華北地區二疊系三分的研究現狀和展望

摘 要：從2000年以來國際上二疊系正式三分，二疊系劃分和對比時采用的標準是海相地層。因為非海相地層的劃分和對比一直是一個國際難題，所以以海陸交互相及陸相為主的華北地區二疊紀地層難以和國際標準的海相地層對比，華北地區二疊系三分界線難以確定。華南地區二疊系為海相，地層的劃分和對比研究已基本與國際接軌，成為中國年代地層劃分和對比的標準。對于華北二疊系三分，我們結合綜合地層學的研究手段用華北地區的標準剖面與華南標準剖面行研究和對比，來確定華北地區二疊系三分的界線。

關鍵詞：二疊系 三分 華北地區 地層對比 綜合地層學 標準剖面

中圖分類號：P5 TE1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-000-04

1 國內外研究的現狀

國際二疊系的研究從19世紀40年代開始，以皮爾姆（Perm）命名，開始只包括空谷期（Kungurian）、卡贊期（Kazanian）至韃靼期（Tatarian）的海退沉積序列。1940年，C.Dunbar詳細的介紹了烏拉爾地區的二疊系層序后，該地區的二疊紀的地層被廣泛應用，成為當時二疊系對比的標準。

但其中一部分地層以陸相為主，難以成為國際性對比的全球層型。70年代，專家們提出了一系列由海相地層組成的二疊紀復合年代地層序列，分別以菊石（W.M.Furnish，1973）[1]、牙形石（J.B.Waterhouse，1976）[2]等生物地層格架為基礎。

由于選取的各個標準剖面相距較遠，它們之間的層位關系難以確定，所以這種劃分的方案沒有推廣開。到了二十世紀末，國際上擬定出一套新的二疊系劃分方案，建議采用烏拉爾、美國西南部和華南的完整層序作為統的標準，自上而下分別是烏拉爾統、瓜德魯普統和樂平統（Jin et al.，1994，1997；金玉玕等）[3-4]。

2000年，國際地科聯國際地層委員會正式將二疊系三分，并將三個統分別命名為命名為烏拉爾統-以俄羅斯和哈薩克斯坦交界的烏拉爾山南部地層為標準；瓜德魯普統-以美國德克薩斯州與新墨西哥州接壤的瓜德魯普山的地層為標準；樂平統-以華南的樂平統為標準（Remane et al.eds.，2000，金玉玕等譯，2000）[5] （沈樹忠，2005）[6]。

該方案將二疊系年代地層分為3統9階，已經建立了7個GSSP（Global Boundary Stratotype Section and Point，全球界線層型剖面和點），即金釘子。三統之間和二疊系頂底界線（共4條界線）均有金釘子（圖1）[7]。

中國二疊紀地層研究始于19世紀80年代（F.V.Richthofen，1882），但研究的比較零星，直到20世紀20年代，中國的二疊紀巖石地層序列才建立起來。根據前期調查的成果，葛利普（1931）[8]、黃汲清（1932）[9]、丁文江和葛利普（1933）[10]等提出中國第一套二疊系劃分方案。20世紀50年代，盛金章（1962）[11]和李星學（1963）[12]分別總結了我國二疊紀海相和陸相地層。他們利用20世紀50年代獲得的古生物和地層資料，建立起中國統一的劃分方案，這樣中國地層單位得到較好的統一，去除了很多不必要的地方性巖石地層單位名稱。

通過詹立培等（1982）[13]對我國各地二疊系做的新的總結和盛金章等（1982）[14]編寫的我國的二疊系對比表這兩項工作表明，各個地區的地層單位差別較大，需要進一步的對比和統一。到20世紀80年末以來，通過深入的專題研究和大量的國際交流和合作，得到了許多珍貴的成果和經驗，這使得我國的二疊紀的地層劃分和對比的研究進步很大，在此同時，也開展建立全球層型剖面和點位的研究（中國地層典—二疊系，2000）[15]。

在國際二疊系三分方案確立后，以海相地層為主的華南、青藏和臺灣等地區，與國際標準層的沉積環境接近，其劃分和對比與國際基本接軌，成為我國年代地層的劃分和對比的標準；華北二疊系主要以海陸交互相和陸相地層為主，所以劃分的精度不夠，三分界線確立比較困難。

2 華北二疊系

華北二疊系從下到上依次發育著以下地層。

太原組：是二疊系與石炭系的分界地層，主要巖性為海陸交互的碎屑巖，泥質巖及煤層，下部含灰巖。

山西組：下部為含礫石英砂巖，上部為砂頁巖夾可采煤層，還有豐富的植物化石。代表海退背景下的三角洲平原泥炭沼澤環境和熱帶潮濕氣候條件。

石盒子組：下部為不規則的煤層，往上夾鐵錳及鋁土層，出現長石石英砂巖。為一套巖性復雜的河湖相沉積。

孫家溝組：以紫紅色粉砂巖、粉砂質泥巖、長石砂巖為主，底部為淺灰紫色砂礫巖，底部含礫石較多。化石很少，偶夾石膏。代表干旱的內陸湖泊沉積。

華北板塊的主體從二疊紀基本脫離了海洋環境，僅在早期遭受短期的海侵的影響，發育著海相及海陸交互相的地層；中期晚期則為陸相，因此二疊系以陸相沉積為主。

該地區二疊系劃長期以來沿用二分方案（如山東省的二疊系，表1）。使用三分方案后，地層的劃分和對比就更成了問題，不但巖石地層不能精確對比到階一級單位，就是對比到統一級也難達成一致，有待進一步的劃分和對比。近年來，華北地區二疊系三分問題成為熱點，研究工作也陸續的開展起來。

3 華北地區二疊系三分研究思路和手段

華北地區二疊系三分問題，主要包括（1）系與系之間的界線問題，其中系與系之間的界線已經基本確立；（2）二疊系內地層界線問題，國際二疊系三分后，華北地區二疊系內部統的界線問題成為國內外地層學家討論的熱點問題（表1）。

3.1 研究思路

華南地區二疊系為海相地層，沉積也比較連續，地層劃分與國際上基本一致，成為中國二疊系劃分和對比的標準（見表2）。其中的海相和海陸交互相地層劃分和對比精度較高，已經在很多方面取得了重要的對比標志和標準。進而通過華北地區含有海相及海陸交互相地層的標準剖面與華南地區的標準剖面進行比。

這里采用的是山東二疊紀的地層剖面。山東二疊系主要發現于淄博-新汶一帶的露頭區和魯北勝利油田、魯西南煤田等覆蓋區。山東地區晚古生代沉積特征代表了從海相、到海陸交互相、再到陸相的變化過程，蘊含著海陸進退的過程。山東地區二疊系底部為海相至海陸交互相，與華南地區海相具有相似的沉積環境和古生物，使對比得以進行。并且這些地層已經經過了大量的古生物的研究，發現里面有大量的化石，為地層的對比提供了可靠地證據。該地區的地層還沒有對三分方案的統的界線，特別是P1＼P2、P2＼P3界線進行過研究，有很好的研究前景。通過與華南地區的標準剖面對比得出山東地區二疊系三分的方案。山東二疊系在生物群特征、巖性以及含煤性等方面，都屬于華北陸表海含煤巖系的沉積體系。因此本區地層特征和地質時代的劃分可與華北廣大地區對比，進而解決華北地區三分的問題（表2）。

3.2 研究手段

在山東選擇二疊系露頭區剖面和鉆井進行綜合地層學研究。

（1）露頭區淄博剖面：二疊系各組地層分布于淄博市博山區萬山—黑山一帶，連續性較好，地層層序清楚。經過多次實地觀察，掌握了各組（段）地層的巖石特征、界線特征。

（2）覆蓋區鉆井選擇（取心井）：選取覆蓋區已有的鉆井（勝利油田濟陽坳陷義136井、孤北古2井，惠民坳陷曲古2井、曲古3井等），如果研究過程中有新的鉆井取心，可以根據實際情況增加對新井取心的研究或者替代老井。

這些剖面（鉆井）的地質資料積累比較豐富，充分代表了從海相、到海陸交互相、再到陸相的變化過程，蘊含著海陸進退的規程，比較適合于利用綜合地層學多種手段識別地層界線，構建二疊紀地層劃分和對比格架。重點解決的地層界線包括：C＼P（C2＼P1）、P1＼P2、P2＼P3、P＼T（P3＼T1），其中P1＼P2還包括與國際還是國內界線一致的問題（見表3）。

（3）露頭區貴州龍里剖面和福建龍巖剖面：作為海陸交互相（二疊系中上部地層）的標準剖面，使用前人（中國科學院南京地質古生物研究所，1980；福建省地礦局，1985；貴州省地質礦產局，1987；張正華等，1988；）[18-21]的地層和古生物資料，在與國際和華南生物地層標準對比的基礎上，用來和山東剖面（鉆井）進行對比，以確定山東二疊系的年代地層歸屬（表3）。

4 結語

目前對于華北地區二疊系三分的問題，已經取得一定的成果，形成幾種主流的分法。但因為華北二疊紀的地層較為復雜，各地區的生物群古地理差異很大，這就要求在華北地區尋找更多的標準剖面與華南地區的標準剖面進行對比。同時加大覆蓋區二疊系巖心采集密度，可以更為完善、細致的研究覆蓋區巖石地層特征，通過與露頭區典型剖面進行比較，繼而結合研究區古地理背景，對研究區二疊系沉積相進行細致的分析，從而可以建立界線劃分的巖石地層特征以及沉積相的依據。在現有基礎上，繼續加大化石采集密度，完善化石采集層位，尤其古植物化石的采集，以便建立植物組合繼而進一步保證古氣候的分析更加準確。從而保證從多門類的生物地層角度出發來研究二疊系內部的界線，從而可以確保界線劃分的生物地層依據。

筆者認為對于華北地區二疊紀地層的三分，地層的對比和研究要在傳統地層學基礎上，還要進行思路和手段的拓展。綜合地層學是隨著現代地層學的發展而產生的一門學科，李守軍（1998）對此做了詳細的介紹[22]，為研究提供了新的思路和新的手段。通過基礎、基本和主導三個層次學科來進行地層的研究和對比（基礎層次是指巖石地層學；基本層次包括磁性地層學、層序地層學、沉積地層學、生態地層學、火山地層學、事件地層學、構造地層學、測井地層學、地震地層學、定量地層學、礦物地層學和化學地層學等；主導層次包括生物地層學和同位素年齡地層學（姚華舟等，1994）[23]。這樣可以提高地層的分辨率和對比精度，還可以提高地層界線的可識別性，為華北地區二疊系三分打下良好的基礎。

參考文獻

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