前寒武紀晚期的一個紀,是在中國命名並向國際推薦的一個地質年代單位。開始於約8億年前,結束於約6億年前。在這一時期形成的地層稱震旦系。由於古印度人稱中國為Cinisthana,在佛經中被譯為震旦,故名震旦紀。震旦紀分為早震旦世和晚震旦世,相應的地層為下震旦統和上震旦統,分界線為7億年前。

  1922年,A.W.葛利普根據中國地質調查所的建議,在其《震旦系》一文中,將震旦一詞明確為系一級的年代地層單位名稱,並作為古生界的第一個個系,其范圍包括泰山群或五臺群變質地層之上、寒武系之下的一套不變質或僅輕微變質的地層。1975年在北京召開的中國震旦系討論會,建議以李四光、趙亞曾1924年建立的湖北西陵峽東部震旦系剖面為其標準剖面。1982年7月,中國全國地層委員會在北京召開晚前寒武紀地層分類命名會議,討論瞭震旦系的涵義和使用范圍,基本肯定瞭中國震旦系討論會的意見。並明確指出,震旦系是上前寒武系最上部的一個系一級的年代地層單位,代號為“Z”,其范圍限於湖北長江三峽東部剖面為代表的一段晚前寒武紀地層。

  根據用銣-鍶、鈾-鉛、鉀-氬等方法測定的震旦系的同位素年齡值,一般介於7.98~8.74億年之間。三峽震旦系剖面的蓮沱組上部層凝灰巖中鋯石的鈾-鉛年齡為7.48±0.12億年。根據上述同位素年齡資料,震旦紀的下限推定為距今8億年左右。

  當前國際上劃分前寒武紀與寒武紀的標準,是以硬殼的多門類小型動物群的出現為標志。依據這一原則,震旦紀與寒武紀的界限劃在震旦紀燈影峽期和寒武紀梅樹村期之間。由於在滇東筇竹寺組八道灣段(梅樹村階上部)和三峽水井沱組下部(寒武系底部)獲得瞭一批5.68~5.88億年的同位素年齡數據,在三峽燈影組天柱山段上部和滇東漁戶村組中誼村段上部(均相當梅樹村階下部),分別獲得瞭6.02億年及59690萬年的同位素年齡數據,震旦紀與寒武紀的分界年齡推定為約6億年。震旦紀的延續時間約為2億年。

  根據震旦系上統陡山沱組及其同期沉積物的同位素年齡數據(6.91、6.93、7億年),震旦系上統的底界年齡推定為約7億年,該數值即為早震旦世和晚震旦世的分界年齡。

  地層 在標準剖面上,下統包括蓮沱組和南沱組,上統包括陡山沱組和燈影組大部。

  震旦系在華南廣泛發育,華北和西北地區亦有分佈,是一套以淺海相為主的碎屑-碳酸鹽巖建造(見圖)。

在華南、西北和華北地臺的南緣和西緣,可分別見到1~3層冰磧巖。震旦紀早期局部地區有火山活動,形成火山熔巖或火山碎屑巖,如皖東的蘇傢灣組,川西的開建橋組。

  震旦紀地層可分為兩種主要沉積類型,即北方型和南方型。①北方型分佈於華北地臺周緣地區,以華北地臺東緣的膠遼徐淮地區為主,為濱海-淺海相沉積。早期以濱海相為主,沉積物為砂巖、頁巖,含海綠石;晚期以淺海相沉積為主,主要為碳酸鹽巖;末期轉變為海退相,以砂泥質巖石居多,在華北地臺的南緣和西緣有以羅圈組為代表的冰川堆積。②南方型沉積遍及華南各省和青海、新疆局部地區,為陸相-濱海相-淺海相沉積。早震旦世早期主要為碎屑沉積,以紫紅色砂巖和礫巖為常見,並有火山巖及火成碎屑巖。早震旦世晚期發生大面積冰川作用,產生廣泛分佈的冰磧層,以南沱組為代表。晚震旦世形成廣闊的淺海,以碳酸鹽巖沉積為主,早期砂泥質成分較多,晚期主要為白雲巖-矽質巖建造,局部地區形成膏鹽層。在湘、桂、黔東、皖南一帶矽質成分增加,常形成單一的矽質層。在湖北西部和貴州一些地區,上震旦統是重要的含磷層位,形成一些重要的磷塊巖礦床。中國震旦系劃分對比見表1。

表1 中國震旦系劃分對比簡表

  近10多年來,中國對震旦紀地層進行廣泛、深入的研究,獲得瞭大量古生物、同位素和古地磁資料,國外也對與震旦紀地層大體相當的一段地層作瞭內容基本相同的研究,這就為震旦系在比較可靠的基礎上與國外有關地層進行大致對比提供瞭可能。

  在前蘇聯,研究較好、資料較多的晚前寒武紀地層稱文德系。目前在該段地層中已發現瞭大量以蠕形動物和類水母動物為代表的後生軟軀體動物化石和以文德帶藻類為代表的後生植物化石。後生軟軀體動物的代表屬有皺節蟲(Sabellidites)、古線蟲(Paleolina)、環輪水母(Cyclomedusa)、Pteridinium、Dickinsonia等;後生植物有文德帶藻(Vendotaenia)、基拉素帶藻(Tyrasotaenia)等。文德系的下界年齡一般推定為約6.5億年。根據古生物資料和同位素年齡數據,前蘇聯的文德系相當於中國震旦系上統的大部分,即相當於整個燈影峽階或者部分的陡山沱組的上部。中國震旦系下統及陡山沱組下部,大體相當於文德系之下的庫塔什系的全部和卡拉套系的上部,或者相當於前蘇聯地質學傢提出的貝加爾系的范圍(8~6.5億年)。

  在英國,屬於震旦系的地層為查尼超群,產海鰓目軟軀體動物化石恰尼蟲(Charnia),其時代為6.8億年左右。

  澳大利亞的阿德雷德系,其下界的同位素年齡約為8.02億年左右。阿德雷德系內部含有兩個冰期的沉積物:早期稱為斯圖爾特冰期,含普爾考冰磧層及斯圖爾特冰磧層;晚期稱馬裡諾冰期,產馬裡諾冰磧層。阿德雷德系上部的龐德亞群(龐德石英巖)產世界聞名的伊迪卡拉動物群,其中包括腔腸動物、蠕形動物等許多屬種,具有代表性的屬有環輪水母(Cyclomedusa)、擬水母(Medusinites)、PteridiniumDikinsonia等。

  加拿大前寒武紀末期的地層發育相當完整,在北美具有代表性。其東部紐芬蘭地區,自下而上為康塞普辛群、聖約翰斯群和信號山群。康塞普辛群下部有一冰磧層,上部富產海鰓目軟軀體動物化石,其同位素年齡一般認為在6.1~6.8億年之間。冰磧層的時代有可能和中國震旦系南沱組冰磧層接近,而產海鰓目化石的米斯特肯組、龐德組則有可能和中國震旦系上統的部分地層對比。加拿大西部可以和震旦系對比的地層單元為溫德米爾超群,其下部具有7.26~7.70億年的同位素年齡值。在麥肯齊山區,溫德米爾超群中有兩套冰磧層,下冰磧層稱為西藻冰磧層,有可能與中國的南沱冰磧層對比;上冰磧層稱為克爾冰磧層,有可能和南澳大利亞的馬裡諾冰磧層大體相當,其時代上應屬晚震旦世。

  中國震旦系和各大陸一些典型的晚前寒武紀晚期地層對比見表2。

表2 震旦系國際對比簡表

  生物群 震旦紀生物界的演化與前期相比要迅速得多,形成瞭幾個各具特色的生物群。

  早震旦世(距今8~7億年),微古植物群的面貌和青白口紀微古植物群的面貌比較近似,兩者均以球藻群(Sphaeromorphida)的分子為主,但有一些新變化.出現瞭巨囊藻(Megasacculina)、捷菲鮑裡藻(Teophipolia)等屬。宏觀藻類也與青白口紀的宏觀藻類植物群的面貌基本相似,以Chuaria、ShouhsieniaTawuia3屬為主體,但文德帶藻群開始在局部地區少量出現。

  至晚震旦世,生物界的面貌顯著改變。微古植物群中的分子形態多樣,屬種繁多。其中最重要的是刺球藻群(Acanthomorphida)中個體較大或一些膜殼具有明顯刺狀構造的類型,如波羅的刺球藻(Baltisphaeridium)、Comasphaeridum、Tianzhushania等屬。此外,個體較小的、膜殼具刺狀紋飾的分子,如微刺藻(Micrhystri-dium) 屬的廣泛分佈也是晚震旦世微古植物群的特征之一。這些變化標志著晚震旦世時微古植物群的面貌已開始具有早寒武世微古植物群的色彩。宏觀藻類植物群的面貌在晚震旦世也有明顯改變,除有大量的Chuaria、ShouhsieniaTawuia3個屬的分子廣泛分佈之外,文德帶藻類大量出現並廣泛分佈,其代表屬有VendotaeniaTyrasotaenia,這類化石目前已在歐、美、亞等洲時代大體相同的地層中發現。皖南震旦系藍田組中發現的叢狀藻類(Epiphytaleans)植物群,據目前已知資料,是地質歷史上出現最早的、藻體具有明顯分枝現象,並形成灌木叢狀原葉體的大型藻類植物群,現已確定的屬有Epiphyton、Gordonophyton、Cyathophyton等。據一些學者研究,叢狀藻類屬於紅藻門,這種植物是在早寒武世開始大量繁衍、廣泛分佈的一個藻類植物門類。

  後生動物的大量出現和門類多樣化,是晚震旦世生物群最基本的特征。伊迪卡拉動物群即出現於這一時期。該動物群的一些分子目前已在歐、亞、非、美等洲發現,而以其命名地區澳大利亞南部的弗林德斯山區所產化石最豐富,其中以腔腸動物門為主,兼有環節動物及可能屬於節肢動物的一些化石類群,是一個以軟軀體後生動物為主體的動物群。中國震旦紀地層中發現的主要為蠕形動物和腔腸動物,尤以蠕形動物分佈的地區最廣,縱向分佈亦較長,此外,還有一些遺跡化石及個別海綿動物的骨針。蠕形動物有Sabellidites、Paleolina、Huaiyuanella、Sinotubulites等屬;腔腸動物主要為類水母動物,最常見的為環輪水母(Cyclomedusa)屬;在三峽地區震旦系上統燈影組還發現瞭海鰓目的恰尼蟲屬Charnia

  早震旦世生物群面貌與晚震旦世有比較明顯的變化,前者基本上繼承瞭青白口紀生物群的某些特征,後者則已開始顯示早寒武世生物群的特色,可以說是寒武紀生物群發展的前奏。這些特點,為震旦系內部統級單位的劃分提供瞭重要依據。從生物地層學的角度看,將後生動物的大量出現和高級藻類的繁盛,作為一個新紀的開始也是有理由的。

  地史特征 震旦紀之前,在中國曾有一次強烈而影響范圍很廣的地殼運動,即晉寧運動。伴隨著這次地殼運動有大量巖漿活動。受晉寧運動影響,中國境內形成瞭一種新的古地理格局,許多地區隆起為陸。早震旦世早期,許多地區為剝蝕區,沉積物以陸相為主,火山活動較頻繁。這一時期,僅在華北古陸東緣及東南緣為濱海至淺海環境,以海相碎屑沉積為主,生物比較豐富。早震旦世晚期,氣候變冷,華南普遍形成冰川堆積,塔裡木盆地北緣及庫魯克塔格一帶均發現冰川堆積物。這一時期的冰川堆積物以南沱冰磧層為代表,這一時期可稱為南沱冰期,該冰期的產物在全球許多地區均曾發現。晚震旦世時,中國大部地區地勢低平,氣候轉暖,華南和西北地區有廣泛海侵。早期以碎屑沉積為主,黔、鄂等地具含磷建造;晚期為廣闊淺海環境,氣候漸趨幹熱,白雲巖發育,川南、黔北有蒸發海盆,具膏鹽建造。但在皖南、黔東和湘、桂、粵一帶海水較深,可能為水體比較穩定的還原環境,以含碳矽質建造為主,常含黃鐵礦。震旦紀末期,華北地臺之東、南、西部邊緣及新疆庫魯克塔格地區有冰川堆積,顯示一個前寒武紀最晚期的一個冰期的存在。華北地臺主體,在震旦紀時普遍抬升為陸,遭受剝蝕,無震旦紀沉積,這種狀態,一直繼續到早寒武世早期。

  礦產 震旦紀是一些沉積礦產的重要成礦期之一。這一時期形成的沉積礦產主要有鐵、錳、磷、天然氣和鹽類。這些礦產多分佈於中南及西南各省,其中具代表性的有湘、鄂一帶南沱組的錳礦,川西觀音崖組的鐵礦,湘、鄂、黔地區陡山沱組的磷礦,川、黔地區燈影組的天然氣及鹽類礦產等。在這些礦種中,以磷礦的分佈面積廣、儲量大,具有很高的工業價值和經濟意義。在世界范圍內,震旦紀也是磷礦和鹽類的重要成礦時期。

  由於震旦紀及其相應沉積具有全球意義,不僅在中國,而且在前蘇聯、澳大利亞、加拿大等國對這段地層也都進行瞭比較深入的研究,已獲得瞭豐富的生物地層學、同位素地質年代學和磁性地層學等資料。從地殼演化和生物演化的角度,或從古氣候學的角度,震旦紀都代表著一個特定的地質歷史時期,因此可以從前寒武紀中分出,作為一個國際通用的紀級的地質年代單位。

  由於各國地質學傢對建立一個前寒武紀最晚期的新紀(系)所持的觀點不同,目前對這個新紀(系)的時限和名稱尚未取得一致意見。在中國,地質學傢對震旦紀(系)的時限還持有不同的觀點,有人主張以板溪群底界為震旦系的下界,其同位素年齡為9億年左右,一種主張以蓮沱組的底界為下界,下界年齡為8億年左右,還有人主張以南沱冰磧層的底界為下界,也有人主張以陡山沱組的底界為下界,其同位素年齡為7億年左右。本文采用蓮沱組的底界作為震旦系的下界,其同位素年齡為8億年左右。這個意見是1982年由全國地層委員會晚前寒武紀地層分類命名會議決定、並經國傢科學技術委員會於同年8月批準執行的。關於震旦系的上界,不存在原則分歧,即應以震旦系與寒武系的分界作為震旦系的頂界。

  為瞭解決在國際上建立一個前寒武系最上部的新系(紀),1988年,在國際地科聯地層委員會之下成立瞭一個國際末前寒武系工作組,以便在全球范圍內解決建立該新系(紀)的有關問題。中國的震旦系是建立這個新系的重要候選者之一。(見彩圖)

湖北宜昌蓮沱震旦系地層剖面

  

參考書目

王鴻禎主編:《中國古地理圖集》,地圖出版社,北京,1985。

刑裕盛:震旦系及其在地質年代表中的位置,《國際交流地質學術論文集──為27屆國際地質大會撰寫》Ⅰ,地質出版社,北京,1984。