尼日利亚比达盆地修订地层的批判性综述：基于多重代用指标的竞争解释评估

《Journal of African Earth Sciences》：A critical review of the revised stratigraphy of the Bida Basin, Nigeria: A multi-proxy evaluation of competing interpretations

　　

摘要
比达盆地的地层划分近年来一直是争论的焦点，已有学者提出对现有框架的修改。本研究不呈现新的原始实验室数据，而是对已发表的野外、地下、孢粉学、地球化学和岩石学证据进行独立的批判性综合，以评估相互竞争的解释。评估依据包括钻孔地层学、孢粉学组合、砂岩地球化学、岩石学点计数数据、沉积相分析和区域地层岩性对比。本文批判性地评述了Rahaman等人（2019）的地层再解释以及Ojo和Akande（2020）的科学反驳，评价两者所提供的证据、使用方法以及两种对立解释所带来的影响。这场地质争议的核心在于阿霍科页岩（Ahoko Shale）相对于阿格巴贾铁质岩组（Agbaja Ironstone Formation）的地层位置，以及将独立的砂岩层位合并为单一实体。Ojo和Akande（2020）提供了有力的孢粉学、地球化学和岩石学证据，表明阿霍科页岩属于位于阿格巴贾铁质岩组之下的帕蒂组（Patti Formation），而非其上方更老的层位。他们的数据表明，洛科贾（Lokoja）和帕蒂（Patti）砂岩在成分成熟度、沉积环境和沉积学特征上存在根本差异，因而无法合并。文献综述综合了野外观测、钻孔数据、地球化学指标和生物地层对比，以评估每种解释的有效性。现有证据更多地支持传统框架，而非Rahaman等人（2019）提出的修订模型，且多条独立证据支持传统方案。文章讨论了这些争议对盆地演化模型、油气勘探策略和地层命名程序的影响。

引言
比达盆地是尼日利亚最重要的克拉通内盆地之一，自西北向东南延伸约350公里，宽度在75至150公里之间（Obaje等人，2011；Obaje，2009；Rahaman等人，2019）。图1展示了比达盆地在尼日利亚总体地质背景下的近似位置和规模。该盆地的一大特点是几乎没有火山岩和碳酸盐岩序列，并且缺少第三纪沉积物，与其他尼日利亚沉积盆地不同，因此它是白垩纪晚期从陆相到近海沉积历史的独特保存库（Adeleye，1974；Whiteman，1982）。该盆地的经济重要性在于铁质岩矿藏，即阿格巴贾铁质岩组，它是西非最大的鲕状铁质岩组之一，储量超过10亿吨（Ladipo等人，1994；Mucke等人，1999）。

自Falconer（1911）开创性的地质踏查确立了比达盆地命名体系及洛科贾群以来，比达盆地的地层记录已发生重大变化。后来的研究，如Russ（1930）、Jones（1958）、Adeleye和Dessauvagie（1972、1973、1974）、Agyingi（1993）、Akande等人（2005）以及Obaje（2009）进一步细分了地层岩性单元。他们确立了南比达盆地（洛科贾地区）与北部（比达地区）之间的对比关系。表1展示了由Akande等人（2005）综合的最显著地层序列。盆地南部由下列地层单元组成，自下而上依次为：洛科贾组、帕蒂组和阿格巴贾铁质岩组；而北部则由下列地层单元组成：比达组（包括多科段和吉马段）、埃纳吉组、萨科铁质岩组，以及巴塔蒂铁质岩组及其相关层段等。为清晰起见，本研究中的地层岩性单元按照标准等级层次惯例呈现，从最大可制图单元（组）到最小单元类型（段）依次识别（Salvador，1994、2013；NACSN，2005）。继比达盆地初始地层岩性划分之后，该地区已开展更多详细的沉积学和地球化学研究，有助于进一步界定此前的地层岩性单元（Falconer，1911；Obaje，2009；Ojo和Akande，2009；Ozulu等人，2023；Aigbadon等人，2022、2023、2024）。

表1指示的是传统地层序列，体现了从陆相冲积系统到近海，再至浅层潮下环境系统发育过程。然而，基于2013至2016年间的野外踏查，Rahaman等人（2019）提出了对该既定框架的根本性变更。他们的修订不仅将阿霍科页岩定为组，而且在地层上将其置于阿格巴贾铁质岩组之上，这与数十年的证据相悖。他们建议将帕蒂组的砂岩段与洛科贾组合并，因为阿格巴贾铁质岩组之下只有一个砂岩段。这种再解释在盆地演化、海平面变化以及该地区沉积历史方面具有重大意义。

Ojo和Akande（2020）发表了一篇详尽的反驳文章，基于孢粉学、地球化学、岩石学和野外数据，否定了Rahaman等人（2019）所提修订的有效性。他们指出该修订存在根本性的方法论弱点、引用不准确和误解，批评这些应使人们对其所展示的地质学产生怀疑，并强调他们新呈现的来自阿格巴贾勘探钻孔的地下数据明确确立了页岩相与上覆铁质岩之间的地层关系。

本综述批判性地分析了这两项贡献，评估了两个研究团队所提供证据的质量及其解释。研究聚焦于几个关键问题：(i) 阿霍科页岩相对于阿格巴贾铁质岩组的正确地层位置是什么？(ii) 洛科贾砂岩与帕蒂砂岩是否具有清晰可辨的地层边界，以值得分别作为独立组的存在？(iii) 相互竞争的解释在沉积环境和层序地层学方面意味着什么？(iv) 这些提出的变更如何影响我们对比达盆地演化及与其他盆地区域对比的理解？

本文最恰当的描述是一篇批判性综合综述。本贡献的创新之处在于其对现有多种代理证据进行了整合批判性综合，并依据《国际地层指南》原则进行评估，从而对相互竞争的框架提供了独立评估。文献通过检索Google Scholar、GeoRef以及《非洲地球科学杂志》档案获得，检索关键词包括：比达盆地、努佩盆地、洛科贾组、帕蒂组、阿格巴贾铁质岩组和尼日利亚白垩纪地层，时间范围从Falconer（1911）的基础性踏查至2024年。仅纳入同行评审出版物，例外情况是那些在同行评审来源中引用了未发表报告的出版物。

片段

构造框架
存在三种主要模型：简单下陷假说（Adeleye，1976；Whiteman，1982）、裂谷模型（Kogbe等人，1983；Ojo，1990；Agyingi，1993）以及走滑张裂盆地模型（Braide，1990、1992）。不同的解释对盆地几何形态、沉降和地层结构具有不同的影响。Adeleye（1976）将盆地描述为由贝努埃坳陷中的挤压变形形成的桑托那期之后克拉通内浅凹陷。

南部盆地序列（洛科贾地区）
作为多年累积研究结果而建立的传统地层划分，识别出从最老到最新四个主要地层岩性单元，依次为：(i) 洛科贾/比达砂岩，(ii) 帕蒂/埃纳吉组，(iii) 阿格巴贾/萨科铁质岩组，以及局部发育的巴塔蒂铁质岩组（Adeleye，1974；Whiteman，1982；Obaje，2009；Akande等人，2005）。上述序列在南部和北部地区的发育情况如……

提出的地层变更
据Rahaman等人（2019），2013至2016年间进行的野外踏查观测导致了对比达盆地地层的根本性修订。表2对比了传统地层方案与Rahaman等人（2019）提出的新序列，突出了两种解释之间的关键差异。Rahaman等人（2019）的主要论断如下，如表2所示：(i) 阿格巴贾/萨科铁质岩组直接覆盖于洛科贾/比达……

野外证据和地层岩性对比
在详尽的野外证据中，Ojo和Akande（2020）主张阿格巴贾铁质岩组构成了帕蒂山、阿格巴贾高原和科托卡费尔菲所有沉积序列的顶面，这直接反驳了Rahaman等人（2019）关于铁质岩被页岩覆盖的说法。洛科贾-阿格巴贾公路综合岩性剖面所显示的地层序列表现为基底洛科贾组（冲积扇砾岩和河流砂岩），

地下数据与地表数据的整合
比达盆地钻孔与地表出露地层的整合，是对盆地地层理解的重要改进。如图3所示，Ojo和Akande（2020）提供的阿格巴贾钻孔剖面为碳质页岩相相对于铁质岩的地层位置提供了良好的地下约束。这些钻孔贯穿了从洛科贾组砂岩到帕蒂……

相互竞争解释的评估
与Rahaman等人（2019）的修订相比，Ojo和Akande（2020）提出的传统地层模型得到了压倒性证据的支持。支持每种解释的最重要证据线在下表6中总结。多条独立证据线，即孢粉学、地球化学、岩石学和沉积学证据，均支持以下假说：阿霍科页岩（帕蒂组页岩相）位于……而非覆于……之上。

结论
对比达盆地地层之争的批判性分析表明，正如Ojo和Akande（2020）所呈现的旧范式基于充分的野外观测、地下数据和分析的实证证据，而Rahaman等人（2019）提出的新范式缺乏足够的实证支持。地下钻孔数据强烈支持这一结论：页岩相（阿霍科页岩/帕蒂页岩段）位于阿格巴贾铁质岩组之下，

CRediT作者贡献声明
G.O. Aigbadon：写作—审阅与编辑，写作—原稿，可视化，验证，监督，资源，方法论，调查，资金获取，形式化分析，数据管理，概念化。A. Ogbamikhumi：写作—原稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，形式化分析，数据管理，概念化。N.S. Igbinigie：方法论，调查，资金……

资金
无外部资金来源

利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能会影响本文所报告的工作。

致谢
我感谢许多研究人员的前瞻性工作，他们在数十年间发展了对比达盆地地质学的认识。综述中讨论的争议尽管存在分歧，但确实有助于完善和强化我们对这一重要地质系统的认识。

G.O. Aigbadon|A. Ogbamikhumi|N.S. Igbinigie|A. Ocheli|A.U. Okoro|B. Overare|O.C. Akakuru|E.O. Akudo|A.I. Obasi|E.O. Avwenagha|A.O. Usman|K. Ojeaga|A.N. Odoma|K.O. Musa|J. Ayok|Z.J. Sanni|J.B. Ahmed II|E.O. Akpunonu|U.M. Garba|D.O. Igwe|J.B. Jimoh

尼日利亚埃多州贝宁城贝宁大学地质系