甘肃平凉中-上奥陶统界线附近生物地层、锆石U-Pb年代地层与碳同位素地层

The Darriwilian-Sandbian Guanzhuang section in Pingliang, Gansu Province is outstandingly characterized by (1) alternative distribution of limestone and shale which contain biostratigraphically highly diagnostic conodonts and graptolites, (2) including conodont species used for biozonations in Baltoscandia and North American Midcontinent, and (3) developing more than ten layers of K-bentonites. Based on such almost unique geological conditions, studies on conodont and graptolite biostratigraphy, zircon geochronology, and carbon isotope chemostratigraphy could be carried out synchronously at the Middle-Upper Ordovician boundary (i.e. Darriwilian-Sandbian boundary) interval of the Guanzhuang section. The results could be used for (1) attaining the 206Pb/238U ages of the datum near or even at the base of the Sandbian Stage, which are invaluable for the calibration of the Sandbian age in the International Chronostratigraphic Chart, and (2) establishing the Darriwilian-Sandbian δ13C curves restricted by U-Pb ages. Both the 206Pb/238U ages and δ13C curves will be well controlled by precise conodont and graptolite biozones. Carbon isotope research will also be carried out at Dawangou section, the auxiliary stratotype for the base of the Upper Series of the Ordovician System, to understand the variations of δ13C values from the O2/O3 boundary interval better.

甘肃平凉官庄中-上奥陶统剖面具有以下几个显著的特征：（1）岩性以灰岩和页岩互层为特点，同时发育丰富的可以系统建带的笔石和牙形石生物群；（2）牙形石既有北美中大陆型又有北大西洋型的特征分子；（3）发育多套薄层凝灰岩（或为钾质斑脱岩）。单剖面同时具备这些特点在全球奥陶系剖面中都很罕见。基于此，可以在该剖面中-上奥陶统界线附近同步开展笔石和牙形石生物地层、锆石U-Pb年代地层以及碳同位素地层综合研究。由此，可以（1）获得具有高精度笔石和牙形石生物地层控制的界线附近的U-Pb年龄值，以有效地校验国际地质年代表上桑比阶底界现有的估算年龄值（458.4±0.9Ma）；（2）建立具有精确生物地层和U-Pb年龄控制的中-上奥陶统的碳同位素曲线。同时，为了更好地查明中-上奥陶统界线附近碳同位素演化特征，拟在该界线国际副层型剖面——新疆柯坪大湾沟剖面同步开展研究。

位于甘肃省平凉市的平官庄剖面，系平凉组建组剖面，因地质条件优越曾参选上奥陶统底界国际标准层型。但是，由于平凉组与下伏三道沟组界线出露不佳，使得针对剖面的研究，特别是与国际“金钉子”评选相关的研究受到严重制约。笔者等在距其西约200余米的采石场内首次发现了新开采出来的奥陶系露头，即采石场剖面，并在出露的页岩中采集到丰富的奥陶纪笔石标本。基于此，2017年申请并获得国家自然科学基金为期三年的项目资助，开展以平凉两条剖面为主（新疆柯坪大湾沟剖面等作为辅助剖面）的笔石和牙形石生物地层、碳同位素地层以、锆石年代地层及旋回地层学研究。本次研究旨在明确平凉两条露头剖面出露地层之间的对比关系，通过IDTIMS锆石U-Pb测年获得高精度绝对年龄值，结合生物地层研究结果进而对国际桑比阶底界年龄起到积极的校验作用，同时获得较为完整的有生物地层和年代地层约束的中奥陶统达瑞威尔阶-上奥陶统桑比阶的δ13C曲线。经过多轮野外工作以及大量样品分析，目前取得以下主要成果：（1）确定采石场剖面出露地层对应Climacograptus bicornis笔石带和Belodina compressa牙形石带，对比官庄剖面平凉组上部；（2）平凉组内发育的凝灰岩层获得458-457Ma的绝对年龄；（3）建立了平凉组、大湾沟组-坎岭组以及一间房组-吐木休克组的较为完整的碳同位素曲线，明确了达瑞威尔期-桑比期碳同位素的演化特征；（4）定量恢复了平凉组（中上部）、萨尔干组及坎岭组的沉积时限（分别为4.78 Myr、2.63 Myr和2.64Myr）与沉积速率。