草子坪剖面位于赫章县城以南偏东14 km、312省道旁边(N27° 00'16.9″, E104° 40'10.3″), 距草子坪村约1.8 km(图 1)。主要岩性为一套紫红、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩夹细砂岩, 上部灰绿色泥岩夹层中含较丰富的介壳相化石, 与下伏地层呈断层接触, 与上覆泥盆系灰白色厚层石英砂岩呈假整合接触。

图1

Fig.1

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	图1 贵州赫章草子坪志留纪晚期地层剖面位置Fig.1 Location of Ludlow section at Caoziping, Hezhang County, Guizhou Province

作者将这段地层称为关底组。草子坪剖面上的关底组, 按岩性与生物群大致可分为两部分:(1)上部灰绿色泥岩和中部夹少量灰色薄层至中厚层泥质粉砂岩、细砂岩。泥岩中含腕足类Nikiforovaena sinensis, Orbiculoidea cf.sinensis, Retziella uniplicata, 双壳类Goniophora cf. dianensis, Mytilarca sp. indet., Modiolopsis? sp. aff.crypta, 三叶虫Warburgella(Warburgella)sp., 双壳类和少量难以鉴定的腹足类、头足类; 厚度120m左右。(2)下部为紫红色泥岩夹少量浅灰绿、灰紫色、薄至中厚层泥质粉砂岩、细粒石英砂岩, 未发现化石; 厚度大于109 m(王立亭, 1976)。含化石层(采样号AGI 801)位于剖面近顶部, 距上覆泥盆系厚层石英砂岩约20 m。这段地层与王立亭(1976)描述的赫章狗飞寨剖面第7层相当。

在新发现的壳相动物群中, 笔者确认腕足类属于Retziella动物群(Rong et al., 1994, 1995), 主要含有2 个属2个种:Retziella uniplicata和Nikiforovaena cf.sinensis, 前者最重要, 目前已知见于滇东曲靖等地的关底组, 少量产自妙高组(戎嘉余和杨学长, 1980; 方润森等, 1985), 其时代应为罗德洛世晚期; 后者也多见于关底组(戎嘉余等, 1974; 戎嘉余和杨学长, 1978)。三叶虫Warburgella(Warburgella)sp.以往只在玉龙寺组下部有报道(周志毅, 个人交流)。根据上述分析, 可以确定赫章草子坪剖面志留纪含化石的地层时代应为晚志留世。

饶有兴趣的是赫章草子坪剖面发育的紫红色地层, 根据紧覆其上连续沉积的地层中所产化石证明, 它与川黔渝湘鄂边区的溶溪组和迴星哨组没有联系, 而与滇东的关底组在岩性上可以比较(图 2)。本区志留纪地层时代的进一步肯定, 使关底组的分布范围从滇东向东北延伸到了黔西, 从而扩大了中国南方罗德洛世近岸、浅水海相红层的分布范围。

图2

Fig.2

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	图2 贵州赫章草子坪剖面与云南曲靖潇湘水库志留系柱状图Fig.2 Upper Ludlow litho-stratigraphical columns at Caoziping of Hezhang, western Guizhou and Xiaoxiang reservoir of Qujing, eastern Yunnan

本剖面关底组的紫红色地层及其上部含化石地层可与其他地区相关地层有联系:(1)川北广元的车家坝组, 下部红层少而薄, 中部红层厚度变大, 也含Retziella等罗德洛世最晚期至普里道利期早期化石群(金淳泰等, 1992), 皆属于近岸、浅海相红层, 最新研究表明车家坝组所含牙形类层位较曲靖关底组略低(唐鹏等, 2010); (2)四川天全二郎山的洒水岩组, 发育Retziella动物群和Ozarkodina crispa牙形类(金淳泰等, 1989), 但该组地层并不发育红层; (3)湖南张家界小溪组, 尽管缺失介壳相化石群, 却发育有志留纪晚期特色的微体古植物化石群(王怿等, 2010); (4)广西岑溪的志留纪地层中也有Retziella动物群的报道(Rong et al., 1995), 然而该地层的详细信息不清楚。

关底组一名由丁文江和王曰伦(1937)命名于滇东马龙县易隆— 关底间, 参考剖面位于滇东曲靖城西南的岳家山, 以紫红、黄绿或灰绿色泥岩、泥质粉砂岩为主, 夹泥灰岩, 厚780 m。

岳家山组一名系云贵石油勘探处102队命名, 由原来的“ 岳家大山群” 改称的, 专指关底组下部以黄绿、灰绿色页岩、泥质粉砂岩为主, 常夹泥灰岩及砂岩薄层, 偶见紫红色泥岩的地层。此名后来被部分学者使用(林宝玉等, 1984; 方润森等, 1985; 云南省地质矿产局, 1990); 有的称其为岳家大山组(曹仁关, 1994), 大体上都是指原关底组下部非红色层的那段地层。分出岳家山组后的关底组被强调的岩性是紫红、黄绿色粉砂岩、页岩及泥岩。然而, 实际上这两者在岩性上并无显著而本质的区别, 因为岳家山组中也有红层发育, 且各家对“ 岳家山组” 含义取舍的范围不尽相同(云南省地质矿产局, 1990)。林宝玉等(1998)沿用该组的原意, 将其分为下段(岳家山段)和上段(关底段)。

关底组上部因发现重要的牙形类Ozarkodina crispa(王成源, 1980; Walliser and Wang, 1989), 时代归于晚志留世已无争议(戎嘉余和杨学长, 1981; 戎嘉余等, 1990; Rong et al., 2003)。关底组下部(即所谓的岳家山组)曾被归于温洛克统(Wenlock)(方润森等, 1985), 但其仅依据介形类时代的理由后被证实并不可靠(王尚启等, 1992)。最近的研究表明, 在关底组下部地层中发现了牙形类Ozarkodina crispa, 故仍应属于O.crispa带(王成源, 2001; Wang and Aldridge, 2010), 从而也证实了关底组的时代为罗德洛世晚期。

关底组上、下两部分地层的岩性组合基本一致, 地质时代相同, 沿用关底组的原意、取消岳家山组的作法显得更为合理。另外, 关底组上、下两段界线如何划分, 相当困难, 实属人为的界线; 单纯依据紫红色地层来划分关底段和岳家山段也多有矛盾, 因为除了底部和上部外, 红层几乎组成关底组的主体(戎嘉余和杨学长, 1981)。方润森等(1985)详细描述的“ 岳家山组” 下部第3层与上部第9层仍有紫红色泥岩出现。另外, 关底组上、下两段所含化石群, 如腕足动物(戎嘉余和杨学长, 1981)、珊瑚(何心一和陈建强, 2004)、介形类(王尚启等, 1992)等组合面貌并无本质差异, 结合两段岩性特征, 对关底组再分意义不大。有学者因“ 岳家山组” 之上的“ 关底组” 有歧义, 甚至出现了另立新组名(“ 潇湘组” )以取代“ 关底组” 的情况(曹仁关, 1994), 这样容易造成混乱。因此将关底组下段独立成组的观点值得商榷。

笔者认为, 滇东— 黔西地区在罗德洛世晚期是一个狭长的海湾, 尽管沉降幅度很快、沉积厚度很大, 但地质时限却很短(王成源, 1981), 为此笔者与其他许多学者(如葛治洲等, 1979; 王成源, 1980, 1981; 陈均远等, 1981; 戎嘉余和杨学长, 1981; 丁春鸣, 1988; 戎嘉余等, 1990; 王尚启等, 1992; 王雪, 1995; 单卫国等, 1997; 王成源, 2001)一样不赞同使用“ 岳家山组” 或“ 岳家大山组” , 建议合并, 仍沿用丁文江和王曰伦(1937)的原始观点, 统称关底组。

草子坪剖面紫红色岩层之上的泥岩中采集的腕足动物, 以Nikiforovaena cf.sinensis与Retziella uniplicata占优势, 还有少量的Orbiculoidea sp., 根据优势分子的特征可命名为Nikiforovaena-Retziella组合(图 3)。这个组合属于小莱采贝动物群, 后者常以Retziella占优势, 伴生一些地方分类单元及北方志留纪域(North Silurian Realm)的常见属, 主要繁盛于晚志留世, 在中亚、华北、华南、澳大利亚、越南北部及可能在北朝鲜、阿富汗、伊朗和帕米尔高原均有记载(Rong et al., 1994, 1995)。这个动物群所含腕足动物多样性有限(3~10属), 一般生活在近岸、正常浅海(平均浪基面以上, 属于底栖组合BA2-BA3)环境中。

Nikiforovaena-Retziella组合除了在滇东曲靖等地外, 还在四川广元地区有过报道(金淳泰等, 1992), 笔者在该区红石垭剖面上也采获过类似的腕足动物组合(唐鹏等, 2010), 但是它与赫章的组合略有差异, 如文中的Nikiforovaena sinensis壳呈亚圆形或半圆形, 宽12~15mm, 壳长宽比约为1:1.2, 背腹壳侧区壳褶5~6根; 红石垭剖面的Nikiforovaena sp.个体大且更为横宽, 壳宽达24~32mm, 壳长宽比约为1:1.6, 有的甚至接近1:2, 背腹壳侧区发育7~8根壳褶; 以上两个剖面的Retziella uniplicata区别不大。这两个腕足动物组合均以Nikiforovaena占优势, Retziella uniplicata为其次, 多样性较低(3~4属), 反映近岸、很浅水的正常海底环境(BA2)。

图3

Fig.3

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图3 贵州赫章地区草子坪关底组中的腕足类(各图中横线比例尺均代表2mm)（所有标本均保存于中国科学院南京地质古生物研究所; 1~2.Orbiculoidea cf.sinensis Mansuy, 腹内模及其外模, AGI 801, 登记号:NIGP 152444; 3~7.Retziella uniplicata(Grabau), 3~5为腹内模, AGI 801, 登记号:NIGP 152445-152447, 6和7为背内模, AGI 801, 登记号:NIGP 152448-152449; 8~13.Nikiforovaena sinensis Rong et Yang, 8、9、11和12为腹内模, AGI 801, 登记号: NIGP152450-152453, 10和13为背内模, AGI 801, 登记号:NIGP 152454-152455）Fig.3 Brachiopods from the Kuanti Formation at Caoziping, Hezhang, western Guizhou(scale bars are 2mm for all)

图4

Fig.4

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	图4 云南东部和贵州西部志留纪罗德洛世晚期古地理图(据Rong et al., 2003, 有修改)（红色海岸线根据江能人和薛顺荣(见云南省地质矿产局 1995); 红线外新增蓝色海域系作者研究结果）Fig.4 Palaeogeography map of the Late Ludlow of Silurian in eastern Yunnan and western Guizhou(modified from Rong et al., 2003)

志留纪, 华南受“ 扬子上升” 影响, 曾于兰多维列世晚期(Late Llanodvery)大规模抬升成陆(戎嘉余等, 1984, 1990; 戎嘉余和陈旭, 1990, 2000), 直到罗德洛世晚期, 海水才再次侵漫到扬子区的边缘。从扬子上升之后到泥盆纪海侵之前, 华南在何处接受过海侵是许多学者关心的问题, 但回答这个问题需要充分的地层古生物学证据。

现有的认识表明, 扬子区晚志留世沉积主要分布于扬子地台西部边缘, 包括滇东元江— 曲靖海湾(葛治洲等, 1979; 戎嘉余、 杨学长, 1980, 1981; 方润森等, 1985)、川西二郎山海湾(金淳泰等, 1989)、川北广元海湾(万正权等, 1991; 金淳泰等, 1992, 1997; Rong and Chen, 2003; Wang et al., 2005)。依据在这些地区发现的小莱采贝动物群和牙形类Ozarkodina crispa, 可以确定罗德洛世晚期于扬子区边缘有过一次海侵事件(Rong et al., 2003)。

值得注意的是王怿等(2010)依据来自湘西北张家界— 桑植地区发现的微体化石(古植物碎片), 确认志留纪晚期在扬子地台内部发育海相地层, 充分说明在“ 扬子上升” 后, 扬子地台内部并非全部是古陆, 它也曾被志留纪晚期的海水侵漫过, 只是海水很浅、范围有限而已。当时发生过沉积, 后来又被剥蚀的可能性也不排除。作者在黔西赫章地区发现罗德洛世晚期地层, 又一次扩展了对华南志留纪晚期古地理格局的认识(图 4)。尤其是滇东海湾的范围从滇东地区一直扩大至黔西的赫章地区, 说明罗德洛世晚期的海侵程度比之前的范围要大。

1)作者在已有研究的基础上, 新发现黔西赫章草子坪剖面志留系中的Nikiforovaena-Retziella腕足类组合, 属于小莱采贝动物群。

2)根据生物组合及与滇东志留系关底组的部分对比, 将赫章的该地层段称为关底组, 并确定其时代为罗德洛世晚期。同层所产的双壳类和三叶虫对上述结论未持否定意见。

3)在含上述介壳相化石组合之下的紫红色碎屑岩层, 与溶溪组和迴星哨组没有联系, 而与滇东关底组、川北车家坝组的红层有关联, 属于罗德洛世晚期近岸、浅水域的海相红层。

4)讨论了关底组岩石地层单位, 赞同取消岳家山组(或段)的名称。

5)作者的研究成果为认识华南志留纪晚期古地理补充新的材料。罗德洛世晚期滇东海湾的范围不仅限于滇东地区, 还扩大至黔西赫章一带。

中国志留纪地层研究以往对兰多维列统倾注较大的力气, 而对其他3个统的研究基础较弱, 故“ 扬子区内大部分地区是否发育比兰多维列统更高的志留纪地层” 是一个值得重视的问题(戎嘉余和陈旭, 2000)。在扬子地台兰多维列世以后志留纪沉积的研究, 继金淳泰等(1992)首次在川北广元地区发现晚志留世动物群这一突破性进展后, 上世纪末, 江苏北部大丰县井下(Geng et al., 1997)和安徽、湖北等地发现了“ 后兰多维列世” 的胞石(耿良玉等, 1999)。最近, 王怿等(2010)首次在扬子地台中部湖南张家界地区找到了晚志留世海相地层的证据。这些研究表明, 扬子区后兰多维列世地层的研究得到学者们的日益重视, 祈盼新成果将不断为该时期华南古地理格局的恢复及志留纪古地理演化的研究提供崭新的信息与启示。