河南内乡地区上奥陶统牙形类和碳同位素综合地层研究

Perturbations in carbon isotope presented in the Late Ordovician, and seven world-wide δ13C excursions have been recognized so far in the Upper Ordovician. Hitherto, only GICE and HICE have been extensively studied in China, few studies have examined the other five excursions. In this proposal, we intent to carry a detailed conodont and carbon isotope analysis to the Shiyanhe Formation from Sigang section (in Neixiang county) and nearby Shiyanhe section (in Xichuan county), both are characterized by successive Katian (possibly including early Hirnantian) carbonate deposits with abundant conodonts. This work is expected to present a high resolution and continuous Katian carbon isotope record which is constrained by elaborated conodont biozones, so that the Siyanhe Formation of the studied sections can be correlated with the contemporaneous representative sections in northern America and northern Europe. This study is also expected to make the two studied sections in the Neixiang area a reference for the study on the Katian integrated stratigraphy in China.

全球晚奥陶世碳同位素组成曾发生过显著的变化，现已可识别出7个具有全球对比意义的漂移事件。然而，目前国内的相关研究主要集中在GICE和HICE这两个漂移上，针对其他5个漂移的研究则基本缺失。本研究拟通过对凯迪期（或含赫南特早期）碳酸盐岩地层连续沉积并富含牙形类化石的河南内乡两条剖面进行系统的牙形类和碳同位素地层研究，获取一条在精细牙形类生物带约束下连续的凯迪期高分辨率无机碳同位素曲线，并与北美和北欧同时期代表剖面实现精确的洲际对比，从而使内乡地区相关剖面成为我国上奥陶统凯迪阶综合地层研究的参考。

在上奥陶统凯迪阶已发现6个具有洲际对比意义的碳同位素漂移，自下而上分别是：GICE、Kope、Fairview、Waynesville、Whitewater和Elkhorn，但国内关于这一层段的研究主要集中于GICE漂移，其他5个极少涉及。研究这5个漂移在中国的表现，可以明确其是否反映全球性碳循环异常，可进一步扩大碳同位素地层学在这一时段地层对比中应用的空间范围。在国家自然科学基金的宝贵资助下，项目组先后3次赴河南内乡-淅川地区开展野外地质调查工作，对该地区出露的上奥陶统凯迪期地层进行了详细测量和采样，采集牙形类样品和碳同位素样品数百件。经过室内分析测试，共获得牙形类化石近1.5万枚，扫描电镜照相600余张，碳氧同位素数据300余组。项目取得以下主要认识和进展：1）在内乡地区石燕河组识别出4个牙形类化石带，分别是：Oulodus ulrichi带、Oulodus robustus带、Aphelognathus grandis带和Aphelognathus divergens带，时代为晚奥陶世凯迪阶Ka2-Ka4。2）运用定量统计法对内乡地区石燕河组牙形类动物群进行分析，共识别出5个牙形类生物相，分别是：Aphelognathus-Oulodus相、"Plectodina"相、Panderodus相、Drepanoistodus相和Phragmodus相。3）在精细生物地层格架下，剔除具有明显成岩影响的样品后，识别出4个碳同位素漂移，分别是：Fairview、Waynesville、Whitewater和Elkhorn，首次为这些碳同位素漂移提供了可靠的生物地层位置。4）通过对内蒙古乌海地区中-晚奥陶世牙形类的研究，使用多元统计方法对台缘相区达瑞威尔阶的牙形类生物相进行了详细的分析，提出了华北碳酸盐岩台地边缘相区中-上奥陶统可与国际对比的牙形类生物地层序列。