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泥盆系是新疆出露最广泛的地层之一;新疆北部泥盆系与铁、铜、铅、锌、金等矿产关系紧密。下泥盆统多分布在准噶尔盆地的北缘,在西准沙尔布尔提山地区出露为马拉苏组,在东准富蕴县扎河坝一带出露为托让格库都克组,在奇台县北塔山一带出露为卓木巴斯陶组。下泥盆统地层总体上呈北西南东向带状展布,多发育小型断层,褶皱较少,仅在北塔山地区发育一北西向背斜。
马拉苏组以浅海相陆源碎屑岩、火山质陆源碎屑岩为主,夹少量火山碎屑岩;托让格库都克组以火山碎屑岩、火山质陆源碎屑岩、中性火山岩为主,夹少量的沉积岩以及灰岩透镜体;卓木巴斯陶组中以浅海相陆源碎屑岩、灰岩为主,夹火山质碎屑岩及火山碎屑岩。
区内埃姆斯期沉积中均含有丰富的古生物化石。经过笔者及分队其他人员2010-2011两年的野外调研中采集到了大量的腕足、珊瑚、三叶虫、苔藓虫、角石、菊石等动物化石,其中腕足占90%以上。
本次工作鉴定出腕足化石24属48种,本文详细描述了腕足动物化石24属45种。笔者根据东准与西准动物化石组成及面貌上的差异将其分为“西准Leptaenopyxis bouei动物群”和“东准Spinatrypa khalfini动物群”。二者共同的特征是腕足在动物群中的含量占绝对比例,而且二者的组成中共同属占得比例达95%以上,二者的化石组成中都是石燕类占优势。二者之间最明显也是最重要的区别在于“西准动物群”中除石燕贝类外扭月贝类的Leptaenopyxis bouei等分子较发育;而后者中无洞贝类的Spinatrypa waterlooenis,Spinatrypakhalfini、Atrypa sp.等占绝对优势。另外,在西准地区没有发现角石及菊石,在东准卓木巴斯陶组中发现少量的泥盆杆石和菊石。
根据腕足动物群纵向上的特征变化将西准动物群划分出Coelospira sp.-Isorthis sp.组合、Paraspirifer gigatean组合两个动物组合:
一、Coelospira sp.-Isorthis sp.组合代表了西准地区早埃姆斯期的生物面貌,特征分子为Coelospira sp.,Isorthis sp.,Leptostrophia rotuna,Levenea sp.,Eodevonaria sp.等。以发育壳体较小的分子为主要特征,壳体微纹饰一般以放射线为主,壳褶一般不强;除Coelospira sp.等少数分子发育同心层外其他分子一般不具同心纹饰。该组合代表了水温较凉、水动力较弱的环境。
二、Paraspirifer gigatean组合代表了西准地区晚埃姆斯期的生物面貌,大多数分子的个体都较大,一般宽度都在4cm以上。该组合中石燕类最为发育;其次为扭月贝类。该组合的特征分子为:Paraspirifer gigatean,Paraspirifer rariplicatus,Paraspirifer breviplicatu,Xingjiangospirifer junggarensis,Xingjiangospirifer junggarensis,Arospirifer murchisoni,Branchyspirifer mesoplicatus等。该组合中个体较大的分子发育多,壳体纹饰多种多样:石燕类以宽平的壳褶为主,少数发育同心皱;扭月贝类以细密分枝状的壳线为主,并发育较弱的同心皱;无洞贝类大多数放射褶和同心层共同发育,壳体上密布壳刺。该组合代表了水温较暖水动力较强的环境。
将东准动物群划分为Leptocoelia sinica组合及Spinatrypa khalfini组合:
一、Leptocoelia sinica组合代表了东准地区早埃姆斯期的生物面貌,特征分子为:Leptocoelia sinica,Coelospira sp.,Eodevonaria sp.等,其中Leptocoelia sinica亦为优势分子。该组合与西准Coelospira sp.-Isorthis sp.组合极为相似,总体生物面貌差异不大,二者中均以个体较小的属Leptocoelia和Coelospira为主,西准地区较为发育属Isorthis、Leptaenopyxis在东准地区发育较少。该组合的时代与西准Coelospira sp.-Isorthis sp.组合时代一致。
二、Spinatrypa khalfini组合代表了东准地区晚埃姆斯期的生物面貌,特征分子包括Spinatrypa khalfini, Spinatrypa waterlooenis,Acrospirifer increbescens,Branchyspirifermesoplicatus,Khinganospirifer magnificus,Paraspirifer gigantea等,其中Spinatrypa khalfini是特征分子也是优势分子。该组合与西准的Paraspirifer gigatean组合较相似,二者的时代一致。
将北准地区(包括东准动物群和西准动物群)与我国北部其他地区同时代地层中的腕足动物群进行对比发现:北准埃姆斯期腕足动物群和内蒙古地区东乌珠穆沁旗敖包亭浑迪组腕足动物群中相同属16个,相同种12个;与东北地区小兴安岭的金水组腕足动物群中相同属13个,相同种7个;和东北地区霍龙门组腕足动物群中相同属17个,相同种10个,宝清地区黑台组腕足动物群中相同属14个,相同种6个,大兴安岭的乌努尔组腕足动物群中相同属15个,相同种7个。说明准北地区的腕足化石的产出层位和上述等地的应该大致相当;并根据个别属种在世界范围的时代意义,确定了马拉苏组、托让格库都克组、卓木巴斯陶组的时代为早泥盆世埃姆斯期。
结合剖面特征,分析了北准地区早泥盆世埃姆斯期的沉积环境和沉积相:马拉苏组中下部发育典型的河控三角洲相,上部发育浅海陆棚相;托让格库都克组地层受火山活动干扰强烈,发育浅海陆棚斜坡亚相、浅海碳酸盐台地亚相、浅海碎屑岩相等沉积相;卓木巴斯陶组下部发育海退系列的滨浅海沉积相,中上部发育障壁岛向陆迁移的海进序列。上述沉积相分析可以得出:研究区在布拉格期末期-早埃姆斯期发育了一次规模较小速度较缓慢的海退,晚埃姆斯期-早埃菲尔期大规模海进。