排碧阶,是全球寒武系上部新建的一个阶。关于寒武系内部年代地层单位的划分,近 10 年内发生了巨大变化。在长达百余年期间,国际、国内对寒武系统级单位的划分,一直采用三分方案,即下、中、上统; 阶的划分,在此前未曾系统进行过,在我国从 20 世纪 60 年代初开始至 70 年代末逐步建立和完善形成 10 阶的划分方案,一直沿用至今。但这些阶基本上都是建立在地台相区,而且是以单位层型定义,底界定义不明,且单位层型内所建生物地层序列以地方型三叶虫为主,大区域和洲际间的可比性欠佳。鉴于此,为建立全球可对比的寒武系年代地层单位,以参与本工作项目研究的专家彭善池研究员为首的团队,从 20 世纪 80 年代开始,把注意力转向斜坡相区寒武系的研究。经过近 20 年的研究,系统建立起了 29 个浮游类三叶虫化石带和 8 个牙形石带。在此基础上,彭善池等于 2000 年正式提出了寒武系划分 4 统 9 阶的方案,后又对这一方案进行了修订和补充,于 2002 年前后,提出了 4 统10 阶方案,并向国际地层委员会推荐。2004 年 12 月底,国际地层委员会寒武系分会经投票表决,以高票 (88%赞成票) 获得通过。这一方案正式进入 《国际地层表》,从而终止了寒武系在全球通行了百余年的三分方案。
排碧阶正是在这一背景下提出的。在多年研究取得重要进展的基础上,彭善池等 2002 年向国际地层委员会寒武纪分会申报我国寒武系最上部一个统 (即全球寒武系第4 统) 及其下部一个阶的界线层型剖面作为全球层型剖面和点位 (GSSP) 时,正式将全球寒武系第4 统命名为 “芙蓉统”,其最下部的阶命名为排碧阶 (原称瓦儿岗阶) 。2003 年 8 月,国际地质科学联合会正式批准了这一提案。从而,我国的芙蓉统和排碧阶正式进入 《国际地层表》,排碧阶的界线层型剖面成为全球标准层型剖面和点位 (GSSP) ,这是我国获得的第三颗 “金钉子”。
排碧阶,阶名源自该阶层型剖面所在地名,即湖南省西部花垣县排碧乡。层型及界线层型剖面位于湖南省西部花垣县排碧乡西北的四新村附近,地理坐标为北纬 28°23. 37',东经 109°31. 54'(图3) 。
“芙蓉统”和 “排碧阶”的底界位于排碧剖面的花桥组上部的第37 层内。实测排碧剖面上花桥组的总厚度 388. 5m (未测到顶) ,共划分 39 层。其下部 126m 主要为黑灰色薄—中层白云质、钙质泥岩及纹层状泥晶灰岩夹灰色—深灰色薄—中层粉晶灰岩,向上通常每隔10m 左右厚度内夹1 层砾屑灰岩,其单层厚 8~30cm,再往上砾屑灰岩夹层逐步增多,其单层厚度也增大,至距剖面底 279. 60m 往上,通常在数米厚度内便有 1~2 层砾屑灰岩夹层,单层厚度可达 1m 以上。
“芙蓉统”和 “排碧阶”的底界位于该剖面上部的 37 层内。由于剖面测得很详细,现仅将界线附近上、下地层的分层及各层所含古生物化石记述于下 (图4) 。
图3 排碧阶界线层型剖面交通位置图
中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果
①采集化石层位距花桥组底界的米距 (378. 25) ,括号内为化石的野外样品采集号,其中 HP、Gs、Gr 为三叶虫样品号,PC 为牙形石样品号,以下同。
中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果
图4 排碧阶底界界线附近地层分层及三叶虫化石垂直分布
中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果
排碧阶的底界 (亦即芙蓉统的底界) 点位,位于排碧剖面距花桥组底界369. 06 m 处,以球接子三叶虫 Glyptagnostus reticulatus 的首次出现为标志,该界线点位处于球接子三叶虫 Glyptagnostus stolidotus向 Glyptagnostus reticulatus 演化的连续系列中。
排碧阶内从目前已获古生物化石资料分析,自下而上可建立3 个三叶虫化石带: Glyptagnostus retic-ulatus 带, Innitagnostus inexpextans-Proceratopyge protracta 带 和 Corynexochus plumula-Sinoproceratopygecf. kiangshanensis 带。上述带化石均已被国际地层委员会寒武系分会认可为具有广泛国际对比意义的重要分子。
经碳氧同位素研究,排碧阶的底界与寒武纪时期一次较大的δ13C值正漂移(即SPICE漂移:Step-toean positive carbon isotope excursion) 的开始相吻合,其峰值位于 G. reticulatus 的首现点位与其上的三叶虫 Irvingella 的首现点位之间,δ13C达到+4‰。这个峰值的点位,在北美地区大致与劳伦古陆的Pterocephaliid 生物带 (Biomere) 中的生物分异度的峰值相对应,同时也与劳伦古陆上以 SoukⅡ-SaukⅢ间断为代表的一次重要海平面下降相对应。此次漂移,除在美国大盆地 (Great Basin) 表现明显外,在包括我国华南地区斜坡相区的芙蓉世早期 (排碧期) 的地层、哈萨克斯坦小卡拉套的 Kyrshabakty 及澳大利亚昆士兰的同期地层中也广泛存在。(图5)
图5 排碧阶底界首要和次要识别标志综合图
排碧阶与我国传统的在地台区建立的寒武系年代地层系统中上寒武统的长山阶的下部至中部相对应。