古生代地层区划
2020-01-27 · 技术研发知识服务融合发展。
中地数媒
1962年黄汲清发表“中国地层区划的初步建议”一文，其中附有由地质部地质科学研究院地质研究所编的“中国地层分区图”。该文指出：中国综合地层区划，特别是一级地层区的划分，以考虑古生代阶段的总体特征为主。并在一级地层区划—“地层区”的划分原则(2)划分地层区时，以考虑古生代地层为主，并适当地考虑其他各时代地层。1978年王鸿祯在《地层学杂志》2卷2期发表了“论述中国地层分区”一文，也附有“中国地层分区简图”。该文依据自古生代到三叠纪这一阶段的古构造和古地理特征，将中国分为5个地层区。1999年王鸿祯为“中国地层指南”修订稿(草案)提出的建议而编制了一份“中国地层分区图”，主要根据晋宁期至印支期之间以古生代地层特征为主划分了10个地层区。
以上3个中国地层分区图都是以古生代地层特征为主要依据编制的。本次编典中，各断代也都编制了地层分区图(计15个)，古生代6幅图是根据板块构造以及岩相古地理等资料并以王鸿祯1978年编制的中国地层分区简图为模式进行编制的，分别划分了4～7个地层区不等(表3-1)。
表3-1 中国古生代各纪地层区划表
在综合分析以上古生代各纪地层区划后，本篇将其综合形成古生代统一的地层区划，并采用划分5个地层区的方案：准噶尔—兴安地层区、塔里木地层区、华北地层区、华南地层区、喜马拉雅地层区(图3-3)。
古生界经历290Ma左右时间，加里东及海西运动贯穿其间。下古生界以海相沉积为主，寒武系、奥陶系主要为海相石灰岩，寒武系底部有含磷砂页岩；志留系、泥盆系主要为滨海—浅海相碎屑岩。早古生代是带壳无脊椎动物时代、寒武纪初生物大爆发、脊椎动物开始出现，高等藻类繁盛。上古生界的石炭系、二叠系以碳酸盐岩和碎屑岩为主，局部地区下二叠统夹玄武岩；陆相地层逐渐增多；晚古生代海相无脊椎动物繁盛，也是鱼类和两栖类及蕨类植物的时代，裸子植物开始出现。以下对各地层区作简要说明。
Ⅰ 准噶尔—兴安地层区
本区位于天山—阴山以北、包括新疆的北天山，东、西准噶尔，阿尔泰，甘肃北山，内蒙古大部分以及东北北部。
1.下古生界
下古生界主要分布于南、北边缘，大部地区为火山—沉积岩系，含各门类化石，在阿尔泰、兴安岭等地都发现Tuvaella动物群。
寒武系 零星分布于中俄边境额尔古纳河、大、小兴安岭一带。目前有化石依据的寒武纪地层仅见于伊春和伊尔灺，其所含三叶虫和古杯化石接近西伯利亚生物群。
奥陶系 在西部准噶尔和阿尔泰一带基本上由一套火山碎屑岩组成；东部内蒙古—兴安一带奥陶系可分南、北两个沉积相带，北带火山岩不发育，以砂岩、粉砂岩、硬砂岩及砾岩为主，局部夹凝灰岩，厚度达8245m，南带为岛弧沉积，以海相酸性火山岩为主夹板岩、灰岩和硅质岩，厚2571～6500m。在晚奥陶世以前的地层中主要产腕足类、三叶虫等介壳化石及少许笔石；大多数地区缺少晚奥陶世晚期的沉积；晚奥陶世早、中期因海水较浅，在碎屑岩或火山碎屑岩中往往发育有富产珊瑚的碳酸盐岩沉积。
图3-3 中国古生代地层区划图
志留系 4个统在兴安岭、阿尔泰和准噶尔地区均有分布。主要为碎屑岩夹石灰岩及火山岩和火山碎屑岩。生物群丰富，下志留统一般为笔石页岩相；中—顶志留统一般为介壳相或混合相；顶志留统一般为滨海相红色沉积，可作为地层对比标志。
2.上古生界
本区上古生界比较复杂，总体上是一套海退沉积序列，以碎屑岩、中基性火山岩为主。上泥盆统、上石炭统和二叠系，多夹陆相沉积。
泥盆系 主要是陆源碎屑沉积，伴随大量中基性、中酸性火山喷发，局部地区发育礁灰岩；厚度巨大，岩性变化剧烈；地层间的接触形式多为不整合或假整合；古生物以底栖固着类型为主，兼具西欧和东美区的分子。
石炭系 在准噶尔盆地以达拉期火山岛弧沉积为特征；伊宁地区为德坞期至达拉期发育的弧沟体及回返后的磨拉石沉积为特征；内蒙古—吉林地区石炭系为深海槽以巨厚硅质碎屑和碳酸盐碎屑浊流沉积占优势；石炭纪动物群属于北方区系、植物群属安加拉区系。
二叠系 在阿尔泰和北准噶尔地区，其下部以中酸性火山岩和洪积相、冲积相碎屑岩为主，不整合超覆于上石炭统以前的地层之上；上部多为小型地堑式盆地中形成的冲积相和湖相沉积，准噶尔盆地南缘的二叠系不整合于石炭系顶部的逍遥期地层之上，其间缺失紫松期沉积；二叠系下部为滨海相巨厚碎屑岩，下部夹有巨大漂砾，中部的滨岸河湖相沉积分布广泛，上部为红色内陆盆地的具水平层理粉砂岩、页岩和硅质岩，属于二叠纪弧后盆地沉积序列，其植物群属于安加拉型、孢粉组合序列与乌拉尔地区十分接近；新疆东端、甘肃北部和内蒙古西端的北山地区，可分为3个沉积带：北带中蒙边界的黑鹰山地区为陆相中、上二叠统沉积，与蒙古国戈壁天山的很接近；中带埋汗哈达等地缺乏火山岩，主要为复理石沉积；南带以早二叠世隆林期基性火山沉积和粗粒复理石沉积为主，不整合覆于前滑石板期地层之上，并缺乏紫松期地层；中带和南带所产的化石多为北方型腕足类和菊石群，未见
Ⅱ 塔里木地层区
本区北部为南天山并向东延至南祁连，南部为昆仑山所环绕的整个塔里木盆地范围。但地层区北部由西向东的起点，从寒武纪至二叠纪地层典中的地层区划一直是由北向南移，该区北部本文采用石炭系的划分方案；西部及南部采用二叠纪地层区划方案。塔里木地层区的地层多出露于盆地周边地区。本区古生界三分性明显，代表了3个大的沉积旋回。
寒武系 在库鲁克塔格—南天山一带具有过渡性的沉积特征和生物群，位于陆棚外缘及上斜坡位置，以碳酸盐岩沉积为主，在库鲁克塔格，下寒武统内尚有安山岩、凝灰岩和集块岩；在盆地周边乌什、柯坪、叶城等地，为典型的稳定型地台沉积，含有较丰富的化石，厚度不大。
奥陶系 主要出露于盆地边缘地区，盆地内缺少上奥陶统—泥盆系。在柯坪—库鲁克塔格—阿尔金一带，奥陶系主要由一套陆棚-斜坡相灰岩、泥灰岩及碎屑岩组成，在柯坪一带海水较浅，早奥陶世早期至中奥陶世早期的沉积及其生物群与华北及华南地层区中部地台区的同期生物群可以对比；东部库鲁克塔格一带海水较深，所产生物群与江南和鄂尔多斯盆地西缘过渡区相近，道保湾期至中奥陶世早期以后随着海水加深，所含生物群均与江南过渡区相似。塔里木南缘玛列兹肯和阿尔金山以北地区，奥陶系与库鲁克塔格地区相似，但相当于晚奥陶世艾家山期至钱塘江期的沉积常常缺失(阿金尔山)或由石英砂岩和灰岩组成(玛列兹肯地区)；早奥陶世晚期至中奥陶世早期所含生物群总貌与华北板块西缘过渡区(鄂尔多斯盆地西缘)生物群比较相似。在塔里木地层区中部巴楚地区的奥陶系主要由一套厚达117m的砾屑、砂屑、生物或藻建造灰岩和白云岩组成，属浅海碳酸岩台地相沉积，所产生物群与扬子地台相似，早奥陶世早期至中奥陶世早期以产低纬度暖水型牙形石为特征，中奥陶世大湾期以后，所产牙形石、头足类、三叶虫均显示为中高纬度冷水型生物群特征，与波罗的海板块相似。
志留系 主要分布于盆地西缘和北缘，以浅海—滨海相及陆相沉积为主，夹少量中酸性火山岩及灰岩，最大厚度可达4000m以上，含较丰富的化石。
泥盆系 主要分布于盆地西缘和北缘，与志留系相似。下统不十分清楚；中统以柯坪地区的塔塔埃尔塔格组为代表，为一套红色砂岩、板岩夹钙质页岩，主要产腕足类、腹足类和植物化石，铁克里克地区的阿尔他西群为一套浅灰至深灰色灰岩和泥质页岩，主要产珊瑚化石；上统为滨海相紫红色、砖红色砂岩夹灰绿色砂岩及粉砂岩，还有喷发岩。
石炭二叠系 为海陆交互相沉积，早石炭世大塘期海侵开始，为浅海碳酸盐沉积，上石炭统为海陆交互相(上石炭统含煤层)，石炭纪动物群属于特提斯区系。二叠系属海退序列，在栖霞期后即被陆相地层沉积所代替，下二叠统产华夏植物群、上二叠统则含有安加拉植物群。
Ⅲ 华北地层区
本区大致相当于中朝板块范围。北以准噶尔—兴安地层区南缘为界，西与塔里木地层区为界，南部西起塔什库尔干以西向东南至喀喇昆仑山口东，沿昆仑山向东至青海布尔汗布达山经甘南，沿秦岭、桐柏山、大别山进入安徽合肥以南郯庐断裂后转向东北至连云港南燕尾滩附近。本区为标准的地台型沉积。
寒武系 在华北地层区为一个长期稳定的地台型沉积，但一般缺失早寒武世早期的沉积，中统和上统发育完全，化石丰富，多为底栖型。在昆仑、祁连、北秦岭、内蒙古一带，为活动性较强(火山活动)的沉积，下统缺失，中统为中酸性火山岩、变质砂岩、千枚岩及灰岩等，上统为板岩、砂岩、中基性熔岩、凝灰岩及结晶灰岩透镜体等。在华北周缘地区，桌子山、贺兰山及南部边缘的陕、豫、皖一带出现有早寒武世中期沉积和含磷岩系，其下伏地层在西部及南部边缘均有冰碛岩。生物群基本类似华北地区。
奥陶系 主要为稳定浅海地台相沉积(碳酸盐岩)，大部分地区缺失上奥陶统；在晋冀鲁豫地区奥陶系岩相稳定，以灰岩、白云岩沉积为主，常有石膏等蒸发岩夹层，常见有底栖生物三叶虫、腹足类、古杯海绵和固着型树形笔石，浮游和游泳生物主要是牙形石和头足类。在昆仑山、柴达木南缘和祁连山一带为半深海—深海相沉积，主要由浊积岩、碎屑岩及中酸性火山岩或巨厚结晶灰岩和大理岩组成；化石稀少，除北祁连在奥陶纪初期有少许混合型底栖三叶虫外，均以浮游和游泳生物为主，生物群总体面貌与晋冀鲁豫及鄂尔多斯盆地西缘相似；鄂尔多斯地区基本上属于浅海—半深海陆棚—斜坡过渡相沉积，主要由一套砂泥质碎屑岩夹硅质碳酸盐岩组成，岩相变化大，厚度大；在北祁连和北秦岭一带常夹火山碎屑岩沉积，显示由稳定地台向活动陆缘过渡的特点，其生物群总貌与地台区同期生物群相似，属低纬度暖水环境下的产物。
志留系 本地层区内大部分地区缺失志留系，仅分布于祁连山及内蒙古南缘至吉林省中南部一带，主要为活动类型沉积，未见稳定类型沉积，志留系的4个统均有分布，岩性以碎屑岩为主夹石灰岩，且火山岩发育，厚度大(一般大于3500m)，生物群丰富；下志留系统一般为笔石相，其余为介壳相或混合相。
泥盆系 在河北、山西、山东、河南和陕北等地缺失，仅在祁连山、贺兰山以东的牛首山一带有分布，主要为陆相红色砂、砾岩沉积，通常缺失下泥盆统；中泥盆统直接不整合在寒武系之上，产沟鳞鱼；上泥盆统以产浆鳞鱼、斜方薄皮木为特征。
石炭系 华北地层区大部分地区缺失早石炭世地层，仅发育有达拉期和逍遥期海陆交互相沉积，岩性为碎屑岩夹灰岩及煤层，生物群以植物化石、腕足类、软体动物最为发育；北缘的阴山为同期山间盆地沉积；但在祁连—贺兰山地区(包括华北陆台西缘和西南毗邻地区)有早石炭世的海侵序列；上石炭统为以海陆交互相为主的海退序列。
二叠系 在华北地层区自二叠纪隆林期开始逐渐海退，二叠系以陆相碎屑岩为主，仅下部为滨浅海相碎屑岩夹石灰岩，中部为三角洲平原含煤碎屑岩，上部为滨海岸湖泊和内陆盆地红色碎屑岩；随着阴山隆起的持续上升，二叠系的含煤三角洲平原相沉积逐渐向南迁移，二叠纪富煤层的层位也渐次升高；生物方面除含华夏植物群外，在部分地区还产古脊椎动物化石(二齿兽等)。
Ⅳ 华南地层区
本区北界即华北地层区的南界，其西南界线从班公湖向东南至改则，后转向以其南的怒江断裂为界，其东南部濒海。本地层区仍属稳定沉积区，范围较大，划分成3个地区予以概述，即：川西地区，为龙门山大断裂以西的地区(包括新疆、青海、西藏三省(自治区)的一部分)；扬子地区，为安宁河—龙门山大断裂以东及南秦岭、川南、芜湖、九江、张家界(大庸)、丹寨、百色一线西北的广大地区(包括滇东、滇东南、贵州、川东、陕南、长江峡区及中下游等地)；东南地区，为绍兴、衢县、江山、零陵、柳州、大明山一线以南的广大地区(包括浙江、江西、湖南三省的南部，广西的大部及福建、广东、海南、台湾省的全部)。
寒武系 在川西地区及东南地区以类复理石碎屑建造为特征，厚度巨大，生物群主要为小型无铰纲腕足类、海绵骨针及少量三叶虫和软体动物；在扬子地区，寒武系发育齐全，以浅海砂页岩、石灰岩为主，岩相变化较小，化石丰富，厚度不大，为典型稳定型地台沉积。下统主要为碎屑岩，含有磷矿层；中统及上统大部分为碳酸盐岩夹石膏、盐类及红色岩层。在芜湖、九江、保靖之南，铜仁、丹寨、百色以东，江山、零陵、柳州、凭祥以北的狭长地区(包括南秦岭)为浅海陆棚向深水盆地的过渡地区，生物群亦为过渡性质，以浮游的球接子和游泳的三叶虫为主，伴有底栖三叶虫，下统以黑色和黄绿色页岩为主，含有石煤、磷、矾等；中统及上统以灰岩和页岩为主，是重要的汞矿层位。海南地区被认为是一个独立的海南板块，现仅包括海南省，其寒武纪沉积和生物群完全不同于华南广大地区，而是相似于澳大利亚昆士兰省的寒武系，仅分布于崖县地区，含有特殊的Xystridurd-Galahetes动物群，其地层为含锰、磷、硅质的碳酸盐岩及碎屑岩。
奥陶系 在华南地层区可分为稳定浅海地台相沉积、活动陆缘半深海—深海相沉积和浅海—半深海陆棚—斜坡或边缘盆地过渡相沉积3种类型。在扬子地区，奥陶系分布广泛，属稳定浅海地台相沉积，以灰岩、泥灰岩为主夹页岩，生物以介壳化石与笔石相混生与交替出现为特征，厚300～500m左右。在绍兴—宜春断裂以及湖南零陵至广州一线以南，雷琼和台湾海峡北东，属于华南板块陆缘半深海—深海相沉积，由具复理石特征的笔石页岩、细砂岩、硅质岩及浊积岩等夹火山岩组成，厚达2300～7000m，以盛产笔石为特点。在江南—南秦岭地区，奥陶系属于陆棚—斜坡或边缘盆地相的沉积，主要围绕华南板块中部地台区分布，江南过渡区的奥陶系主要由一套类复理石特征的砂泥质、硅质沉积，间夹泥灰岩和灰岩组成，厚490～2500m，含笔石和介壳化石，以冷水与暖水动物群相互混合或逐渐过渡为特征。在海南岛三亚地区，自早奥陶世中期以后至晚奥陶世钱塘江期之初，主要由碎屑岩夹少量碳酸盐岩组成，无论岩相和所产笔石、牙形石、腕足类及三叶虫等均与江南过渡区相似，显示陆棚—斜坡相沉积与生物群特征。
志留系 在扬子地台及其周缘地区，有稳定类型沉积，为碎屑岩夹灰岩；活动类型沉积，为碎屑岩夹灰岩或笔石页岩，有些地区夹火山岩；也有过渡类型沉积。各处厚度不一。在扬子地台腹地仅见于下—中志留统，其他地区志留系的4个统均有分布。生物有笔石相、介壳相和混合相。在海南地区五指山一带，既有稳定型沉积也有过渡型沉积，志留系4个统均有沉积，岩性以碎屑岩为主夹碳酸盐岩，厚度较大，生物以介壳相为主。
泥盆系 在该区分布广泛，基本属地台型沉积。南部多为开阔海陆棚相沉积；中、北部为大片碳酸盐台地，时有深沟切割，形成沟台交错格局；近岸则为陆缘碎屑。海侵自西南向东北逐渐推进，致使中、上泥盆统超覆。泥盆系底部常为不整合，中泥盆世期间发生造陆运动。各类生物均极丰富，具有不同的生物相。川西地区，下泥盆统最发育，主要为灰岩、大理岩、片岩、板岩等，厚度巨大，生物群以床板珊瑚最为发育，并见有笔石、竹节石；中上泥盆统在大部分地区未出露，仅在局部地区发育厚层礁灰岩。秦岭—龙门山地区(包括宝兴以东及二郎山等地)，基本属近岸浅海型沉积，岩性、厚度变化较大，且局部地区变质强烈，生物群以珊瑚、腕足类底栖生物为主，下泥盆统下部以巨厚的陆相砂岩为主；西秦岭则发育连续的志留系—泥盆系的碳酸盐岩沉积。扬子地区主要发育中—晚泥盆世地层，多属近岸碎屑沉积。华南地区的湘、黔、滇、桂4省(区)，是中国泥盆系发育最齐全的地区，各种岩相均有代表，生物群丰度和分异度均极高。东南地区的长江中、下游和浙、闽、粤等省，为滨海相碎屑沉积，上泥盆统为浅色石英砂岩，产植物、脊椎动物化石，下泥盆统为红色砂岩，与志留系整合接触，中泥盆统尚无可靠化石证据。
石炭系 在华南地层区层序完整，以碳酸盐岩台地沉积为主，植物群从欧美区系发展为华夏区系，动物群属典型的特提斯区系。羌塘—横断山地区，只有少数石炭系出露，其层序与华南地区基本一致。在西北和西部边缘的秦岭—龙门山地区，石炭系代表台地边缘裂陷带的沉积，层序较为复杂，在西南侧滇黔拗拉槽区发育深水碳酸盐复理石沉积，其余盆地内的基本层序为：下石炭统形成以二级碎屑岩为主的沉积旋回，上石炭统形成以二级碳酸盐岩为主的沉积旋回。在海南岛和钦州地区，石炭系与东南亚及日本西部的相关，但目前研究的还不够。
二叠系 在华南地层区以发育典型的华夏植物群和特提斯动物群以及整个二叠纪都有海相沉积，尤以碳酸盐岩发育为特征。在华南地层区，二叠系沉积相的分布在很大程度上决定于扬子、江南、康滇隆起的活动史。在紫松期、祥播期等构造活动相对稳定阶段，形成自隆起区向外展布的内陆棚至拗拉槽盆地的碳酸盐岩相序；在隆林期等海退期或局部上升期，则在隆起区周缘形成海陆交互相沉积。东南地层分区受华夏和云开隆起影响，于早二叠世、中二叠世晚期和晚二叠世形成围绕隆起边缘和陆源碎屑岩相的泥砂岩；其他大部分地区为灰岩与白云岩互层。扬子地区以台地型浅海碳酸盐岩广泛发育为特征；但在隆林期—栖霞期沿康滇、扬子和江南隆起，以及在晚二叠世沿峨眉山玄武岩东缘形成陆源碎屑岩相区。在台湾、钦州地区，二叠纪地层为岛弧、斜坡和深水盆地沉积；钦州地区的早二叠世地层为条带状硅质岩，而晚二叠世为山前盆地磨拉石沉积，两者之间为不整合接触。
Ⅴ 西藏—滇西地层区
本区北部与华南地层区的南界为界，即以班公错向东南至改则，后转向南的怒江断裂为界的西南及西部地区。西藏为南亚板块的一部分，滇西可能是掸泰板块一部分。该区以地台型浅海相砂页岩、石灰岩为主。
寒武系 在藏南为浅变质岩系，厚度大，沿北喜马拉雅普兰县、聂拉木县一线分布；在滇西地区，上寒武统出露于保山、施甸、潞西一带，以震旦系—寒武系公养河群为基底，从沉积相和生物群分析，保山和施甸地区属于典型的稳定地台，而至潞西地区逐渐进入了陆棚外缘地带。
奥陶系 主要见于滇西保山、潞西，藏东察隅及藏南申扎、聂拉木和阿里地区。滇西的奥陶系主要由浅海地台—陆棚相碎屑岩夹碳酸盐岩组成，厚1500～3000m；藏东南的奥陶系以碳酸盐岩夹碎屑岩为主，厚800m左右，所产动物群与扬子区相似，但从早奥陶世晚期至中奥陶世早期所产低纬度暖水型动物群来看，与华南地层区不尽相同，而与华北和掸泰板块之间存在更为密切的关系。
志留系 在该地层区亦属稳定类型沉积，4个统均有分布，厚200～1000m不等，生物群丰富，下统为笔石相；中—顶志留统主要为介壳相。
泥盆系 主要分布于南部喜马拉雅山地区，以碎屑岩为主；北部申扎地区，以碳酸盐岩发育为特征；滇西泥盆系分布情况不明。
石炭系 石炭纪时，本地层区属冈瓦纳大陆东北缘沉积区，下石炭统以陆棚碳酸盐岩或碎屑沉积为主，上石炭统至下二叠统以杂砾岩和火山岩发育为特征，动物群属冈瓦纳区系。拉萨以北(或称冈底斯区)下石炭统为碳酸盐岩台地沉积，上石炭统主要为碎屑岩夹火山岩；藏南的石炭系以内陆棚碎屑沉积为主；滇西区石炭系基本上由浅水碳酸盐岩组成，其层序和动物群特征介于华南地层区和喜马拉雅地层区之间。
二叠系 在喜马拉雅地层区，多为中二叠世和晚二叠世的近礁相中粗粒生物碎屑灰岩，动物群为冈瓦纳型和特提斯型分子。晚二叠世沉积为红色珊瑚礁灰岩，主要属于长兴期。藏南地区二叠系，下部以含砾板岩为特征，中部为海陆交互相的砂岩和页岩互层，上部为海相砂页岩夹灰岩，或以页岩为主，其中灰岩多为内陆棚相介壳灰岩、粗碎屑灰岩夹陆源碎屑岩；含冈瓦纳型Glossopteris植物群，Stepanoviella腕足动物群；这一地区缺乏有可靠化石依据的吴家坪期沉积，但有晚长兴期沉积。滇西地区，二叠系层序不完整，在腾冲地区有早二叠世的杂砾岩，产有与拉萨以北地区类似的早二叠世和中二叠世腕足类和
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