达尔文的进化论已经创立140余年了,在其诞生之初,是作为一种假说被提出来的。除达尔文本人从对一些植物,动物形态的观察得出的推论外,并没有什么化石证据。达尔文在《物种起源》书中论及化石时,标题为“不完美的地质记录”。他承认在当时的化石研究中并未有证据显示有物种间过渡类型的存在,并指出这可能是最易于检验而又具有杀伤力的反进化论的理由。他看到了进化论的先天缺陷,并希望后人能予以验证。但是时至今日,进化论已成为一个公理;一个信仰;甚至一个宗教。不能讨论,更不能批判,只能无条件接受,否则就将招致无情的围剿,甚至被贴上“伪科学”,“反科学”的标签而断送自己的研究前程。在当今任何一本生物学杂志上,已经找不到任何质疑进化论的论文了。SCOTT和COLE在八十年代初,检索了当时的4000多种学术刊物,未发现任何一篇反进化论的论文,在68种与生物起源有关的学术期刊中,也未发现任何一篇是质疑进化论的。GEORGE W. GILCHRIST在1997年调查了世界上最大的五种期刊数据索引,也未发现反进化论或非进化论的论文。进化论者自豪地宣称,进化论对神创论已取得了决定性的胜利。似乎进化论的合理性及不言自明性又得到了一次证明。 事实真的如此吗?进化论已是绝对的真理了吗?其实不然,SCOTT和COLE的工作还发现,在1985年提交的135000篇论文中,确有18篇论文是反进化论的和非进化论的。而这18篇论文无一例外地遭到拒绝发表。进化论并非无懈可击,而是它的维护者不允许任何针对它的挑战。这更加给人一种印象:进化论并非确立于自身学说的科学性和完美程度,而是确立于众多崇拜者的信仰。进化论并非KARL POPPER意义上的“经验科学”(EMPIRICAL SCIENCE),而是一个假说,信仰和并不完美的证据的杂合体。 事实上,我们今天科学研究所发现的东西,已经足以让人们重新考虑进化论的正确性了。但这些事实要么被回避,要么被抹杀,人们在思维定式的驱使下,自觉或不自觉地成为盛行理论的卫道士,而丧失了独立思考的能力。这是不符合理性的科学精神的。一个真正的科学家,应正视旧理论的缺陷及其面临的挑战,并勇于摆脱束缚。只有这样,科学才能向前发展,人类才能向前推动。 一、达尔文主义自身的缺陷 (一)比较解剖进化论者通过动物的器官在形态和功能方面的类比,定了所谓的同源器官,并由此说明在进化树中某一谱系的动物该器官在进化中发生的形态与功能的变化是自然选择的结果。首先,同源器官的定义就非常牵强,你必须首先承认动物是进化的,才能找到同源器官。因此这绝不能算做进化论中的一个证据,而只能是一个推论。即我们只能说因为进化论正确,所以进化树中某一谱系中的动物存在同源器官,而不能说同源器官的存在证明进化的存在。现代基因学和遗传学诞生后,对生物体形态与功能的关系在更本质的层次--基因及分子水平有了崭新的认识。形态和功能只是表相,它们是由基因决定的,相同的形态可能对映于完全不同的基因。如果认为从鸟类的翅到哺乳动物的前肢是进化的话,那么它们的基因也应表现为对映于形态相同程度的进化。但实际上并非如此,如果现在仍有人试图从表面现象说明问题,只能被认为是肤浅的。 (二)古生物学 1. 凌乱的化石证据 无论是进化论者还是反进化论者,都希望古生物化石能辅证自己的观点。如果说达尔文时代缺少化石记录的话,那么到今天为止,人类已收集了数以万吨记的化石,是否已证明进化论的正确了呢?事实上依然不能。CHICAGO的FIELD MUSEUM OF NATRURAL HISTORY的古生物学家RAUP本是进化论者,但后来不得不放弃自然选择学说,而支持幸运者生存说。他说该馆拥有现有已知化石物种的近五分之一,可是已经确证的中间过渡类型的化石比达尔文时代还少。现有化石记录混乱不堪,人为按进化论组成的谱系漏洞百出,根本不能说明问题。进化论者们所使用的分类方法及标准又不同,因此对某一化石的断代也经常争论不休,得不到一个统一的结论。 进化论者常用的一个较为完备的进化谱系证据是脊椎动物序(VERTEBRATE SEQUENCE),包括从鱼类到两栖类,爬行类,鸟类,哺乳动物,直至人的进化。从鱼类到两栖类,曾发现一种叫RHIPIDISTIAN的鱼化石,其骨骼特徵类似于两栖类,因此被认为是鱼类到两栖类的过渡类型。但当另一种叫COELACANTH的活化石发现后,这种观点被立即推翻,因为这两种动物在进化谱系中的亲缘关系是极近的,但研究表明,COELACANTH并无任何上岸的可能性。曾经轰动一时的始祖鸟(ARCHAEOPTERYX),曾被视为进化论的铁证,因为它即具有爬行动物的特徵,又具有鸟类的特徵而被视为一个著名的过渡类型。后来发现,始祖鸟所具有的爬行类特徵,如爪和牙齿,在现代鸟类中也存在,如南美洲OPISTHOCOMNSH-OATZIN 和非洲的TOURACOCORYTHAIX。也就是说这个证据并不能用于判定鸟类与爬行类的过渡类型。另外,JENSEN早在1977年《SCIENCE》上发表的论文指出,与始祖鸟同一地层出土的化石被怀疑为近似于现代鸟类动物的股骨,因此,始祖鸟即非“始祖”,也非种间类型。1991年在中国辽宁发现的年代与始祖鸟相同或更早的鸟类化石更加深了始祖鸟的地位危机。 在从猿到人的进化过程中,拉玛古猿(RAMAPITHECUS)具有重要意义。它的下颌骨兼具人类与猩猩的特徵,牙床结构类似于人,不具有猩猩的门齿与犬齿,但上下颌的距离与颌骨的长度又近似于猩猩,这被视为是进化论的一个铁证。然而后来在非洲发现的一种狒狒(THEROPITHECUSGLADE)与拉玛古猿具有相同的牙齿及面骨特徵,但却被视作一种狒狒。由此可见,这个判据也是模棱两可的。 2. 寒武纪生物大爆炸(CAMBRIAN EXPLOSION) 达尔文对自己理论的最终归宿评价道:“如果可以证明任何复杂的器官不能通过无数的,持续的,微小的改变形成的话,我的理论将绝对失败”。 寒武纪生物大爆炸恰恰提供了一个极好的例证。大约在五亿三千万年前,在短短的几万年内,几乎现在所有生物的门同时出现在地球上。从海洋里巨大的管状蠕虫,甲壳类到较为高级的脊索动物并存。如果进化确如达尔文所言由点滴的,渐进的方式进行,那么数百万年的时间无论如何也不足以完成这一历程。虽然寒武纪之前的多细胞生物化石也有发现,但按进化论的观点,它们与寒武纪生物并无承传关系。现代达尔文主义者STEPHEN J GOULD亦无法解释,称之为“迷中之迷”(ENIGMA OF ENIGMAS),事实上寒武纪生物大爆炸是进化论不可逾越的障碍。 3. 人类的起源 在《物种起源》发表之际,达尔文曾说:“只有人类的进化,怎么都不可能用我的进化论来说明”。 的确,从进化论的观点来看,人类的进化太快了。以人为例,进化论者认为,人类诞生的历程为:南方古猿(AUSTRALOPITHECUS 200万年前) ----原人(代表为BETICONTUROPS 50万年前) ---- 旧人(代表为NEANDERTHALIAN 10万年前)----新人(5万年前) ---- 现代人类(5千年前).在这一过程中,人脑容量以爆炸般的速度增大。而现代人类产生后,进化又仿佛突然消失了,五千年来人的脑容量基本未变。再看脑细胞数量,现代类人猿为10亿个,而现代人类约为140亿个。单从数字上看是增大了14倍,但智力水平却发生着跳跃性的变化,这些证据强烈地暗示:这个进化树是不正确的。这些物种也许根本没有任何亲缘关系,而进化论者只是按时间顺序把它们拼凑在一起而已。 另外,六十年代以来,肯尼亚OLDUVAI峡谷和RUDOCF湖附近地区的考古发现,也给进化论提出了许多反例。1972年出土了一具类人动物的头骨化石,编号为KNM-ER-1470,简称1470号人。按其分类特徵,它类似于现代人,属于人属(HOMO GENUS),比南方古猿和直立猿人(HOMO ERECTUS)要进步得多,但它却处于290万年前。1470号人比进化论者所公认的人类始祖南方古猿早九十万年,比直立猿人早二百万年。这从根本上动摇了进化论的证据,成为古人类学中的一件悬案,至今没有一个进化论者能够归属1470号人在进化树中的位置。 (三)胚胎学 与比较解剖学类似,胚胎学从生物发育过程中形态的变化,推论出高等动物的胚胎在发育中重现其进化历程。如人类胎儿在发育之初与猪和鼠的胎儿都具有鳃裂和尾,形态也很相似,其实,这只是表面现象。首先,人类胎儿的“鳃裂”事实上不是鳃裂,而是快速发育的皮肤的褶皱;其次,人类胎儿的尾状结构也绝不是尾,而是神经管。在蛙胎发育过程中的尾状结构亦是神经管。再次,形态这一表象是由基因决定的。较为普遍接受的HOX基因调控理论认为,动物形态虽然丰富多彩,但在分子水平上的调控都是一致的,因此,动物胚胎发育之初形态相似,是由于HOX基因调控水平相同而已。这是近年来发育生物学最为重大的发现之一。也就是说,从形态相似仍不能得出本质亦相似的结论。 二、 不可回避的化学进化 生命产生前在分子水平上的进化(PREBIOLOGICAL EVOLUTION)被称为化学进化。完整意义上的进化论,不仅要回答生命产生后的生物进化过程,而且还要解决生命物质是如何产生的问题。即怎样由简单,无机的小分子进化到复杂,有机的大分子,进而产生生命体。但这个问题被进化论者们故意地回避了。 《DARWIN'S BLACK BOX》一书的作者BEHE教授,对数种有关进化分子生物学的学术期刊(包括JOURNAL OF MOLECULAR EVOLUTION,PROCEEDINGS OF NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES等权威杂志),近十年来所发表的上千篇文章的研究表明,在这方面的进行的工作是零。化学进化被回避的原因很简单,是因为进化论者根本无法回答。流行的观点认为,原始地球拥有还原性大气,含有氮,氢,硫化氢等成份,不含或含少量的氧。大气放电经常发生,原始海洋中水温较高,并有频繁的地质活动,如地震,火山喷发等。基于这种观点,1951年STANLEY MILLER进行了著名的“原始汤”(PREBIOTIC SOUP)实验,他在一个烧瓶中模仿原始地球的环境,用气体放电模拟雷电。实验结束后,在产物中分离到了氨基酸,这个结果轰动了科学界。但更多的问题暴露后,乐观主义渐渐消失了。我们仅举两例,说明他们的困境。 (一)化学选择所有生物大分子结构均表现为空间上的有序,蛋白质分子除了特定氨基酸的连接外,还能形成Alpha-螺旋(HELIX);Beta-折叠(SHEET)等二级结构;结构域(STRUCTURAL DOMAIN)等三级结构;直至形成四级结构---亚基(SUBUNIT)。双链DNA分子由两条单链组成,除单个核甘酸的连接与氢键作用外,还能形成双螺旋和超螺旋(A-DNA;B-DNA;Z-DNA等),所有这些结构都与该大分子的功能紧密相联。一旦这些结构遭到破坏,该大分子就会失活,所以生物体在合成生物大分子时表现出极高的精确性。 假设第一条具有生命功能的多(月太)链出现在原始海洋中,其序列为A,B,C...(A,B,C...代表天然的人体所需的二十种氨基酸)。其形成的必然条件是: (1)A,B,C...等具有足够的浓度,这样A,B,C分子才有可能相遇而发生反应。 (2)从氨基酸形成多(月太)的反应是缩聚反应,每步反应会生成一分子水,从化学平衡的原理看,反应需要脱水剂,否则水将抑制该反应。 (3)假设A与B的结合是随机的,而结合C时是选择性的,按热力学原理,这是一个(火商)减的反应,必须得有外界能量的输入。如果以上三个条件全部成立,那么C到底是由什么因素决定而被选择的呢?进化论者只能回答:绝对的随机。但在自然环境中,上述三个条件决不可能同时满足,这个随机过程缺乏先决条件。另外,从科学哲学的角度来看,进化论者的答案是不可能被证伪的(FALSIFIABLE),而且在经验世界中是不可检验的。 BEHE教授在谈到这个问题时举了一个形象的例子,他认为,蛋白质绝对随机,自然地产生,就如同一个人指望把热水,鸡蛋,面粉,糖和可可粉随机放在一起就能产生一个巧克力蛋糕一样荒唐。 (二)光学选择性 生物世界是一个不对称的世界,如果你注意观察过你的手,你会发现左右手在空间上无法完全重合,但左手和右手的镜像却能重合。在化学中这种现象被称之为“手性”(CHIRALITY),几乎所有的生物大分子都是手性的。比如,组成人体的糖类一般是右旋的,而构成蛋白质的氨基酸都是左旋的。而左旋的糖和右旋的氨基酸,几乎不能被人体利用。一般认为,在非手性的环境中不能产生手性化合物,而只能产生外消旋体,即等量的右旋和左旋体构成的混合物。现代不对称合成化学通常采用昂贵的手性催化剂,才能使反应按照人所期望的方向进行,得到单一的手性化合物。在MILLER的实验里,所有得到的氨基酸都是外消旋体。假如还用前文所举的例子A-B-C...序列,又是谁选择了左旋的氨基酸呢?众所周知,最简单的蛋白质是胰岛素--51(月太),那么由自然界随机地从二十种天然外消旋体中选择合成一个51(月太),得到全部由左旋氨基酸构成,具有生物活性的胰岛素分子的几率有多大呢?简单的数学计算可以证明是(1/40)的51次方。而在实践中,其几率是零,根本就不可能发生。MILLER的实验带给进化论者的并不是福音,而是更加剧了其深刻的危机。 进化论发展至今,已经走入了死胡同。它认为人类由偶然中产生,进化即无目的又无方向。进化论者已变成狭隘,自负的信仰者,丧失了科学的探索精神,甚至拒绝对任何进化论体系外的现象进行观察和研究。他们认为科学是研究存在和获取知识的唯一途径,凡是现代科学无法证实的,无法研究的,都是不真实的,进化论就是绝对的真理,他们把自己封闭在一个小圈子里,不愿向外迈出一步。CORNELL大学的WILLIAM PROVINE就断言,根据进化论的结论,人只是复杂的生物机器,没有任何特殊的意义。道德,信仰都不存在,也没有任何自由意志,这完全回到了十九世纪的机械唯物主义,是人类思想的重大倒退。可悲的是,这是信奉进化论的必然结果。 从科学史上看,固步自封只能加速旧体系的崩溃。如今,人类已经步入一个新的世纪,只要人们勇于打破固有的观念与框框,新科学的曙光一定会升起在地平线上。这个比较详细了。
乐森璕一生以极大的兴趣从事古生物学和生物地层学研究,发表了许多论著,做了许多奠基性工作,特别是对中国泥盆纪珊瑚的研究做出了许多贡献。早期的珊瑚研究:在1927年乐森璕发表的论文《奉天直隶石炭纪管状珊瑚之一新属》,是第一篇中国学者研究珊瑚化石的著作。乐森璕与黄汲清在1932年合著的《扬子江下游栖霞石灰岩之珊瑚化石》则是中国学者第一部研究早二叠世床板珊瑚、四射珊瑚和苔藓虫的专著,大大丰富了世界同期珊瑚动物群的资料,为国际地质古生物界所重视。1927年到1933年间,乐森璕发表的《广西北部栖霞层新发现之珊瑚化石》、《浙江西南志留纪凤竹页岩中之网膜珊瑚》等一系列珊瑚研究论文,增加了对于中国南方珊瑚动物群的认识,为划分对比地层和确定地质时代提供了新的依据。留学德国的研究成果:1934年到1936年乐森璕赴德国留学,先在格廷根大学研究德国泥盆纪的石燕等腕足动物化石,后在马堡大学师从著名古生物学者魏德肯学习四射珊瑚。他的博士论文《华南广西省中泥盆世四射珊瑚化石群》,详细描述了大量四射珊瑚化石种属,与莱茵区进行对比,结合腕足动物群的对比研究,建立了广西省中泥盆统艾菲尔阶和吉维特阶的地层划分,确定了泥盆系三个统的生物地层,证明该地区下泥盆统存在海相地层,得到国内外学者的高度评价。乐森璕的研究论文《中国南部海相下泥盆统上部及中泥盆统下部地层问题》,经过几十年生物地层学实践的考验,证明地层结论基本正确,奠定了中国南方泥盆系研究的重要基础。四川龙门山泥盆纪地层的详细分层分带研究:在1953年乐森璕应四川省石油管理局之邀,详细研究四川省西北部龙门山地区的泥盆纪地层和化石,把泥盆纪地层划分为上泥盆统2个组、3个化石带,中泥盆统2个组、7个化石带和下泥盆统2个组、3个化石带,列出了各化石带的珊瑚和腕足化石名单。他的研究为四川地区的区域地质研究和石油天然气开发打下了坚实的基础,并推进了中国泥盆系的研究。在龙门山地区野外调查研究期间,乐森璕发现一个寺庙的台阶上露出了一点鱼化石,当即请石匠将这块阶石换下来,经古脊椎动物专家刘宪亭研究确定为新属新种,命名为乐氏江油鱼。这是中国首次发现的节甲目鱼化石。这个发现也说明了他观察的精细和知识的渊博。四射珊瑚的总结著作。在1955年,乐森璕与王鸿祯和俞建章一起编写了《中国标准化石》中的腔肠动物部分,对中国已发现的珊瑚化石进行了总结,以满足当时大规模开展地质普查工作的急需。1964年乐森璕与吴望始合著的《珊瑚化石》 (四射珊瑚)一书,是中国第一部全面总结四射珊瑚研究的著作,系统介绍了四射珊瑚的形态、构造、分类、时代分布规律、古生态和演化趋向,以及采集和研究方法。该书在美国、法国和苏联的四射珊瑚总结著作的基础上加以补充和修正,代表了当时国内外四射珊瑚研究的新水平。乐森璕的治学态度非常严谨,一些问题往往经过长期观察研究,多方验证后才做出结论。60年代,乐森璕到北京西郊小汤山疗养期间,将马特斯著的德文《微体古生物学导论》译成中文,约55万字。他以工作代替了休养。虽已84岁高龄,他还亲自撰写《四射珊瑚类的起源问题》文稿,由科研助手带到第一届全国珊瑚学术会议上宣讲。这篇论文介绍了澳大利亚发现的早寒武世四射珊瑚和床板珊瑚,进而探讨古生代早期珊瑚类的起源和演化历史。
依照海平面相对变化对沉积层序的成因控制关系,在不同的露头上识别出来的纵向的层序序列及海平面变化事件之间的对比相当,实际上就是对它们各自所包含的年代地层属性的确定与认同。层序内各体系域之间在结构及格架上的互相匹配,是开展这一工作的基本原则和途径;当主要依靠露头剖面来进行层序分析时,对其所包含的古生物化石组合、地层叠覆关系等地层基本属性的认识与运用,则是解决这一问题的关键所在。在此基础上,才能对层序序列及海平面变化事件的先后、大小、级别以及盆地内、盆地间乃至全球的统一性与否等进行进一步的揭示,建立起该地区的层序年代地层格架。
前文已叙述了研究区奥陶系18个三级层序的界线及岩性特征,现将各层序的生物-年代地层属性以及相应的海平面变化事件分析如下。除注明外,其生物地层资料多据安太庠(1987)、曾庆銮等(1987),并根据我们的观察作了部分补充和修正。
一、研究区层序序列的生物-年代地层属性
1.层序1(OSq1)
在峡东地区,其层序底界之下属于Hirsutodentus simplex带(相当于Cordylodus proavas带上部)沉积;界面之上的本层序含有Monocostatus sevierensis及头足类Dakeoceras,Anguloceras及Clarkoceras等;上覆层序底部则含有Cordylodus angulatus等。因而本层序所在地层被认为可与北美Gasconadian底部Cordylodus lindstromi带相对比,并相当于加拿大组芬兰Broom point剖面的Rhobadinopora flabelliforme Subspp.下部(汪啸风等,1996),也即厘定后的Tramadoc底部(Fortey,1995。下同)。
桃源—慈利一带该层序未获得有效化石。但安太庠(1987)在其上覆层序底部层位获得Cordylodus angulatus带,因此可以推知其下伏的本层序应与峡东西陵峡上部相当。而桃源九溪一带及桃江一带,该层序中下部均采获Rhobadinopora flabelliforme等化石(湖南区调队,1986),因而可与峡东一带西陵峡上部层位相当。
2.层序2(OSq2)
因在峡东、桃源—慈利一带该层序底部曾采获Cordylodus angulatus,在峡东该层序中上部还产有Acanthodus costatus及Glyptognathus quadraplicatus等化石,所以该层序可与北美的Gasconadian中部牙形石B带及C带下部相对比,相当于厘定后的Tremadoc早期。
3.层序3(OSq3)
该层序在峡东仍属Glyptognathus quadraplicatus带。虽在湘西北等地未获化石,但以白云岩为主的岩性及上下叠复关系暗示了它们的可比性。因此该层序应属北美Gasconadian中期C带沉积,相当于Tremadoc中期。
4.层序4(OSq4)
宏观上该层序中下部因含有大量的燧石条带等,可帮助人们在峡东及湘西北一带追索对比。又因为峡东及桃源热市一带,均有等化石,所以仍应属Tremadoc中期沉积。
5.层序5(OSq5)
峡东一带该层序属Paltodus deltifer带,应属Tremadoc中晚期沉积,可与北美Gasconadian上部对比。
6.层序6(OSq6)
因峡东该层序中含有Paltodus deltifer及Tritoechia等,并伏于产笔石Acanthograptus,iaerograptus的页岩之下,因此该层序的时限应属北美Gasconadian中晚期,即Tremadoc晚期沉积。
7.层序7(OSq7)
该层序在峡东期中下部产有Acanthograptus,Kiaerograptus及;上部则产Serratognathus diversus,Paoistodus proteus及Coreanoceras等;在桃源—慈利交界处,该层序下部产Acanthograptus等,上部产及Coreanoceras等;在桃源九溪一带,下部产有少量Adelograptus,Kiaerograptus,上部则产有Tetragraptus及Cameroceras和;桃江一带产有Tetragraptus approximatus等(徐熊飞,1981)。因此该层序应与北美Gasconadian晚期—Demingian期相当;属于厘定后的Tremadoc末期及Arenig初期的沉积。
8.层序8(OSq8)
宜昌地区该层序含Oepicodus evae,及Didymograptus 等;桃源热市一带该层序含Juanognathus veriabilis,Baltoniodus triangularis等;桃源九溪—黄石及慈利陈家河一带,该层序产有等,因此该层序应属于北美Ibexian晚期,大致相当于厘定后的Arenig中期。
9.层序9(OSq9)
在峡东宜昌一带,该层序中下部产有Azygograptus suecicus,Phyllograptus及Baltaniodus navis,Paroistodus parallalus等,上部产及Protocycloceras deprati等;桃源—慈利交界处,该层序中也产Protocycloceras等;桃源九溪一带,该层序中产有 hirundo等;桃江一带对应地层也产有等。因此,该层序应属Arenig中晚期的沉积,并大致可与北美Ibexian顶部—Whiterockian底部相对比。
10.层序10(OSq10)
峡东一带该层序中下部产 rex及Protocycloceras deprati等,上部则产有Glyptograptus sinodentatus,Ampyx,并出现Amorphograthus 等;桃源九溪一带则见有等,因此该层序应属厘定后的Arenig晚期,并与北美Whiterockian中部笔石带9下部层位相当。
11.层序11(OSq11)
峡东一带,该层序中下部产有Undulograptus(前称Glyptograptus,下同)austrodentatus,等,上部产Dideroceras wahlenbergi等,整个层位中则均含有Amorphograptus variabilis;桃源—慈利一带该层序中上部出见有大量Dideroceras等,张建华(1991)并采获等。桃源九溪一带下部产,上部见有Nicolsonograptus等。因此该层序相当于最近新确立的奥陶纪中期Darriwillian阶(陈旭等,1997)或英国厘定后的Llanvirn初期沉积,并大致可与北美Whiterockian阶第9化石带中部相当。
12.层序12(OSq12)
该层序在峡东一带相应层位下部仍见有Dideroceras等,但中上部开始出现Sinoeras,Birmanites,Lituites等(杨敬之,穆恩之,1954;湖北地质局,1978),并与Eoplacognathussuecicus,及大量的Perioden aculeatus等牙形石共生(曾庆銮等,1987;安太庠,1987;张建华,1995)。在桃源—慈利一带,该层序下部仍产有Dideroceras,aginoceras,上部则见到少量Cyclolituites sp.等。桃源九溪一带则缺失相应沉积。由于张建华(1991)曾在宁国组顶部笔石Petrograptus elegans带中发现了共生牙形石等,从而证实了长期以来人们将牯牛潭上部或大部与宁国组顶部或上部相对比的推论。鉴于此,本区该层序应大致和英国厘定后的Llanvirn中部Didymograptus murchisoni带相当,与波罗的海地区Oelard-Viru之交的Aseri阶相对比,并可与北美Chazyian阶之前[即Husterograptus(=Glyptograptus)teretiusculus带之下]的Whiterockian阶顶部地层相当。
13.层序13(OSq13)
该层序在峡东一带发育虽不完整,但仍可见Husterograptus(=Glyptograptus)teretiusculus,Pygodus ancerinus及少量Pygodus serra和Lituites等。在桃源—慈利一带,见有Lituitus,Cyclolituitus等;张建华(1995)并在相应层位发现等。桃源九溪一带,含有—Glossograptus hincksii组合(湖南区调队,1986)。桃江一带则与九溪一带相同。因此,该层序应和新确立的Darriwillian阶晚期或厘定后的Llanvirn晚期带相对比,与北美Chazyian阶早期层位相当。
14.层序14(OSq14)
该层序在峡东一带含有Nemagraptus gracilis,Lituites及少量Baltoniodus 等;在桃源—慈利一带则含较多的Lituites—Cyclolituites组合;湘中桃江一带则有等(徐熊飞,1981;湖南区调队,1986)。因此该层序应相当于厘定的Caradoc初期带(相当于厘定前的Llardeilo晚期),可与北美Chazyian阶上部及Blackriverian阶下部对比,并大致与澳大利亚Gisborian阶相当。
15.层序15(OSq15)
该层序因普遍含有Sinoceras chinense以及Hamorodus?europaeus等,并在桃江一带见有笔石Dicranograptus clingani等,因此应和欧洲同名笔石带对应,并大致可于北美Mohawkian统Trentonian阶中上部或澳大利亚Eastonian阶下部对比,相当于厘定后的Caradoc中期沉积。
16.层序16(OSq16)
该层序因含有大量的Donkalaceras,Richardsonoceras等,并有牙形石Hamarodus?europueas,Potopanderodus?insculptus等,所以应可与英国带上部(可能还有底部)对比,相当于厘定后的Caradoc晚期或北美Cincinnatian下部。
17.层序17(OSq17)
该层序中含有Atractopyge,Nankinolithus,Hammatocnemis以及Protopanderodus?insculptus等。相应层位在川黔以及下扬子地区还产有Foliomena动物群(戎嘉余,1984)。因此可与英国的—Dicellograptus complanatus带底部对比,大致相当于Caradoc末-Ashgill初或Cincinnatian中上部。
18.层序18(OSq18)
该层序因含有Dicellograptus complanatus,(=szechuanensis), typicus,Dicerctogroptusmirus和Amorphognathus ordovicicus等,无疑应和Ashgill大部或北美Cincinnatian上部—Gamachian下部相当,属奥陶纪最晚期产物。
上覆层序(SSq1):该层序的底部为含有Hirnantia-Kinnella动物群的观音桥层及其相应沉积,往上则为含有 acensus 等笔石。因此,该层序应属于奥陶纪最末期—早志留最早期沉积,即Ashgill—Llandovery时期。
由上述生物地层分析,并参照现有测年数据(Harlland等,1989;王鸿祯,1990、1996),可推算出上述各层序的大致延限(表4-1)基本上都在2~5Ma的范围内,与大多数学者给出的三级层序(Vail等,1991;Brett等,1990;Cooper,1990)或正层序(Wang和Shi,1996)的时限基本相当(参见表1-1)。由此可以认为,上扬子地台东南缘奥陶系中所识别出的这18个层序,基本上都属于三级海平面变化的产物。
二、研究区奥陶纪海退事件的生物-年代地层标定
对一个海退事件(regression event)的确认,除去沉积-岩石学的证据,即层序界面标志,更需要这之上的生物地层学研究,即生物带的标定。下面依次简述这些特征。
海退事件1:即西陵峡海退事件1(XLRE1:Xilinxia Regression Event1.缩写下同),标志为奥陶系层序1(OSq1)之底界。汪啸风及笔者等(1996)曾命名为西陵峡海退事件2。此次海退很可能在台区造成了Cordylodus intermedicus带或组合带的全部缺失,以及Cordylodus lindstromi带的部分缺失,不整合之下即为Hirsutodus simplex带沉积,之上则为与带上部相当的沉积(曾庆銮等,1987,安太庠,1987)。陈旭、丘金玉(1986)及曾庆銮(1991)曾论述此次海退。
海退事件2:即西陵峡海退事件2(XLRE2),标志为层序1(OSq1)与层序2(OSq2)之间的层序界面。汪啸风及笔者等(1996)曾命名为海退事件3。由于此次事件与Monocostatus sevirensis带消失以及带牙形石的出现基本吻合,其间可能缺失了相当于带顶部的带下部沉积(曾庆銮等,1987,安太庠,1987)。陈旭、丘金玉(1986)及曾庆銮(1991)曾论述此次海退事件。
海退事件3:即南津关海退事件1(NJRE1),标志为层序2(OSq2)与层序3(OSq3)之间界面。由于界面上下的两个层序中均含有带牙形石(曾庆銮等,1987),并对应着一个小规模的Ⅱ型界面,可知这是发生于此间的一次规模不甚大,地层缺失也为很有限的海退事件。
表4-1上扬子地台东南缘奥陶系层序地层及海退事件与岩石、生物及年代地层对照表
海退事件4:即南津关海退事件2(NJRE2),标志为层序3(OSq3)与层序4(OSq4)之间的Ⅱ型层序界面,界面上下仍属带,但该带在上覆层序中明显衰退(曾庆銮等,1987)。推测它类似于海退事件3,属于Tremadoc中晚期的一次较小规模的升降变化。陈旭、丘金玉(1986)及曾庆銮(1991)、汪啸风等(1996)曾对此进行论述。
海退事件5:即南津关海退事件3(NJRE3),标志为层序4(OSq4)与层序5(()Sq5)之间的Ⅰ型界面。由于上覆层序开始出现Paltodus deltifer带牙形石,下伏层序仍为带(曾庆銮等,1987),因此,此次海退事件同时也是一次十分重要的生物更替事件。该事件基本相当于汪啸风等(1996)曾讨论的海退事件4。只是笔者此次所认定的事件,其界面的层位较汪所指层位低15m左右,且更为准确而易于辨认及对比。
海退事件6:即分乡海退事件1(FXRE1)。标志为层序5(OSq5)与层序6(OSq6)之间小型Ⅱ型界面。由于上下层序均属带(曾庆銮等,1987;安太庠,1987),推测此次海退的规模和延续时间可能不是太大太长。陈旭、丘金玉(1986)及曾庆銮(1991)曾论及此次海退。
海退事件7:即分乡海退事件2(FXRE2),标志为层序6(OSq6)与层序7(OS7)之间界面。由于界面类型局部为大规模的Ⅱ型,其上覆层序中上部开始出现Paroistodus proteus/Serratognathus diversus带,下伏层序仍属带(曾庆銮等,1987;安太庠,1987),因此此次海退无疑是一次规模较大的事件,并导致了重要的生物更替。
海退事件8:即红花园海退事件(HHRE),标志为剥蚀明显的层序7(OSq7)与层序8(()Sq8)之间界面。由于这是一个较大规模的淹没型(D型)界面,界面上下存在较多的剥蚀缺失及沉积缺失。在峡东等地区,可能同时造成了下伏—带及上覆的—带的部分缺失,而使带几乎直接覆于带之上(曾庆銮等,1987;安太庠,1987;汪啸风等,1996)。在邻近的川黔等地,这一缺失甚至更多更大(汪啸风,1980;赖才根等,1982)。陈旭、丘金玉(1986)、曾庆銮(1991)及汪啸风等(1996)曾论及此次海退。
海退事件9:即大湾海退事件1(DWRE1),标志为层序8(OSq8)与层序9(OSq9)之间的Ⅱ型界面。在峡东一带,基本上与带及带的消失及Azygograptus suecicus带及—带的出现一致。其间可能缺失了部分带等,因此该事件可能是一次有一定规模和影响的升降变化。
海退事件10:即大湾海退事件2(DWRE2),标志则为层序9(OSq9)与层序10(()Sq10)之间界面。这是一个较显著的Ⅱ型界面,基本上与带的衰落、带及带的出现一致,并造成Microzoakodina parva带的大部分缺失或发育不全(曾庆銮等,1987;汪啸风等,1996)。因此,这也是一次极为重要的生物更替事件。汪啸风等(1996)将该事件命名为大湾海退事件,并进行了较详细讨论。
海退事件11:即大湾海退事件3(DWRE3),标志为层序10(OSq10)与层序11(OSq11)之间小规模Ⅱ型界面。基本上与带的消失、带的出现一致。但总体上牙形石动物群与下伏层序相同,仍属带,并且没有大的岩相变化,因此推测其间缺失可能不会太大。
海退事件12:即牯牛潭海退事件1(GNRE1),标志为层序11(OSq11)与层序12(OSq12)之间的较大规模Ⅱ型界面。此次变化基本上与带及Nicholsonograptus fasciculatus带的消失,动物群的衰落,及带及原始类型的Sinoceras—Lituites动物群的出现一致(杨敬之等,1954;张文堂,1962;湖北地质局,1978)。此次海退造成了部分带的缺失,更可能因此而造成了—带在湘西九溪一带的缺失(当然也不排除下一次海退事件的作用)。
海退事件13:即牯牛潭海退事件2(GNRE2),标志为层序12(OSq12)与层序13(OSq13)之间的D型界面。该界面基本上与笔石Husterograptus teretiusculus—Glossograptus hincksii带的出现一致,对应的牙形石基本上是的随后出现(曾庆銮等,1987)。其间在台地相区可能因此而造成了部分及带的缺失或底部不完整发育(曾庆銮等,1987;安太庠,1987;张建华,1995),在台地边缘相区的桃源九溪一带,则可能与—带的缺失有关,并可能造成了—带的部分缺失或发育不完整(湖南区调队,1980)。陈旭、丘金玉(1986)、曾庆銮(1991)、汪啸风等(1996)曾对此次海退事件进行了一些讨论。
海退事件14:即庙坡海退事件1(MPRE1),标志为层序13(OSq13)与层序14(OSq14)之间Ⅱ型界面。它基本上与笔石Nemagraptus gracilis带的兴盛、—组合的衰落一致,与牙形石及的兴起基本吻合。由于相临两个层序的沉积相总体上变化不大,推测此间缺失可能不是太大。
海退事件15:即庙坡海退事件2(MPRE2),标志为层序14(OSq14)与层序15(OSq15)之间Ⅱ型界面。峡东—湘西该界面基本上与Sinoceras chinense动物群及Hamrodus?europaeus牙形石的出现、Lituites—Cyclolituites动物群及等笔石的消失相对应(曾庆銮等,1987)。目前还很难估计这其间的缺失情况,但从已有的研究(曾庆銮等,1987,安太庠,1987;湖南区调队,1986;徐熊飞,1981;曾庆銮,1991;成汉钧等,1996)来看,不排除此间存在较大缺失、并导致以Amorphognathus traversus带为代表的生物群或相当地层发育不全的可能。
海退事件16:即宝塔海退事件(BTRE),标志为层序15(OSq15)与层序16(OSq16)之间的Ⅱ型界面,该界面与Sinoceras chinense动物群的衰落、Dongkalaceras—Richardsonoceras动物群的兴起相对应,并与Protopanderodus?insculptus带的出现基本一致(穆恩之等,1979,曾庆銮等,1987)。就区内地层记录来看,此次海退事件造成的地层缺失并不十分明显,因此可能其规模不是太大。
海退事件17:即梅江海退事件(MJRE),标志为层序16(OSq16)与层序17(OSq17)之间的Ⅱ型界面。该界面上下地层均属P.?insculptus带,但大致与Nankinolithus-Foliomena动物群的兴盛、Richardsonoceras动物群衰落相对应(穆恩之等,1979;戎嘉余,1984;曾庆銮等,1987)。从上下层序岩性及沉积相的相似性推测,区内此间的地层缺失可能不太大。
海退事件18:即临湘海退事件(LXRE),标志为层序17(OSq17)与层序18(OSq18)之间的Ⅰ型界面。该界面在台地相区(峡东—湘西北)基本上与 complanatus及(=szechuanensis)笔石动物群的出现一致,并大致与Amorphognathus ordovicicus与Protopanderodus?insculptus之间的更替相对应(曾庆銮等,1987)。联系湘中(徐熊飞,1981)及鄂东南(刘永耀等,1984)等地的情况,笔者推测不排除此次海退事件很可能造成了及带等相关地层的部分缺失,是一次较大规模的海退。
海退事件19:即五峰海退事件(WFRE),标志为层序18(OSq18)顶部较大规模的Ⅱ型层序界面。此次海退事件早已为人注意(穆恩之,1954;戎嘉余,1984;Chen,1984)。在研究区内,它也有较显著的表现,许多地区不同程度地出现了地层缺失。在桃源茅草铺—慈利二坊坪一带,带以上地层缺失;慈利县城羊角岭至岩伯渡一带则缺失整个层序18(()Sq18)、层序17(OSq17)和层序16(OSq16)顶部,此界面以上则覆以Coronograptus leei—cyphus带等早志留纪沉积(属层序SSq1)。
需要说明的是,从峡东到湘西北,在地层相对连续的地点,五峰组与龙马溪组交界处常发育有厚度~、富含Hirnantia等壳相化石的泥灰岩或钙质泥岩,即观音桥层(段),它是此次海退之后在陆架边缘地区形成的典型的“浅海凝缩沉积”(Gomez和Lopez,1994)。从层序结构上来说,已属于上覆层序的陆架边缘体系域(SWST)。它的底部,实际上标志着奥陶纪最末期的此次海退事件,其顶部则标志着志留纪最早期的海侵事件。
通过各层序及相应海退事件的生物-年代地层分析,初步获得了上扬子地台东南缘奥陶系层序地层年代格架的有关认识。与前述图3-1相对应,图4-1、2从不同的角度分别展示了这一格架的总体分布特征及时空演替过程。
从图4-1、2中可以较清楚地看到:
图4-1上扬子地台东南缘奥陶系层序地层格架概图(图例参照图3-11)
(1)总体上,各层序的厚度以台缘附近为最大,台地内部和盆地则减薄。OSq8-OSq12及OSq13-OSq18的总合与OSq1—OSq7相比,后者拥有各相区总厚度的绝大部分,前者则反映了台地淹没后的总体饥饿状态等。这与第二章的分析是一致的。
(2)OSq1自湘中到峡东,其底界面上下的沉积相类型均显示出较大的跳跃性变化,显示出了相对海平面在寒武—奥陶纪之交时的较大变化。
(3)大湾期及庙坡期显示出海水向台地内部有较大幅度的迅速侵进,使原有台地遭到了淹没。这与第一、第三章的分析也是吻合的。
(4)地处台缘斜坡相区的九溪一带,其OSq12竟然完全缺失,可能暗示牯牛潭海退事件2(GRE2)还受到了来自这一地区基底构造方面的影响。而OSq18顶部甚至OSq17和OSq16的一部分在湘西北鄂西南等地不甚协调的较大缺失,也说明此间有可能叠加有区域的构造作用。
图4-2上扬子地台东南缘奥陶系层序地层年代格架图
1—剥蚀性缺失(较大暴露状态下);2—沉积性缺失(饥饿状态状态下);3—古岩溶地形(夸大表示);4—浊流沉积;5—黑色页岩中的含锰质黄铁矿结核
从上述分析还可知道,尽管目前的工作还很粗略,但已不难看出,奥陶纪生物群(带)的演替与此间的海平面变化是紧密相关的。基本上可以说,每一次新的海平面的下降与上升,都会带来一次重要的生物群的演替。显然,深入剖析其间关系,将会在奥陶纪生物宏演化等方面取得十分重要的成果。同时这也表明,层序地层学方法将有助于传统的古生物学及相关学科的研究。
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