新疆巴里坤下泥盆统大南湖组的厘定与生物地层分析

初建朋 孙荣涛 亓辉

摘   要：依据岩性、岩相及古生物等资料，将新疆巴里坤一带的一套早泥盆世地层厘定为下泥盆统大南湖组，并可分为下上两部分：下部以沉积碎屑岩为主，上部以火山岩和火山碎屑岩为主;从阿也尔苏剖面中采集到的Atrypa、Camarotoechia、Howellella、Megastrophia和Leptaenopyxis等腕足化石，可与准噶尔盆地西部下泥盆统顶部的芒克鲁组、东部下泥盆统托让格库都克组等地层对比，化石组合呈现早泥盆世晚期（埃姆斯期）特征。生物地理区系分析认为，该地腕足动物同新疆北部准噶尔、东北北部、内蒙古等地同属老世界大区的巴尔喀什-蒙古-鄂霍茨克区。通过生物地层的分析，使研究区该组地质时代有了确切的化石依据，有利于该地泥盆纪地层层序的厘定和地层格架的完善。

关键词：新疆;巴里坤;大南湖组;生物地层;生物地理区系

研究区内大南湖组集中分布在新疆1∶25万三道岭幅图区北部，据王洪亮等人编著的1∶100万天山地质图[1]，该地在地层区划上属于博格达地层小区（图1）。该套地层最早是新疆地矿局第一区调大队在1∶20万巴里坤湖幅（1959-1966）区域地质调查中，将大致分布于红井子和石板墩断裂之间一套EW向展布的地层，根据古生物及岩性对比，采用北天山分区哈密小区大南湖组对其进行命名1;大南湖组最早是由张良臣等人在进行1∶20万大南湖幅区域地质测量时建立，层型剖面在哈密市塔克恰克善，时代定为中泥盆世[2];但此后的区调活动及新的化石证据的出现，从该组解体出下石炭统托斯巴斯陶组和塔克尔巴斯陶组等岩石地层单位[3];由于在该套地层中采集到了Athyris sp.、Acrospirifer sp.、Megakozlowskiellina sp.、Howellella sp.和Merista sp.等化石，从而将其时代厘定为早泥盆世晚期23。在北疆-兴安地层大区中，对泥盆纪腕足化石组合及其生物地理区系的研究一直比较深入[4-12];新疆1∶25万三道岭幅区调项目对图区内大南湖重新进行了厘定，明确了分布范围，依据发现的化石对其生物地层进行分析，对完善图区年代地层格架、正确恢复和认识该区地质发展演化历史具重要意义。

1  大南湖组划分与对比

1.1  分布概况及接触关系

经过2010～2013年新疆1∶25万三道岭幅区调项目的厘定，研究区内大南湖组集中分布在图区北部，呈带状展布。在图区东北部石灰窑一带，未见下伏地层出露，上与上泥盆统康古尔塔格组角度不整合接触，其他边界分别与石炭系和二叠系为断层接触或被石炭纪花岗岩体侵入接触;在墩巴斯陶上与下石炭统黑山头组，下与奥陶系大柳沟组和庙尔沟组呈角度不整合或断层接触;在图区中北部红井子-骆驼井子一带与上泥盆统康古尔塔格组平行不整合接触，局部被二叠系火山岩覆盖，其他边界分别与石炭系和二叠系呈断层接触[13]。

1.2  剖面列述

本文选取研究区4条代表性剖面对大南湖组进行控制和分析（图2）。1条为本文实测的阿也尔苏剖面[14]，位置在小夹山北阿也尔苏，主要控制大南湖组下部岩性段，并采集到大量古生物化石;另外3条剖面引述前人资料，分别是墩巴斯陶西I号剖面，控制大南湖组下部岩性段1;阿也尔萨依Ⅶ号剖面2，控制大南湖组下部和上部岩性段;石灰窑ⅩⅩⅫ号剖面3，控制大南湖组下部和上部岩性段。鉴于4条剖面记录均可公开查阅，限于篇幅本文只在柱状对比图中展示，不再详细列述。

1.2  岩石组合特征

大南湖组的岩石组合特征可明显分为上下两部分：下部主要为一套正常的沉积碎屑岩夹少量火山岩，上部以火山岩和火山碎屑岩为主。

大南湖组下部岩性主要包括粉砂岩、细砂岩、中粒砂岩、碳质粉砂岩、凝灰质中细粒砂岩、砾岩以及凝灰岩等，微层理和平行层理发育（图3），存在多个沉积韵律，每个韵律从下至上具有由粗变细的特征。分析认为该组下部为半深海-浅海沉积环境;剖面向上，出现了中薄层和中层细砂岩、中砂岩和粉砂岩等，出现大量海相动物化石并形成介壳层，顶部29层出现了植物化石（图4），说明该时期为浅海-滨海沉积环境，从底部至顶部是一个海退过程;大南湖组的岩石组合，从底部的一套正常沉积岩含火山碎屑物到上部的火山岩和火山碎屑岩，说明火山活动不断增4。区内出露的该套地层在岩性、岩相、古生物等方面均可以与命名的大南湖组对比，其生物化石的地质时代是早泥盆世埃姆斯期。

2  大南湖组生物地层学研究

2.1  古生物化石组合及层位分布

实测阿也尔苏大南湖组剖面厚度1 436.90 m，分层30层，从该剖面采获了丰富的腕足及零星的双壳类、腹足类、珊瑚等化石。本次重点将其中的腕足类及双壳类动物化石送请长安大学汪明洲教授鉴定。该剖面共鉴定出腕足化石：Camarotoechia sp.（穹房贝未定种）、Howellella sp.（郝韦尔石燕未定种）、Atrypa sp.（无洞贝未定种）、Leptoslrophia sp.（薄扭贝未定种）、Leptostrophia striata（细线薄扭贝）、Leptostrophia rotunda（圆形薄扭贝）、Megastrophia concave Hall（凹形巨扭贝）、Acrospirifer sp.（巅石燕未定种）、Leptaenopyxis sp.（皱箱贝未定种）、Megakozlowskiellina junggarensis（準噶尔准大柯氏贝）、M. minima F. M. Zhang（小型准大柯氏贝）、Athyris sp.（无窗贝未定种）、Merista sp.（双分贝未定种）、Meristella sp.（小双分贝未定种）和 Spinatripa sp.（刺无洞贝未定种）等12属15种  （包括未定种），双壳类Parallelodon sp.（并齿蚶未定种）1个属种。总体看，腕足动物以扭月贝类、石燕类、无洞贝类和无窗贝类为主[15-19]。

剖面底部2层采集到的腕足动物化石Atrypa、 Camarotoechia和Howellella属等均为世界性分布的常见化石。其中，Camarotoechia为志留纪到早石炭世全球分布，Howellella常见于晚志留世和早泥盆世地层中，在北疆地区早泥盆世的芒克鲁组有分布;Atrypa的时代为早志留世早期到泥盆纪。12层和26层出现的Leptoslrophia为分布于亚洲、北美和欧洲志留纪—早泥盆世常见分子，在新疆北部见于下泥盆统芒克鲁组和托让格库都克组。该属的两个种Leptostrophia rotunda和Leptostrophia striata是该剖面发现数量最多的腕足化石;12层和26层出现的Megastrophia concave Hall 时代主要为早泥盆世晚期，新疆北部分布于下泥盆统上部芒克鲁组和托让格库都克组;26层出现的Acrospirifer是中国北方、中亚、蒙古和北美泥盆纪常见分子。

28层出现的Leptaenopyxis是捷克波西米亚布拉格阶代表分子，但在中国北方是早泥盆世晚期的主要化石，常见于东北北部、内蒙古东部、新疆北部西准噶尔、蒙古和哈萨克斯坦等地早泥盆世地层;Megakozlowskiellina 分布于世界各地中志留世—早泥盆世地层中，但Megakozlowskiellina junggarensis 和M. minima F. M. Zhang 的分布只见于新疆北部下泥盆统托让格库都克组和芒克鲁组。Athyris 和Merista 呈世界性分布，时代自晚志留世至石炭纪，在新疆北部早泥盆世芒克鲁组最为常见。

2.2  生物地层对比

从阿也尔苏实测剖面中的腕足动物化石面貌看，其地史分布总体从志留纪到石炭纪，但是其中的大部分属种仅分布于早泥盆世地层或繁盛于早泥盆世。在新疆地区完全可以和准噶尔盆地西部下泥盆统顶部的芒克鲁组、东部下泥盆统托让格库都克组对比，腕足动物化石组合呈现早泥盆世晚期 （埃姆斯期）的特征。

1991年，新疆地矿局第一区调大队对大南湖组第4亚组中的腕足化石进行研究，认为其腕足化石组合与东准噶尔托让格库都克组中的一致，与芒克鲁组稍有差异，但时代可对比;张国英对哈密黑石山地区下泥盆统大南湖组进行研究，认为该地腕足化石层位和新疆的和布克赛尔组以及东北敖包亭浑迪组相当，因此，将大南湖组的地质时代对比确定为早泥盆世中晚期;孟勇等对图区东南部的哈密大南湖组广汇剖面进行了研究，认为该剖面腕足与新疆北部芒克鲁组、东北北部和内蒙古东部的许多属种十分相似，时代为早泥盆世埃姆斯期。

结合前人历次区域地质调查和本次路线考察中，在区内下泥盆统大南湖组中发现大量古生物化石如：Syringaxon sp.管轴珊瑚、Favosites sp.蜂巢珊瑚、Odontochile sp. 齿边虫、Atrypa sp.无洞贝1、Acrospirifer sp.巅石燕、Howellella sp.郝韦尔石燕、Meristella sp.小双分贝、Megakozlowskiellina junggarensis准噶尔准大柯氏贝、M. minima F. M. Zhang 小型准大柯氏贝、Spinatrypa sp.刺无洞贝2、Leptaenopyxis sp.皱箱贝、Leptoslrophia sp.薄扭贝、Stenoscisma sp.狭体贝、Tastaria sp.达斯塔贝、Camarotoechia sp.穹房贝3、Leptostrophia striata细线薄扭贝、Leptostrophia rotunda圆形薄扭贝、Megalaspidella （Tsaidamaspis） diarmatus Chang & Fan双刺柴达木虫、Martinia incerta 存疑马丁贝等，虽然这些化石的具体分布层位不太清楚，但其总体的化石组合面貌完全可与准噶尔盆地西部下泥盆统芒克鲁组、乌土布拉克组和东部托让格库都克组等早泥盆世地层古生物化石组合对比，说明大南湖组地质时代是早泥盆世埃姆斯期。

3  腕足动物化石的生物地理区系讨论

20世纪60年代，美国古生物学家Boucot等将早泥盆世腕足动物划分为3大生物地理区：即老世界大区、东美（阿巴拉契亚）大区和马尔维诺-非洲南部大区，依据典型的地方性生物类型，大区又分若干个区。包括中国、蒙古-鄂霍茨克、乌拉尔、欧洲中部、北美、澳大利亚东部和北非等地同属老世界大区[8，9，12-15]。

张国英和孟勇等研究认为，大南湖组中发现的腕足动物化石同哈萨克斯坦巴尔格什、蒙古鄂霍茨克以及中国新疆阿尔泰、东西准噶尔、东北北部和内蒙古大部含有常见的一些分子。这些地区存在相似的生物群，具相同的地槽型沉积史，属老世界大区的巴尔喀什-蒙古-鄂霍茨克区;在中国境内，该生物地理区系又称准噶尔-兴安岭腕足动物地理区。

从阿也尔苏实测剖面下泥盆统大南湖组中采集到的大量腕足动物化石分析，Camarotoechia、Howellella、Atrypa和 Athyris 均为世界性分布;Acrospirifer、Megastrophia和Leptaenopyxis常见于新疆北部西准噶尔、内蒙东部、东北北部以及蒙古等地下泥盆统;Merista区域性特征较强，多分布于哈萨克斯坦、阿尔泰、乌拉尔及欧洲中部等地;Leptoslrophia多见于新疆北部东西准噶尔、东北北部、内蒙古、哈萨克斯坦、欧洲及北美等地。因此，产于研究区阿也尔苏实测剖面下泥盆统大南湖组中的腕足动物化石与上述地区的类型十分相似，说明早泥盆世时，这些地区同属老世界大区的巴尔喀什-蒙古-鄂霍茨克区[8-15]。

4  結论

经过厘定，在1∶25万三道岭图幅内大南湖组的分布范围局限于东北部石灰窑、墩巴斯陶及北部克泽勒库都克-骆驼井子一带;根据岩石组合可分为两部分，下部主要为一套正常的沉积碎屑岩夹少量火山岩，上部以火山岩和火山碎屑岩为主;阿也尔苏剖面及历次区域地质调查发现的腕足动物化石可与下泥盆统顶部芒克鲁组、托让格库都克组等对比，地质时代是早泥盆世埃姆斯期。生物地理区系分析认为，该地腕足动物同东北北部、内蒙古以及蒙古和哈萨克斯坦等地同属老世界大区的巴尔喀什-蒙古-鄂霍茨克区。

致谢：新疆1∶25万三道岭幅（K46C001002）区调（修侧）项目（项目负责：李勇;技术负责：郭俊锋）的所有参与成员对本文均有贡献，特此致谢！

参考文献

[1]   王洪亮，徐學义，何世平，等.1：100万中国天山及邻区地质图说明书[M].北京：地质出版社，2007.

[2]   蔡土赐，朱庆亮，孙巧缡，等.全国地层多重划分对比研究：新疆维吾尔自治区岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1999：65-79.

[3]   初建朋，李勇，郭俊峰，等.东天山博格达地层小区托斯巴斯陶组地质时代讨论[J].新疆地质，2016，34（1）：7-11.

[4]   侯鸿飞.新疆哈密若干中泥盆世腕足类[J].古生物学报，1962，（1）：57-77.

[5]   张国英.新疆北山黑石山地区下泥盆统大南湖组地层的发现[J].地层学杂志，2006，30（4）：347-350.

[6]   孟勇.新疆哈密东部早泥盆世生物地层研究[J].地层学杂志， 2013，37（4）：505-512.

[7]   许汉奎.新疆西准噶尔下、中泥盆统界线地层及腕足类[J].古生物学报，1991，30（3）：307-333.18

[8]   王宝瑜，张梓歆.中国兴蒙-新疆北部及邻区中泥盆世古生物地理区系[J].新疆地质，1995，（1）：31-44.

[9]  Boucot A J.Evolution and extinction rate controls[J].Developments in Palaeontology & Stratigraphy， 1975，1（1）：389.

[10] Boucot A J， Johnson J G， Talent J A. Lower and Middle Devonian faunal provinces based on Brachiopoda[J].International Symposium of the Devonian System， 1967，2：1239-1254.

[11] Boucot A J，Johnson J G，Talent J A.Early Devonian Brachiopod Zoogeography[J].Geological Society of America Special Papers， 1969：1-60.

[12] Hou H F，Boucot A J.The Balkhash-Mongolia-Okhotsk region of the Old World Realm （Devonian）[J].Geological Society，London， Memoirs，1990，12（1）：297-303.

[13] 初建朋，李勇，杨怀龙，等.东天山三道岭地区泥盆纪岩石地层单位厘定[J].新疆地质，2016，34（4）：451-456.

[14] 初建朋.东天山博格达地层小区晚古生代地层及古生物研究[D].长安大学，2016.

[15] 新疆地质局区域地质调查大队.西北地区古生物图册新疆维吾尔自治区分册㈡[M]. 北京：地质出版社，1983.

[16] 王钰，金玉玕，方大卫.中国的腕足动物化石（上下册）[M].北京：科学出版社，1964.

[17] 中国科学院编著.中国的瓣鳃类化石[M].北京：科学出版社， 1976.

[18] 余汶，王惠基，李子舜.中国的腹足类化石[M].北京：科学出版社， 1963.

[19] 俞昌民，吴望始，赵嘉明，等.中国的珊瑚化石[M].北京：科学出版社，1963.