是一套紫红色碎屑岩, 本身化石稀少,以往根据其下伏地层中所产中侏罗世化石, 以及其中所产的动、植物化石归入晚侏罗世(蒲荣干和吴洪章, 1985a; 王思恩, 1985, 2013; 邓胜徽等, 2003; 王思恩和李罡, 2008)甚至中侏罗世(沈炎彬和陈丕基,1984; 郑少林等, 2001); 而上述土城子组以及张家口组的测年结果表明, 侏罗系/白垩系界线应在土城子组红色地层内部通过, 为中国陆相侏罗系/白垩系界线研究提出了新的挑战。中国陆相侏罗系/白垩系界线不仅是一个地层界线的问题, 而且涉及到了中国晚侏罗世地层的认定及其分布等, 进而影响到中国及东北亚地区晚侏罗世至早白垩世地质演化史等重大地质问题的认识。因此, 土城子组研究的进展引起了全国地层委员会的专家和广大地层学者的高度重视。

与土城子组相似的一套侏罗纪中晚期红色地层在中国北方地区十分发育, 特别是新疆地区, 被认为相互可以对比(邓胜徽等, 2003)。由于新疆地区在晚中生代为相对比较稳定的内陆, 发育了多个内陆大型凹陷湖盆, 地层发育连续而完整, 剖面出露也非常好, 并且有较好的研究基础(王思恩等, 1985;邓胜徽等, 2003, 2010), 因此对该地区的有关研究有可能对冀北、辽西地区所提出的侏罗系/白垩系界线问题会有启示, 从而促进我国陆相侏罗系/白垩系界线问题的解决。为此, 全国地层委员会于2011年将新疆准噶尔盆地纳入了“陆相侏罗──古近系界线地层研究”课题的范围, 由中国地质大学(北京)、中国石油勘探开发研究院、中国地质科学院以及中国科学院南京地质古生物研究所等联合开展攻关。本文是这一研究的结果之一。

准噶尔盆地是一个大型中生代内陆凹陷湖盆,中生代地层发育齐全(叶得泉等, 1990; 邓胜徽等, 2003, 2010; 何苗等, 2015)。在盆地南缘, 侏罗系特别发育, 厚度巨大, 在多条剖面上连续出露, 是研究我国陆相侏罗系的重要地区之一。该地区中下侏罗统以河、湖、沼泽相含煤地层为特点, 动植物化石十分丰富, 地层划分与时代依据较充分, 而中侏罗统上部及上侏罗统以杂色和红色沉积为主, 化石稀少, 时代依据不足; 其中, 头屯河组归于中侏罗统上部、齐古组为上侏罗统下部, 分别与东部的髫髻山组和土城子组对比(邓胜徽等, 2003)。最近, 王思恩和高林志(2012)对齐古组的两层凝灰岩进行了同位素年龄测定, 认为齐古组的时代为中侏罗世卡洛维期(Callovian), 晚侏罗世地层几乎全部缺失。

如前文所述, 新近研究结果提出了土城子组的时代为晚侏罗世晚期—早白垩世的认识(许欢等, 2014), 那么以往中国北方中上侏罗统的东西部的对比关系是否仍然成立？新疆地区侏罗系/白垩系界线是否也在齐古组内部？

针对这些问题, 本次在对新疆乌鲁木齐市郝家沟剖面和沙湾县玛纳斯河红沟剖面(下文简称“红沟剖面”)以及相邻的属于吐哈盆地的吐鲁番连木沁剖面进行考察的基础上重点对玛纳斯河红沟剖面进行了系统的研究(图 1); 以多重地层划分原则为指导,开展了生物地层学、同位素年代地层学、旋回地层学和磁性地层学等研究。

图1 研究区及剖面位置图Fig.1 Location of the study area and the section

在生物地层学方面, 开展了孢粉、介形类、轮藻、叶肢介、双壳类、植物等门类的研究, 其中孢粉发现化石较多, 来自头屯河组、齐古组和吐谷鲁群; 叶肢介、植物、双壳等化石则主要发现于头屯河组。此外, 王思恩(2013)在玛纳斯河红沟剖面下白垩统吐谷鲁群中发现了早白垩世叶肢介化石, 包括Shiheziestheria pangi Wang, Nestoria jungarensis Wang, Nestoria shawanensis Wang, Nestoria donggouensis Wang等1个新属4个新种。本文重点对课题组在孢粉及非生物地层学研究所取得的进展作了总结, 一些单项, 如古地磁、旋回地层分析等的成果将有另文作详细阐述, 本文仅引用相关结论作为地层时代的依据。

1 孢粉生物地层

本次对沙湾县玛纳斯河红沟剖面和乌鲁木齐头屯河剖面头屯河组和齐古组进行了系统的孢粉研究,并对吐谷鲁群底部采了少量样品作了分析; 先后分析样品 154块次, 但化石收获率较低, 仅从约三分之一的样品中获得较多化石, 其他样品大多仅见数粒化石或未见, 以红沟剖面的资料较好(表1)。从表1化石名单可知, 头屯河组和齐古组的孢粉组成基本是一致的, 但不同类群的含量呈现出较明显变化,可以划分为两个组合, 即: Cyathidites-Disacciatrileti组合和Classopollis-Disacciatrileti组合。而吐谷鲁群底部的两块样品的孢粉属于早白垩世, 另建Cicatricosisporites-Disacciatrileti组合(图2-4)。

(1)Cyathidites-Disacciatrileti组合

本组合产自头屯河组中下部, 以裸子植物花粉为主(一般高于70%), 蕨类孢子含量约为10%~30%。蕨类孢子以桫椤孢Cyathidites为主, 含量约 5%~10%(个别层位可达 17%), 其他常见的孢子 有 : 紫 萁 孢 (Osmundacidites)、 三 角 孢(Deltoidospora)、金毛狗孢(Cibotiumspora)、新叉瘤孢(Neoraistrickiaia)、阿赛尔孢(Asseretospora)、圆形瘤面孢(Verrucosisporites)、石松孢(Lycopodiumsporites)、拟套环孢(Densoisporites)等,偶尔出现的有三角瘤面孢(Converrucosisporites)、粒纹三角孢(Granulatisporites)等。裸子植物花粉主要为松柏类双气囊花粉(55%~75%), 如四字粉(Quaraeculina)、云杉粉(Piceaepollenites)、罗汉松粉(Podocarpidites)、拟云杉粉(Piceites)、双束松粉(Pinuspollenites)等, 其他花粉含量皆较低, 比较常见的有(Classopollis)(0~5%) 、薄壁粉(Perinopollenites)、球形粉(Spheripollenites)等, 苏铁粉(Cycadopites)、宽沟粉(Chasmatosporites), 并少量出 现 脑 纹 粉 (Cerebropollenites)、 冠 翼 粉(Callialasporites)等。

表1 红沟剖面孢粉化石平均百分含量(%)Table 1 Contents of sporopollen from the Honggou section(%)

以上化石皆为侏罗纪常见孢粉类型, 尤其是Cyathidites构成蕨类孢子优势分子是典型的侏罗纪孢粉特征, 因此本组合时代为侏罗纪。本组合中未出现在新疆下侏罗统中常个别出现自三叠纪延续而来的具肋纹双囊类, 因此, 应属中侏罗世孢粉植物群范畴。

(2)Classopollis-Disacciatrileti组合

本组合产自头屯河组上部(108层以上)至齐古组, 以裸子植物花粉占优势(平均 90%以上), 蕨类孢子含量为0~10%左右, 仅个别层位最高达30%。蕨类孢子的构成与上一组合相比, 没有大的变化,仍以Cyathidites最为常见(0~10%, 最高达16%), 其他常见的孢子有: 紫萁孢(Osmundacidites)、三角孢(Deltoidospora)、金毛狗孢(Cibotiumspora)、新叉瘤孢(Neoraistrickiaia)、阿赛尔孢(Asseretospora)、圆形瘤面孢(Verrucosisporites)等。但孢子整体含量变化较大, 显示受局部沉积环境影响较大。裸子植物花粉的构成相比上一组合发生了非常显著的变化, Classopollis的含量开始迅速增加, 从108层的18%到116层已达到90%以上, 成为本组合第一大类群,在齐古组其含量有所反复, 但也频繁出现 90%以上的情况。双气囊花粉退居次要地位, 从 70%向上逐渐降低至 5%~10%左右。其他类型则含量极低, 多为个别出现, 包括球形无口器类的 Spheripollenites等, 单沟的Cycadopites, 和Chasmatosporites, 具环囊 的 脑 纹 粉 (Cerebropollenites)和 冠 翼 粉(Callialasporites)等。

Classopollis含量的变化是本组合的突出特征。Vakhrameev(1991)曾对此属花粉的纵向分布进行过论述, 指出其在西伯利亚地区的大量出现始于中侏罗世晚期卡洛维期(图5)。这一观点得到西伯利亚以外很多地方孢粉资料的支持(Vakhrameev, 1991), 尤其我国北方区与西伯利亚很相似。准噶尔盆地Classopollis含量明显增高始于头屯河组顶部180余米厚的层段, 因此本文认为头屯河组上部时代为卡洛维期, 而齐古组的主体相当于牛津阶(Oxfordian)(图2)。

图2 红沟剖面中上侏罗统综合划分图Fig.2 Integrated subdivision of the Middle-Upper Jurassic strata along the Honggou section

图3 准噶尔盆地侏罗—白垩纪孢粉植物群重要分子(比例尺=15 μm)Fig.3 Main elements of the Jurassic–Cretaceous palynologic assemblages (scale=15 μm)

图4 准噶尔盆地侏罗—白垩纪孢粉植物群重要分子(各图影放大倍数一致, 比例尺=15 μm)Fig.4 Main elements of the Jurassic-Cretaceous palynologic assemblages (all figures are in the same magnification, scale=15 μm)

(3)Cicatricosisporites-Disacciatrileti组合

本组合产自吐谷鲁群的底部, 以双气囊花粉含量最多(约 75%), 蕨类孢子含量约 10%, 其他类型花粉含量较低与侏罗系样品的明显区别是出现了与海金砂科有关的孢子, 包括无突肋纹孢(Cicatricosisporites), 具唇孢(Toroisporis), 凹边瘤面孢 (Concavissimisporites)等 3个属。在欧洲, Cicatricosisporites属在晚侏罗晚期偶有个别出现,但到早白垩世时期该属及属于海金砂科的其他属开始大量出现。在中国, Cicatricosisporites属的出现通常被视为进入早白垩世的标志(蒲荣干和吴洪章, 1982, 1985a, b; 黎文本, 1983; 余静贤, 1989; 黎文本和刘兆生, 1999; 高瑞祺等, 1999)。在当前组合中, Cicatricosisporites属的含量达2%。因此, 本组合归于早白垩世无疑问, 吐谷鲁群底部的时代为早白垩世, 与前人的结论一致(叶得泉等, 1990)。

前人关于头屯河组孢粉中 Classopollis含量的认识有差异。张望平(1990)记载头屯河组Classopollis含量平均 25%, 而黄嫔和李建国(2007)报道头屯河组中 Classopollis含量为 1.5%~11.7%,平均6.1%。本文研究发现, Classopollis含量只有到了头屯河组的近顶部才显著增高, 中下部则较低,显示了一个含量增加的过程。前人的结果或因样品主要来自该组不同层段有关。

表2 红沟剖面上侏罗统SHRIMP锆石年龄测定结果Table 2 Results of zircon SHRIMP dating of the Upper Jurassic strata along the Honggou section

2 同位素年代地层

本文对玛纳斯河红沟及头屯河剖面多个凝灰岩层进行了SHRIMP锆石U-Pb年龄测定(表2, 图

6, 7)。其中, 对乌鲁木齐头屯河剖面齐古组底部凝灰岩层进行的测定工作由于样品质量和结果不理想,

未计入本文。此前, 王思恩等对红沟剖面的部分层段进行了年代测定, 并发表了相关结果(王思恩等, 2012; 王思恩和高林志, 2012)。

图6 红沟剖面齐古组中、下部凝灰岩露头Fig.6 Outcrops of the tuff beds of the Qigu Formation along the Honggou section

总共对红沟剖面齐古组多层凝灰岩层进行了3次采集, 计采集样品20余块次, 分4批进行了锆石的分选和年龄测定。最老的年龄值为(167.1±1.9) Ma, 3个年龄值为 160 Ma左右, 最年轻者为(156.9±1.9) Ma,表明 其主体地质时代为晚侏罗世(图2)。同位素年龄样品主要采自齐古组中部, 可以推测, 其顶部的年龄应不会新于 150 Ma, 其时代不可能为早白垩世;也即齐古组内不存在侏罗系/白垩系界线。齐古组之上的喀拉扎组为冲积扇相砾岩, 沉积时间应该较短,而喀拉扎组之上的吐谷鲁群属早白垩世无疑问。因此, 喀拉扎组与吐谷鲁群之间最可能为侏罗系/白垩系界线, 侏罗系与白垩系之间应该存在一个相当大的不整合。

图7 红沟剖面齐古组凝灰岩SHRIMP锆石年龄测定结果图Fig.7 Results of SHRIMP dating of the tuff beds of the Qigu Formation of the Honggou section

3 旋回地层

本次对红沟剖面头屯河组和齐古组进行了自然伽马数据的采集, 采集数据的地层厚度1790.15 m, 自然伽马数据点 1546个, 并依据上述数据作了米兰科维奇旋回地层学分析, 利用频谱分析、滤波、天文调谐等方法, 识别出地层中蕴含的100 ka及405 ka旋回, 结合4个不同层位的锆石测得的年龄值, 得到各地层组的持续时间及起止年龄,为年代地层的划分与对比提供依据(图2)。

岩石中自然伽马总量与各放射性元素的比值(如钍钾比, 钍铀比等)均能在一定程度上反映古气候的变化, 所以都可以用于旋回分析(Prokoph and Agterberg, 2000; Hinnov and Ogg, 2007; Tian et al., 2013; Wu et al., 2013)。由于自然伽马总量受岩性影响较大, 在分析过程中不可避免的会表现较强的“噪音”, 本研究选用受岩性影响较小的钍铀比(Th/U)作为分析对象。

对头屯河组与齐古组的钍铀比进行频谱分析,发现该剖面地层较好地记录了米兰科维奇旋回(图 8), 约50.3 m的优势旋回可能代表了405 ka的长偏心率周期, 头屯河组与齐古组包含了约27个50 m左右的长偏心率旋回(图 2), 经过调谐可识别出较清晰的 405 ka旋回与 100 ka左右的旋回; 其中132 ka与99 ka的峰值能与短偏心率旋回很好地对应(图8), 故而认为, 头屯河组与齐古组总共包含了27个左右405 ka的长偏心率旋回(图2), 总持续时间~10.9 Ma。其中, 头屯河组持续了约5.4 Ma, 平均堆积速率为12.8 cm/ka; 齐古组持续了约5.5 Ma,平均堆积速率为12.1 cm/ka。

如图 7所示, 锆石样品 4725(126层下部)、4801(129层下部)、5004(H层中部)及5024(J层中部)的 SHRIMP测年结果分别为(159.3±1.3) Ma、(167.1±1.9) Ma、(159±1) Ma及(156.9±1.9) Ma, 有效的数据点分别为11个、5个、7个和8个。其中, 4801号样品所测结果明显偏大, 数据较离散(图 7B), 推测可能混入了再沉积的锆石, 且有效数据点也较少,所以在本文后面的讨论中放弃该数据。

根据前述旋回地层分析结果, 采用 3个有较测年数据计算出4个样品距齐古组顶部的年龄间隔分别为4.56 Ma、2.28 Ma及2.10 Ma; 进而以此作为锚点推算得出的齐古组顶界年龄分别为(154.7± 1.3) Ma、(163.1±1.9) Ma、(156.7±1) Ma及(154.8± 1.9) Ma。对此3组数据依有效数据点数做加权平均得出齐古组的顶界年龄为155.3 Ma; 据此, 推算出齐古组与头屯河组的底界年龄分别为 160.8 Ma及166.2 Ma(表3)。

表3 红沟剖面头屯河组与齐古组的底部年龄、持续时间与堆积速率Table 3 Age, time interval and accumulation rate of Toutunhe and Qigu formations of the Honggou section

图8 红沟剖面头屯河组和齐古组钍铀比频谱分析曲线Fig.8 Th/U power spectra of Toutunhe and Qigu formations of the Honggou sectionA-深度域曲线; B-时间域曲线A-depth domain curve; B-time domain curve

图9 红沟剖面齐古组磁性地层与国际侏罗系标准磁性地层柱的对比图(图例同图2)Fig.9 Magnetostratigraphic column of the Qigu Formation of the Honggou section in correlation with the international magnetostratigraphic column of the Upper Jurassic strata(legends as for Fig.2)

据旋回地层和锆石测年的分析结果, 头屯河组大致包含了巴通阶(Bathonian)的最顶部、卡洛维阶和牛津阶的下部; 齐古组则相当于牛津阶的中上部到基默里奇阶(Kimmeridgian)的中下部; 喀拉扎组以大套砾岩为主, 推测其持续时间不长, 可能仅相当于基默里奇阶的中上部。

4 磁性地层

对红沟剖面齐古组及喀拉扎组露头开展了高密度磁性地层样品采集。采样起点位置位于齐古组(第123层)至喀拉扎组(第152层), 采集共610 m厚的地层, 采集了约800块岩心样, 其中完整500块, 300块有残缺。对 622块样品进行了测定, 从中选择了559块具较高质量测试结果的样品建立了磁极性地层柱(图9)。

磁性地层研究结果表明, 齐古组记录的中下段以正极性占优势, 上段则显示负极性占优势; 地磁极性倒转极为频繁。可以基本确定的地层极性倒转为66次, 如果不考虑由两个或以下样品确定的磁极性带和 3个连续不确定样品确定的磁极性带, 即仅考虑由连续的 3个及以上样品确定的磁极性带较为可靠的话, 最后该套地层比较肯定的地磁极性倒转也超过40次。如此高频繁的倒转速率在160 Ma左右的10 Ma国际磁性地层柱中只有牛津阶较吻合。

另外, 由于不同沉积岩层的沉积速率不同, 以地层厚度为标尺的磁性地层柱不能等同于地层的时间尺度。本文尝试性的假设1 m厚细砂岩代表的极性时间为1 ka, 对其他岩性代表的时间做出相应的调整。在此假定基础上, 将厚度尺度磁性柱(图8中磁性柱 1)转换为时间尺度为极性柱(图 8中极性柱2), 从中可以看出, 虽然极性柱1与极性柱2整体上没有特别明显的变化, 但还是可以看出整个极性柱中反向极性带的持续时间变长。结果表明不同岩性的沉积速率可能会影响到以正极性为主的齐古组与反极性占优势牛津阶的对比。因此, 据磁性地层学的依据, 倾向于将齐古组归于牛津阶中部到基默里奇阶中部。

此结果与上述旋回地层的分析结果相当吻合。

5 主要结论与讨论

5.1 头屯河组的时代

对红沟剖面的系统研究表明, 头屯河组的时代属于中侏罗世中晚期到晚侏罗早期。该组产介形类、叶肢介、双壳类、腹足类、植物和孢粉、大孢子和轮 藻 等 化 石(图2)。 其 中, 介 形 类 为Timiriasevia-Darwinula sarytirmenensis组合(王亚琼和曹美珍, 2010; 见: 邓胜徽等, 2010), 叶肢介包括Euestheria ziliujingensis动物群和Pseudograpta/ Sinokontikia动物群(沈炎彬, 2010; 见: 邓胜徽等, 2010), 双壳类属于Psilunio-Cuneopsis组合(泮燕红等 , 2010; 见 : 邓 胜 徽 等 , 2010), 轮 藻 为Aclistochara abshirica-A.stellerides-A.sublaevis组合(王启飞和卢辉楠, 2010; 见: 邓胜徽等, 2010),指示的时代基本为中侏罗世中晚期到晚侏罗世早期。植物大化石不多, 本文发现若干种, 属于中侏罗世早期 Coniopteris-Phoenicopsis植物群的延续,为中侏罗世晚期特点。孢粉植物群可分为头屯河组中下部的Cyathidites-Disacciatrileti组合和该组上部到齐古组的Classopollis-Disacciatrileti组合(图2)。前者的时代为中侏罗世, 后者时代为卡洛维期到牛津期。

旋回地层学研究计算出头屯河组的持续时间为5.4 Ma, 据上覆齐古组中测得的锆石同位素年龄值推估出其底界的年龄可能为166.2 Ma左右, 顶界线年龄约为160.8 Ma。对比到最新国际和中国地层年表(ICS, 2014), 头屯河组大致包含了巴通阶顶部、卡洛维阶及牛津阶下部, 比东部冀北、辽西地区的土城子组层位要低。

5.2 齐古组的时代

齐古组化石稀少, 本次进行了反复分析, 获得了一定量的孢粉化石, 为Classopollis-Disacciatrileti组合的延续。其中Classopollis含量在头屯河组近顶部显著增高, 说明进入了一个新的演化阶段, 其主体时代为牛津期。

齐古组多层凝灰岩同位素年龄值为(159.3±1.39)~(156.9±1.9) Ma, 指示了中侏罗世晚期到晚侏罗世的结果; 结合旋回地层学分析结果, 计算出齐古组的持续时间为5.5 Ma, 齐古组顶界年龄大约为155.3 Ma, 底界年龄为160.8 Ma, 说明其包含了牛津阶的大部分以及基默里奇阶的中下部, 与上述孢粉组合提出的时代相吻合。

磁性地层学研究表明, 齐古组地层记录地磁极性倒转应大于 40个, 倾向将齐古组归于牛津阶到基默里奇阶中部, 与孢粉、同位素测年和旋回地层学分析结果相当吻合。

综上所述, 本文认为齐古组的时代为晚侏罗世牛津期中期至基默里奇期中期。对比到中国东部地区, 齐古组顶与髫髻山组的顶大致相当, 低于土城子组。

王思恩和高林志(2012)对本文研究剖面齐古组下部(129层)之凝灰岩进行了锆石 SHRIMP测年,获得了(164.6±1.4) Ma的较好结果。如以此年龄值为锚点, 据本文旋回地层分析结果推算出齐古组顶部年龄大致为160.6 Ma, 底部年龄约为166.1 Ma。齐古组包括了卡洛维阶全部和牛津阶下部, 较本文获得的孢粉、古地磁研究结果要老一些。

5.3 喀拉扎组的时代及侏罗系/白垩系界线

红沟剖面喀拉扎组厚310余m, 以冲积扇砾岩为特点, 生物化石匮乏, 与下伏齐古组为整合接触,与上覆吐谷鲁群之间为不整合接触。冲积扇砾岩可视为事件沉积的产物, 其沉积时间一般很短暂, 据下伏地层的时代推断喀拉扎组的时代应为晚侏罗世基默里奇期晚期。

喀拉扎组之上的吐谷鲁群(底部为该群的清水河组)中产早白垩世孢粉组合, 前人发现的介形类等其他化石也进一步说明时代为早白垩世早期。因此, 喀拉扎组与吐谷鲁群之间存在一个相当大的不整合, 缺失了晚侏罗世提塘期(Tithonian), 甚至可能包含一部分早白垩世早期的地层, 缺失地层的时限超过了 7 Ma。研究区侏罗系/白垩系以不整合为界, 侏罗纪/白垩纪之交的地层未保存。

致谢:本文为全国地层委员会项目《中国陆相侏罗系/白垩系界线研究》的成果之一, 得到了全国地层委员会常务副主任王泽九教授、中国地质科学院地质研究所季强教授、项目负责人之一姚建新教授等的支持和帮助; 参加工作的还有南京地质古生物研究所李罡研究员, 中国地质大学(北京)仝亚博和王艳博士、博士研究生李玮、硕士研究生邓丽君、刘璐等; 同位素年龄测定分别在中国地质科学院离子探针中心和美国加州大学(伯克利)同位素测年实验室完成, 古地磁样品由中国地质科学院地质力学研究所古地磁实验室测定; 两位匿名审稿人认真审阅了文稿并提出了很好的修改意见, 在此一并致谢。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No.1212011120142).

SWISHER III CC, 汪筱林, 周忠和, 王元青, 金帆, 张江永, 徐星, 张福成, 王原.2001.义县组同位素年代新证据及土城子组40Ar/39Ar年龄测定[J].科学通报, 46(23): 2009-2012.

陈丕基.1988.热河动物群的分布与迁移—兼论中国陆相侏罗—白垩系界线划分[J].古生物学报, 27(6): 660-683.

邓胜徽, 卢远征, 樊茹, 泮艳红, 程显胜, 付国斌, 王启飞, 潘华璋, 沈炎彬, 王亚琼, 张怀春, 贾承凯, 段文哲, 方琳浩.2010.新疆北部的侏罗系[M].合肥: 中国科学技术大学出版社: 1-219.

邓胜徽, 姚益民, 叶得泉, 陈丕基, 金帆, 张义杰, 许坤, 赵应成, 袁效奇, 张师本.2003.中国北方侏罗系, I.地层总论[M].北京: 石油工业出版社: 1-340.

高瑞祺, 赵传本, 乔秀云, 郑玉龙, 闫凤云, 万传彪.1999.松辽盆地白垩纪石油地层孢粉学[M].北京: 地质出版社: 1-373.

顾知微.1962.中国的侏罗系和白垩系, 全国地层会议学术报告汇编[M].北京: 科学出版社: 1-84.

顾知微.1983.论我国非海相侏罗系和白垩系的分界[C]//中国科学南京地质古生物研究所编著.中国各纪地层界线研究.北京: 科学出版社: 65-82.

郝诒纯, 苏德英, 余静贤, 李佩贤, 李友桂, 王乃文, 齐骅, 关绍曾, 胡华光, 刘训, 杨文达,叶留生, 寿志熙, 张清波.1986.中国地层 12中国的白垩系[M].北京: 地质出版社: 1-301.

何苗, 李廷栋, 张利伟, 姚建新, 游国庆, 耿树方, 吴小军.2015.准噶尔盆地西北缘三叠系地层格架的建立——来自岩性、地震、测井及地化方面的证据[J].地球学报, 36(2): 151-160.

黄嫔, 李建国.2007.新疆玛纳斯河畔红沟剖面西山窑组和头屯河组孢粉组合及地层意义[J].微体古生物学报, 24(2): 170-193.

江小均, 柳永清, 彭楠, 吕君昌.2010.辽西建昌县玲珑塔含翼龙和带羽毛恐龙化石地层层序和时代归属[J].地球学报, 31(增刊1): 33-35.

黎文本, 刘兆生.1999.辽宁北票义县组底部的孢粉组合及其时代[C]//陈丕基, 金帆 主编.热河生物群.合肥: 中国科学技术大学出版社: 68-79.

黎文本.1983.中国白垩纪孢粉植物群及其地理分区[C]//中国古生物地理区系[M].北京: 科学出版社: 142-151.

李佩贤, 苏德英, 李友桂, 余静贤.1993.狼鳍鱼(Lycoptera)岩层的时代归属[J].地质学报, 68(1): 87-100.

李晓波, 王旖旎, 杨明, 张梅生.2010.早白垩世热河生物群北部分布区的脊椎动物群和地层[J].地球学报, 31(增刊 1): 40-41.

刘健, 赵越, 柳小明.2006.冀北承德盆地髫髻山组火山岩的时代[J].岩石学报, 22(11): 2617-2630.

柳永清, 季强, 姬书安, 尤海鲁, 吕君昌, 旷红伟, 江小均, 彭楠, 许欢, 袁崇喜, 王旭日.2010.华北东北部晚中生代陆相地层、生物群及其年代学研究[J].地球学报, 31(增刊1): 42-45.

柳永清, 刘燕学, 姬书安, 杨之清.2006.内蒙古宁城和辽西凌源热水汤地区道虎沟生物群与相关地层SHRIMP锆石U-Pb定年及有关问题的讨论[J].科学通报, 51(19): 2273-2282.

孟凡雪, 高山, 柳小明.2008.辽西凌源地区义县组火山岩锆石U-Pb年代学和地球化学特征[J].地质通报, 27(3): 364-374.

牛宝贵, 和政军, 任纪舜, 宋彪, 肖藜薇.2004.冀北张家口组、义县组火山岩SHRIMP定年兼论中国东部大兴安岭兴安岭群和东南沿海火山岩地层时代[J]．地质学报, 78(6): 751.

牛宝贵, 和政军, 宋彪, 任纪舜.2003.张家口组火山岩SHRIMP定年及其重大意义[J].地质通报, 22(2): 140-141.

蒲荣干, 吴洪章.1982.辽西中晚侏罗世孢粉组合[J].沈阳地质矿产研究所所刊, 4: 169-184, 2.

蒲荣干, 吴洪章.1985a.辽宁西部中生代世孢粉组合及其地层意义[C]//辽宁西部中生代地层古生物(2).北京: 地质出版社: 121-212.

蒲荣干, 吴洪章.1985b.兴安岭地区兴安岭群和扎赉诺尔群的孢粉组合及其地层意义[J].中国地质科学院沈阳地质矿产所所刊, 11: 47-113.

沈炎彬, 陈丕基.1984.辽西中侏罗统土城子组叶肢介化石[J].中国科学院南京地质古生物研究所丛刊, 第9号: 309-326.

孙立新, 赵风清, 王惠初, 谷永昌, 冀世平.2007.燕山地区土城子组划分、时代与盆地性质探讨[J].地质学报, 81(4): 445-452.

万晓樵, 高莲凤, 李国彪, 陈文, 张彦.2005.西藏江孜浪卡子一带的侏罗-白垩纪界线地层[J]．现代地质, 19(4): 479-487.

汪筱林, 王元青, 金帆, 徐星, 王原, 张江永, 张福成, 唐治路,李淳, 顾罡.1999.辽西四合屯脊椎动物化石组合及其地质背景[C]//陈丕基, 金帆主编.热河动物群.合肥: 中国科学技术大学出版社: 310-327.

汪筱林, 王元青, 张福成, 张江永, 周忠和, 金帆, 胡耀明, 顾罡, 张海春.2000.辽宁凌源及内蒙古宁城地区下白垩统义县组脊椎动物生物地层[J].古脊椎动物学报, 38(2): 81-99.

王思恩, 高林志, 万晓樵, 宋彪.2013.辽西—冀北地区土城子组的地质时代、年龄及其国际地层对比[J].地质通报, 32(11): 1673-1690.

王思恩, 高林志.2012.新疆准噶尔盆地侏罗系齐古组凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄[J].地质通报, 31(4): 503-509.

王思恩, 李罡.2008.冀北、辽西地区上侏罗统土城子组的新叶肢介化石[J].古生物学报, 47(3): 319-325.

王思恩, 庞其清, 王大宁.2012.新疆准噶尔盆地侏罗系-白垩系生物地层和同位素年龄研究的新进展[J].地质通报, 31(4): 493-502.

王思恩.1985.中国地层, 中国的侏罗系[M].北京: 地质出版社: 1-350.

王思恩.1990.热河动物群的起源、演化与机制[J].地质学报, 4: 250-353.

王思恩.1998.中国北部陆相侏罗系与英国海陆交互相侏罗系的对比研究—兼论中国北部侏罗系的划分对比[J].地质学报, 72(1): 11-21.

王思恩.2013.中国北方晚侏罗世晚期—早白垩世早期的新叶肢介化石[J].地质通报, 3(7): 957-965.

王松山, 胡华光, 李佩贤, 王元青.2001b.再论辽西四合屯脊椎动物生存时代Ar-Ar年龄证据[J].岩石学报, 17(4): 663-668.

王松山, 王元青, 胡华光, 李惠民.2001a.辽西四合屯脊椎动物生存时代: 锆石U-Pb年龄证据[J].科学通报, 46(4): 330-333.

王泽九, 黄枝高, 姚建新, 马秀兰.2014.中国地层表及说明书的特点与主要进展[J].地球学报, 35(3): 271-276.

修申成, 姚益民, 陶明华, 谢献德, 孔凡军, 陈金华, 王蓉, 李经荣, 边雪梅, 崔俊峰, 何明喜,吴健平.2003.中国北方侏罗系, VI.华北地层区[M].北京: 石油工业出版社: 1-165.

许欢, 柳永清, 旷红伟, 彭楠.2014.华北北部土城子组时代及中国陆相侏罗-白垩系界线探讨[J].地学前缘, 21(2): 203-215.

许坤, 杨建国, 陶明华, 梁鸿德, 赵传本, 李荣辉, 孔慧, 李瑜,万传彪, 彭维松.2003.中国北方侏罗系, VII.东北地层区[M].北京: 石油工业出版社: 1-261.

叶得泉, 钟筱春.1990.中国北方含油气区白垩系[M].北京: 石油工业出版社: 1-354.

余静贤.1989.冀北、辽西早白垩世孢粉组合序列[C]//中国东部侏罗纪-白垩纪古生物及地层.北京: 地质出版社: 21-51.袁效奇, 傅智雁, 王喜富, 贺静, 解丽琴, 刘绥保.2003.中国北方侏罗系, V.鄂尔多斯地层区[M].北京: 石油工业出版社1-163.

张弘.1998.中国西北侏罗纪含煤地层与聚煤规律[M].北京:地质出版社: 1-317.

张宏, 柳小明, 陈文, 李之彤, 杨芳林.2005a.辽西北票-义县地区义县组顶部层位的年龄及其意义[J].中国地质, 32(4): 596- 603.

张宏, 柳小明, 袁洪林, 胡兆初, 第五春荣.2006.辽西凌源地区义县组下部层位的U-Pb测年及意义[J].地质论评, 52(1): 63-71.

张宏, 柳小明, 张晔卿, 袁洪林, 胡兆初.2005c.冀北滦平－辽西凌源地区张家口组火山岩顶、底的单颗粒锆石U-Pb测年及意义[J].地球科学—中国地质大学学报, 30(4): 387-400.

张宏, 韦忠良, 柳小明, 李栋.2008.冀北-辽西地区土城子组的LA-ICP-MS测年[J].中国科学 D 辑, 地球科学, 38(8): 960-970.

张宏, 袁洪林, 胡兆初, 柳小明, 第五春荣.2005b.冀北滦平地区中生代火山岩地层锆石U-Pb测年及启示[J].地球科学－中国地质大学学报, 30(6): 707-719.

张弥曼, 陈丕基, 王元青, 王原.2001.热河生物群[M].上海:上海科学技术出版社: 1-150.

张望平.1990.新疆准噶尔盆地侏罗纪孢粉组合[C]//新疆北部二叠纪—第三纪地层及孢粉组合[M].北京: 中国环境科学出版社: 57-96.

赵应成, 魏东涛, 马志强, 闫存凤, 刘永昌, 张海泉, 李再光,袁生虎.2003.中国北方侏罗系, IV.祁连地层区[M].北京:石油工业出版社: 1-239.

郑少林, 张武, 丁秋红.2001.辽西中上侏罗统土城子组植物化石的新发现[J].古生物学报, 40(1): 67-85.

钟筱春, 赵传本, 杨时中, 沈后.2003.中国北方侏罗系, II.古环境与油气[M].北京: 石油工业出版社: 1-201.

References:

CHEN Pei-ji.1988.Distribution and migration of Jehol fauna with reference to nonmarine Jurassic–Cretaceous boundary in China[J].Acta Palaeontologica Sinica, 27(6): 660-683(in Chinese with English abstract).

COPE J C W.2007.Drawing the line: The history of the Jurassic-Cretaceous boundary[J].Proceeding of the Geologists’Association, 119: 105-117.

DAVIS G A.2005.The Late Jurassic “Tuchengzi/Houcheng” formation of the Yanshan fold-thrust beilt: an analysis[J].Geosciences Frontiers, 12(4): 332-345.

DENG Sheng-hui, LU Yuan-zheng, FAN Ru, PAN Yan-hong, CHENG Xian-sheng, FU Guo-bin, WANG Qi-fei, PAN Hua-zhang, SHEN Yan-bin, WANG Ya-qiong, ZANG Huai-chun, JIA Cheng-kai, DUAN Wen-zhe, FANG Lin-hao.2010.The Jurassic System of northern Xinjiang, China[M].Hefei: University of Science and Technology of China Press: 1-279(in Chinese).

DENG Sheng-hui, YAO Yi-min, YE De-quan, CHEN Pei-ji, JIN Fan, ZHANG Yi-jie, XU Kun, ZHAO Ying-cheng, YUAN Xiao-qi, ZHANG Shi-ben.2003.Jurassic system in the north of China, I, stratum introduction[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-340(in Chinese with English abstract).

GAO Rui-qi, ZHAO Chuan-ben, QIAO Xiu-yun, ZHENG Yu-long, YAN Feng-yun, WAN Chuan-biao.1999.Cretaceous oil strata palynology from Songliao basin[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-373(in Chinese with English abstract).

GRADSTEIN E, OGG J G, SCHMITZ M D, OGG G M.2012.The Geologic Time Scale 2012[M].Beijing: Elsevier: 731-791.

GU Zhi-wei.1962.The Jurassic and Cretaceous of China[M].Beijing: Science Press: 1-84(in Chinese).

GU Zhi-wei.1983.On the boundary of non-marine Jurassic andCretaceous boundary in China// Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, ed.Studies on Stratigraphic boundaries in China[M].Beijing: Science Press: 65-82(in Chinese).

HAO Yi-chun, SU De-ying, YU Jing-xian, LI Pei-xian, LI You-gui, WANG Nai-wen, QI Hua, GUAN Shao-zeng, HU Hua-guang, LIU Xun, YANG Wen-da, YE Liu-sheng, SHOU Zhi-xi, ZHANG Qing-bo.1986.Stratigraphy of China, No.12, The Crataceous System of China[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-301(in Chinese).

HARLAND W B, ARMSTRONG R L, COX A V.1990.A geological time scale 1989[M].London: Cambridge University Press: 1-263.

HARLAND W B, COX A V, LLEWELLYN P G, PICKTON C A G, SMITH A G, WALTERS R.1982.A geological time scale[M].London: Cambridge University Press: 1-131.

HE Miao, LI Ting-dong, ZHANG Li-wei, YAO Jian-xin, YOU Guo-qing, GENG Shu-fang, WU Xiao-jun.2015.The Construction of Triassic Stratigraphic Framework of the Northwest Margin of Junggar Basin Based on the Evidence from Lithology, Logging, Seismic Survey and Geochemistry[J].Acta Geoscientica Sinica, 36(2): 151-160.

HINNOV L A, OGG J G.2007.Cyclostratigraphy and the Astronomical Time Scale[J].Stratigraphy, 4(2-3): 239-251.

HUANG Pin, LI Jian-guo.2007.Sporopollen assemblages from the Xishanyao and Toutunhe Formations at the Honggou section of the Manasi river, Xinjiang and their stratigraphical significance[J].Acta Micropalaeontologica Sinica, 24(2): 170-193 (in Chinese with English abstract).

International Commission on Stratigraphy (ICS).2013.International Chronostratigraphic Chart 2013[OL/EB].[2015-05-28].http://www.stratigraphy.org/ICSchart/Chronostrat Chart 2013-01.pdf.

International Commission on Stratigraphy (ICS).2014.International Chronostratigraphic Chart 2014[OL/EB].[2015-05-28].http://www.stratigraphy.org/ICSchart/Chrono stratChart 2014-02.pdf.

JIANG Xiao-jun, LIU Yong-qing, PENG Nan, LÜ Jun-chang.2010.Middle Jurassic Pterosaur and Feathered Dinosaur Bearing-Strata at Linglongta, Jianchang County, Western Liaoning[J].Acta Geoscientica Sinica, 31(Supp.1): 33-35(in Chinese with English abstract).

LI Pei-xian, SU De-ying, LI You-gui, YU Jing-xian.1993.The Chronostratigraphic status of the Lycoptera-bearing bed[J].Acta Geologica Sinica, 68(1): 87-100(in Chinese with English abstract).

LI Wen-ben, LIU Zhao-sheng.1999.Sporomorph assemblage from the basal Yixian Formation inwestern Liaoning and its geological age[C]//CHEN Pei-ji, JIN Fan (ed.).Jehol Biota.Hefei: University of Science and Technology of China Press: 68-79(in Chinese with English abstract).

LI Wen-ben.1983.Microfloral areas of Early Cretaceous in China[C]//Palaeobiogeographic provinces of China.Beijing: Science Press: 142-151(in Chinese).

LI Xiao-bo, WANG Yi-ni, YANG Ming, ZHANG Mei-sheng.2010.Vertebrate Faunas and Stratigraphy at the Northern Extent of the Early Cretaceous Jehol Biota[J].Acta Geoscientica Sinica, 31(Supp.1): 40-41.

LIU Jian, ZHAO Yue, LIU Xiao-ming.2006.Age of the Tiaojishan Formation volcanics in the Chengde Basin, northern Hebei province[J].Acta Petrologica Sinica, 22(11): 2617-2630(in Chinese with English abstract).

LIU Yong-qing, JI Qiang, JI Shu-an, YOU Hai-lu, LÜ Jun-chang, KUANG Hong-wei, JIANG Xiao-jun, PENG Nan, XU Huan,YUAN Chong-xi, WANG Xu-ri.2010.Late Mesozoic Terrestrial Stratigraphy, Biotas and Geochronology in-North-east China[J].Acta Geoscientica Sinica, 31(Supp.1): 42-45(in Chinese with English abstract).

LIU Yong-qing, JI Qiang, JIANG Xiao-jun, KUANG Hong-wei, JI Shu’an, GAO Lian-feng, ZHANG Zhen-guo, PENG Nan, YUAN Chong-xi, WANG Xu-ri, XU Huan.2013.U-Pb zircon ages of Early Cretaceous volcanic rocks in the Tethyan Himalaya at Yangzuoyong Co Lake, Negarze, southern Tibet, and implications for the Jurassic/Cretaceous boundary[J].Cretaceous Research, 40: 90-101.

LIU Yong-qing, LIU Yan-xue, JI Shu-an, YANG Zhi-qing.2006.U-Pb zircon age for the Daohugou Biota at Ningcheng of Inner Mongolia and comments on related issues[J].Chinese Science Bulletin, 51(21): 2634-2644(in Chinese).

MAHONEY J J, DUNCAN R A, TEIADA M L, SAGER W W, BRALOWER T J.2005.Jurassic-Cretaceous boundary age and mid-ocean-ridge-type mantle source for Shatsky Rlse[J].Geology, 33: 185-188.

MENG Fan-xue, GAO Shan, LIU Xiao-ming.2008.U-Pb zircon geochronology and geochemistry of volcanic rocks of the Yixian Formation in the Lingyuan area, western Liaoning, China[J].Geological Bulletin of China, 27(3): 364-374(in Chinese with English abstract).

NIU Bao-gui, HE Zheng-jun, REN Ji-shun, SONG Biao, XIAO Li-wei.2004.SHRIMP dating of the volcanic rocks of the Zhangjiakou and Yixian Formations of North Hebei Province with discussions on the age of the Xing’anling Group in the Daxing’anling area, East China and the volcanic rock strata in Southeast cost area of South China[J].Acta Geologica Sinica, 78(6): 751(in Chinese with English abstract).

NIU Bao-gui, HE Zheng-jun, SONG Biao, REN Ji-shun.2003.SHRIMP dating of the Zhangjiakou volcanic series and its significance[J].Geological Bulletin of China, 22(2): 140-141(in Chinese with English abstract).

OGG J G.2004.Status of divisions of the international geological time scale[J].Lethaia, 37(2): 183-199.

PROKOPH A, AGTERBERG F P.2000.Wavelet analysis of well-logging data from oil source rock Egret Member, offshore eastern Canada[J].AAPG Bulletin, 84(10): 1617-1632.

PU Rong-gan, WU Hong-zhang.1982.Sporo-pollen assemblages of the Middle-late Jurassic of western Liaoning[J].Bulletin of the Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, 4: 169-184(in Chinese with English abstract).

PU Rong-gan, WU Hong-zhang.1985a.Mesozoic sporo-pollen assemblages in western Liaoning and their stratigraphic significance[C]//Mesozoic stratigraphy and palaeotology of western Liaoning, China (2).Beijing: Geological PublishingHouse: 121-212(in Chinese with English abstract).

PU Rong-gan, WU Hong-zhang.1985b.The palynological assemblages of the Hingganling and Zhalainuoer ing Hinggaling region, northeast China and their stratigraphic significance[J].Bulletin of the Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, 11: 47-113(in Chinese with English abstract).

SHEN Yan-bin, CHEN Pei-ji.1984.Late Middle Jurassic Conchostracans from the Tuchengzi Formation of west Liaoning, NE China[J].Belletin of Nanjing Institute of Geology and palaeontology, Academia Sinica, 9: 309-326(in Chinese with English abstract).

SHI Xiao-ying, SHA Jin-gen, DENG Sheng-hui.2006.The Jurassic system of China-Main characteristic and recent advances in research[J].Progress in Natural Science, 16(Special Issue): 90-107.

SMITH P E, EVENSEN N M, YORK D, ZHANG Mi-man, JIN F, LI Jin-lin, CUMBAA S, RUSSEL D A.1995.Dates and rates in ancient lakes:40Ar-39Ar evidence from an Early Cretaceous age for the Jehol Group, northeast China[J].Canadian Journal of Earth Sciences, 32: 1426-1431.

SUN Li-xin, ZHAO Feng-qing, WANG Hui-chu, GU Yong-chang, JI Shi-ping.2007.Correlationship of Tuchengzi Formation and implications of the basin tectonic evolution in the intracontinental Yanshan orogenic belt[J].Acta Geologica Sinica, 81(4): 445-452(in Chinese with English abstract).

SWISHER III C C, WANG Xiao-lin, ZHOU Zhong-he, WANG Yuan-qing, JIN Fan, ZHANG Jiang-yong, XU Xing, ZHANG Fu-cheng, WANG Yuan.2001.New40Ar/39Ar dating of the Yixian and Tuchengzi Formations[J].Chinese Science Bulletin, 46(23): 2009-2012(in Chinese).

SWISHER III C C, WANG Yuan-qing, WANG Xiao-lin, XU Xing, WANG Yuan.1999.Cretaceous age for the feathered dinosaurs of Liaoning, China[J].Nature, 400: 58-61.

TIAN Shi-feng, CHEN Zhong-qiang, GAO Chang-hai, ZHA Ming.2013.Astronomical dating of the Middle Miocene Hanjiang Formation in the Pearl River Mouth Basin, South China Sea[J].Acta Geologica Sinica (English Edition), 87(1): 48-58.

VAKHRAMEEV V A.1991.Jurassic and Cretaceous floras and climates of the Earth[M].Cambridge: Cambridge University Press: 1-318.

VENNARI V V, LESCANO M, NAIPAUER M.2013.New constraints on the Jurassic-Cretaceous boundary in the High Andes using high-precision U-Pb data[J].Gondwana Research, doi: 10.1016/j.gr.2013.07.005.

WAN Xiao-qiao, GAO Lian-feng, LI Guo-biao, CHEN Wen, ZHANG Yan.2005.Jurassic-Cretaceous Boundary Strata in Gyangze-Nagarze Area, Tibet[J].Geoscience–Journal of Graduate School, China University of Geosciences, 19(4): 479-487(in Chinese with English abstract).

WAN Xiao-qiao, SCOTT R, CHEN Wen, GAO Lian-feng, ZHANG Yi-yi.2011.Early Cretaceous stratigraphy and SHRIMP U-Pb age constrain the Valanginian-Hauterivian boundary in southern Tibet[J].Lethaia, 44: 231-244.

WANG Si-en, GAO Lin-zhi, WAN Xiao-qiao, SONG Biao.2013.Ages of Tuchengzi Formation in western Liaoning-northern Hebei area in correlation with those of international strata[J].Geological Bulletin of China, 32(11): 1673-1690(in Chinese with English abstract).

WANG Si-en, GAO Lin-zhi.2012.SHRIMP U-Pb dating of zircons from tuff of Jurassic Qigu Formation in Junggar Basin,Xinjiang[J].Geological Bulletin of China, 31(4): 503-509(in Chinese with English abstract).

WANG Si-en, LI Gang.2008.New fossil clam shrimps from the Tuchengzi Formation of northern Hebei and western Liaoning[J].Acta Palaeontologica Sinica, 47(3): 319-325(in Chinese with English abstract).

WANG Si-en, PANG Qi-qing, WANG Da-ning.2012.New advances in the study of Jurassic - Cretaceous biostratigraphy and isotopic ages of the Junggar Basin in Xinjiang and their significance[J].Geological Bulletin of China, 31(4): 493-502(in Chinese with English abstract).

WANG Si-en.1985.Stratigraphy of China No.11 The Jurassic System of China[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-350.

WANG Si-en.1990.Origin, evolution and mechanism of the Jehol fauna[J].Acta Geologica Sinica, 4: 250-353(in Chinese with English abstract).

WANG Si-en.1998.Correlation of the continental Jurassic in the north of China to the paralic Jurassic in northern Scotland, United Kingdom –with a discussion of the stratigraphic subdivision and correlation of the Jurassic in the north of China[J].Acta Geologica Sinica, 72(1): 11-21(in Chinese with English abstract).

WANG Si-en.2013.The late Late Jurassic-early Early Cretaceous new clam shrimps fossils from North China[J].Geological Bulletin of China, 3(7): 957-965(in Chinese with English abstract).

WANG Song-shan, HU Hua-guang, LI Pei-xian, WANG Yuan-qing.2001b.Further discussion on the geologic age of Sihetun vertebrate assemblage in western Liaoning, China: evidence from Ar-Ar dating[J].Acta Petrologica Sinica, 17(4): 663-668(in Chinese with English abstract).

WANG Song-shan, WANG Yuan-qing, HU Hua-guang, LI Hui-min.2001a.The geologic age of Sihetun vertebrate assemblage in western Liaoning, China: evidence from U-Pb zircon dating[J].Chinese Science Bulletin, 46(4): 330-333(in Chinese).

WANG Xiao-lin, WANG Yuan-qing, JIN fan, XU Xing, WANG Yuan, ZHANG Jiang-yong, ZHANG Fu-cheng, TANG Zhi-lu, LI Chun, GU Gang.1999.The Sihetun fossil vertebrate assemblages and its geological settin of western Liaoning, China.In: CHEN Pei-ji, JIN Fan (ed.).Jehol Biota[M].Hefei: University of Science and Technology of China Press: 310-327(in Chinese with English abstract).

WANG Xiao-lin, WANG Yuan-qing, ZHANG Fu-cheng, ZHANG Jiang-yong, ZHOU Zhong-he, JIN Fan, HU Yao-ming, GU Gang, ZHANG Hai-chun.2000.Vertebrate biostratigraphy of the Lower Cretaceous Yixian Formation in Lingyuan, western Liaoning and its neighboring southern Nei Mongol (Inner Mongolia), China[J].Vertebrata Palasiatica, 38(2): 81-99(in Chinese with English abstract).

WANG Ze-jiu, HUANG Zhi-gao, YAO Jian-xin, MA Xiu-lan.2014.Characteristics and main progress of the stratigraphic chart ofChina and directions[J].Acta Geoscientica Sinica, 35(3): 271-276(in Chinese with English abstract).

WU Huai-chun, ZHANG Si-hong, HINNOV L A, FENG Qing-lai, JIANG Gan-qing, LI Hai-yuan, YANG Tian-shui.2013.Time-calibrated Milankovitchcycles for the late Permian[J].Nature Communications, 4: 2452.

XIU Shen-cheng, YAO Yi-min, TAO Ming-hua, XIE Xian-de, KONG Fan-jun, CHEN Jin-hua, WANG Rong, LI Jing-rong, BIAN Xue-mei, CUI Jun-feng, HE Ming-xi, WU Jian-ping.2003.Jurassic system in the north of China, VI, the stratigraphic region of North China[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-165(in Chinese with English abstract).

XU Huan, LIU Yong-qing, KUANG Hong-wei, JIANG Xiao-jiang, PENG Nan.2012.U-Pb SHRIMP age forth Tuchengzi Formation, northern China, and its implications for biotic evolution during the Jurassic-Cretaceous boundary transition[J].Palaeoworld, 21(3/4): 222-234.

XU Huan, LIU Yong-qing, KUANG Hong-wei, PENG Nan.2014.Ages of the Tuchengzi Formation in northern China and the terrestrial Jurassic-Cretaceous boundary in China[J].Earth Science Frontiers, 21(2): 203-215(in Chinese with English abstract).

XU Kun, YANG Jian-guo, TAO Ming-hua, LIANG Hong-de, ZHAO Chuan-ben, LI Rong-hui, KONG Hui, LI Yu, WAN Chuan-biao, PENG Wei-song.2003.Jurassic system in the north of China, VII, the stratigraphic region of Northeast China[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-261(in Chinese with English abstract).

YE De-quan, ZHONG Xiao-chun.1990.Cretaceous in oil and gas bearing areas of northern China[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-354(in Chinese with English abstract).

YU Jing-xian.1989.Early Cretaceous sporo-pollen assemblages in northern Hebei and western Liaoning Provinces, in: The palaeontology and stratigraphy of the Jurassic and Cretaceous in eastern China[M].Beijing: Geological Publishing House: 21-51(in Chinese with English abstract).

YUAN Xiao-qi, FU Zhi-yan, WANG Xi-fu, HE Jing, XIE Li-qin, LIU Sui-bao.2003.Jurassic system in the north of China, V, Ordos stratigraphic region[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-163(in Chinese with English abstract).

ZHANG Hong, LIU Xiao-ming, CHEN Wen, LI Zhi-tong, YANG Fang-lin.2005a.The age of the top of the Yixian Formation in the Beipiao-Yixian area, western Liaoning, and its importance[J].Chinese Geology, 32(4): 596-603(in Chinese).

ZHANG Hong, LIU Xiao-ming, YUAN Hong-lin, HU Zhao-chu, DIWU Chun-rong.2006.U-Pb Isotopic Age of the Lower Yixian Formation in Lingyuan of Western Liaoning and Its Significance[J].Geological Review, 52(1): 63-71(in Chinese with English abstract).

ZHANG Hong, LIU Xiao-ming, ZHANG Ye-qing, YUAN Hong-lin, HU Zhao-chu.2005c.Zircon U-Pb ages and significance of bottom and top beds of Zhangjiakou Formation in Liaoning and Hebei Provinces[J].Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 30(4): 387-400(in Chinese with English abstract).

ZHANG Hong, WEI Zhong-liang, LIU Xiao-ming, LI Dong.2008.Constraints on the age of the Tuchengzi Formation by LA-ICP-MS dating in northern Hebei-western Liaoning, China[J].Science China, Earth Sciences, 38(8): 960-970(in Chinese).

ZHANG Hong, YUAN Hong-lin, HU Zhao-chu, LIU Xiao-ming, DIWU Chun-rong.2005b.U-Pb zircon dating of the Mesozoic volcanic strata in Luanping of north Hebei and its significance[J].Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 30(6): 707-719(in Chinese with English abstract).

ZHANG Hong.1998.Jurassic coal-bearing strata and coal accumulation in Northwest China[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-317(in Chinese with English abstract).

ZHANG Mi-man, CHEN Pei-ji, WANG Yuan-qing, WANG Yuan (eds).2001.The Jehol biota[M].Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Publishers: 1-150(in Chinese).

ZHANG Wang-ping.1990.Jurassic spore-pollen assemblages in Junggar basin of Xinjiang, in: Permian to Tertiary strata and palynological assemblages in the north of Xinjiang[M].Beijing: China Environmental Science Press: 57-96(in Chinese with English abstract).

ZHAO Ying-cheng, WEI Dong-tao, MA Zhi-qiang, YAN Cun-feng, LIU Yong-chang, ZHANG Hai-quan, LI Zai-guang, YUAN Sheng-hu.2003.Jurassic system in the north of China, IV, Qilian stratigraphic region[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-239(in Chinese with English abstract).

ZHENG Shao-lin, ZHANG Wu, DING Qiu-hong.2001.Discovery of fossil plants from Middle--Upper Jurassic Tuchengzi Formation in western Liaoning, China[J].Acta Palaeontologica Sinica, 40(1): 67-85(in Chinese with English abstract).

ZHONG Xiao-chun, ZHAO Chuan-ben, YANG Shi-zhong, SHEN Hou.2003.Jurassic system in the north of China, II, Palaeoenvironment and oil-gas source[M].Beijing: Petroleum Industry Press: 1-201(in Chinese).

ZHU Ri-xiang, PAN Yong-xin, SHAW J, LI Da-ming, LI Qi.2001.Geomagnetic palaeointensity just prior to the Cretaceous normal superchron[J].Physics of the Earth and Planetary Interiors, 128: 207-222.

ZHU Ri-xiang, PAN Yong-xin, SHI Rui-ping, LIU Qing-song, LI Da-ming.2007.Palaeomagnetic and40Ar/39Ar dating constraints on the age of the Jehol Biota and the duration of deposition of the Sihetun fossil bearing lake sediments, northeastern China[J].Cretaceous Research, 28(2): 171-176.

Comprehensive Study of the Middle–Upper Jurassic Strata in the Junggar Basin, Xinjiang

DENG Sheng-hui1), WANG Si-en2), YANG Zhen-yu3), LU Yuan-zheng1), LI Xin1), HU Qing-yue4), AN Chun-zhi3), XI Dang-peng4), WAN Xiao-qiao4)*
1) Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Beijing 100083; 2) Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 3) Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081; 4) State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

This paper presents the results of a comprehensive study of lithostratigraphy, biostratigraphy, chronostratigraphy, cyclostratigraphy and magnetostratigraphy of the Middle–Upper Jurassic strata in the Junggar Basin, Xinjiang.The main findings are as follows: the Toutunhe Formation consists of the uppermost part of the Bathonian, Callovian and the Lower–Middle Oxfordian; the ages of the base and top of this formation are 166.2 Ma and 160.8 Ma respectively, and its sedimentary interval is about 5.4 Ma.The age of the top of the Qigu Formation is estimated at around 155.3 Ma, and the sedimentary interval of this formation is about 5.5 Ma, suggesting the upper Oxfordian and middle Kimmeridgian.The top horizon of the Qigu Formation is almost coeval to that of the Tiaojishan Formation in northern Hebei and western Liaoning provinces.This means that the Qigu Formation is lower than the Tuchengzi Formation in northern Hebei and western Liaoning.The KalazaFormation is assigned to the late Kimmeridgian, and the overlying Tugulu Group is early Cretaceous in age, which indicates an obvious unconformity with the existence of a stratigraphic gap from the Tithonian to the possible lowermost part of the Cretaceous, and the missing strata are equal to over 7 Ma between the Jurassic and the Cretaceous in the study area.The strata through the Jurassic/Cretaceous boundary are absent.

biostratigraphy; isotope age dating; chronostratigraphy; cyclostratigraphy magnetostratigraphy; terrestrial Jurassic/Cretaceous boundary; Xinjiang; Junggar Basin

P534.52; P539

A

10.3975/cagsb.2015.05.06

本文由中国地质调查局地质调查项目“全国陆相地层划分对比及海相地层阶完善”(编号: 1212011120142)之课题“陆相侏罗系——古近系界线地层研究”资助。

2015-05-21; 改回日期: 2015-06-21。责任编辑: 闫立娟。

邓胜徽, 男, 1963年生。教授级高工, 博士生导师。长期从事地层古生物学研究。通讯地址: 100083, 北京学院路20号, 中国石油勘探开发研究院。E-mail: dsh63@petrochina.com.cn。

*通讯作者: 万晓樵, 男, 1950年生。教授, 博士生导师。长期从事地层古生物学教学与研究。E-mail: wanxq@cugb.edu.cn。