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弗洛阶是奥陶系第二个阶,其顶、底界线分别被定义为牙形石Baltoniodustriangularis和笔石Tetragraptus approximatus的首现层,层型剖面分别位于我国湖北省宜昌黄花场和瑞典西南部Hunneberg的Diabasbrottet采石场。弗洛期是均分笔石动物群辐射演化的重要时期,大量均分笔石类群在这一时期起源并迅速分异演化,成为该时期生物类群的主体,同时也是弗洛阶内部生物地层划分的主要依据。
目前,相对完整的弗洛阶笔石带序列已经在底界GSSP所在地区(斯堪的纳维亚)及北美(加拿大纽芬兰、美国)等地建立。但是,全球弗洛阶生物地层研究中普遍存在一个问题,即缺乏弗洛阶底界上下连续的含笔石地层,弗洛阶底界的位置不明确。作为弗洛阶底界GSSP的Diabasbrottet剖面,其弗洛阶地层发育不甚好,与下伏特马道克阶地层间可能存在间断,弗洛阶底界在剖面中的具体位置没有得到很好的控制。曾是候选GSSP的纽芬兰Cow Head半岛Ledge剖面也存在类似情况,其弗洛阶底界附近可能存在地层缺失。因此目前已建立的笔石带序列并不连续,很大程度上影响了弗洛阶笔石地层全球对比的精度。我国弗洛阶笔石生物地层研究工作开展较早,在扬子区和江南区都建立了相对完整的弗洛阶笔石带序列,但是这些笔石带序列是依据不同剖面资料所建,缺乏笔石分异度高、层位连续、完整的剖面作为支撑。此外,长期以来,我国在Tetragraptus approximatus带之下一直没有发现上特马道克阶最顶部的笔石带Hunnegraptus copiosus带,对弗洛阶底界(即宁国阶底界或阿伦尼格阶底界)的确切界定造成相当大的困难。
湖南益阳南坝剖面弗洛期笔石的分异度高、产出丰富、保存完好,而且笔石地层发育良好,与下伏特马道克期笔石地层连续,是进行弗洛阶笔石生物地层研究的理想剖面。为解决弗洛阶笔石带划分和对比中存在的问题,本文选择南坝剖面对弗洛阶的笔石古生物学及生物地层学进行了详细研究。通过三年的悉心研究,本文取得了如下重要进展:
1.发现并描述了弗洛期笔石13属28种,其中反称笔石类1属1种,均分笔石类12属27种,包含具有重要生物地层意义的笔石8属10种:Acrograptus gracilis、Baltograptus geometricus、Corymbograptus deflexus、Didymograptellus bifidus、Didymograptus demissus、Expansograptus constrictus、Pendeograptus fruticosus、Pendeograptus pendens、Tetragraptus akzharensis、Tetragraptus approximatus。这是对湖南弗洛阶笔石动物群的首次系统研究,同时也为华南(尤其是江南区)弗洛阶笔石古生物学研究提供了新材料。
2.在弗洛阶地层中,自下而上确立了4个笔石带,即Tetragraptus approximatus带、Pendeograptus fruticosus带、Didymograptellus bifidus带、Corymbograptus deflexus带。首次在湖南弗洛阶中建立了较为完整、可全球对比的笔石带序列。这是目前我国同期地层中首个层位连续的笔石带序列,可与GSSPs地区(斯堪的纳维亚、湖北宜昌黄花场)以及其他弗洛期笔石地层发育较好地区的笔石序列进行对比,大大提高了我国弗洛期与国际同期笔石生物地层对比的精度。
3.在弗洛阶底界之下识别出特马道克阶最项部关键的笔石带--Hunnegraptuscopiosus带。这一笔石带的识别,说明特马道克阶/弗洛阶界线附近的地层是连续的,弗洛阶底界被严格地控制在了Tetragraptus approximatus带底界。南坝剖面是目前已知可以确切界定弗洛阶底界的唯一剖面,它弥补了Diabasbrottet剖面的缺陷,具有成为弗洛阶底界GSSP辅助剖面的潜力。