层序地层学研究的目的之一，便是试图为人们提供一个由一定空间和时间所限定的等时年代地层格架（Posamentier等，1988,1992）。因此，层序地层学研究，应该对年代地层学研究、尤其是新的年代地层表的建立，起到推动作用。近年来，国内外许多学者在相关领域里的探索（Loutit等，1991;Posamentier等，1992;Holland,1995;Brett,1995;Sheehan等，1997；殷鸿福等，1995；王训练，1995,1997；梅仕龙，1996；王鸿祯等，1996；史晓颖，1996），已初步说明了这种结合的潜力。
与其他的地质时代一样，奥陶纪自从作为早古生代中期的一个纪开始（Lapworth,1879），其地层系统及界线的划分，以及洲际间的对比等，就一直是各国学者的研究重点。以统（Series）或亚系（Subsystem）为例，各国各地区的划分就一直存在很大分歧，而阶（Stage）的划分就更是如此（汪啸风，1992）。
以创始区英国为代表的西北欧，奥陶系长期使用6统的划分，并被广泛引用。近年虽经厘定，但仍包含5个统的划分（Fortey,1995）；北美奥陶系虽有四分的命名，但素有三统的用法（Ross和Ross,1992）；而在波罗的海、地中海地区，以及中国、澳洲等地，长期以来许多学者则多使用三分的方案（Janusson,1976,1984;Mannil,1990;Thomes,1960;Webby,1976；卢衍豪，1959,1975,1982；盛莘夫，1974；穆恩之，1974,1979；张文堂，1962,1982）。而最近在美国Las Vagas举行的第七届国际奥陶纪会议，又进一步提出了一个将奥陶系三分的方案（Cooper等，1995）。与此同时，则有许多学者提出并使用两分（统或亚系）的方案（Whittington and Williams,1964;Williams等，1972;Havlicek and Marek,1973;Bednarczgk,1971;Skevington,1973；项礼文等，1980；汪啸风，1980；赖才根等，1982）。以最近澳大利亚Webby（1991）及中国汪啸风等人（1992,1993）的方案为代表，他们均以Nemagraptus gracilis的首次出现为标志，将奥陶系先划分为两个亚系（Subsystem）后，再进行统、阶的划分。
笔者通过对扬子地台东南部奥陶系的层序地层研究，初步确定了其层序地层格架，标定了海平面变化序列的生物－年代地层属性，并与中国其他地台以及世界主要大陆进行了对比。综合已有的古地磁、古生物等方面的资料，在奥陶系年代地层划分方面取得了一些新的认识，现陈述于下。如前所述，此处涉及的层序级别及相关概念，以综合最近王鸿祯和史晓颖（1996）以及王鸿祯（1999）和王训练（1999）的方案为准，奥陶纪生物带则根据汪啸风及陈旭等中国学者最近（1992～1996）的成果加以综合。
一、上扬子地台东南缘奥陶系层序地层更高级别旋回的构成
比较前述18个层序的沉积特征及时空展布，可以根据相邻层序之间在海进或海退趋势上的相似性与相关性和较显著的层序界面（图3-1；表4-1；图4-1、4-2），将其归并为4个层序组。因分别形成在相对海侵或相对高位背景下，故可称为海侵层序组（TSS）或高位层序组（HSS），分别代表二级海平面旋回——中层序内海侵及高位两个沉积阶段。由此可将这四个层序组归并为两个中层序。下部由OSq1—OSq12组成，上部由OSq13—OSq18组成。其总体特征如下：
1.层序组1
它包括OSq1—OSq7。在台地区包括南津关组、分乡组及红花园组；台缘斜坡区由盘家嘴组、马刀育组及桃花石组等构成；盆地区由白水溪组及桥亭子组底部组成。包含了Rhobadinopora flabelliforme—Tetragraptus approximatus生物带（曾庆銮等，1987；汪啸风等，1996），大致与Tremadoc统及Arenig统底部（Fortey,1995下同）相当。
在台地相区，这7个层序均缺失LST。下部层序的TST厚度小，底面往往呈波状起伏，并包裹有滞留砾或暴露带残积物；上部层序的TST则以泥页岩较多为特征，含笔石等。7个层序的HST多为含角砾白云岩、白云质灰岩、藻（礁）灰岩，顶部或上部，则多见淡水方解石晶洞、膏溶角砾等暴露特征。在台缘斜坡相区，LST或SMST多为扇状—楔状展布的碳酸盐岩碎屑流沉积物。TST主要由泥灰岩、灰岩组成，顶部多发育有相对饥饿状态下沉积的薄层状含碳质泥灰岩及瘤状泥灰岩等，富含笔石、三叶虫、腕足等化石。其HST则多为中厚层状灰岩、泥灰岩，有的还出现白云质灰岩，OSq6顶部则为起伏不平的侵蚀面。盆地相区的这7个层序则为含笔石及少量腕足的薄的粉砂岩、泥岩。
根据曾庆銮（1991）的研究，该阶段宜昌一带腕足底栖组合基本上以Benthic Assemblage1-2（BA1-2）为主。各相区OSq1底部与晚寒武世地层之间往往呈大的间断或岩性截然的接触关系（图3-1，图4-1、2），则说明寒武—奥陶纪之交曾经发生过较大规模的海平面变化。相对来说，由于这7个层序彼此间沉积相无太大的跳跃，主体又都在台缘斜坡相区发育，并在时空上总体呈现出退积—加积趋势，因而可视为奥陶纪新海侵发生之初的海侵层序组。
2.层序组2
包括OSq8—OSq12。在台地区对应于大湾组和牯牛潭组，斜坡区相当于九溪组；盆地区则为桥亭子组。时限跨越Didymorgraptus.deflexus—D.murchisoni带，大致与ArenigLlanvirn统相当。
台地区的这5个层序未见LST。TST以薄层状生屑灰岩、瘤状泥灰岩为主，富含腕足、笔石、头足等。HST以中薄层—中厚层状生屑灰岩、含泥生屑灰岩为主。其腕足类底栖组合基本上为Benthic Assemblage3-5（BA3-5）（曾庆銮，1991），水深明显增大。其中，OSq8以凝缩段（CS）直接超覆于OSq7正常浅水礁滩相之上，显示出碳酸盐台地淹没（Schlager,1982）时所形成的淹没型（D型）层序的特点。斜坡及盆地区这5个层序则均为含笔石、三叶虫的粉砂质泥页岩。在宜昌地区，OSq12下部即牯牛潭组中部，可见槽状交错层理（曾庆銮等，1987），顶部则为广泛分布的区域性侵蚀界面（陈旭等，1986；汪啸风等，1996）。斜坡区的九溪一带，OSq12则很可能已缺失，代之以十数厘米厚的铁泥质风化壳残余（湖南区调队，1986；汪啸风等，1996）。显然，OSq12及其顶界显示了海平面已大幅度下降、基底接近暴露背景下的沉积特点（图4-1、2）。
与层序组1相比较，OSq8—OSq12代表了上扬子区奥陶纪大湾—牯牛潭期，碳酸盐台地自淹没到逐渐变浅过程中，一组具明显加积—进积特征的层序，因而可归为高位层序组。这两个层序组共同构成了奥陶系下部二级海进—海退复合中层序，代表了奥陶纪第一次二级海平面变化（图4-1、4-2）。
3.层序组3
包括OSq13—OSq15。分别由台地区的庙坡组及其同期相变沉积大田坝组等、台缘斜坡区的舍人湾组、深斜坡盆地区的烟溪组等组成。跨越G.hinckii（H.teretiusculus）—C.wilsoni带（汪啸风等，1994；汪啸风等，1996），主体属Caradoc世早中期，但下部包括狭义的Llandeilo阶。
层序OSq13的下部在台地以及斜坡相区发育普遍不完整（图3-1；图4-1、4-2）。这说明前次大规模海退事件（GRE2）后，OSq13的底界面，也即第一个中层序的顶界面，是一个遍布上扬子地台、起伏不平的古沉积基底。它控制了新的海侵之初沉积物的分布，甚至到了OSq14即庙坡阶主体沉积时，仍未达到完全均一（陈旭等，1986）。
应当指出的是，这一阶段广泛出现了黑色含浮游型笔石碳质泥页岩（湖南区调队，1986；曾庆銮等，1987）。台地相区腕足底栖组合由下部含少量BA1-2代表分子Lingulella等（张建华，1995），逐渐变为以BA3-5为主的群落（曾庆銮，1991），一些地区甚至还出现放射虫等（曾庆銮等，1987）。它们均表明了海水的迅速加深，OSq13-14也相应地表现为较典型的退积—加积序列（图3-1；图4-1、4-2）。因此可将它们归为新海侵过程中的海侵层序组。和层序组1有所不同，此次海水加深的速度和幅度都较大，使得层序组2总体上呈现非补偿状态下的饥饿相。在台缘斜坡和盆地相区，则形成典型的凝缩段而难以细分（图3-1；图4-1、2）。
4.层序组4
包括OSq15—OSq18，分别由台地及台缘斜坡相区的宝塔组、临湘组和五峰组，深斜坡及盆地相区的磨刀溪组、南石冲组、五峰组等组成，包含了D.clingani—D.bohemicus等化石带，与Caradoc世中晚期—Ashgill世相当。
需要着重讨论的是OSq15，即宝塔层序。前已述及，它由宝塔组及磨刀溪组组成。宝塔组广泛分布于台区及台地边缘相区，下扬子及珠穆朗玛峰、塔里木等地也有见及（赖才根等，1982）。岩性均一，遍布收缩纹（俗称“龟裂纹”），厚度不大（峡东为11～12m；桃源九溪则为4～5m）。普遍含有Sinoceras动物群，基本未见底栖型腕足类（曾庆銮等，1987）。根据陈均远（1988）的研究，Sinoceras的壳壁聚爆深度极限可达200m以上。也即它们可生活于外陆棚地带。因此，这一遍布上扬子等地的特殊岩相在其沉积时，其古水深很可能相当大，以致于其间很难再有底栖型腕足动物等生存。笔者在该地区的观测表明，该组的每层收缩纹泥灰岩顶面实质上是一个硬底（hardground）；所夹薄层瘤状泥灰岩—钙质泥岩，则多见虫迹扰动等。这样的沉积特征，也说明了该组的沉积背景很可能处于一种相对饥饿的状态之下。
相应的磨刀溪组，为含碳酸锰泥质灰岩，夹含笔石黑色泥页岩、硅泥岩，厚度5～6m。根据近来的研究（蒋德和等，1994；李志昌，1996），这套锰矿应属正常海洋环境下、成矿物质来自大陆壳即属外生型、而非海底火山活动或热水沉积的斜坡—盆地边缘相产物。根据人们对锰元素及其矿物与离岸距离和沉积速率关系的探讨，发现它的富集与离岸距离成正相关，与沉积速率呈负相关（木下贵，1982;Sugisaki,1984；邓宏文等，1990）。也就是说，锰的富集本身就从另一角度表明了一种远岸的、沉积物供给相对较低的沉积背景。外生成因的磨刀溪锰矿层，显然应属这样环境的产物。
显然，宝塔层序（OSq15）所沉积的时期，实际上是一种海侵规模较大、海水深度相当大、离岸甚远、沉积物供给不足、相对饥饿的背景。OSq16、OSq17虽与之相似，但泥质偏多，头足类减少，腕足类增加，且底栖组合为BA4—5（戎嘉余，1984、1987；曾庆銮，1991）。OSq18主体则为笔石页岩（五峰组）等。在OSq17、OSq18的顶部，尤其是后者，在研究区及整个上扬子区则为广泛分布的平行不整合（穆恩之，1953；李耀西等，1975；穆恩之等，1979；刘永耀等，1984；湖南区调队，1986；成汉均等，1996）（图4-2），OSq18底部在桃江一带还出现近源浊积岩（徐熊飞，1980），为低位扇型沉积（图3-1，图4-1、2）。这些都显示了规模较大的海退特征。而整个OSq15可视做奥陶纪第2次二级海平面变化的最大海泛时期产物之一。其下的OSq14，似可看做这一时期的另一产物。只不过它们分别位于最大海泛面的上下，宝塔组及磨刀溪组并且在总体上显示出一定程度的向盆地方向的下超趋势（图3-1；图4-1、2）。由此还可以得出一个相关的推论：宝塔组收缩纹灰岩的形成，很可能与这种处于二级海平面变化最大海泛时期的相对饥饿状态密切相关，收缩纹可能是一种特殊的凝缩相。
显然，这4个层序总体上呈现出典型的加积—进积特征，代表了海侵达到最大规模到逐渐退却过程中形成的高位层序组。它与层序组3共同组成了奥陶系第二个中层序，代表区内奥陶纪第二次二级海平面变化的产物（图4-1、2）。
简言之，上扬子东南部奥陶系含有18个三级层序，它们构成了两个海进—海退复合中层序，代表奥陶纪两次时限较长、幅度较大的相对海平面升降变化。两个中层序之间的界线，物理标志为牯牛潭海退事件2（GNRE2）所形成的广泛分布的侵蚀间断面，生物标志为D.murchisoni—P.elegans带的消失及G.hincksii—H.teretiusculus带的出现；其顶底界，则分别为西陵峡海退事件1（XLRE1）和五峰海退事件（WFRE）形成的较大规模间断或平行不整合（图3-1；图4-1、2）。
二、奥陶系中层序的构成与奥陶系亚系及统的划分
根据Harland等（1989）、Cowie等（1989）及王鸿祯等（1990）、Webby（1995）等人的地质时代表，奥陶纪底界年龄为510～505Ma，顶界则为439～435Ma。而与牯牛潭海退事件2（GNRE2）相当的界线，即狭义Llandeilo底界（Husterograptus teretiusculus带底界），其测年大致可定为468～470Ma。由此可知，奥陶系两个中层序的时限大致相等，均约为30～40Ma。
两个中层序之间的海退事件（GNRE2），不仅在中国其他两大稳定地台上有明显特征（表5-1），而且可在北美、南美、澳大利亚及北欧等世界主要大陆间进行良好的对比（图5-1）。在南美，它可与Guandacol事件所代表的广泛海退相当（Baldis等，1992;Heredia和Beresi,1995）；在澳大利亚，它则与Darriwillian中上部D3\D4之间海退事件（尚未命名）相当（Gorter,1992）；在英国威尔士，它与传统的Llavirn\Llandeilo之间规模甚大的沉积间断相当（Woodcock,1990）；而在波罗的海沿岸，则和Aseri阶与Lasnamai阶之间的平行不整合或沉积缺失相当（Mannil,1990）；在北美，它可与Chazyian阶与Whiterockian阶之间分布广泛的沉积间断相对应（Ross和Ross,1992,1995;Schutter,1992）。以该事件为界，可将上述地区、尤其是详细进行了海平面变化研究的北美奥陶系，分为旋回特征明显的两部分，构成与上扬子地台相似的两个二级沉积旋回。尽管第七届国际奥陶纪会议通过了以美国为主的代表们极力推崇其三分的方案，但是北美奥陶系中这两个二级旋回却是再也直观不过的事实（图5-1）。
从生物的演化看，与这两大旋回相对应，奥陶纪也可以分为两大阶段。事实上，这也正是长期以来许多中外学者们坚持奥陶系两分法（统或亚系）的主要根据之一（汪啸风，1980；赖才根等，1980,1982；曾庆銮等，1987；汪啸风等，1992,1993;Whittington和Williams,1964;Bednarczyk,1971;Skevington,1973;Cowie等，1989;Webby,1991）。近年来，关于生物群的绝灭—复苏事件等方面的研究，客观上也从另一角度为奥陶纪生物群的两大演化阶段提供了新的证据。这其中以Sepkoski（1995,1996）和Barnes等人（1996）最近的研究最具代表性：狭义的Llanvirn\Llandeilo之交的海平面升降，曾导致了重大的生物群绝灭—复苏事件，其总变化量仅次于奥陶—志留纪之交的同类事件（图6-1、2）：
图6-1 以奥陶纪为主的早古生代生物属种变化统计曲线（据Sepkoski、1995）
注意奥陶纪底部、顶部和中部的属种数量变化。T—Tremadoc;A—Arenig;L—Llanvirn;L—Llandeilo;C—Caradoc;A—Ashgill
显然，两个中层序正好代表着这样两大生物演化阶段，其间界线代表了一次重要的生物演化突变事件。
从A.Trench等人（1991,1992）最近的古地磁研究结果可以看出：以H.teretiusculus底界（即狭义的Llandeilo底界）为界，可将奥陶纪分为正极性为主的早期和反极性为主的晚期。也就是说，奥陶系的两个中层序，实际上也恰好代表了正反极性不同的两个古地磁演化阶段，其间界线则代表了分隔两大阶段的古地磁极性倒转突变事件（图6-3）。
图6-2 奥陶纪代表性笔石属种的演替事件
史晓颖（1996）最近的研究表明，中—新生代地层在全球范围内存在着7个二级中层序，延限均大约为35Ma。这一延限恰为太阳系穿越银道面周期（70Ma）的一半。与其他地质作用或现象（如岩浆活动、古地磁倒转和生物集群绝灭等）的周期（Rampino等，1992）吻合得非常好。因此，他认为，中层序的形成与这一天文周期之间存在着密切的成因联系。显然，奥陶系的两个二级中层序，与中—新生代的情形是相似的。奥陶纪全球性大规模海平面升降、古地磁极性倒转以及生物演化等两大阶段的周期性变化，可能也是这一天文周期的具体表现。因此，笔者建议：可与两个中层序对应，以其间界面为界，将奥陶系分为上、下两亚系。该界线与D.murchisoni\P.elegans带的消失、G.hincksii\H.teretiusculus带的出现基本吻合，两亚系的时限大约均为30～40Ma（图6-3）。
由于上述两个中层序分别由两个层序组构成，它们也代表着两大旋回内部沉积发育和生物发展的不同阶段，因此，可将这四个层序组划分为四个统。统名则仍采用赖才根等（1980,1982）提出的、已为国内学者们所习用的宜昌统（Yichangian）、扬子统（Yangtzian）、艾家山统（Aijiashanian）和钱塘江统（Qiantangjiangian）。只是艾家山统和钱塘江统之间界线向下略做了调整，相当于层序OSq14与OSq15之间的层序界面（图3-1，图4-1、2）。因为从前述层序的结构分析可以知道，层序OSq15和其上的层序OSq16、OSq17等关系更为密切。
需要补充的是，层序12（OSq12）在某种程度上可看作处于奥陶纪两个中层序之间的“过渡层序”。这主要表现在：
图6-3 上扬子东南缘奥陶纪层序地层及海平面变化与奥陶系年代地层划分
全球变化分别据Fortey（1984）及Ross（1985）;T-R事件命名据本文；磁性地层据Trench（1991）.斜格代表正向（N），空白代表反向（R），竖条为未确定；英国年代地层中的生物带据Fortey和Owens（1987），统的划分按Forety（1995）的最新厘定；中国的笔石带据陈旭等（1993）及汪啸风等（1996），阶的划分据赖才根等（1982）及汪啸风等（1996）。H.teretiusculus=G.teretiusculus
（1）岩性的过渡性。在台地相区，它基本由原牯牛潭组上部及与之相当的地层组成，其岩性特征与下伏层序OSq8—OSq11相似；而在斜坡及盆地相区，与之相当的地层却往往为与上覆层位相似的灰黑色笔石页岩。
（2）古生物群的过渡性。既含有与下伏层位关系密切的笔石群Didymograptus murchisoni—Pterograptus elegans、头足类Dideroceras、Vaginoceras等，同时又含有与上伏层位面貌相近的头足类Lituites、Sinoceras及三叶虫Birmanites等，并与新兴的Eoplacognathus suecicus,E.foliaceus等结构复杂的平台型牙形石动物群共生。
（3）层序结构上的过渡性。由前述分析及图4-1和图5-1、5-2等不难看出，该层序的顶、底面看来都存在着明显的间断或剥蚀。因此，它既可被看做是前一次二级旋回末期海平面大幅度降低时的产物，可当做中层序的“末期高位层序”；同时，也可看成是后一次二级旋回初期海平面开始上升时的沉积，当做第二个中层序的“底位”或“陆架边缘层序”。
鉴于此，关于层序12（OSq12）在奥陶系两个中层序结构构成中的确切位置，作者尚存有一定的疑问。如果一并考虑到Pterograptus elegans为代表的特化型均分笔石动物群的生物地层学意义（穆恩之，1974），和Didymograptus murchisoni带底部的古地磁极性倒转事件（Trench,1991）的存在及影响等，将层序12（OSq12）归于奥陶系上部中层序底部也许更符合逻辑。但由于与之相应的层序底界及海平面旋回在英国、澳大利亚、南美等地的确切层位和时代特征尚不是十分清楚（图5-1）等，因此本文暂将层序12（OSq12）置于奥陶系下部的中层序中，并相信今后的研究终会解决这一问题。