韩国宁越文谷组特里马道克期三叶虫
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发布时间：2022-04-22 05:35
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时间：2023-06-23 06:20
D.H.Kim D.K.Choi
（Department of Geological Sciences，Seoul National University，Seoul 151-742，Korea）
摘要 文谷组主要由碳酸盐岩组成，含少量页岩，代表浅海相环境。根据优势岩相组合，如条纹岩、粒状灰岩至泥粒灰岩、扁平砾石砾岩和泥灰岩至页岩相，它可以分为4段。底段，约45m厚，主要由条纹岩、粒状灰岩至泥粒灰岩组成，夹薄层扁平砾石砾岩。三叶虫出现在底段的最下部几米厚的范围内。下段以出现一厚层（厚30～35m）白云岩层序为准，未采到三叶虫。中段厚35～60m，以条纹岩和扁平砾石砾岩互层为特征，偶尔夹粒状灰岩至泥粒灰岩。Kainella，在中段唯一出现的三叶虫产出在本段最下部（约30cm厚）地层内。上段厚50～60m，包括条纹岩、粒状灰岩至泥粒灰岩、扁平砾石砾岩和泥灰岩至页岩相。该段产有相对丰富和不同种类的三叶虫，以及腕足类、海百合类、介形类和动物种类未定的化石。在文谷组中化石的出现被*在三个分割的地层区间内，可分别称为下部、中部和上部动物群。下部动物群以Yosimuraspis为主，其次为ujuyaspis和Pseudokainella，其时代为特里马道克早期。可与中国华北的动物群相比较。中部动物群只有Kainella，可与北美和阿根廷的特里马道克中期动物群相对比。上部动物群主要包含全球性的三叶虫种属，具有Micragnostus、Asaphellus、Shumardia、Hystricurus、Apatokephalus和Dikelokephalina，以及一些地方性的种属，如Hukasawaia cylindrica和Koraipsis spinus。它可与韩国Duwibong层序中的Dumugol动物群及中国华北和澳大利亚的特里马道克晚期动物群相对比。
关键词 三叶虫 奥陶纪 特里马道克期 对比 文谷组 韩国
1 引言
文谷（Mungog）组为韩国宁越（Yeongweol）寒武－奥陶纪朝鲜超群的下奥陶统部分。该组已知产有各种无脊椎动物化石。Yosimura[30]首先报道了在文谷组中产有化石，接着Kobayashi和Kimura[18]记录了该组早奥陶世的笔石。Kobayashi[15]描述了文谷组中3个三叶虫类。所有这些材料都汇编在Kobayashi[16]关于文谷动物群的专题研究中。在过去的三十多年中，没有发表过有关大型无脊椎动物的占生物学研究，直到最近才报道了文谷组的其他化石[11，12，22]。这些发现大大地修改和补充了以前的文谷组地层方案。本文总结了文谷组精确的生物岩石地层和地层生物框架，讨论了文谷组三叶虫动物群，并与其他地方同时代的动物群作了对比。
2 地质背景
韩国寒武奥陶纪沉积岩统称为朝鲜超群，出露在Ogcheon褶皱带东北部（图1）。沉积物主要包括灰岩、白云岩，其次为砂岩和页岩。据推测，它们是在早古生代中朝地块边缘的*边缘型凹陷内沉积的。Kobayashi等[19]在朝鲜超群中分出5类层序，即Duwibong、宁越（Yeongweol）、旌善（Jeongseon）、平昌（Pyeongchang）和闻庆（Mungyeong）层序，每类层序具不同的岩相序列和地理分布。宁越层序朝鲜超群分为5个组，向上依次为Sambangsan、Machari、Wagog、Mungog和Yeongheung组。下面3个组归于寒武系，上面2个组归于奥陶系[17]。
图1 韩国Ogcheon褶皱带东北部早古生代朝鲜超群的分布示意图
本研究中所有被研究的三叶虫均采自位于宁越与平昌地区间的宁越层序
文谷组由不同岩相类型组成[6，21，22]，厚度达200m以上。它整合于Wagog组之上，后者为一厚层浅灰至灰色块状白云岩层序（厚约250m）。文谷组逐渐整合过渡到Yeongheung组，后者主要为暗灰色白云岩和灰岩。最近的沉积学研究显示文谷组属*架环境沉积，其范围从潮坪[21]到稍深一些的潮下环境[6]。
3 岩石地层
文谷组由Yosimura[30]建立，并将其分为三部分：下部为浅蓝灰色灰岩、泥灰岩和浅绿色页岩；中部主要由灰色块状含白云石灰岩组成，夹红色砂质灰岩和黑色燧石透镜体；上部为浅蓝灰色灰岩、泥灰岩和浅绿色页岩互层。另一方面，太白山区域地质研究小组将文谷组改名为三太山组，认为Yeongheung组不整合于三太山组之上。Son等[27]认为三太山组不能从岩性上与Machari组相区分，因此将之合并至Gonggiri组。在本研究中我们将介绍根据主要岩相地层序列而修正的文谷组岩石地层框架。
3.1 岩相
在本研究中，4个主要岩相被用来描述文谷组：即①条纹岩相；②粒状灰岩至泥粒灰岩相；③扁平砾石砾岩相；④泥灰岩至页岩相。
条纹岩相以钙质层与泥质层互层为特征，显示出显著的带状特性。每个单元厚几毫米至几厘米。钙质层的岩性是变化的，可从泥灰岩变化至粒状灰岩。在钙质层内经常可观察到正粒序、交错层理和生物扰动作用。在条纹岩相内存在广阔的构造系列，通常表现为平面层理、透镜状层理、结核状层理和压扁层理[6，21]。该岩相的沉积环境被认为是受风暴影响的*间带至潮下带环境[21]或浅斜坡至深斜坡[6]。
粒状灰岩至泥粒灰岩相通常以中至极厚层状、块状至弱层状灰岩或白云岩形式出现。虽然颗粒因白云石化很难确认其原始颗粒，但可推测其为球状粒、生物碎屑或鲕粒。在本组下部的该岩相内夹有燧石结核或燧石层，尽管厚度不同（通常小于5cm），但具有很好的侧向连续性，并常常显示不同的平行层理。该岩相被解释为浅水潮下带环境[21]或浅斜坡[6]环境沉积。
扁平砾石砾岩相是文谷组与众不同的岩相之一，主要出现在本组的中上部。砾石磨圆度好，呈盘状至球状形态，长几毫米至几厘米。它们由灰泥或生物骨骼及非骨骼颗粒组成。厚层扁平砾石砾岩层通常具有十分稳定的层厚，而较薄层常常在侧向上尖灭。其厚度一般为几分米，但在一些地方其厚度可从几厘米至2m。砾石为碎屑支承或基质支承，分选较差；它们显示出变化很大的内碎屑定向，包括混杂堆积、不清晰叠瓦状或竹叶状叠加。Paik等[21]认为扁平砾石砾岩沉积在潮上至潮下带环境，而Choi等[6]解释它们沉积在中斜坡至盆地环境。3.2文谷组的划分
根据前面所述的岩相组合，文谷组可分为4段：底段，约45m厚；下段厚30～35m；中段厚35～60m；上段厚50～60m。图2是文谷组的简化柱状图，显示地层中岩相和化石的出现位置。
图2 文谷组的综合柱状图显示各段的地层和三叶虫物群的层位
底段，主要由条纹岩、粒状灰岩至泥粒灰岩组成，偶尔夹薄层扁平砾石砾岩层。三叶虫出现在底段的最下部几米厚的范围内。文谷组的底界很容易被确认，它以平面至结核状层理条纹岩层的出现为标志，上覆于Wagog组的浅灰至灰色块状白云岩之上。化石限于底段的最下部几米厚的范围内；它们主要是肢解的三叶虫和腕足动物。底段的显著特征之一是在该段中部的粒状灰岩至泥粒灰岩内出现燧石层或燧石结核。该段的上部主要为条纹岩，其次为粒状灰岩至泥粒灰岩。
下段为灰色块状普遍白云石化的粒状灰岩至泥粒灰岩层序。块状白云岩上覆在底段条纹岩之上，其上为中段的平面至结核状层理条纹岩。块状白云岩也出现在文谷组的其他段内，但它们非常薄，很少达到几米厚。下段未发现化石。
中段首先为条纹岩和扁平砾石砾岩层的互层。在该段的上部出现少量粒状灰岩至泥粒灰岩。粒状灰岩至泥粒灰岩相和条纹岩相组合并非只有中段才有，在底段和上段也有类似的岩相组合。然而，由于缺乏具燧石层的粒状灰岩至泥粒灰岩，它很容易与底段相区分，同时，它又以缺乏泥灰岩至页岩相与上段相区分。三叶虫，Kainellasp.cf.K.euryrachis，最近在该段最下部的条纹岩层（约30cm厚）中获得[12]。
上段具有不同的岩相，包括泥灰岩至页岩相、扁平砾石砾岩相、粒状灰岩至泥粒灰岩相和条纹岩相。它以出现浅绿灰色泥灰岩至页岩相为特征，并以此与本组其它段相区别。该段的最上部出现红灰色粒状灰岩至泥粒灰岩，上面为Yeongheung组的纹层状灰泥岩。该段产有种类较多、数量丰富的无脊椎动物化石，包括三叶虫、腕足动物、介形类、海百合类和未确定的生物种类化石。
4 生物地层及对比
在文谷组*鉴定出13种三叶虫。它们产自三个分开的地层间隔段内（图2）：从下向上依次为底段的最下部几米、中段的最下部地层和上段。在这里它们分别命名为下部、中部和上部动物群。
4.1 下部动物群
下部动物群包括4种三叶虫，有Yosimuraspis vulgaris、Jujuyaspis sp.、Pseudokainellasp.及Pilekidae gen.et sp.indet（图3A—E）。其中占优势的是Yosimuraspis，其次为Ju-juyaspis和P seudokainella，被认为相当于Yosimuraspis带。以前在Yosimuraspis带中还报道有Asaphellus tomkolensis[16]。然而迄今为止未在下部动物群中发现Asaphellus的标本。相反，Jujuyaspis和Pseudokainella及Yosimuraspis组合似乎更重要，因为这些属被认为是特里马道克早期的代表性三叶虫。腕足动物通常出现在一定层位，包括Obolus、Palaeobolus、Westonia和Eoorthis。
图3 韩国宁越文谷组下部、中部和上部动物群的代表性三叶虫
下部动物群：A—Yosimuraspis vulgaris Kobayshi，1960，头盖，×1.3；B—Yosimuraspis vulgaris Kobayshi，1960，尾部，×3.2；C—Jujuyaspis sp.，头盖，×1.6；D—Jujuyaspis sp.，尾部，×2.7；E—Pseudokainellasp.，头盖，×9.6.中部动物群：F—Kainella sp.cf.K.euryrachis Kobayashi，1953，头盖，×2.1；G—Kainella sp.cf.K.euryrachis Kobayashi，1953，头盖，×0.7；H—Kainellasp.cf.K.euryrachis Kobayashi，1953，尾部，×1.6.上部动物群：I—Micragnostus coreanicus Kobayashi，1960，头部，×12；J—Micragnostuscoreanicus Kobayashi，1960，尾部，×10；K—Asaphellus sp.，头盖，×3.9；L—Asaphellus sp.，尾部，×3.3；M—Dikelokephalina asiatica Kobayashi，1934，头盖，×3.2；N—Dikelokephalina asiatica Kobayashi，1934，尾部，×4.5；O—Hystricurus megalops Kobayashi，1934，头盖，×4.3；P—Hystricurus megalops Kobayashi，1934，尾部，×5.7；Q—Apatokephalus hyotan Kobayashi，1953，头盖，×6.3；R—Koraipsis spinus Kobayashi，1934，头盖，×2.6；S—Shumardia pellizzarii Kobayashi，1934，头盖，×16；T—Hukasawaia cylindrica Kobayashi，1953，头盖，×16
虽然文谷组下部动物群可能相当于朝鲜超群Duwibong层序中的Eoorthis带或Pseu-dokainella带（表1第2列），并在后面两个带已知产有Pseudokainella，但至今为止，在韩国其他地方还没有发现与文谷组的下部动物群亲近的动物群组合[17]。有趣的是，与下部动物群可准确对比的动物群组合在中国华北有很好的出现。Yosimuraspis属已被用作中国华北特里马道克下部层序中的带化石[3～5，8，31]。含有Yosimuraspis的Jujuyaspis和Pseudokainel-la组合在中国华北均有报道[4，5，8，31]。简而言之，文谷组的下部动物群可与中国华北的osimuraspis组合带（表1第3列）很好地对比。Yosimuraspis和Pseudokainella属在扬子地台[23]和江南斜坡带[24]也已有报道。基于这些发现，下部动物群可与扬子地台的部分Apa-tokephalus yanheensis-Songtaia cylindrica组合带（表1第4列）及江南斜坡带的Onychopy-ge-Hysterolenus带（表1第5列）相对比。
表1 文谷组三叶虫动物群与世界上其他地方同时代的动物群的对比
Jujuyaspis属具很短的地层范围和很广的地理分布[1,28]，这提供了下部动物群与世界其他地方精确对比的基础。在斯堪的纳维亚，Jujuyaspis keideli norvegica出现在比Dictyonema flabelliforme层位稍高的Boeckaspis带内。暂定的寒武－奥陶系界线划在Boeckaspis带的底部，在含ujuyaspis层位之下约3m处[21]。在南美的Parabolina argentina带中已报道了Jujuyaspis keideli的存在。在北美，Jujuyaspis出现在Symphysurina bulbosa亚带[7，20.28，29]。
4.2 中部动物群
中部动物群仅为单独出现的Kainellasp.cf.K.euryrachis Kobayashi，1953（图3F—H）。Kainella属在南美、北美和亚洲都已有记录。在韩国，Kainella euryrachis出现在朝鲜超群Duwibong层序的Asaphellus带，但Kainella euryrachis出现的精确地层位置似乎还不能确定。在北美的D带和E带中[7]和阿根廷的Kainella meridionalis带[10]已有许多Kainel-la种的报道。以前在中国和越南[15]已有3个Kainella种被证实[8,25]。然而，所有这些亚洲种都建立在头盖基础上，看起来似乎缺乏Kainella的典型特征；并且没有相伴的尾甲，将它们归为Kainella好像是不恰当的。总之，中部动物群可以与北美的D带、E带及南美的Kainella meridionalis带相比。这个结论与在文谷组中部动物群，北美Symphysurina bulbosa亚带和南美Parabolina argentina带中出现ujuyaspis相一致。
4.3 上部动物群
上部动物群包含8种三叶虫，它们是Micragnostus coreanicus Kobayashi，1960、Shu-mardia pellizzarii Kobayashi，1934、Apatokephalus hyotan Kobayashi，1953、Hystricurus megalops Kobayashi，1934、Dikelokephalina asiatica Kobayashi，1934、Asaphellus sp.、Hukasawaia cylindrica Kobayashi，1953和Koraipsis spinus Kobayashi，1934（图3I—T）。除了三叶虫之外，还有腕足类、介形类、海百合类、Sphenothallus、Plumulites和Anatifop-sis[11,16]。
总体上，上部动物群与朝鲜超群Duwibong层序中的Dumugol动物群坚密相似[13,14]，两个动物群间共有许多无脊椎动物的属种。然而应该注意的是，虽然文谷组上部动物群与Dumugol动物群总的相似性很明显，但Dumugol组的生物地层分带并不能直接应用于文谷组。换言之，上部动物群集体中含有包括Dumugol组中的Asaphellus、Protopliomerops和Kayseraspis带内的三叶虫成员（表1第2列）。
已经证实，在中国华北和澳大利亚特里马道克期上部层序中，上部动物群可与它们很好地对比。中国华北冶里组Asaphellus trinodosus带[5,31]或Koraipsis带[8]共有一些文谷组上部动物群的三叶虫属，它们是Asaphellus、Hystricurus、Koraipsis和Dikelokephalina。在中国华南已报道有十分丰富和多种特里马道克晚期三叶虫动物群[24]。虽然它们的成员组成与文谷组上部动物群完全不同，但是一些全球性的三叶虫属的出现，如Asaphellus、Shumardia和Apatokephalus，使它有可能与江南斜坡带部分Apatokephalus latilimbatus-Taoyuaniaffinis或Shumardia acutifrons-Asaphopsoides组合带的上部动物群相比较（表1第5列）。澳大利亚帕库塔砂岩中定名为第二组合的特里马道克晚期三叶虫组合[26]，显示了与文谷组上部动物群很好的相似性，并可与之对比（表1第6列），另外还具有相当多共同出现的属，如Asaphellus、Hystricurus、Koraipsis和Shumardia。
致谢 感谢北京大学白志强在本文手稿的准备期间提出有益的见解。本研究的经费由韩国教育部1996年基础科研项目资助，项目编号为BSRI-96-5405。
（余青译，聂浩刚校）
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