東天山博格達地層小區托斯巴斯陶組地質時代討論

初建朋，李勇，郭俊峰，張永明（.長安大學地球科學與資源學院，陜西西安70054；.山東理工大學資源與環境工程學院，山東淄博55049）

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東天山博格達地層小區托斯巴斯陶組地質時代討論

初建朋1,2，李勇1，郭俊峰1，張永明2
（1.長安大學地球科學與資源學院，陜西西安710054；2.山東理工大學資源與環境工程學院，山東淄博255049）

摘要：1∶25萬三道嶺幅區調項目在東天山博格達地層小區托斯巴斯陶組一段采集到大量腕足化石，其中包含不少晚石炭世常見分子，但該組以往被認為是早石炭世地層。通過對腕足化石的鑒定和區域對比發現：一段下部層位發現了Gigantoproductus、Megachonetes和Syringothyris等早石炭世常見分子，可與北疆地層區阿恰勒河組和美路卡河組等早石炭世晚期地層進行對比；一段上部層位發現了Brachythyria、Cancrinella、Ella和Wellerella等晚石炭世地層常見分子，及晚石炭世特征分子Choristites和北疆地層區晚石炭世早期的地方特色分子Paramuirwoodia。研究認為一段上部發現的腕足化石具北疆地層區Choristites-Paramuirwoodia腕足化石組合帶的特征，可與晚石炭世早期地層石錢灘組和祁家溝組等進行廣泛的對比。托斯巴斯陶組腕足化石組合具早石炭世晚期—晚石炭世早期時代特征，說明該組上部層位已出現晚石炭世地層。

關鍵詞：巖石地層厘定；東天山；博格達；托斯巴斯陶組；腕足

圖1　研究區地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of the Tuosibastao Formation in the Eastern Tianshan1.第四紀;2.柳樹溝組;3.塔克爾巴斯陶組;4.祁家溝組;5.奧爾吐組;6.托斯巴斯陶組一段;7.托斯巴斯陶組二段; 8.巴塔瑪依內山組;9.三塘湖組;10.康古爾塔格組;11.大南湖組;12.大柳溝組;13.二長花崗巖體; 14.正長花崗巖體;15.斷裂;16.剖面位置

研究對象托斯巴斯陶組地層分布于新疆哈密市巴里坤哈薩克自治縣，在地層區劃上屬北疆-興安地層大區、北疆地層區北天山分區的博格達地層小區。該組地層在紅井子大斷裂北側，總體呈近EW向帶狀展布[1]。在遙感圖上(ETM741)顯示為青灰色，與下伏下泥盆統大南湖組為角度不整合接觸，與上泥盆統康古爾塔格組為整合接觸；與上覆上石炭統塔克爾巴斯陶組為平行不整合接觸，局部地段被上石炭統柳樹溝組、下二疊統三塘湖組以角度不整合覆于其上（圖1）?李勇.1∶25萬三道嶺幅區調修測成果報告,2013。1966—1971年，新疆地質局在1∶20萬巴里坤湖幅區調報告中，將包括本組在內的分布于紅井子大斷裂以北石板墩斷裂以南的地層統歸于中泥盆統大南湖組?。此后，西北區域地質表(1981)、新疆區域地質志(1988)和新疆巖石地層單位序列表(1992)分別將該地層厘定為下泥盆統大南湖組、中泥盆統頭蘇泉組和上—下泥盆統卡拉麥里組。1991—1993年，新疆地礦局樓法生等在紅井子一帶開展1∶5萬區調時，發現大量早石炭世海相動物化石，從而將原大南湖組解體，建立了包括托斯巴斯陶組和塔克爾巴斯陶組在內的一系列石炭紀地層單位，并認為托斯巴斯陶組是早石炭維憲期地層，塔克爾巴斯陶組層位在托斯巴斯陶組之上，是早石炭維憲期—納繆爾期的過渡時期?新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第二區域地質調查大隊八分隊.1∶5萬塔克爾巴斯陶、石板墩、西馬王廟、石灰窯幅區域地質調查報告，1995。下澇壩幅1∶5萬區調報告(2011)和1∶25萬三道嶺幅區調報告(2013)也認為該組是早石炭世地層，并分別將其厘定為下石炭統雅滿蘇組和下石炭統黑山頭組?樓法生.新疆巴里坤紅井子一帶1∶5萬區域地質礦產調查報告,1993。但1∶25萬三道嶺幅區調項目已經在塔克爾巴斯陶組發現了晚石炭世早期標準化石Profusulinella 和Schubertella，說明過去對塔克爾巴斯陶組地質時代是早石炭世的認識是不正確的；同時，在托斯巴斯陶組中也發現不少腕足化石的晚石炭世分子，和該組是早石炭世地層的認識相矛盾，引起生物地層區域對比上的眾多分歧，因此有必要對該組化石面貌和地質時代進行研究。

1　地質特征

托斯巴斯陶組巖石組合可歸納為一套正常沉積碎屑巖、火山碎屑沉積巖和火山巖，巖性為凝灰質巖屑砂巖、凝灰質粉-細砂巖、沉凝灰巖、碳質粉砂巖及安山巖、玄武巖等，并在沉積碎屑巖、泥質-凝灰質的粉-細粒砂巖、沉凝灰巖中采到大量動植物化石。據巖性、沉積構造和古生物等特征，1∶25萬三道嶺幅區調項目將該組地層分為兩段：一段主要巖性為凝灰質細砂巖、碳質粉砂巖、沉凝灰巖、礫巖、火山角礫巖及少量灰巖透鏡體和玄武巖，發現大量的化石，以腕足類為主；二段巖性為玄武巖、砂礫巖、塊巖、火山角礫巖、集凝灰質砂巖、泥質粉砂巖及細砂巖，在該段底部發現植物化石。前人曾在一段地層底部發現植物化石Angaropteridiumsp.準安加拉羊齒(未定種)，Angaropteridiumcardiopteroides (Schmalhausaen)Zalesky心羊齒型準安加拉羊齒和Noeggerathiopsissp.匙葉(未定種)；此次項目組在一段地層底部碎屑沉積巖中發現植物化石Angaropteridiumsp.準安加拉羊齒(未定種)?，在二段發現植物化石Lepidodendronsp.鱗木(未定種)和Mesocalamitessp.中蘆木(未定種)[2]。通過對實測剖面的對比分析，該組巖性從橫向變化上自東向西火山物質明顯增加，長石巖屑和碳質含量明顯減少，正常陸源碎屑巖減少，巖石組合類型由簡單變復雜。據發現的動植物化石，及巖石碎屑分析和粒度分析結果，表明該組沉積環境為濱-淺海環境。

圖2　巴里坤墩巴斯陶小夾山東北Ⅰ-Ⅰ’剖面Fig.2 Section in the Dunbasitao,Balikun county

2　含化石剖面介紹

項目組在該組實測多個剖面，本文選取化石較豐富的兩個剖面。Ⅰ-Ⅰ’剖面在該組地層東端，地理位置位于墩巴斯陶小夾山東北，控制該組第一巖性段(圖2)；Ⅱ-Ⅱ’剖面位于該組地層西端，地理位置在下澇壩東北部的小紅柳峽，控制該組第一和第二巖性段(圖3)。

圖3　巴里坤下澇壩小紅柳峽Ⅱ-Ⅱ’剖面Fig.3 Section in the Xiaohongliuxia, Balikun county1.凝灰質砂巖；2.凝灰質粉砂巖；3.礫巖；4.角礫巖；5.玄武巖；6.巖屑凝灰巖；7.含角礫巖屑凝灰巖；8.凝灰巖；9.玄武質火山角礫巖；10.晶屑凝灰巖；11.含碳質凝灰質砂巖；12.長石巖屑砂巖；13.含碳質砂巖；14.動物化石；15.植物化石

2.1Ⅰ-Ⅰ’剖面及發現的化石

在Ⅰ-Ⅰ’剖面第4層發現腕足化石Brachythyris sp.腕孔石燕(未定種)、Brachythyriscf.ovalis卵形腕孔石燕(相似種)、Brachythyrina pingguisiformis Semichatova肥形準腕孔貝、Chonetes sinkiangensis Yang新疆戟貝、Linoprodcutussp.線紋長身貝(未定種)、Leptagoniaanaloga(phill)類似薄角貝、Mucrospiritersp.尖翼石燕(未定種)、Megachonetessp.大戟貝(未定種)、Punctospirifersp.疹石燕(未定種)、Syringothyrissp.indet.管孔石燕(未定種)、Schuchertella radialis(phill)舒克貝(未定種)、Schellwienellasp.帥爾紋貝(未定種)、TornquistiaborochorensisYang波羅霍洛通庫斯貝和Tornquistia cf.borochorensis Yang波羅霍洛通庫斯貝(相似種)等；第12層產化石：Choristitesjigulensis葉古分喙石燕、Cleiothyridinasubexpansa(Waagen)亞橫展鎖窗貝、EllaSimensis (Tschenyschew)西門愛拉貝；第13層產化石：Dictyoclostussp.網格長身貝(未定種)；第14層產化石：Brachythyrina strangwaysi Verneuil斯氏準腕孔貝、ChonetescarboniferusKeyserling石炭戟貝、Mucrospiritersp.尖翼石燕(未定種)、Pugnaxsp.獅鼻貝（未定種）、Stenoscismasp.狹體貝(未定種)、Schellwinella rotundata Thomas圓形帥爾文貝、Striatifera magna Janischewsky大型細線貝、Wellerellasp.韋勒貝(未定種)等和雙殼類Palaeoneiloanthraconeiloides (Chao)卵古尼羅蛤等。

2.2Ⅱ-Ⅱ’剖面及發現的化石

在Ⅱ-Ⅱ’剖面第4層凝灰質細砂巖中發現化石Gigantoproductussp.大長身貝(未定種)、Linoprodcutussp.線紋長身貝(未定種)、Linoprodcutussimenesis西門線紋長身貝、Reticulariasp.網格貝(未定種)、Schellwinella rotundata Thomas圓形帥爾文貝、Spirifer subgrandis Rotai石燕屬稍大種、Striatifera nanmingshuiensis南明水細線貝、Torynifercf.peudolineatusasiaticusBesnossova亞洲假細線托瑞貝（相似種）、Torynifer pseudolineatus asiaticus Bessnosova亞洲假細線托瑞貝和Uchtospirifersp.烏賀托石燕(未定種)等；第15層凝灰質細砂巖中含腕足類化石：Brachythyrina strangwaysi Verneuil斯氏準腕孔貝、Buxtoniasp.波斯通貝(未定種)、Choristites sp.分喙石燕(未定種)、Chonetes sinkiangensis Yang新疆戟貝、Cancrinellasp.蟹形貝(未定種)、Fusellasp.紡錘貝(未定種)、Gigantoproductussp.大長身貝(未定種)、Marginifera sp.圍脊貝(未定種)、ParamuirwoodiaquadrataZ.X.Zhang四方擬穆武貝、Paramuirwoodiacf.quadrataZ.X.Zhang四方擬穆武貝(相似種)、Plicatiferaminor(Schellwien)小型輪皺貝、Syringothyrissp.管孔石燕屬(未定種)和Tornquistiasp.通古斯貝(未定種)及珊瑚化石Amplexus sp.包珊瑚(未定種)，雙殼類Aviculopectensp.燕海扇(未定種)等；第27層發現植物化石：Lepidodendron和Mesocalamites。

3　化石組合面貌及時代特征

該組發現的化石以宏體化石為主，包括腕足類、珊瑚類、雙殼類和腹足類等，腕足化石數量最多。2011年，新疆地礦局第一區調隊在1∶5萬下澇壩鄉幅區調工作中，曾在該組中發現有孔蟲和放射蟲。通過對兩個剖面化石的鑒定分析，發現Ⅰ-Ⅰ’剖面第4層和Ⅱ-Ⅱ’剖面第4層的腕足化石為早石炭世分子，Ⅰ-Ⅰ’剖面第12、13和14層和Ⅱ-Ⅱ’剖面第15層發現的腕足化石組合具晚石炭世特征。

在Ⅰ-Ⅰ’剖面第4層和Ⅱ-Ⅱ’剖面第4層發現的腕足化石(圖4），其中Brachythyrissp.、Brachythyrina pingguisiformis Semichatova、Chonetes sinkiangensis Yang、Dictyoclostus sp.、Linoprodcutus sp.、Reticulariasp.、Syringothyrissp.indet.、Schuchertella radialis(phill)、Tornquistia borochorensis Yang和Tornquistiacf.borochorensisYang等腕足化石見于早石炭世晚期阿恰勒河組；Leptagoniaanaloga(phill)和Syringothyrissp.indet.見于早石炭世晚期美路卡河組；Gigantoproductussp.、Megachonetessp.和Striatiferananmingshuiensis見于早石炭世中—晚期南明水組和雅滿蘇組；Dictyoclostussp.、Syringothyris sp.indet.、Schellwienellasp.和Schellwinella rotundata Thomas見于早石炭世早期黑山頭組，少數化石見于早石炭世早期寬溝組和早石炭世晚期和什拉甫組及巴楚組上部。數量上，長身貝類的比例最大，真正的晚石炭特征分子Choristites未出現。據全國地層多重劃分對比研究成果：阿恰勒河組因和阿克沙克組屬同物異名，不再采用，與美路卡河組一起并入阿克沙克組，南明水組并入姜巴斯套組。Ⅰ-Ⅰ’剖面第4層和Ⅱ-Ⅱ’剖面第4層發現的腕足化石可與阿克沙克組進行廣泛對比，化石組合面貌具早石炭世晚期地層特征，大致相當于下石炭統謝爾普霍夫階位置。

圖4　腕足化石晚石炭世分子Fig.4 Brachiopod fossils in the Tuosibastao Formationa-A——BrachythyrinastrangwaysiVerneuil斯氏準腕孔貝；a-B——Palaeoneilo anthraconeiloides(Chao)卵古尼羅蛤（雙殼類）;b——Choristitesloczyivar.acutiauriculata Fredericks勞采分喙石燕尖耳變種;c——Ellasimensis (Tschenyschew)西門愛拉貝;d——Choristitessp.分喙石燕(未定種)

在Ⅰ-Ⅰ’剖面第12,13和14層和Ⅱ-Ⅱ’剖面第15層發現的腕足化石中，已出現晚石炭世的一些重要分子Choristites、Brachythyria、Brachythyrina、Chaoiella、Ella、Isogramma和Wellerella等(圖4)。

其中Brachythyrina strangwaysi Verneuil、Cancrinellasp.、Cleiothyridinasubexpansa（Waagen）、Choristites sp.indet、Choristitesjigulensis、Ellasimensis (Tschenyschew)、Marginifera sp.、Plicatifera minor (Schellwien)和Wellerellasp.等見于北疆地層區中石炭統石錢灘組，少數化石見于上石炭統塔合奇組中。而Buxtoniasp.波斯通貝(未定種)、Phricodothyrissp.紋窗貝(未定種)、Pugnaxsp.獅鼻貝(未定種)、Punctospirifersp.疹石燕(未定種)和Reticulariasp.網格貝(未定種)在石炭紀地層中都有分布。珊瑚Amplexussp.和雙殼類Aviculopectensp.和Palaeoneiloanthraconeiloides(Chao)也見于中石炭統石錢灘組。

研究發現：Brachythyris、Buxtonia、Cancrinella、Chaoiella、Chonetes carboniferus、Choristites、Cleiothyridina、Dictyoclostus、Ella、Krotovia、Linoprodcutus、Marginifera、Martinia、Neospirinfer、Paramuirwoodia、Phricodothyris、Pugnax、Punctospirifer、Reticularia、Rhipidomella、Schellwienella、Spirifer、Stenoscisma和Wellerella等均是北疆腕足化石組合帶Choristites-Paramuirwoodia的常見分子。其中Buxtonia、Cancrinella、Chonetes、Cleiothyridina、Dictyoclostus、Linoprodcutus、Marginifera、Krotovia、Neospirinfer、Phricodothyris、Reticularia、Rhipidomella、Schellwienella、Spirifer為早石炭世延續分子，而Choristites、Brachythyria、Brachythyrina、Chaoiella、Ella、Paramuirwoodia、Pugnax、Stenoscisma和Wellerella等是晚石炭世才出現的重要分子。Choristites-Paramuirwoodia化石組合帶以Choristites和Paramuirwoodia大量出現為特征，Choristites為晚石炭世地層的特征分子，常見于石錢灘組、阿依里河組、卡拉烏依組和阿孜干組及時代更晚的地層塔合奇組和喀拉米蘭河群，廣泛分布于本組凝灰質砂巖、沉凝灰巖和碳質粉砂巖中，本組兩個剖面中都有發現；Paramuirwoodia是北疆地層區晚石炭世早期地層中出現的具濃厚地方色彩的分子，見于石錢灘組和祁家溝組。Ⅰ-Ⅰ’剖面第12,13和14層和Ⅱ-Ⅱ’剖面第15層發現的腕足化石符合Choristites-Paramuirwoodia化石組合帶的特點，地質時代是晚石炭世早期，相當于上石炭統巴什基爾階層位[3-6]。

過去，托斯巴斯陶組和塔克爾巴斯陶組都被認為是早石炭世地層，但在塔克爾巴斯陶組發現了蜓化石，說明該組是晚石炭世早期地層。托斯巴斯陶組腕足化石組合具早石炭世晚期—晚石炭世早期特征，從地層接觸關系上，該組出現上石炭統也是合理的[7-10]。

4　結論

通過對托斯巴斯陶組中發現的腕足化石進行鑒定和地層對比，認為該組一段下部層位和上部層位所含化石分別可與早石炭世晚期和晚石炭世早期地層進行對比，該組上部層位已出現上石炭統，據地層接觸關系，間接證明了托斯巴斯陶組存在晚石炭世地層。該研究成果提高了地層劃分和對比精度，在區域地質填圖和構造研究中具重要價值。

致謝：長安大學汪明洲教授幫助鑒定腕足化石，肖良博士和李相傳博士幫助鑒定植物化石，在此一并表示感謝。

參考文獻

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Redefinition of Tuosibastao Formation in Bogda Minor Strata Area in Eastern Tianshan

Chu Jianpeng1,2, Li Yong1,Guo Junfeng1, Zhang Yongming2
(1.SchoolofEarthSciencesandResources,Chang'anUniversity,Xi'an,Shaanxi,710054,China;2.SchoolofResources andEnvironmentalEngineering,ShandongUniversityofTechnology,zibo,Shandong,255012,China)

Abstract:Gical age of Tuosibastao Formation in bogda minor strata area in Eastern Tianshan has been questioned.At current, Most researchers supported the geological age of Tuosibastao Formation is the early carboniferous.Recently, the project of 1:250000 regional geological survey in Sandaoling sheet collected a wealth of fossils in the strata of Tuosibastao Formation, especially the discovery of brachiopod fossils provided new evidences for strata division and correlation.The research found those brachiopod fossils of the lower strata, such as Gigantoproductus,Megachonetes,Syringothyris and Striatifera, may been found in the Aqialehe Formation and Meilukahe Formation, the geological age of the lower strata is the late early carboniferous; The higher strata found some elements of late carboniferous, such as Choristites,Brachythyria,Brachythyrina,Chaoiella,Ella,Isogramma,Martinia,Paramuirwoodia,Stenoscisma and Wellerella.The further analysis showed those brachiopod fossils can be grouped into Choristites-Paramuirwoodia fossil assemblage zones in North Xinjiang region, though the early carboniferous elements is advantageous in number, some late carboniferous elements, especially the Choristites which is the characteristic element of late carboniferous strata and the Paramuirwoodia which is the characteristic element of early late carboniferous strata in North Xinjiang region have widespread.Those new fossil evidences can confirmed the geological age of Tuosibastao Formation is late early carboniferous to early late carboniferous.The research can also reveal that its overlying formation Tuckerbasitao Formation and Qijiaojing Formation is late carboniferous too.

Key words:Stratigraphic redivision;Bogda;Carboniferous;Brachiopod fossils;Tuosibastao Formation

作者簡介:第一初建朋(1977-)，男，陜西西安人，長安大學在讀博士，從事古生物地層學研究

收稿日期:2015-03-23;

修訂日期:2015-06-18;作者E-mail:chuchu@sdut.edu.cn

中圖分類號:P619.14

文獻標識碼:A

文章編號：1000-8845(2016)01-007-05

項目資助：國家自然科學基金（41472015）和教育部博士點基金（20100205110003）聯合資助