揚(yáng)子板塊伊迪卡拉 (震旦)紀(jì)多細(xì)胞生物的發(fā)展與烴源巖的形成

王 約,雷靈芳,陳洪德,候明才

(1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州貴陽(yáng) 550003;2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院,四川成都 610059)

揚(yáng)子板塊伊迪卡拉 (震旦)紀(jì)多細(xì)胞生物的發(fā)展與烴源巖的形成

王 約1,雷靈芳1,陳洪德2,候明才2

(1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州貴陽(yáng) 550003;2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院,四川成都 610059)

生物的生產(chǎn)量以及被保存的沉積有機(jī)質(zhì)是烴源巖形成的重要條件。多細(xì)胞生物出現(xiàn)并廣泛地生活于揚(yáng)子地區(qū)伊迪卡拉紀(jì)陡山沱期晚期的淺海中,生物之間相互依賴和共存的多層次化和復(fù)雜化生態(tài)系統(tǒng)的建立,使陡山沱期成為揚(yáng)子地區(qū)生命演化和發(fā)展重要時(shí)期。陡山沱期的黑色泥 (頁(yè))巖在沉積時(shí)為富含水份的粥性沉積物,同時(shí)當(dāng)時(shí)海洋中的氧化-還原界面較淺,生物遺體可迅速地被沉積物所覆蓋而形成烴源巖。伊迪卡拉紀(jì)陡山沱期是化學(xué)、氣候和環(huán)境變化的劇烈時(shí)期,也是揚(yáng)子地區(qū)生命演化、有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展和烴源巖形成的一個(gè)重要時(shí)期。

烴源巖;有機(jī)質(zhì);氧;多細(xì)胞生物;陡山沱期;揚(yáng)子板塊

有機(jī)質(zhì)的豐度是烴源巖評(píng)價(jià)的一個(gè)重要方面,而沉積有機(jī)質(zhì)則源于生物及其代謝的產(chǎn)物。因而生物的生產(chǎn)量以及被保存的沉積有機(jī)質(zhì)豐度成為烴源巖形成的重要條件。

“雪球事件”(南沱冰期)之后的伊迪卡拉 (震旦)紀(jì)陡山沱期是化學(xué)、氣候和環(huán)境變化的劇烈時(shí)期,是多細(xì)胞生物起源與發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,也是Rodinia超大陸匯聚和裂離的重要地質(zhì)時(shí)期,同時(shí),也是揚(yáng)子地區(qū)的陡山沱期物質(zhì)沉積方面的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期。

1 多細(xì)胞生物起源和發(fā)展

一種古老的絲狀的原核細(xì)胞化石被發(fā)現(xiàn)于南非太古界 Swaziland超群 Onverwacht群和西澳大利亞的 Pilbara超群 Warrawoona群的燧石和碳質(zhì)燧石中[1～3]。被解釋為真核細(xì)胞生物標(biāo)志化合物的甾烷發(fā)現(xiàn)于北澳大利亞的 Barney Creek組的瀝青中 (約1.7Ga)[4],華北長(zhǎng)城系串嶺溝組中產(chǎn)較大的球形微化石[5],真核細(xì)胞在1.7～1.9Ga前已為生態(tài)系中的重要成員[6]。多細(xì)胞植物的宏體碳質(zhì)壓膜化石在華北長(zhǎng)城系常州溝組 (約1.8Ga)[7]和團(tuán)子山組 (約1.7Ga)中被發(fā)現(xiàn)[8～10]。前伊迪卡拉紀(jì)的多細(xì)胞植物發(fā)現(xiàn)于加拿大[11]、美國(guó)[12]、澳大利亞[13]、以及中國(guó)[14,15]等地區(qū)。盡管分子生物鐘方法推算的多細(xì)胞動(dòng)物的最早時(shí)間可達(dá)1.2Ga[16],但前伊迪卡拉紀(jì)多細(xì)胞動(dòng)物的直接證據(jù)較為稀少且有所爭(zhēng)議[17～19]。

從原核單細(xì)胞生物到真核單細(xì)胞生物再到多細(xì)胞生物的演化與發(fā)展,是地球表層生物有機(jī)物豐度提高的重要基礎(chǔ)。華北中、上元古界從串嶺溝組至下馬嶺組泥 (頁(yè))巖中的有機(jī)碳平均含量由小于1%到大于3%的變化[20],從一個(gè)方面反映了生物的演化發(fā)展與有機(jī)質(zhì)豐度的密切相關(guān)性。另外,青白口系下馬嶺組中存在由紅藻堆積形成的、有機(jī)碳含量為21.41%～22.91%的油頁(yè)巖[21],表明了多細(xì)胞生物對(duì)烴源巖形成的貢獻(xiàn)。

以多細(xì)胞生物為特征的新元古代伊迪卡拉紀(jì)生物群被發(fā)現(xiàn)于全球的許多地區(qū):澳大利亞[17]、紐芬蘭[22]、納米比亞[23,24]、俄羅斯[25]、英國(guó)[26]、烏克蘭[27]、加拿大[28]、美國(guó)[29]和中國(guó)等。伊迪卡拉紀(jì)是多細(xì)胞生物起源、演化與發(fā)展的重要時(shí)期,也正是這一時(shí)期,在東歐[30]和西北利亞[31]等地區(qū)形成了生油的烴源巖。

2 有機(jī)質(zhì)豐度與大氣含氧量

眾所周知,現(xiàn)生生物絕大多數(shù)是依賴氧而進(jìn)行新陳代謝、生活和繁殖的。太古宙的地球表層大氣的含氧量可能相當(dāng)于現(xiàn)代含氧量水平 (PAL)的1‰以下[32,33];元古宙大氣含氧量上升為 1%～10%PAL[33];新元古代的大氣含氧量再次上升到20%PAL左右[34]。生物的演化與發(fā)展與大氣含氧量的變化有較密切的相關(guān)性 (圖1)。Nursall(1959)[35]曾提出元古宙大氣氧分壓 (ρO2)的增加使宏體多細(xì)胞生物的進(jìn)化成為可能;一些學(xué)者進(jìn)一步認(rèn)為元古宙末ρO2高于1%PAL時(shí),使生物需氧新陳代謝成為可能,并使大氣圈的臭氧達(dá)到具有屏蔽太陽(yáng)紫外線以保護(hù)多細(xì)胞生物生活和繁殖的意義[36～38]。同時(shí),環(huán)境中具有足夠支持微生物呼吸的游離氧是維持宏體多細(xì)胞生物生活和繁殖的基礎(chǔ),

而且多細(xì)胞生物的繁盛也為微生物提供了豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)來(lái)源,促進(jìn)微生物的繁盛。因而,大氣含氧量和海水中游離氧量的升高是地球表層有機(jī)質(zhì)豐度升高的一個(gè)重要基礎(chǔ)。早古生代多細(xì)胞生物的快速發(fā)展以及大多數(shù)烴源巖層中 (如寒武系的牛蹄塘組,奧陶系的五峰組,志留系的龍馬溪組等)均產(chǎn)有豐富的需氧多細(xì)胞生物等表明有機(jī)質(zhì)豐度與氧的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

圖 1 大氣含氧量變化與生物演化 (據(jù) Kump,2008[34]修改)Fig.1 Variationsin atmosphere oxygen and organic evolution(modified from Kump,2008)

3 揚(yáng)子板塊陡山沱期的多細(xì)胞生物與有機(jī)質(zhì)的發(fā)展

3.1 多細(xì)胞生物與氧

“雪球事件”之后的陡山沱期,氣候開始轉(zhuǎn)暖,海水溫度升高,為生物的發(fā)展提供了良好的條件。在華南,先后報(bào)道的以球狀立體形態(tài)保存的多細(xì)胞生物[39～42]和以碳質(zhì)壓膜化石方式保存的宏體多細(xì)胞生物[42～52],表明陡山沱期的揚(yáng)子地區(qū)廣泛地生活有較為豐富的多細(xì)胞生物,這些多細(xì)胞生物成為改善揚(yáng)子地區(qū)生物生活環(huán)境的重要基礎(chǔ)和原動(dòng)力。特別是陡山沱期晚期,生活于揚(yáng)子海中豐富的宏體多細(xì)胞植物多具有營(yíng)固著作用的固著器或擬根和營(yíng)光合作用為主的葉狀體 (圖 2A,2B,2C,2D,2E,2F,2N,2O),表明它們營(yíng)固著生活方式,并呈半浮狀直立于海底。這些半浮狀直立生長(zhǎng)的宏體藻類,打破了平臥生活方式微生物的統(tǒng)治,大幅度地提高了光合作用的效率,增大了海水中的含氧量[43,44,48,49,53]。特別是分枝的藻類 (圖 2E)在陡山沱期晚期的出現(xiàn)和豐富,加大了宏體多細(xì)胞植物之間對(duì)于陽(yáng)光的競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)也增加了氧量的釋放。值得一提的是Runnegar(1982)[54]估計(jì)伊迪卡拉生物群中的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物 Dickinsonia至少需 pO2在6%～10%PAL方能存活,而生活于揚(yáng)子地區(qū)陡山沱期沉積物表面的環(huán)節(jié)動(dòng)物 Wenghuiia(圖 3A,3B,3C)[51～53]表明底層水體中的含氧量已達(dá)到較高的水平。陡山沱期晚期氧量的增加在地球化學(xué)研究方面也有相似的結(jié)論[55～57],Kump(2008)[34]估計(jì)當(dāng)時(shí)的大氣含氧量為20%PAL左右。氧量的增加逐漸改善了海洋水體的環(huán)境質(zhì)量,促進(jìn)了生物的發(fā)展,增加了海洋中有機(jī)質(zhì)的豐度。因而陡山沱期成為揚(yáng)子地區(qū)生命演化和發(fā)展的重要轉(zhuǎn)換時(shí)期。

3.2 多層次、復(fù)雜化生態(tài)系統(tǒng)與有機(jī)質(zhì)豐度

宏體多細(xì)胞植物在陡山沱期的大量出現(xiàn),也成為多細(xì)胞動(dòng)物新的食物來(lái)源,從而改變了動(dòng)物的食譜,為動(dòng)物的快速演化和發(fā)展提供了一個(gè)新的和良好的生活環(huán)境和生態(tài)鏈基礎(chǔ)[43,49]。

圖 2 伊迪卡拉紀(jì)陡山沱期的宏體多細(xì)胞植物A.具圓盤狀固著器的未命名藻類;B.不分枝的的Baculiphyca taeniataYuan et al.,分葉狀體和固著器;C.不分枝的藻類 Gesinella hunanensis Steiner et al.,葉狀體表面見V字形絲狀藻絲的;D.具擬根的扇狀藻類 Sectoralga wenghuiensisWang et al.;E,F.具擬根的不等二分枝藻類Zhongbaodaophyton robustusWang et al.;G.不等二分枝藻類 Zhongbaodaophyton crassaChen et al.;H.等二分枝藻類 Doushantuophyton lineare Chen;I.多次不等二分枝的 Jiangkouphyton guizhouensisWang et al.;J.藻絲團(tuán)與成束狀藻絲相連的藻類 Globusphyton lineareWang et al.;K.大小不一而密集的圓幣狀藻類Beltanellifor m is brunsaeMenner;L.葉狀體寬大的未命名藻類;M.圓形或卵圓形的藻類Chuaria circularisWalcott;N.保存良好的絲狀擬根;O.呈束狀的絲狀擬根與葉狀體保存在同一層面;P.示宏體藻類具有定向性排列.線段比例尺長(zhǎng)10mmFig.2 Macroscopic metaphytes during the Doushantuoan(Ediacaran)A.Unnamed algae;B.Baculiphyca taeniataYuan et al.;C.Gesinella hunanensisSterner et al.;D.Sectoralga wenghuiensisWang et al.;E.&F.Zongbaodaophyton robustusWang et al.;G.Zongbaodaophyton crassaChen et al.;H.Doushantuophyton lineare Chen;I.Jiangkouphyton guizhouensisWang et al.;J.Globusphyton lineareWang et al.;K.Beltanellifor m is brunsaeMenner;L.Unnamed algae;M.Chuaria circularisWalcott;N.Well-preserved filamentous algal roots;O.Filamentous algal roots and thallus on the same bedding plane;P.Oriented arrangement ofmacroscopic algae.Scale:10 mm

圖 3 伊迪卡拉紀(jì)陡山沱期的宏體多細(xì)胞動(dòng)物A,B,C.環(huán)節(jié)動(dòng)物W enghuiiaWang andWang。B,示圖A身體前部,1,體節(jié),2,擬疣足,3,剛毛,4,消化道;D.具珠狀構(gòu)造和邊緣乳頭狀構(gòu)造的遺跡化石LinbotulichnusLi and Ding;E.具分叉和結(jié)網(wǎng)海綿絲的海綿動(dòng)物 CucullusSteiner;F.兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物 ProtoconitesChen et al.;G.具櫛板和纖毛的八輻射對(duì)稱櫛水母類動(dòng)物 EoandromedaTang et al.;H.圓盤狀具同心紋的未命名水母類動(dòng)物;I.葉脊三輻射對(duì)稱的三葉動(dòng)物Trilobozoa Fedonkin;J.圓盤狀具有中央小瘤和同心褶的水母類動(dòng)物 CyclomedusaSprigg.線段比例尺長(zhǎng)10mmFig.3 Macroscopic metazoans during the Doushantuoan(Ediacaran)A,B&C.W enghuiiaWang and Wang;D.LinbotulichnusLi and Ding;E.CucullusSteiner;F.ProtoconitesChen et al.;G.Eoandrom edaTang et al.;H.Unnamed medusae;I.Trilobozoa Fedonkin;J.Cyclom edusaSprigg.Scale:10 mm

在陡山沱期的揚(yáng)子海中,一些宏體多細(xì)胞動(dòng)物,如囊狀的Cucullus(圖 3E)和錐狀的Protoconites(圖 3F),雖未見明顯的固著器,但它們可能是以其基部插入沉積物中而固著[42,44,47～49,53],構(gòu)成了揚(yáng)子陡山沱期生物群主體面貌,展現(xiàn)出一種“原始海底草原 ”的景觀[43,44,48,49]。而緊密成群的圓幣狀Beltanellifor m is(圖2K)和匐葡狀生長(zhǎng)的Globusphyton(圖 2J)等宏體藻類以及可能的平臥微生物生活于沉積物表面,一些盤狀底棲的后生動(dòng)物Cyclom edusa(圖3J)和三葉動(dòng)物 (Trilobozoa)(圖 3 I)[25,58,59]等活動(dòng)于的海床上,另有一些兩側(cè)對(duì)稱的環(huán)節(jié)動(dòng)物W enghuiia(圖 3A-3C)和遺跡化石Linbotulichnus(圖 3D)造跡生物 (可能為蠕形動(dòng)物)等多細(xì)胞動(dòng)物蜿蜒爬行、覓食于海底的沉積物表面。另外,浮游藻類如寬大葉狀體的藻類 (圖 2L)和Chuaria(圖 2M)及可能的浮游微生物構(gòu)成的水體上層群落;具有規(guī)律排列羽狀纖毛和中央構(gòu)造的盤狀Eoandrom eda(圖 3G)可能系浮游類型的櫛水母類(Ctenophora)[52,53]。

食物鏈?zhǔn)蔷S系生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的重要紐帶。在陡山沱期的生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者和分解者與前伊迪卡拉紀(jì)時(shí)相似,擁有豐富的微體和宏體植物,所不同的是,陡山沱期晚期已有葉狀體更為寬大和分枝的宏體植物,表現(xiàn)出對(duì)陽(yáng)光較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。同時(shí),華南陡山沱期晚期還有相當(dāng)數(shù)量的具有消化系統(tǒng)的蠕蟲動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物[43,45,51～53]以及造跡的蠕蟲類動(dòng)物[45,47～49],其是一類攝食性的消費(fèi)者。與主要為化學(xué)共生作用生活方式的前伊迪卡拉紀(jì)[53,60]生物相比較,攝食性生物可使食物 (供體生物)中的相當(dāng)部分能量在生物體內(nèi)有效地傳遞,建立起較高效能的能量傳遞營(yíng)養(yǎng)構(gòu)造[53]。另外,華南陡山沱期晚期的生態(tài)系統(tǒng)包含有分枝宏體植物、浮游多細(xì)胞宏體生物和攝食性動(dòng)物,不僅在生物生活空間和對(duì)環(huán)境的改造上,在生物間對(duì)環(huán)境因子需求的相互依存和相互競(jìng)爭(zhēng)上,而且在食物鏈和營(yíng)養(yǎng)構(gòu)造等方面構(gòu)成具有多層次化和復(fù)雜化的生態(tài)金字塔模式[53]。這一生態(tài)系統(tǒng) (圖 4)的建立,成為生物演化和發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期,不僅增強(qiáng)了生物之間的相互依賴和共存的能力,也增強(qiáng)了生物群自身抵抗環(huán)境變化并連續(xù)、快速繁盛和發(fā)展的能力,同時(shí)也增大了生物 (包括多細(xì)胞生物和微生物)的多樣性,增加了海洋中有機(jī)質(zhì)的豐度。

4 大地構(gòu)造演化、沉積物質(zhì)變化與有機(jī)質(zhì)保存

南華紀(jì)正是新元古代 Rodinia超大陸發(fā)育的高峰階段[61～64]。揚(yáng)子板塊的前南華系為變質(zhì)巖巖系,被稱為“似蓋層”[65],南華系主要以冰磧礫巖、雜砂巖、砂巖等成熟度不高的碎屑巖為主,有機(jī)質(zhì)的保存條件較差,僅在川東南、渝南、黔東北和湘西北一帶有間冰期 (大塘坡期)發(fā)育的厚度較小、分布有限的黑色頁(yè)巖的沉積。“雪球事件”之后的陡山沱期,揚(yáng)子地區(qū)發(fā)展成為獨(dú)立的古陸[62,63];同時(shí),湖南石門陡山沱期的古緯度為3.0±4.5°的近赤道地區(qū)[66]。處于赤道低壓帶內(nèi)的揚(yáng)子板塊,氣溫較高、濕度較大、雨量充沛,主要以碳酸鹽巖和黑色頁(yè)巖的沉積為主,特別是黑色和暗色泥 (頁(yè))巖、硅質(zhì)巖以及磷質(zhì)巖巖系廣泛地分布于揚(yáng)子地區(qū)。陡山沱期沉積物質(zhì)、特別是沉積物質(zhì)粒度的陡然變化與 Rodinia超大陸的離散密切相關(guān),反映出陡山沱期化學(xué)、氣候和環(huán)境等的劇烈變化。另一方面,這一劇烈的變化為陡山沱期的生命、特別是為多細(xì)胞生命的起源和發(fā)展提供了良好的水溫、豐富的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽環(huán)境等條件,成為陡山沱期烴源巖形成所需的豐富有機(jī)質(zhì)來(lái)源的重要基礎(chǔ)。再一方面,沉積物質(zhì)粒度的變化以及立體生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)出的豐富微粒狀和膠體狀有機(jī)質(zhì)沉積物有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

圖 4 伊迪卡拉紀(jì)陡山沱期的立體生態(tài)系統(tǒng)及海洋中的還原性示意圖w.水體;d.粥性沉積物;re.還原強(qiáng)度Fig.4 Sketch to show the three-d imensional ecosystems and the reduction in oceans during the Doushantuoan(Ediacaran)w=watermass;d=gruel sediments;re=reduction intensity

5 埋藏方式與烴源巖的形成

黑色或暗色泥 (頁(yè))巖系常被視為靜水還原環(huán)境,甚至被認(rèn)為與深海及遠(yuǎn)洋沉積相關(guān)。許多學(xué)者認(rèn)為陡山沱晚期宏體生物群生活于滯流缺氧富硫的還原環(huán)境[42,43,45,47]。保存于黑色泥 (頁(yè))巖中的陡山沱期多細(xì)胞宏體化石保存完整,特別是宏體藻類的絲狀擬根被完整保存 (圖 2D,2E,2N),說(shuō)明它們是未被長(zhǎng)距離搬運(yùn)的原地或近原地埋藏。但多細(xì)胞藻類的絲狀擬根呈束狀與葉狀體呈線狀常保存在同一層面 (圖 2N,2O)以及定向性排列的標(biāo)本 (圖 2P)等保存特征表明它們又是經(jīng)過(guò)一定的水流作用改造后而被埋藏的。宏體藻類發(fā)育的固著器或擬根(圖 2A～2F,2N,2O),也反映出具水動(dòng)力環(huán)境的生態(tài)特征。現(xiàn)代海洋中藻類植物的生長(zhǎng)不僅需要充沛的陽(yáng)光,也需要豐富的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)[68]。一定能量水動(dòng)力條件的存在有利于生物釋放氧的擴(kuò)散和無(wú)機(jī)鹽的供給,有利于整個(gè)生物群的生活、生長(zhǎng)和繁殖。王約和王訓(xùn)練 (1996)[68]通過(guò)對(duì)宏體藻類化石碎片的定向測(cè)量和顯微鏡下對(duì)黑色泥 (頁(yè))巖微層理的研究,認(rèn)為陡山沱期宏體生物的生長(zhǎng)具有周期性,并可能與洋流的影響有關(guān)。宏體多細(xì)胞動(dòng)物的生活與繁殖需一定的含氧量,特別是生活于沉積物表面的環(huán)節(jié)動(dòng)物W enghuiia和遺跡化石Linbotulichnus造跡生物的存在,意味著當(dāng)時(shí)水體底部已有一定的含氧量水平。另外,丁蓮芳等(1996)[45]曾依據(jù)廟河生物群賦存圍巖的 d18O判別其水介質(zhì)條件為正常鹽度的海水。因而陡山沱期宏體多細(xì)胞生物生活于一片溫暖清澈、正常鹽度、光照充分、具一定水動(dòng)力條件、富有無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽和有一定含氧量水平的相對(duì)平靜淺海環(huán)境。將黑色或暗色泥(頁(yè))巖簡(jiǎn)單地視為某一還原靜水環(huán)境或與深海和遠(yuǎn)洋沉積相關(guān)可能欠妥。一個(gè)完全還原和靜水的環(huán)境通常不宜于生物的大量生長(zhǎng)和繁殖。伊迪卡拉紀(jì)大氣的 CO2的濃度較高,但 O2的含量已達(dá)一定的水平[6,33～38]。陡山沱期揚(yáng)子海中已形成一個(gè)多層次和復(fù)雜化的生態(tài)系統(tǒng),也表明了水體的氧含量已達(dá)到可供生物生活和繁殖所需新陳代謝的氧量。

通過(guò)對(duì)宏體藻類固著器或擬根及黑色頁(yè)巖微層理的研究,王約和王訓(xùn)練 (2006)[68]得出這樣的結(jié)論:在不考慮成巖過(guò)程和成巖后變化的情況下,陡山沱期的宏體多細(xì)胞生物固著生長(zhǎng)的基底為含水分近80%的沉積物,即為泥質(zhì)沉積物顆粒之間幾乎沒(méi)有接觸而充水的粥性基底 (soup-ground)。宏體藻類圓盤狀的固著器 (圖 2A)也是生物適應(yīng)這一粥性基底底質(zhì)環(huán)境的生態(tài)特征。實(shí)際上,泥 (頁(yè))巖在沉積時(shí)多含有較高的水分,其中的水分作為沉積物的一部分使沉淀的較少顆粒物質(zhì)可形成較厚的沉積物。隨埋藏深度的加大,沉積物和水體界面之下的沉積水分與海水水體的交換量逐漸減小,逐漸形成滯流還原的環(huán)境 (圖 4)。也就是說(shuō),在富含有宏體多細(xì)胞生物的陡山沱組黑色頁(yè)巖沉積時(shí),海洋水體是有氧環(huán)境,含氧量從海底至水體近表層逐漸升高,而沉積物 (包括其沉積的水分)內(nèi)部則是還原環(huán)境。

水體中和沉積物表層的生物排泄物以及死亡后的生物遺體沉積于沉積物的表面或被埋藏于沉積物的表層。一方面,盡管海底存在一定量的氧,但陡山沱期大氣中的含氧水平相對(duì)較低,生物遺體不易被氧化而腐爛分解。另一方面,一定量的顆粒物質(zhì)(包括生物排泄物和生物遺體)沉淀就可形成較厚的粥性沉積物,可較迅速地將生物遺體完全覆蓋,而富含水分的粥性沉積物內(nèi)部為一還原的環(huán)境。再一方面,被沉積物覆蓋的生物遺體在腐爛和分解過(guò)程中,H2S等物質(zhì)增強(qiáng)了生物遺體周圍的還原性,導(dǎo)致生物遺體處于較強(qiáng)的還原環(huán)境中,生物遺體得以良好保存,也使有機(jī)物質(zhì)得以保存而形成黑色或暗色的泥 (頁(yè) )巖,即烴源巖。

陡山沱組黑色頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為腐泥型,有機(jī)碳含量為 1%～4%,最高可達(dá) 15.47%[69]。另外,瀝青質(zhì)礫石被發(fā)現(xiàn)于川北青川一帶的早寒武世筇竹寺期的碎屑巖地層中[70]。下寒武統(tǒng)的瀝青質(zhì)礫石表明,在瀝青礫石沉積之前 (即前寒武紀(jì))川北、青川地區(qū)已存在有古油藏,即前寒武紀(jì)陡山沱期的地層中可能存在有規(guī)模性生烴的烴源巖[70]。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)生物物質(zhì)的生產(chǎn)量以及被保存的有機(jī)質(zhì)豐度是烴源巖形成的重要條件?！把┣蚴录敝蟮囊恋峡ɡo(jì)陡山沱期是化學(xué)、氣候和環(huán)境變化的劇烈時(shí)期,是多細(xì)胞生物起源與發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,同時(shí)也是陡山沱期揚(yáng)子地區(qū)物質(zhì)沉積的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期。

(2)多細(xì)胞生物廣泛地生活于揚(yáng)子地區(qū)陡山沱期的海洋中,其中半浮狀直立生長(zhǎng)的宏體藻類大幅度地提高了光合作用的效率,使海水中的含氧量達(dá)到維持宏體多細(xì)胞生物生活和繁殖的水平。氧量的增加同時(shí)也改善了海洋水體的環(huán)境質(zhì)量,促進(jìn)了生物的發(fā)展。一個(gè)生物之間相互依賴和共存的多層次化和復(fù)雜化生態(tài)系統(tǒng)的形成,使陡山沱期成為揚(yáng)子地區(qū)生命演化和發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。

(3)黑色頁(yè)巖和黑色硅質(zhì)巖以及磷質(zhì)巖系廣泛地分布于陡山沱期的揚(yáng)子淺海中。受 Rodinia超大陸的離散構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,一方面陡山沱期沉積物質(zhì)發(fā)生陡然的變化,另一方面陡山沱期生命、特別是為多細(xì)胞生命的分異度和豐度迅速提高,成為陡山沱期豐富有機(jī)質(zhì)來(lái)源和保存條件的重要基礎(chǔ)。

(4)陡山沱期大氣中的含氧水平相對(duì)較低,同時(shí)陡山沱期的黑色泥 (頁(yè))巖在沉積時(shí)為沉積物顆粒之間幾乎沒(méi)有接觸而充水的粥性沉積物。生物死亡后的遺體不易腐爛和分解,而可較迅速地被粥性沉積物所覆蓋,導(dǎo)致生物遺體處于較強(qiáng)的還原環(huán)境中,使有機(jī)物質(zhì)得以保存而形成烴源巖。

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Development of the Ed iacaran(Sin ian)multicellular organis ms and formation of the source rocks in the Yangtze area

WANG Yue1,LEILing-fang1,CHEN Hong-de2,HOU Ming-cai2
(1.School of Resources and Environm ent,Guizhou University,Guiyang550003,Guizhou,China;2.Institute of Sed im entary Geology,Chengdu University of Technology,Chengdu610059,Sichuan,China)

The productivity of organis ms and abundances of preserved organic matter are believed to be important conditions for the formation of source rocks.The multicellular organis ms appeared in substantial amounts in the Yangtze shallow sea during the Doushantuoan(Ediacaran).The black mudstones(shales)were once deposited as the water-rich gruel sed iments during the Doushantuoan.At that time,the oxidation-reduction interfaces were relatively shallower.The organic remains could be rapidly covered by the gruel sediments so as to form the source rocks.The Doushantuoan(Ediacaran)went through sharp changes in chemical,climatic and environmental aspects,and thusmay be a key period for the life evolution,development of organic productivity and for mation of the source rocks in the Yangtze area.

source rock;organic matter;oxygen;multicellular organis m;Doushantuoan;Yangtze plate

1009-3850(2010)03-0030-09

2010-02-15;改回日期2010-08-05

王約 (1964—),教授,主要從事古生物地層及沉積環(huán)境的研究。E-mail:gzyuewang@126.com

國(guó)家自然科學(xué) (No.40739901)、貴州省省長(zhǎng)基金和貴州省科技基金 (J-2010-2030)聯(lián)合資助

TE122.1+13

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