秦岭核桃坝石炭系深水相遗迹化石_沉积环境和古地理分析_崔智林

第4 2卷 1996 第2期 年 3 月 地质论评 GEOLOGICALREVIE V V ol 42 M ar N O 2 199 6 秦岭核桃坝石炭系深水相遗迹化石 沉积环境和古地理分析 崔智林于在平梅 志超孟庆仁 西北大学地质系 西安 内容提要研究剖面位于陕西凤县核桃坝 构造上属秦岭造山带的商丹缝合带 核桃坝剖 面下部为浅海陆栩相粉砂岩 泥灰岩和灰岩 中 上部 以重力流沉 积为主 在中部浊积岩中产遗迹 化石 N群 厂州g 痴 七iehno sp n ov 通 咧爪浏认户晚 ef A 忆州叹 K sia zkiew ie z 口如记沱 记hn o s P 尸止训叹 i chn o s P 等 其中c 知洲以沱 sic h n o s P 个体小 数t少 产在灰黑色粉砂质泥岩 中 代表前浊积遗迹组合 显示了一种深水缺氧或贫氧环境 其它遗迹化石均产于中厚层状砂岩上 层面 代表了后 浊积遗迹组合N你 相 形成于深海扇环境 沉积和古生物证据表明晚石炭世中 期以前本区沉积荃底较为平缓 水体较浅 与南秦岭其它地区的古海水连通性较好 此后由于受拉 张作用影响核桃坝一带荃底地形戚变陡 水体加深 接受了浊流和块状重力搬运沉积 1 关艘词遗迹化石沉积环境石炭系秦岭 核桃坝剖面位于陕西凤县东约4 5km处核桃坝 图1 这里石炭系分布很窄 出露面积不 足 Zkm Z 但由于本区地处秦岭造山带的关键构造部位 商丹缝合带 l J 因此对这套地层的 时代和成因研究显得非常重要 笔者根据其中所获得的牙形石等化石资料将这套地层的时代 厘定为石炭纪图 关于这套地层的成因 尤其是剖面上部的粗碎屑岩 过去有构造混杂 混杂 堆积等不同认识 经过 细致地工作 剖面下部为正常浅海陆棚沉积 中部为浊流沉积 上部以块 状重力搬运沉积为主 剖面从下到上基本代表了一个有限裂陷盆地的发展过程 1 地层剖面 核桃坝剖面的基本层序如图2 剖面下部 1一3 层 界河街组 含牙形石 G勿对入心u s t 并 cu s G d el众a t 心 SI Ph 肠以ell a砧3汉eta 5 c f 比入召 八心岁叨人u s c f 户 朋 时代为早石炭 世早期 第 4 层灰岩和第 6 层的灰岩块体中产有孔虫 牙形石等 其中牙形石有 习吨侧爪以公 d e l比a t L I d 勿宫n a th加甘e sa tten翻以u s N云叮由以曲之么 比舰 等 其组合时代为晚石炭世 早一中期 因此 4一8 层大致代表了这一时期的沉积 遗迹化石产在该剖面第 5 层 厚层状中一细粒砂岩与粉砂质泥岩不等厚互层中 N 邵碗 介 gx 奴砚川台 八 形而 流仲触c f A i n c 喇 a 月 口冲妊 i chno sp 出现在砂岩上层面 而 c 劝 一 J瓜 i chnO 8p 产于粉砂质泥岩中 注 本文为国家 自然科学荃金资助课翅 编号 4 2 100 本文 19 95年4 月收到 9 月改回 萦品芳编辑 卜 2 期 崔智林等 秦岭核桃坝石炭系深水相遗迹化石 沉积 环境和古地理分析 L 2 化石描述 刺缝迹 注加砚知叩加夕触Ks恤zkiewie 1961 不定刺缝迹 相似种从 耐彻r加ph e cf 凡亡砚口材口K siazkiewiez 1970 图版I 一9 19 7 0 A c a瓜扣下加Ph e 云 曰叹a K sia z kiewiez p 301 fig 4a 3 197 5 A c an t 知万h aPh e 云艺 日厄 H antz s c hel p W3 6 fig 2 1 la一e 4 1 9 7 7 A C an t 知了h a 神 班 台r 曰d 凌 K s沁kiewie z p 171 pl 2 3 fig s 6 7 s 描述仅有 1枚标本 弓形潜穴 长 2 s cm 宽 Zmm 其外 侧有 3 个 长短不 一 间距不等分枝 分枝基部较宽 向外 变细 保存在浊积砂岩上表层 充填物较 围岩略粗 讨论所描述的标本基本特征与波 兰的标本相比大体相同 但较短 较粗 壮 这一遗 迹属过去报 道于波兰 Carpthi an 白奎系一第三系复理石相 3 和北美Al as k a 白奎系复理石相闭 秦岭 蒸蒸撇蘸豁篡获获 赘耀纂鬓鬓 馨馨翼馨蓦蓦蓦 岔岔碳碳 苛苛稀稀 些些些些些四四 若二全卜 亏当嘴命兰钊川 川 一一 一 一一一 闰口 日 二 头川一一一 叹 刃刃刃 l l l l l l 一一 千 k 耳蔫离蒸至至举爆至呈呈 口口 撇 4 目 7 厂厂 白白 固固 目 5 里 户户 J J J 口口 娜 团 趁 莎莎莎 卜 图1核桃坝地区地质略图 Fig 1Simplifie d ge ologie alm ap ofthe H etaoba a re a Fe ngxi a n Sha a n xi 1 第四系邝 白奎系 3 石炭系 4 上泥盆统 5 中泥盆统 6 元古界秦岭群 7 花岗岩沼 断层田 不整合 1 Qu s te rn a ry 2 Cr eta e e o u s 3 C a rb o n ife ro u s 4 Upp e r 众v on i a n 5 Mid dl e D e vo r u a n 6 Prote r o z o l c Qin l i D g G roup 7 乎am te 8 fa ult 9 u n eon o rm ity 卜 标本的发现扩大了这一遗迹属的地质时代和地理分布 产地和层位陕西凤县核桃坝上石炭统核桃坝组 丛燕迹 c知阅过月 von s t ernberg 183 3 丛藻迹 未定种 曰城耐谊此 I c hno 8P 图版I 一10 描述一个小型的丛藻迹 潜穴系统均匀 管径 0 smm 长 1 s cm 分枝角度较小 约 25 0 近水平保存 略呈放射状 充填物与围岩界限截然 颜色明显深于围岩 讨论本标本的某些特征与 GIO C毛丫必K s ia zk i ew i c z 3 5 相似 如潜穴系统略呈放射状 近 水平保存 但前者个体微小 潜穴均和 充填物与围岩界限截然 分枝明显 与丛藻迹特征一致 相当05 9 汉 描述的B类型 0 5 9 耐闭认为水平潜穴网络 显示了营养物质在某些层位的高度 集中 而倾斜类型说明了营养物分布均匀 产地和层位同上 漫移迹 月翻时心e sN泣 eho lson 1873 漫移迹 未定种 月翻以 e s i比no 8P 图版I 一8 描述圆柱形潜穴 略弯曲 直径 1一2 smm 长 1 5一7 s cm 不分叉 呈水平状 充填物 为砂质 管壁光滑 l 1 18 地质论评4 2拼 口因国国圈圈国国国圈曰 l l l下白班倪 上上上核核核核核核核核核核核 石石石姚 姚姚 巅瘾瘾 炭炭炭切切切切切切切切切切切 比比比组组组 l孟 l l l 熬熬熬熬熬熬 气气气气气亡夕 山山 六 污气 舀心 么 么 碑碑碑碑碑茎彗 自自自自自 八 乙乙 二二二二二泛 产 产 卜卜卜卜卜 二 月 月 七七七七七二二户习习 辫烈烈 下下下界界界卜卜艳 了了 石石石河河河河河河河河河河 炭炭炭 衡衡衡衡衡衡衡 魄魄魄组组组 片法护 护 鬓鬓鬓鬓鬓鬓 刀刀尾盆幼汀刁刁 含有孔虫类化石 含州怜石 切 含牙形石 垃班化石 吮 份目 户够刘 滩姗纳公加神口C f 如曰招 尸如翻旧 以o N 击加J印 断层 含牙形石 断层 含牙形石 l0 ll 断层 图2核桃坝地层柱状剖面图 F ig 2Str ati盯aphi c co l u m n a r a e c tion o ft h e 伪 r长m 流 ro u o fF eta ob a Qi nl ingMt 1 璐岩 2 角舔岩 3 砂岩 4 粉砂岩 5 泥质粉砂岩 6 泥岩 7 灰岩 8 生钧碎月灰岩 9 泥质灰岩 1 0 千枚岩 n 不盛合 1 Q叫内州 t e 2 br即山 3 例 时朋e 4二ut t 5 肚目坛别川司肠to n e 6 m udst的e 7 肠刘 to址 8 肠伙玩成让肠 ton e 9 公苗阮即朋肠 tone 1 0 ph 山t 11 也以拍加n山t y 产地和层位同上 类砂盆迹N如碗 M祀e ay 1839 凤县类砂盆迹 断遗迹种 N 加对加吕 介雌二她触公臼Cu l I c k n 佣p oo v 图版 I 一1一7 图3 种名取自化石产地陕西省凤县 特征由左 右两排对称或近对称 的双叶状突和中央凹构成 外叶状突长 0 3一0 s cm 呈新月状 中央凹沟宽而 浅 其宽度等于或大于总宽度的1 3 描述说明本种共有6件标本 为 上凸底生迹 遗迹在层面上呈 S 或反 s 形展布 一般弯曲较缓 个别弯曲明 显 宽度 1一Z cm 中央凹沟光滑无饰 浅 而宽 宽度等于或大于总宽度 的 1 3 一 般 4一km 在中央凹沟两侧对称或近 对称分布着双列叶状突 外叶状突较大 长 3一 s cm 呈新月状 一端尖锐 向内侧斜伸 另一端钝圆 总体呈登瓦状 排列 在外叶内侧常发育一个较小的新 月状或瘤状突起 一般 1 个 偶尔可见 2 个或缺失 内 外叶状突在较直的标本上 形态 大小 排列方式较稳定 规则 而在 曲度较大 的标本上略有变化 如外排叶 状突变得粗壮 且与中轴线成较大的角 度等 图版I 一 2 图3 叶状突的密度一 般在Z c m 内具 2一5 对 在 S x 9 3125 标本上保存有 1 个半 画形的印痕 而且其内侧具 2 对平行的 细脊 图版I 一4 讨论新 种 的基 本 特 征 与 H an t z s c h e l 1975 给定的入啥八应 属征大体相符 暂时可归入此属 但有几点值得商榷 1 入飞八滋 的中央凹沟窄 一般小于 3 且不超过总宽度的1 3 Cha m b e r l a i n 197 1 提出入啥陀 切 是姗虫类动物挖掘其前面的叶穴 并回填形成的 中央凹沟是向前运动时留下的阂 但新 种的中央凹沟宽缓 等于或大于总宽度的 l 3 一般为 0 3一I cm 因此不可能为蟋虫类的爬行 迹 2 入协 晚 叶状突的大小 形态 排列 都比较规则 显示了觅食构造的特征 而本种的叶状 突 在较直和明显弯曲的标本上形态差异较 大 反映了运动方式和方向上的不同 3 虽然 入协洲 也有弯曲不明显类别的报道 1 0 1 但大多数蜿蜒盘旋 紧密排列 说明了牧食的高效 性 4 本遗迹标本表现出明显的方 向性 如叶状 突一端尖锐 另一端钝圆 前 后 呈登瓦状排 2期 崔智林等 秦岭核桃坝石炭系深水相遗迹化石 沉积环境和古地理分析 列 尤其个别标本上保存有半哆形的印痕 形态酷似节肢动物的头 甲 本属内种级单位的划分一般是根据遗 迹的总体形态 叶状突的形 态和大小 据此 E短nto n 对N 比乒 等种进行了讨 论 l l 在已知种内叶状突的形态有圆形 叶形 卵圆形 羽形 而且一般较小 与本种 较大的新月形叶状突有明显的区别 尤其 是本种宽缓的中央凹槽 是属 内其他种所 不具备的 产地和层位同上 3 遗迹组合和遗迹相 核桃坝剖面上石炭统遗迹化石群包 括 C h 俩以谊e si chno sp 入协洲蛇 不 岁血 一 一 i ehn o sp nov 几闭心爪浏认户入 亡ef 键键键 图3 风县类砂蚕迹 新遗迹 种 示愈图 Fi g 3 S h owing N即曲 es 不 卿窟动 臼iehn o sp no v A 云丫曰叹口 尸Z 翔菇众 i ch p 等 其中前 1 种产在粉砂质泥岩中 后 3 种产自中一细粒砂岩上层面 S e i 玩he r l z 把入飞八纳触 3 相的基底和遗 迹组合 划分为泥质软基底的前浊积组合和砂质软基底的后浊积组合 这种划分对本剖面同 样适应 前浊积组合本剖面仅发现 1 种 口如心八比 i ch n O S p 未见其它类型的遗迹化石 这一 遗迹化石近水平保存 个体微小 数量稀少 近年来的研究表明C流 以八比3 的大小 分异度与含 氧梯度有关 特别是排他性较强的小型C知洲以碗 e s 出现在贫氧或缺氧沉积中 l s 一 这种沉积 物中生物扰动较少 层理较发育 有机质含量较高 本层的C灿勿过垃 e s 分布在粉砂质泥岩的上 表层 说明表层沉积中 甚至沉积墓底处于一种缺氧或贫氧状态 造成这种情况 的主要原因可 能是水体加深 循环受阻 虽然 C汤优以碗 分布 从浅海陆棚至深海 但它是 深海岩芯最常 见的属 后浊积遗迹组合包括 3 种 其中以入奄八公 厂绷g 二翻姚 台的数量最多 占 6 0 N 如碗 是 深水复理石相的典型代表 l z 在世界上许多地方得到验证 但也有来 自浅水的例子 9 2 1 川 B rom l e r 和As g a ard 2 3 认为只有前浊积遗迹组合才能真正代表N扮咕 相 后浊积遗迹组合在 埋藏上类似月力炯女汉迎 遗迹相 尽管这种组合在深海环境中不适应 但很快被泥质组合所代 替 本组合中另一遗迹种A 众丫曰叹 是一种觅食潜穴 曾报道于波兰c ar Pa t h ia n 白垄系复理石 相 分布于浊积中扇和近扇 水深 20 0一60 0m s 这一属还报道于北美阿拉斯加白里系复理石 相 出现在扇道之间闭 尸才画以 分布较为广泛 在深海也是一个常见的属 1 s 因此本遗迹组合所反映的古环境与沉积特征是一致的 为深海环境 代表了 入份八雇 相 4 沉积环境和古地理分析 核桃坝剖面下部 1一4层 为浅灰色薄一中厚层状粉砂岩 泥质苏岩和灰岩 含丰富的牙 形石 形成于浅海陆棚环境 中部 第 5 层 为灰黑色中厚层状 中一细粒砂岩与薄层泥质粉砂 岩 粉砂质泥岩的不等厚互层 图版I 一1 2 砂岩顶 底界面平 整 清楚 中下部可见粒序性 砂 气 地质论评 42卷 泥比例5 1 沉积环境为深水浊积扇 上部 6 一8 层 以块状重力搬运沉积为主 其下部为厚层 一巨厚层状角砾岩 砾石磨画 分选均差 成分单调 与第5层岩性相同 墓质较少 为砂泥 质 形成于碎屑流沉积 其上部以滑塌沉积为主 灰岩和砂岩滑塌体大致顺层分布 但内部层 理与围岩角砾岩的层理常不一致 且变形明显 图版I一11 底部可切割下伏地层 灰岩块体 中含丰 的生物碎屑 绷较 灰泥粒 显示了浅水台地环境 可见本例面代表了一个向上变深的沉积序列 从浅海陆栩沉积 浊 流沉积 碎屑流沉积到 滑场沉积 说明了盆地在构造控制下墓底渐次变陡 水体不断加深的发展过程 也反映了一个 有限裂陷盆地的形成过程 核桃坝地区石炭系现出尽面积很小 但从剖面下部浅海陆栩沉积和上部的台地相灰岩滑 场体中 均含有丰雷的正常海相化石 如牙形石 有孔虫等 分析 石炭纪的古海盆较为开阔 属 南秦岭古海盆 例面上部的砾石排列状态大体显示出物凉区在南 因此海盆墓底地形南高北 低 南面水体较浅 北面水体较深 本区相当南秦岭海盆的北部边缘 这种古地理格局指示了北 侧沿商丹缝合带 石炭纪存在一个深海盆地或小洋盆 本课皿在研究过程中得到张国伟教授的大力支持 周建勋 屈红军同志参加了部分野外工 作 骆正乾工程师清绘了图件 谢理伟和李立宏工程师摄制了照片 在此一并致谢 洲 今考文献 1 张国伟等二岭造山 的形成及其演化西安 西北大学出版社 198 8 1一19 2 页 2 崔钾林 于在平二岭核挑坎石炭纪牙形石及其生物相 徽体古生物学报 1995 12 1 1 3一2 1 3K 的 七e侧 M O 比 相石 o u t恤让加扣仁u朋 o ft h e po如h伪 thia 玩 Cr i T尸e tH狱碑rJC 心 Tr配el哪山 G L 皿 户沁 如说 1970 3 283一322 4 H t t翻he l W T f 州面 回 probhm at如 T r e a 6此o n n 花r t e卜rate P目e on t 诚盯 P倒r t w TheG e Ol o苗c a ls笼ietyo f A幽血 助二回山 U过花川t y o fK 到口 1975 1一269 5 为山目血俐比 M T 鱿 匆州bi n t h e f l y 舰ho f t址 氏触h 山 r th认 P创巨 胡 tob颐c aPol on i c a 1 77 36 1一208 6 M丈如 T 入卜 祖R K FI娜htra C e f o 山王 th e C reta c eou日 K闭初kFb 们团 tio n o f A肠 旧k a J P公阅nt 1988 62 3 33 0一348 7 0吧C K月 RGJ r T 资加 加o f tb e C七岭in n ati a r e a Pa l ae o nt叨ap址C a Am er i c an a 1970 V I 41 28 一438 SC抽 e r恤访 CK Mor Pb O吻 nd e t h o城盯o f tr a亡ef 州阮奎 州 洲nt址O吻鱿肠ta Ma u n t曲Q S S扣山 峨O h玩翔协 J P曲幻以 197 1 45 1 212一246 9Cd e TP A回日口旧 M M Tr战加 臼台 口 LateP m卜 凶叨 E盯卜O口bd坦 廿鱿 o f Out址 te r u N e喇血园肠回 C d a T P O r目 间 u 笼姐 已ntd 运冲肠c atlon J P目e o nt二 1 9 8 5 59 2 310一34 3 1 杨式协 古遗进学 北京 地质出版社 1 99 0 1一17 9 页 1 1 压 nton MJ T 日 兄 加 山资 r om L习 er P司巨 ie ocea n 任为ra ed im e nts o ft h e s ou t he r nUp坛nd o fs闰tl aod Tr ti加o f t阮Ro间S义诬切o f E e h ab u 吧h 1 982 7 3 67一87 1 2 5目七比he rA 珠尽川 c 曲址 t川 a t ru ct一 I n lm brieJ an d N e el l N D 目日 AP P ro a c h t o Pa k 川以白盯 J说mw上y N 扣八 1 9 6 4 2 96一31 6 1 3 压姻触y粤G E目创巨A A 如心州比 A r a C e 喇 i记iC ato ro f a n o m i n 囚泳n t s 氏i en C e 1984 2 2 4 8 72一874 14 5 竹d a CE B民t沁DJ T r f咖U侧闭e f o r r e c 二 tr uctio n o f pa 份 o xyge n a ti o n 运肠tto m ater Ge o 城盯 1 986 1 4 3一6 15 翻v rd sCE B时t沁DJ T r ae卜主 幽U m闭elf o r re Co n tr u c t吨o xyg e 朋ti on h i s tor i o f i en t 卜时to m ate口 A 卜 砷比血 t o U训阵rCr eta口泊朋N iobra r a Fo r t n a tio n C劝l o r ado Pal a气脾q犷 P创巨战肪伽t 四 一 1 1 98 9 7 4 4 9 一7 4 16E七加卜AA M脚n T R Ch l廿鱿ter i Bti c t 一f d 认tio 访o xy g e n 一脚泊七 山m即t田 en甲让O n 皿 nt a G 阳如盯 2期 崔智林等 秦岭核桃坝石炭系深水相遗迹化石 沉积环境和古地理分析121 1 988 16 720一723 W etZ e A Eeo 哈 e in t e rpr etatl o n o f de ep一 t r a c efo s ailc 画t ie s Pal a 心e o g r Pal ae o cl im at Pa坛e o e c ol 1 9 9 1 85 47一69 Le s搜zyn ski 5 I c hn o c o e no s i sv e r 池 曰imente o l ou r i nUp碑r A lbi an to L O 切e rE沈既tu rbi dite s Gu lpu贫O apro n c e n o r t 恤 r Sp山 Pa l a以准e og r Pa l a 战石砒 t Pa坛e o e c ol 1 993 1 00 251一265 Ekdal eA A Abys s altra ee f o 山运wo rl d杭dede ep s e a d r i珑ng pro神t r e In Cr im e T P et H an犯r JC 目 T r a c e fo s 51 1 5 2 Ge ol Jo u r sP ec i s su e 1977 9 1 6 3一182 反山 c h e r A B a th metryo ftr aeel哪u s Ma rin e Ge olog y 19 6 7 5 189一 20 0 H ak朋 W G T r aee f哪三肠 an d de ltion alenv i r onro e ntof f ou re肠ti cun its Up详rPe nn syl va m ega cyef othet n s No r th e a st Ka n s a s Un i v e r s ity of K Pale o ntolog iea1C劝ntr i b u ti on s 19 76 6 3 1一4 6 Cr i ro es T P C七m GJB T r aee f讼 11 5 fr om L a t ePre c mbrian 一Ea r 卜C a mb行ans tr at ao fs ou th出tA佰c a Na而b ia J Pale o nt 1982 5 6 890一 907 Br om l ey RG Asg姗dU I chn o f a c ie s an五xtu r eoft叩h o f a ci e s and b i o f a ci e s Lethai a 1 9 9 1 24 1 53 一1 6 3 压 一 n甘 上O 曰 口口呀 图版说明 全部标本均产自陕西省凤县核挑坝剖面第5层 所有室内研究标本均保存在西北大学地质系 l 一7 N 洲扮3f e昭刀迈触界后i chn以 n o v 爬行迹 上层面 1 4 6 7较直 3 4 弯曲明显 6 7 保存不全 其它较 完整 5为1 的局部放大 xZ 其它均原大 编号 s x 9 3 12 1一s x931 2 6 8 尸么爪汤论 i c h n o s p 近水平潜穴 上层面 X l 编号 S x 931 29 9 通 川 犷加灿 cf A 己绍 K a肠比ki ew i c 底生潜穴 上层面 xl 编号 s x 9 312 7 10 C知洲以八比 i c hno sp 小型分枝潜穴系统 上层面 XZ 编号 s x 9 3i 28 1 1 示砂岩滑塌岩块中的变形层理和角砾岩 野外服片 1 2 示中厚层状砂岩夹薄层粉砂质泥岩和砂岩上层面的遗迹 化石 l 伙 CA RBONI FE ROU SD EEP 一W A T ERTRA CEF侧骆ILS SE D 刀城EN TAR Y ENVIRONMEN ISA N DPA L EOG EOG R A PHYATH ETA O BAIN THE Q州LI NGMOU N T A州S C uiZhil in Y u Zaiping M ei Zhiehaoand Me ng Qingr e n 众和时 o f G 汉妞 N 侧雌入伙以口角b 叮启 叉尹 S爪姐叹蕊 Ab str a Ct 乡 一 Situ ate dat H et aoba o fFe ng xia n C匕u nty Shaa n x iPro v i ne e thestudied s e c tionte cto n i c all y b e l o n g s tothe Sha ngdansuture z o n e o f the Qi nl ing oro gen Thef ow er part o f the H etaoba s e c tio n eo nsists d om i nantlyofsil tston e m a rla n d l ime s to ne o f ne ri tie shelf f aeies whil eitsmidd l e andup伴r p 叭 5a r ee o m po s ed m a inl yo f gr av ityf lo w d eposits The turbidite s in the middl e yl el d tra c e fo s si l s N加碗 不吮g刀油明出台iehnO S p n ov 八 形入筋肠户触 ef A 云 曰咭口Ksia zkl ewi cz 尸之 口匆义众 i c hno sP and C五以以r i 比5i ehn 加P O f thes e C讯优以垃 whieh1 5sm a l lin si s eand s c anty i n q u antity o c eu rs ingr eyi s hbl a cks i l tym