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四川沐川地区中三叠统凝灰岩锆石U-Pb 年代学、地球化学特征及地质意义*

2022-07-06任光明庞维华赵俊兴

矿床地质 2022年3期
关键词:沐川拉丁凝灰岩

文 俊,任光明,庞维华,赵俊兴

(1 成都理工大学沉积地质研究院,四川成都 610059;2 四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队,四川乐山 614000;3 四川省地质矿产勘查开发局张金元劳模创新工作室,四川乐山 614000;4 中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081)

自显生宙以来,地球生物经历了5 次灭绝,其中,二叠纪—三叠纪之交的生物灭绝事件导致了全球绝大多数的生物灭绝(任光明等,2019),至中三叠世生物才逐步得到复苏,三叠系研究是地学研究的热点之一(Martin et al.,2001;Lehrmann et al.,2006;Hu et al.,2011;Luo et al.,2017;Keeble et al.,2018)。

国际地层委员会三叠系分会于1991 年正式确定将三叠系划分为3统7阶(童金南等,2019),随后,三叠纪年代地层学研究工作主要集中于各阶年代地层界线层型(GSSP,俗称“金钉子”)的选定上。由于全球各地三叠系差异较大,三叠系各阶GSSP选定工作困难重重。中国南方的浙江长兴煤山在2000 年被确定为三叠系底界(印度阶)的GSSP(Yin et al.,2001)。随后,拉丁阶和卡尼阶的GSSP 也分别在2005 年和2008 年被正式确定,其中,拉丁阶的底界层型选定为意大利阿尔卑斯地区的Bagolino 剖面,以菊石Eoprotrachyceras curionii 的FAD(首现点)为标志,辅助标志牙形石是Budurovignathus praehungaricus。但这些菊石和牙形石在中国至今都还未发现,也未在拉丁阶底界附近识别出具有特征性的环境事件,碳同位素在该界线附近没有显著波动,因此,国际上定义拉丁阶底界标志化石在中国难以运用,在一定程度上影响了中国的相关地层学和地质学研究工作(童金南等,2019)。因此,中国拉丁阶的底界层型剖面的选定对中国三叠系划分及与国际标准的统一是至关重要的。目前,贵州罗甸关刀剖面被选定为中国的拉丁阶层型剖面,但发现的菊石化石非常稀少,还没有找到作为拉丁阶底界定义的菊石标志化石。可见,菊石标志化石的识别可为拉丁阶层型剖面的建立提供重要古生物依据。但由于不同地区沉积古地理格局和沉积体系存在一定的差异,制约着古生物的分布,进而影响全球及中国区域地层对比。

中国西南地区早-中三叠世之交的雷口坡组或关岭组下部及底部普遍发育多层斑脱岩化凝灰岩或水云母黏土岩,因其层面上常分布分布大小不等的黄褐色扁豆状硅质结核颗粒,故该黏土岩又名“绿豆岩”,其厚度一般0.30~2.50 m,分布较稳定。其底部的凝灰岩常作为划分中三叠统与下三叠统的标志层(T2/T1),众多学者对其年龄进行了研究(Lehrmann et al.,2006;Ovtcharova et al.,2006;郑连弟等,2010;谢韬等,2013;孙艳等,2017;马圣钞等,2019;任光明等,2019;王宁祖等,2019;李宸等,2020),均发现底部的凝灰岩年龄与国际地层年代表(2020版)建议的下三叠统奥伦尼克阶/中三叠统安尼阶(Olenekian-Anisian)界线年龄247.2 Ma 高度吻合。马圣钞等(2019)在四川广安市谢家湾村中三叠统雷口坡组剖面采集凝灰岩样品获得的锆石U-Pb 年龄为(242.5±0.7)Ma,此年龄值与最新国际地层年代表(2020 版)界定的中三叠统安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma)较为接近,但马圣钞等(2019)将其解释为早-中三叠世晚阶段火山喷发沉积活动的记录。本次在沐川地区雷口坡组下部(非底部)获得的凝灰岩年龄为(242.5±1.2)Ma,接近于中三叠统安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma),本次获得的凝灰岩年龄为更加深入的研究中三叠统安尼阶-拉丁阶界线时限提供了资料。因此,开展沐川地区中三叠统拉丁阶底界凝灰岩锆石U-Pb 年代学、地球化学研究,对研究中国三叠系划分方案,特别是对中国中三叠世地层划分对比及中三叠统安尼阶-拉丁阶界线层型剖面的建立,和研究三叠纪生物复苏与辐射等方面都具有重要意义。

1 地层概况及采样层位

沐川地区位于扬子陆块西缘、四川盆地西南缘(图1a)。自古生代以来,四川盆地整体处于被动大陆边缘环境,以沉积海相碳酸盐地层为主(汪泽成,2002),广泛发育三叠纪地层。本次在沐川地区建和乡河口村测得中三叠统完整剖面,其中,雷口坡组厚度为450 m,与下伏地层嘉陵江组呈整合接触,与上覆地层上三叠统须家河组呈平行不整合接触(黄涵宇等,2002)(图1b)。

沐川地区的雷口坡组主要为一套灰色、灰黄色白云岩夹膏溶角砾岩及灰岩,通常在中三叠统雷口坡组底部稳定分布一层灰绿色沉凝灰岩(俗称“绿豆岩”),其层厚0.34~1.44 m,底部的灰绿色凝灰岩与下伏嘉陵江组灰黄色白云岩夹膏溶角砾岩呈整合接触(图1c),本次在沐川地区雷口坡组下部(底部的沉凝灰岩之上)新发现了一层灰绿色沉凝灰岩(图1d)。本次针对沐川地区河口剖面中三叠统雷口坡组下部(非底部)的凝灰岩采集了一系列样品(具体层位见图1c)。该层凝灰岩厚度约1.20 m,具块状构造(图1e、f),呈浅灰绿色、灰白色(图1g),镜下可见凝灰质结构、火山灰结构,大部分火山碎屑蚀变为黏土矿物,主要由黏土矿物组成,有少量火山玻璃和石英(图1h)。

2 样品制备及分析方法

本文采集的沐川地区的约10 kg 的凝灰岩和5件相对新鲜的凝灰岩样品(具体层位见图1c)进行锆石分选和全岩碎样,首先将用于锆石U-Pb 年代学测试的凝灰岩样品破碎至100 目,经浮选和电磁选后,经淘洗、挑选出单颗粒锆石。之后,手工挑出晶形完好和色泽度好的锆石用环氧树脂固定于样品靶上。样品靶表面经研磨抛光,直至磨至锆石晶体近中心新鲜切面。对靶上锆石进行镜下透射光、反射光照相后,再对锆石进行阴极发光(CL)图像分析,锆石CL 实验是在北京离子探针中心扫描电子显微镜实验室完成。最后根据阴极发光照射分析结果选择典型的岩浆锆石来进行锆石U-Pb测年分析。

图1 沐川地区构造位置图(a,据文俊等,2022)、沐川地区区域地质简图(b)、沐川地区雷口坡组与嘉陵江组界线附近地层柱状图(c,峨眉山雷口坡组底部凝灰岩年龄数据据李宸等,2020)、沐川地区雷口坡组下部凝灰岩野外露头(d,g)、沐川地区雷口坡组下部凝灰岩标本(e,f)与显微照片(h)Fig.1 Structural location map of Muchuan area(a,after Wen et al.,2022),regional geological sketch map of Muchuan area(b),stratigraphic histogram near the boundary between Leikoupo Formation and Jialingjiang Formation in Muchuan area(c,age data of tuff at the bottom of Leikoupo Formation in Emeishan after Li et al.,2020),field outcrop of tuff at the lower part of Leikoupo Formation in Muchuan area(d,g),tuff specimen(e,f)and micrograph(h)at the the lower part of Leikoupo Formation in Muchuan area

锆石U-Pb 测年工作是在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成,仪器为Finnigan Neptune 型MC-ICP-MS和Newwave UP 213 激光剥蚀系统。激光剥蚀所用束斑直径为25 μm,频率为10 Hz,能量密度约2.5 J/cm2,以He 为载气。LA-MC-ICP-MS 激光剥蚀采用单点剥蚀的方式,数据分析前用锆石K-1 进行调试仪器,使之达到最佳状态,锆石U-Pb定年以锆石K-1为外标,w(U)、w(Th)以锆石M127(w(U)为923×10-6,w(Th)为439×10-6,Th/U=0.475)为外标进行校正(Nasdala et al.,2008)。测试过程中每测定5~7 个样品前后重复测定2个锆石K-1对样品进行校正,并测量1 个锆石Plesovice 标准物质,以保证测试的精确度。最后数据处理采用ICPMSDataCal 程序(Liu et al.,2010),测量过程中204Pb由离子计数器检测,204Pb含量异常高的分析点可能受包体等普通Pb 的影响,在计算时剔除。锆石年龄谐和图采用Isoplot 3.0 程序作图,详细作图过程可参见文献(侯可军等,2009)。本次实验以测试过程中离子信号稳定、锆石测点Th-U 量在有效检测范围内、207Pb/235U和206Pb/238U 年龄谐和度大于95%为条件,确定参与年龄计算的有效数据。

将5 件岩石样品进行碎样至200 目以下用于测试主量、微量、稀土元素。主量、微量、稀土元素分析测试是在澳实分析检测(广州)有限公司完成的,测试方法如下:采用荷兰生产的PANalytical PW2424型X 射线荧光光谱仪测量主量元素。首先称取两份试样,一份试样中加入含硝酸锂的硼酸锂-硝酸锂熔融助熔剂,充分混合后,高温熔融。熔融物倒入铂金模子形成扁平玻璃片后,再用X 射线荧光光谱仪分析主量元素含量。同时另一份试样放入马弗炉中,于1000°C 灼烧,冷却后称重,样品加热前后的重量差即是烧失量。采用美国生产的Agilent 5110 型电感耦合等离子体发射光谱与Agilent 7900 型电感耦合等离子体质谱测量微量元素,试样用高氯酸、硝酸、氢氟酸和盐酸消解后,用稀盐酸定容,再用电感耦合等离子发射光谱进行分析,若Bi、Hg、Mo、Ag、W 元素含量较高,需要做相应稀释,再用等离子体发射光谱与等离子体质谱进行分析,元素之间的光谱干扰得到矫正后,即是最后的分析结果。采用美国生产的Agilent 7900 型电感耦合等离子体质谱测量稀土元素,往试样中加入硼酸锂(LiBO2/Li2B4O7)熔剂,混合均匀,在熔炉中于1025°C 熔融。待熔融液冷却后,用硝酸、盐酸和氢氟酸消解并定容,然后用等离子体质谱仪分析得到稀土元素含量。澳实分析检测(广州)有限公司采用上述测试方法、仪器和流程能够保证样品测试精度。主量元素分析精度和准确度优于5%,微量、稀土元素分析精度和准确度均优于10%。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年龄

凝灰岩样品中锆石的阴极发光和透射光照片见图2。大部分锆石呈无色透明,多呈长-短板状晶形,自形-半自形晶,具有环带结构,锆石粒径长×宽一般为(80~400)μm×(50~100)μm,锆石颗粒边缘没有变质成因的增生边,显示为岩浆成因锆石。从锆石的阴极发光图像来看,锆石具有典型的岩浆震荡环带,部分锆石核幔结构清楚,如点MC-3、MC-5、MC-7、MC-19、MC-28、MC-34、MC-35,核部颜色较深,内部有一定的环带结构,与边缘界线清楚,显示岩浆锆石结构特征(图2)。锆石测点w(Th)、w(U)范围分别为57.4×10-6~2040×10-6和142×10-6~2300×10-6,Th/U之比为0.19~1.40,表现出锆石都具有岩浆成因的特点(表1)。

图2 川南沐川地区雷口坡组下部凝灰岩锆石阴极发光图像Fig.2 Zircon cathodoluminescence image of tuff from lower Leikoupo Formation in Muchuan area,southern Sichuan

从表1 锆石U-Pb 测年分析结果中可以看出,沐川地区雷口坡组凝灰岩(MC01)37 个锆石测点数值中,仅有MC-6(捕获锆石)在242 Ma 之外,206Pb/238U年龄值为1103.0 Ma,记录了区域上晋宁期岩浆活动。其余36 个锆石测点均在242 Ma 附近,242 Ma附近的锆石年龄做谐和图,锆石均落入谐和曲线及其附近(图3),表明其数据较为可靠。206Pb/238U 加权年龄为(242.5±1.2)Ma(MSWD=0.93,n=22)(图3),代表沐川地区雷口坡组下部凝灰岩的喷发沉积年龄。

图3 沐川地区雷口坡组下部凝灰岩锆石U-Pb年龄谐和图(a)和加权年龄平均值(b)Fig.3 Zircons U-Pb ages concordant diagram(a)and weighted average age(b)of tuff from lower Leikoupo Formation in Muchuan area

表1 沐川地区雷口坡组下部凝灰岩锆石U-Pb测年分析结果Table 1 Zircon U-Pb dating results of tuff from lower Leikoupo Formation in Muchuan area

3.2 岩石地球化学特征

从表2 可以看出,沐川地区凝灰岩主量元素w(SiO2)为62.46%~63.12%(平均62.74%),具中酸性岩特征;w(TiO2)为0.21%~0.26%(平均0.23%),w(Al2O3)为14.63%~15.23%(平均14.89%),w(TFe2O3)为1.42%~1.49%(平均1.46%),w(MgO)为6.53%~6.66%(平均6.60%),w(CaO)为0.45%~0.49%(平均0.47%),w(Na2O)为0.03%~0.05%(平均0.04%),w(K2O)为7.80%~7.94%(平均7.87%),w(P2O5)为0.18%~0.21%(平均0.20%)。总体上研究区的凝灰岩具有富硅、铝、钾、镁,贫铁、钠、磷、钛的特征。

5 件样品稀土总量ΣREE 介于119.24×10-6~125.15×10-6,轻、重稀土元素比值LREE/HREE 为3.92~4.10,稀土元素配分图解(图4a)显示略右倾的曲线,且轻稀土元素倾斜(LaN/SmN=2.11~2.21),重稀土元素相对平缓(TbN/YbN=1.61~1.73),LaN/YbN为4.26~4.45,具有极明显负Eu 异常(δEu=0.14~0.16)。另外,凝灰岩没有明显的负铈异常(δCe=1.06~1.09),也证实其火山灰沉积的特征。

从表2 可以看出,沐川地区凝灰岩微量元素w(Th)为30.9×10-6~31.4×10-6(平均31.2×10-6),w(Hf)为4.90×10-6~5.30×10-6(平均5.10×10-6),w(Zr)为157×10-6~172×10-6(平均165×10-6),w(U)为10.2×10-6~11.0×10-6(平均10.6×10-6),w(Rb)为257×10-6~260×10-6(平均259×10-6),w(Nb)为13.1×10-6~13.6×10-6(平均13.3×10-6),w(Ta)为1.30×10-6~1.50×10-6(平均1.40×10-6),w(Li)为402×10-6~410×10-6(平均406×10-6),Li 元素较为富集。从微量元素蛛网图(图4b)中可以看出,Li、Rb、Th和U 等大离子亲石元素明显富集,Ba、Nb、Sr等高场强元素相对亏损。

表2 沐川地区雷口坡组下部凝灰岩主量元素(w(B)/%)和微量元素(w(B)/10-6)分析结果Table 2 Analysis results of major elements(w(B)/%)and trace elements(w(B)/10-6)in tuff of lower Leikoupo Formation in Muchuan area

图4 沐川地区雷口坡组下部凝灰岩稀土配分图(a)和微量元素蛛网图(b)(稀土、微量元素标准化数值据Sun et al.,1989)Fig.4 REE distribution map(a)and trace element cobweb map(b)of tuff in the lower part of Leikoupo Formation in Muchuan area(standardized values of rare earth and trace elements after Sun et al.,1989)

4 讨论

4.1 中三叠统安尼阶-拉丁阶界线年龄及雷口坡组沉积时代

国际地层委员会三叠系分会(STS)于2005 年将拉丁阶的底界层型选定为意大利阿尔卑斯地区的Bagolino剖面,以菊石Eoprotrachyceras curionii 的FAD 为标志,辅助标志牙形石是Budurovignathus praehungaricus,但这些菊石和牙形石在中国至今都还未发现(童金南等,2019)。目前,中国将早三叠世—中三叠世生物和环境演变研究经典的贵州罗甸关刀剖面作为拉丁阶的底界层型剖面,但在此剖面上还没有找到作为拉丁阶底界定义的菊石标志化石,也未在拉丁阶底界附近识别出具有特征性的环境事件,碳同位素在该界线附近没有显著波动,因此,不具进行地层识别和对比的潜力(童金南等,2019)。综上所述,拉丁阶的底界层型剖面在中国的选定和运用较为艰难。

Mundil等(1996)在南阿尔卑斯层型剖面所在地区拉丁阶底界之下的N.secedensis 带下部两层火山凝灰岩的同位素测年结果为(241.2+0.8/−0.6)Ma,估算拉丁阶的底界年龄为241 Ma。由于N.secedensis带略晚于E.curionii 带(Brack et al.,2005),因 此Mundil等(1996)估算的拉丁阶底界年龄(241 Ma)略晚于最新国际地层年代表(2020 版)界定的安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma)。Wotzlaw 等(2018)根据新的高精度同位素测年并结合旋回地层学研究,更精确地估算出该界线的年龄值为241.464 Ma,同样略晚于最新国际地层年代表(2020 版)界定的安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma)。Liu 等(2018)在山西西部二马营组上段中部和铜川组二段底部2 个锆石U-Pb 年龄分别为(243.53±0.21)Ma 和(241.48±0.07)

Ma,与意大利拉丁阶层型剖面地区同位素测年结果比较,这2 个年龄值都很接近于拉丁阶的底界。四川广安市谢家湾村中三叠统雷口坡组剖面的凝灰岩样品获得的锆石U-Pb 加权平均年龄为(242.5±0.7)Ma(马圣钞等,2019),此年龄值与最新国际地层年代表(2020 版)界定的安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma)较为接近。

本次获得雷口坡组下部(非底部)凝灰岩的锆石U-Pb 年龄为(242.5±1.2)Ma(MSWD=0.93,n=22),虽说其精度误差没有TIMS法高,这主要是由于分析方法不同所导致的,其年龄值与最新国际地层年代表(2020 版)建议的安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma)以及Mundil 等(1996)获得的拉丁阶的底界年龄(241 Ma)和Wotzlaw 等(2018)获得的拉丁阶的底界年龄(241.464 Ma)在误差范围内基本一致,显然雷口坡组下部为与安尼阶相近的地层,雷口坡组上部跨入拉丁阶,沐川地区雷口坡组沉积时代为中三叠世安尼期和拉丁期,与前人得到的雷口坡组底部凝灰岩为下三叠统奥伦尼克阶/中三叠统安尼阶(Olenekian-Anisian)界线的认识相一致。同时,沐川地区雷口坡组下部凝灰岩年龄的获得及该火山事件的识别,为研究中国三叠系划分方案、中三叠统安尼阶-拉丁阶界线的时代、区域地层对比,以及探索三叠纪生物复苏与辐射等热点进一步提供年代学依据。已有研究显示,在中三叠世240 Ma 左右,哀牢山洋向东西两侧俯冲,在洋盆东侧的华南地块西缘发育火山弧和弧后盆地,随着洋壳的俯冲消减,洋盆于晚三叠世(230 Ma)最终关闭,导致陆-陆碰撞(Xu et al.,2019)。而本次在沐川地区雷口坡组下部发现凝灰岩并获得其年龄,进一步确定了晚二叠世末期到中三叠世拉丁期华南地块西南缘存在强烈的多期火山活动,其可能与华南西南缘陆块的裂解与汇聚有关。

4.2 中三叠统拉丁阶底界附近凝灰岩的成因

研究区凝灰岩具高硅、铝、镁、钾,低铁、钛,与中酸性岩浆岩的化学成分相似(路风香等,2012);TiO2/Al2O3比值介于0.014~0.018,均小于0.02,表明凝灰岩属于酸性火山灰成因(陈好寿,1994);具有极明显负Eu异常(δEu=0.14~0.16),也证实其为酸性火山喷发物(Liu et al.,2017)。在Zr/TiO2-Nb/Y 图解(图5a)中,研究区拉丁阶底界附近凝灰岩样品及西南地区的T1/T2界线凝灰岩样品均落入英安岩区,表明研究区拉丁阶底界附近凝灰岩的形成可能与中酸性岩浆作用有关。李宸等(2020)、刘建清等(2021)分别对峨眉山雷口坡组和盐津地区关岭组(与雷口坡组层位相当)凝灰岩进行研究发现,均具有长英质火山岩的特征,表明可能与中酸性岩浆活动有成因联系,均与本文的认识相符。

研究区位于华南板块西北部,中三叠统属于典型的海相碳酸盐岩台地环境,火山喷发物质在沉积成岩过程中其化学组分会发生变化,而Nb、Ta、Zr、Hf、Th、Sc、REE 等化学活动性较弱,能够保存原始火山物质的化学成分特征,可作为凝灰岩物源属性的判别依据(Taylor et al.,1985)。在Ti-Zr 图解(图5b)中,研究区拉丁阶底界附近凝灰岩样品及西南地区的T1/T2界线凝灰岩样品全部落入长英质弧岩浆范围内。另外,样品的REE 配分模式为右倾型,相对富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(Nb、Ta 等),具有明显的Eu 负异常,表现出与大洋俯冲消减作用有关得到岛弧/陆缘弧火山岩相似的地球化学特征(Condie,1985;He et al.,2014)。综上所述,笔者认为拉丁阶底界附近凝灰岩的原岩应该是火山活动产生的中酸性火山物质。火山喷发的中酸性火山灰经过搬运后,在海相碳酸盐台地环境下沉积,在富镁的环境下水解风化形成黏土矿物,又在富钾的地下水作用下转变成以蒙脱石、水云母为主的黏土岩。

图5 沐川地区雷口坡组下部凝灰岩Zr/TiO2-Nb/Y 图解(a,据Winchester et al.,1977)和Zr-Ti 图解(b,据Pearce,1982)重庆温泉镇及四川广安市谢家湾凝灰岩数据来自马圣钞等,2019;贵州黔西县凝灰岩数据来自王宁祖等,2019;右江盆地敢南凝灰岩数据来自向坤鹏等,2019Fig.5 The Zr/TiO2-Nb/Y diagram(a,after Winchester et al.,1977)and Zr-Ti diagram(b,after Pearce,1982)of claystone samples from the lower part of the Leikoupo Formation in the Muchuan areadata of Wenquan town tuff in Chongqing and Xiejiawan tuff in Guang'an City,Sichuan after Ma et al.,2019;data of Qianxi County tuff in Guizhou Province after Wang et al.,2019;data of Gannan tuff in Youjiang Basin after Xiang et al.,2019

4.3 火山活动对中三叠纪生物复苏及中国安尼阶-拉丁阶界线层型剖面选择的影响

二叠纪—三叠纪之交的全球性生物灭绝事件(PTB 生物灭绝事件)导致了90%以上海洋生物和70%的陆生脊椎动物及大多数植物属种灭绝(Stanley et al.,1994),直到中三叠世全球生态系统才得以复苏(Hu et al.,2011)。生物灭绝事件从晚二叠世(260 Ma)延续到了中三叠世初期(247 Ma),持续时间达13 Ma(殷鸿福等,2013)。已有研究表明,中三叠世安尼期是PTB生物灭绝事件之后生物全面复苏与辐射的重要时期(Hu et al.,1994;黄金元等,2010),生物系统经历了5~7 Ma 之久才实现了完全复苏(童金南等,2009;周长勇等,2017),这正好是生物迟滞复苏的表现(童金南等,2005)。探索三叠纪生物迟滞复苏的原因一直是国际地学界的研究热点。近年大量研究资料表明,多期次的火山活动因岩浆脱气作用释放出CO2、SO2等气体(Self et al.,2006)、岩浆与富含有机质沉积岩或油气发生接触热变质作用产生CO2、CH4等气体(Svensen et al.,2004)、火山灰(Robock,2000)及火山作用引发的黑炭事件(Shen et al.,2011)等加剧了全球气候及生态环境恶化。PTB 生物灭绝后,中三叠世—晚三叠世生态环境普遍出现间歇性环境恶化事件(Tong et al.,2007)和生物群迟滞复苏及不连续性演化现象(Payne et al.,2004),该时期被称为突变期(童金南等,2014),可能与多期次火山活动存在某种特殊的联系(任光明等,2019)。火山活动形成火山-沉积地层时,可能会导致气候及生态环境恶化,进而使生物演化变得缓慢甚至灭绝。中三叠世安尼期是生态系统得到全面复苏与辐射的时期,罗平生物群是三叠纪生物全面复苏与辐射的标志性生物群,它是以食物链顶端的海洋爬行动物为主而重建的正常海洋生态系统(Hu et al.,2011;张杰等,2018)。国际地层委员会三叠系分会(STS)将拉丁阶的底界层型选定为意大利阿尔卑斯地区的Bagolino剖面,以菊石Eoprotrachyceras curionii 的FAD 为标志,辅助标志牙形石是Budurovignathus praehungaricus,但这些菊石和牙形石在中国至今都还未发现(童金南等,2005)。这是否与安尼期末期或拉丁阶初期的火山活动导致的环境恶化有关?本次在沐川地区雷口坡组下部发现了喷发时代为(242.5±1.2)Ma 的凝灰岩,另外在四川广安市谢家湾村中三叠统雷口坡组也同样存在喷发时代为(242.5±0.7)Ma的凝灰岩(马圣钞等,2019),证实了四川地区安尼期-拉丁期交替时期又发生了火山活动。安尼期-拉丁期交替时期发生的火山活动可能影响了生物的演化,甚至导致了部分生物死亡绝灭,故而难以寻找到标志化石划分中国中三叠统安尼阶-拉丁阶界线,但也有可能在受火山活动影响较小的和平区域可以寻找到标志化石,建议加深对中三叠世火山活动的研究,为中国三叠系划分方案、中三叠世地层划分对比及探索三叠纪生物演化-复苏等提供资料。

5 结论

(1)获得沐川地区中三叠统安尼阶拉-丁阶界线年龄为(242.5±1.2)Ma(MSWD=0.93,n=22),在误差范围内与最新国际地层年代表(2020版)建议的安尼阶-拉丁阶界线年龄(242 Ma)完全吻合,说明雷口坡组下部为与安尼阶相近的地层,雷口坡组上部跨入拉丁阶,沐川地区雷口坡组沉积时代为中三叠世安尼期和拉丁期,与前人得到的雷口坡组底部凝灰岩为下三叠统奥伦尼克阶/中三叠统安尼阶(Olenekian-Anisian)界线的认识相一致,为研究中国三叠系划分方案、中三叠世地层划分对比进一步提供年代学依据。

(2)沐川地区中三叠统安尼阶-拉丁阶界线附近的凝灰岩显示出明显富K2O、MgO,明显负铕异常的特征,其物源可能来自古特提斯洋俯冲作用形成的大陆岩浆弧。多期次的火山活动可能是导致早-中三叠世生态环境间歇性恶化和生物迟滞复苏的重要原因,安尼期-拉丁期交替时期发生的火山活动可能影响了生物的演化,故而难以寻找到标志化石划分中国中三叠统安尼阶-拉丁阶界线,加深对中三叠世火山活动的研究,可为中国三叠系划分方案、中三叠世地层划分对比及探索三叠纪生物演化-复苏等提供资料。

致 谢衷心感谢审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见。

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