中國(guó)豫西寒武系饅頭組疊層石的沉積特征及其古環(huán)境意義①

常玉光 齊永安 鄭 偉 王 敏 代明月

(河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院河南省生物遺跡與成礦過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南焦作 454000)

0 引言

在地球歷史上85%的碳酸鹽沉積記錄中，疊層石是最重要的沉積特征［1］。在地球早期生命演化過(guò)程中，疊層石—微生物席生態(tài)系統(tǒng)主宰地球海洋近30億年。疊層石是微生物巖的一種，是藍(lán)細(xì)菌等底棲微生物活動(dòng)與沉積相互作用、結(jié)合而成的一種特殊的原生紋層狀生物沉積構(gòu)造，其中記錄了大量的微生物、環(huán)境、地球化學(xué)和地球物理等方面的信息。疊層石的發(fā)現(xiàn)距今已有兩百多年的歷史［2］，在這兩百多年中，人們對(duì)疊層石的認(rèn)識(shí)在不斷的深化和發(fā)展。疊層石的生長(zhǎng)受到很多條件的制約，能夠有效反映生長(zhǎng)時(shí)期的沉積環(huán)境和條件，因此疊層石是一種研究古環(huán)境和古氣候的重要“指示器”［3］。

目前，我國(guó)疊層石的研究主要集中在元古代，少量新生代和現(xiàn)代，對(duì)于古生代等其它時(shí)期疊層石研究的報(bào)道較少［4～8］。近年來(lái)，作者在河南省西部的登封關(guān)口和三門(mén)峽澠池等地寒武紀(jì)剖面中發(fā)現(xiàn)大量疊層石，其中寒武系饅頭組共出露11層，饅頭組一段為5層，二段為4層。疊層石露頭新鮮，宏體形態(tài)特征明顯，類(lèi)型豐富，形狀多樣，為研究寒武紀(jì)疊層石提供了良好的條件。

1 地質(zhì)背景

登封和三門(mén)峽所在的豫西地質(zhì)構(gòu)造區(qū)經(jīng)歷了印支期、燕山期和喜山期等多期構(gòu)造作用的影響，但地層發(fā)育較為完整，由老到新依次為新元古界、寒武系、石炭系、二疊系、三疊系、古近系、新近系及第四系。依據(jù)寒武紀(jì)古地理和古構(gòu)造格局，寒武紀(jì)巖性組合、沉積特征、巖相和沉積環(huán)境、生物群落等進(jìn)行的綜合分析，華北地層區(qū)寒武系劃分為太行山分區(qū)、豫西分區(qū)及豫東平原分區(qū)，其中豫西分區(qū)劃分為澠池—登封小區(qū)、靈寶—魯山小區(qū)、葉縣—確山小區(qū)和盧氏小區(qū)(圖1左)［9］。本文研究的寒武紀(jì)疊層石主要分布在澠池—登封小區(qū)(圖1)，以登封關(guān)口剖面為主要觀察剖面，輔以澠池任村剖面。上述剖面寒武紀(jì)地層發(fā)育連續(xù)，寒武紀(jì)早期的辛集組為海侵初期的砂礫巖，朱砂洞組為濱—淺海白云巖，饅頭組為潮坪相碎屑巖(主)和碳酸鹽巖(次)沉積，寒武紀(jì)中期張夏組和寒武紀(jì)晚期的三山子組為濱—淺海碳酸鹽巖和白云巖［10］。

圖1 中國(guó)豫西寒武紀(jì)地層分布及剖面位置圖(據(jù)劉印環(huán)，1991修改［9］)Fig.1 Geological map showing the Cambrian stratigraphic distribution and section localities in the western Henan Province，China

2 豫西寒武系饅頭組疊層石類(lèi)型及沉積特征

豫西寒武紀(jì)饅頭組可分為三段，一段為褐黃色、紫紅色薄層泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r夾紫紅色頁(yè)巖，含大量藻紋層和5層疊層石;二段以暗紫色云母頁(yè)巖、粉砂巖為主，夾灰?guī)r和薄層砂巖，在中上部出露4層疊層石;三段以紫灰色頁(yè)巖、灰綠色粉砂巖為主，夾多層鮞?；?guī)r，其頂部出露多層微生物巖，含2層疊層石。

疊層石的總體構(gòu)造特征不但與建造生物有關(guān)，而且更多地受到水動(dòng)力條件和沉積環(huán)境的制約［11～13］。饅頭組一、二段的疊層石在寒武紀(jì)各組段中最為發(fā)育，且宏體形態(tài)特征明顯，在野外易于識(shí)別，包括柱狀、緩波狀、半球狀等沉積類(lèi)型(圖2和圖版Ⅰ，圖版Ⅱ)。根據(jù)每類(lèi)疊層石與圍巖的關(guān)系、以及圍巖巖性的變化和層理結(jié)構(gòu)、化石等，可以推測(cè)出不同類(lèi)型疊層石的沉積和生長(zhǎng)環(huán)境。

2.1 豫西寒武系饅頭組疊層石相序特征

饅頭組一段第一層疊層石:頂?shù)捉詾橥咙S色藻紋層，其下部為15～20 cm的大柱狀疊層石，被0.3 cm的紅色薄泥層打斷，薄泥層局部相變?cè)龊?，上部?0 cm的半球狀疊層石，中間夾多層土黃色泥，疊層石間夾不規(guī)則土黃色竹葉狀灰?guī)r和疊礫(見(jiàn)圖2，一段第一層)。

饅頭組一段第二層疊層石:下部為15～20 cm不規(guī)則大緩波狀、半球狀疊層石，夾多層紅色泥，見(jiàn)大塊紅色、灰色泥礫;中間為10 cm較規(guī)則緩波狀疊層石，疊層石間和內(nèi)部多紅色泥;上部為20～30 cm次圓柱體或倒錐柱狀疊層石，疊層石內(nèi)多紅色泥，柱體間多填充紅色泥和礫屑，紅色泥較下層少(見(jiàn)圖2，一段第二層)。

饅頭組一段第三層疊層石:下部為紅色竹葉狀泥灰?guī)r叢中的疊層石層，層厚15 cm，疊層石主要圍繞竹葉狀泥灰?guī)r生長(zhǎng)，竹葉狀泥灰?guī)r上方生長(zhǎng)的多為半球狀和緩波狀疊層石，沿竹葉狀泥灰?guī)r頂端生長(zhǎng)的疊層石多為錐形疊層石;中間為含礫石的土黃色厚層藻紋層;上部為30 cm大緩波狀疊層石(見(jiàn)圖2，一段第三層)。

饅頭組一段第四層疊層石:下部為緩波狀疊層石，厚15 cm;中部為近水平緩波狀，厚6 cm;上部為厚14 cm的半球狀和緩波狀疊層石，多處見(jiàn)融合生長(zhǎng)現(xiàn)象(見(jiàn)圖2，一段第四層)。

圖2 中國(guó)豫西寒武系饅頭組疊層石巖性柱狀及相序特征Fig.2 The lithological column and sedimentary features of stromatolite-bearing strata from the Cambrian Mantou Formation，western Henan，China

饅頭組一段第五層疊層石:下部為厚45 cm的毫米級(jí)雜亂微小型柱狀疊層石，直徑小于1 cm，高為1～3 cm;中間為厚20 cm的夾多層薄泥層的微小型柱狀疊層石，直徑小于1 cm，但略大于下部;上部為厚35 cm的較清楚柱狀疊層石，直徑為2～4 cm，多見(jiàn)融合生長(zhǎng)現(xiàn)象，均未見(jiàn)分叉(見(jiàn)圖2，一段第五層)。

饅頭組二段第一層疊層石:下部為35 cm厚含泥細(xì)微型小柱狀疊層石，中部為夾泥質(zhì)條帶小柱狀疊層石，直徑約3 mm，上部為20 cm夾泥質(zhì)條帶小緩波狀疊層石，頂?shù)捉詾樽霞t色泥頁(yè)巖(見(jiàn)圖2，二段第一層)。

饅頭組二段第二層疊層石:自下而上可細(xì)分為6層，依次為夾不規(guī)則核形石的緩波狀和柱狀疊層石層，厚為25 cm;30 cm土黃色薄層泥巖;以竹葉狀灰?guī)r作底的夾竹葉狀灰?guī)r和少量核形石的緩波狀疊層石層，厚為25 cm;含不規(guī)則泥質(zhì)條帶水平層狀疊層石，厚為40 cm;淺灰色含少量紅色泥的小柱狀、偶見(jiàn)大柱狀疊層石，疊間填充亮晶方解石，夾長(zhǎng)卵狀核形石的疊層石灰?guī)r層，厚為30 cm;大半球狀、大柱狀、大錐狀疊層石層，夾大量以圓形為主的核形石，偶見(jiàn)竹葉狀灰?guī)r，疊層石間填充大量生物碎屑，厚為20 cm;頂為不連續(xù)的3 cm生物碎屑層(見(jiàn)圖2，二段第二層)。

饅頭組二段第三層疊層石:下部為厚80 cm的夾大小不等竹葉狀灰?guī)r疊層石層，疊層石為緩波狀，整體透鏡狀，局部見(jiàn)圍繞竹葉狀灰?guī)r生長(zhǎng)的疊層石;中間夾紫紅色泥巖;上部為含水平竹葉狀灰?guī)r和鮞粒的藻紋層灰?guī)r層，夾薄泥層，局部見(jiàn)大緩波狀、大半球狀大疊層石，頂部見(jiàn)大土黃色和淺灰色鮞粒，見(jiàn)多層疊層石間填充為方解石(見(jiàn)圖2，二段第三層)。

饅頭組二段第四層疊層石:為夾泥質(zhì)條帶和生物碎屑的不規(guī)則微小型疊層石層，疊層石不明顯，偶見(jiàn)小柱狀、半球狀疊層石，直徑不超過(guò)5 mm，整體不規(guī)則，雜亂似藻灰?guī)r(見(jiàn)圖2，二段第四層)。

2.2 豫西寒武系饅頭組疊層石沉積特征

2.2.1 柱狀疊層石

柱狀疊層石為豫西寒武紀(jì)疊層石的主要宏體形態(tài)特征，在饅頭組一、二段占有較大比例，依據(jù)其柱體的大小和形態(tài)，又可細(xì)分為圓柱狀(含次圓柱狀)、錐柱狀、倒錐柱狀、小型柱狀疊層石四種類(lèi)型。

①圓柱狀疊層石(含次圓柱狀)

圓柱狀或次圓柱狀疊層石在饅頭組一、二段分布廣泛，主要出露在饅頭組一段的第一、二、五層和饅頭組二段的第一、二、四層疊層石層中(圖2)。其巖性為含核形石、礫屑和生物碎屑的灰?guī)r。圓柱狀疊層石高度一般不大，常為10～20 cm，單個(gè)直徑2～10 cm不等，個(gè)別直徑達(dá)30 cm左右，其柱體剖面和平面形態(tài)特征明顯，剖面為垂直柱狀或微傾斜柱狀;平面多為同心圓或同心橢圓狀，在饅頭組二段多見(jiàn)柱體融合生長(zhǎng)，平面表現(xiàn)為連環(huán)生長(zhǎng)現(xiàn)象，似藕節(jié)狀或?qū)ΨQ腎形。層理多為側(cè)向斷開(kāi)穹形，也見(jiàn)側(cè)向連接的穹形或箱形，具局部壁或多層壁(圖版Ⅰ-a-e)。

②錐柱狀疊層石

錐柱狀疊層石出現(xiàn)在饅頭組一段的第三層和饅頭組二段的第二、三層(圖2)，巖性主要為含核形石、竹葉狀礫屑的灰?guī)r。疊層石圍繞竹葉狀礫屑頂端生長(zhǎng)，直徑多為1～3 cm，高度一般不超過(guò)4 cm，但在饅頭組二段中見(jiàn)大柱狀，直徑達(dá)10 cm，高度超過(guò)12 cm。層理多為側(cè)向連接的錐穹形，也見(jiàn)側(cè)向斷開(kāi)錐穹形，具多層壁(圖版Ⅰ-f-h)。

③倒錐柱狀疊層石

倒錐柱狀疊層石主要出露在饅頭組一段的第二層和饅頭組二段的第二層疊層石層中(圖2)，巖性主要為含核形石、竹葉狀礫屑或薄層泥的灰?guī)r或泥灰?guī)r。與次圓柱狀或半球狀疊層石共生，形狀似火把狀或倒錐狀，明顯的上寬下窄，直徑大小不一，高度10～30 cm不等，平面多處見(jiàn)疊層石聯(lián)合生長(zhǎng)現(xiàn)象(圖版Ⅰ-j)，呈橢圓形或?qū)ΨQ圓形，層理為側(cè)向斷開(kāi)穹形、箱形或側(cè)向連接箱形，具明顯的局部壁、多層壁或不具壁(圖版Ⅰ-i-l)。

④小柱狀疊層石

小柱狀疊層石生長(zhǎng)相對(duì)雜亂，包括微型柱狀和微小型柱狀疊層石(直徑小于1 cm)，主要出露在饅頭組一段頂部和饅頭組二段的頂、底部多個(gè)疊層石層中(圖2)，巖性主要為含泥或鮞粒的泥灰?guī)r或灰?guī)r。底部疊層石不明顯，疊層石上下連續(xù)性一般，層厚大多不超過(guò)10 cm，往往被泥或其它填充物所打斷，向上疊層石逐步增大至明顯大柱狀或緩波狀，整體疊層石層理不十分明顯(圖版Ⅱ-a-d)。

2.2.2 緩波狀疊層石

在豫西登封剖面出露的疊層石中，緩波狀疊層石較為常見(jiàn)，依據(jù)其波狀起伏程度，概略分為近水平緩波狀和緩波狀疊層石。

①近水平緩波狀疊層石

近水平緩波狀疊層石出露在饅頭組一段第四層的中部和饅頭組二段的第二層(圖2)，巖性主要為含少量泥的泥灰?guī)r或灰?guī)r。層理界限明顯，波狀起伏較小呈近水平分布，但一般整體厚度不大，上下層逐步過(guò)渡為緩波狀疊層石(圖版Ⅱ-e-g)。

②緩波狀疊層石

緩波狀疊層石在野外露頭較普遍，饅頭組主要出露在一段的二、三、四層和二段的一、二、三層疊層石層中(圖2)，巖性主要為含少量泥的泥灰?guī)r或灰?guī)r。有一定波狀起伏，其層理界限一般較清楚，可見(jiàn)均勻緩波狀(圖版Ⅱ-i)，在野外常見(jiàn)柱狀疊層石頂部被泥等打斷后融合生長(zhǎng)為緩波狀疊層石(圖版Ⅱ-h)，局部可見(jiàn)大緩波狀。

2.2.3 半球狀疊層石

半球狀疊層石主要出露在饅頭組一段的一、二、三層和二段的二、三層疊層石層中(圖2)，巖性主要為夾核形石、礫屑或竹葉狀礫屑的灰?guī)r或泥灰?guī)r。疊層石呈半球狀，但有時(shí)野外露頭不十分規(guī)則，個(gè)體高度5～15 cm，直徑5～20 cm不等，平面為較規(guī)則同心圓狀(圖版Ⅱ-l)，疊層石與圍巖界限明顯，層理多為側(cè)向斷開(kāi)穹形或側(cè)向斷開(kāi)箱形，不具壁或沒(méi)有明顯的壁(圖版Ⅱ-j-m)。

2.2.4 圍繞竹葉狀泥灰?guī)r礫屑生長(zhǎng)的疊層石

圍繞竹葉狀泥灰?guī)r礫屑生長(zhǎng)的疊層石只出露在饅頭組一段第三層的底部和二段第三層疊層石層中(圖2)，竹葉狀泥灰?guī)r礫屑一般為5～8 cm，有一定磨圓度，主要呈水平狀，形體較小的呈微傾斜。疊層石形狀受竹葉狀泥灰?guī)r礫屑外形影響較大，剖面一般為橢圓形，主要圍繞竹葉狀泥灰?guī)r礫屑表面生長(zhǎng)，兩端稍尖，在其上方生長(zhǎng)的一般為小半球狀，高度一般不大，多小于 3 cm(圖版Ⅰ-f，h)。

3 豫西寒武系饅頭組疊層石的沉積環(huán)境分布模式

巴哈馬Highborne Cays的現(xiàn)代海相疊層石和前寒武紀(jì)疊層石為分析豫西寒武系饅頭組疊層石的沉積環(huán)境提供了有力佐證。Andres和Reid、Bowlin等以巴哈馬Highborne Cays的柱狀和錐狀疊層石為例，對(duì)控制現(xiàn)代海相疊層石生長(zhǎng)形態(tài)的主要環(huán)境因素進(jìn)行研究表明:柱狀疊層石生長(zhǎng)在水動(dòng)力相對(duì)較低的水體較深的后礁瀉湖環(huán)境，而錐狀疊層石則生長(zhǎng)在水體較淺但水動(dòng)力較強(qiáng)的潮汐水道內(nèi)［14，15］;Allwood A C等利用西澳大利亞最古老疊層石與現(xiàn)代海相的對(duì)比［16，17］、曹瑞驥和袁訓(xùn)來(lái)借鑒 Donaldson 等對(duì)前寒武紀(jì)疊層石的宏觀形態(tài)與水動(dòng)力條件的關(guān)系進(jìn)行了闡述［18～21］，其結(jié)論為:近水平緩波狀疊層石與石鹽和石膏假晶相伴生，故沉積環(huán)境主要為水動(dòng)力很弱的潮上帶;緩波狀疊層石往往與波痕、交錯(cuò)層、石鹽和石膏假晶、礫石等相伴生，故沉積環(huán)境主要為水動(dòng)力較弱的潮間帶，少量潮上帶和潮下帶;柱狀疊層石與波痕、交錯(cuò)層、鮞粒和礫石相伴生，故其沉積環(huán)境主要為水動(dòng)力較強(qiáng)的潮間帶，少量潮上帶下部;半球狀和圓錐狀疊層石與波痕、交錯(cuò)層、鮞粒、礫石等相伴生，故其沉積環(huán)境主要為水動(dòng)力很強(qiáng)的潮間帶環(huán)境。

3.1 疊層石的沉積環(huán)境分析

3.1.1 柱狀疊層石

①圓柱狀疊層石(含次圓柱狀)

圓柱狀或次圓柱狀疊層石的圍巖巖性變化較大，在疊層石其頂部出現(xiàn)有薄泥層，而在疊層石柱體之間和底部則較多出現(xiàn)磨圓度較高且形體大小不等的竹葉狀礫屑灰?guī)r，一般底部較大，向上也有明顯變小趨勢(shì)(圖版Ⅰ-b，d)。在饅頭組二段第二層圓柱狀疊層石柱體之間見(jiàn)有大量核形石、生物碎屑和礫屑(圖版Ⅰ-a，e)，核形石直徑約2 cm，呈圓形，核心為生物介殼，圈層規(guī)則。生物碎屑和礫屑磨圓度較高，分布無(wú)定向。由此可見(jiàn)，圓柱狀或次圓柱狀疊層石生長(zhǎng)在水動(dòng)力很強(qiáng)的潮間帶下部環(huán)境［18～23］;紋層狀泥巖和藻紋層的出現(xiàn)說(shuō)明水體的快速變遷和水動(dòng)力條件的降低，也意味著圓柱狀或次圓柱狀疊層石的消失［18，22］。

②錐柱狀疊層石

錐柱狀疊層石周?chē)写罅恐袢~狀礫屑或核形石存在，竹葉狀礫屑一般形體較大、磨圓度較差且呈水平狀或低角度分布(圖版Ⅰ-f，h)。饅頭組一段的錐柱狀疊層石的上下層為近水平條帶狀泥灰?guī)r互層(圖版Ⅰ-h)。饅頭組二段的錐圓柱狀疊層石間填充大量同心圓狀核形石(圖版Ⅰ-g)，且核形石為原地同期生長(zhǎng)所致，由此可見(jiàn)錐圓柱狀疊層石生長(zhǎng)在水動(dòng)力較強(qiáng)的潮間帶中部至上部環(huán)境［18，22］。

③倒錐柱狀疊層石

倒錐柱狀疊層石與圍巖界限一般較明顯，圍巖巖性變化較大。在饅頭組一段第二層疊層石間填充粉紅色泥和形狀較小且磨圓度較高的泥礫(圖版Ⅰ-j，l)，頂?shù)捉员环奂t色薄泥層所打斷，頂部薄泥層上為連續(xù)性很好的緩波狀疊層石，底部為粉紅色薄泥層上形狀較小的矮柱狀疊層石，同時(shí)疊層石也為粉紅色，粉紅色泥和泥礫為同期風(fēng)暴沉積填充。在饅頭組二段第二層倒錐柱狀疊層石間填充大量同期生成的核形石(圖版Ⅰ-k)，核形石直徑較大，且見(jiàn)破碎程度較高的生物碎屑，反映了倒錐柱狀疊層石形成于長(zhǎng)期風(fēng)暴作用影響的潮下帶上部環(huán)境［22］。

④小柱狀疊層石

小柱狀疊層石向上直徑逐步變大且形態(tài)明顯，往往與泥質(zhì)條帶相伴生且泥含量較高，相序上底部為藻紋層，而后出現(xiàn)小柱狀疊層石，疊層石間多填充大量鮞粒(圖版Ⅱ-a，b)，頂部多為泥或被泥打斷后出現(xiàn)藻紋層。局部偶見(jiàn)石鹽石膏假晶及鳥(niǎo)眼構(gòu)造等，小柱狀疊層石生長(zhǎng)在水體較淺且有一定水動(dòng)力條件的潮間帶頂部至潮上帶下部環(huán)境［22，23］。

圖版說(shuō)明(Explanation of Plates)

本文描述的疊層石標(biāo)本均采自河南省西部寒武系饅頭組，藏于河南理工大學(xué)河南省生物遺跡與成礦過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

圖版Ⅰ說(shuō)明:a.圓柱狀或次圓柱狀疊層石，疊層石間富含核形石(a)和生物碎屑(b)，為剖面照片;b.圓柱狀或次圓柱狀疊層石，見(jiàn)藕節(jié)狀連環(huán)生長(zhǎng)，為平面照片;c.圓柱狀或次圓柱狀疊層石，見(jiàn)對(duì)稱腎形，為平面照片;d.圓柱狀或次圓柱狀疊層石，疊層石間含竹葉狀礫屑灰?guī)r，為剖面照片;e.圓柱狀或次圓柱狀疊層石，疊層石間富含核形石(a)和竹葉狀礫屑灰?guī)r(b)，為平面照片;f.錐柱狀疊層石(圍繞竹葉狀礫屑灰?guī)r生長(zhǎng)的疊層石)，為剖面照片;g.錐柱狀疊層石，為剖面照片;h.錐柱狀疊層石(圍繞竹葉狀礫屑灰?guī)r生長(zhǎng)的疊層石)，為剖面照片;i.倒錐柱狀疊層石，為剖面照片;j.倒錐柱狀疊層石，為平面照片;k.倒錐柱狀疊層石，富含核形石，為剖面照片;l.倒錐柱狀疊層石，見(jiàn)似火把狀和聯(lián)合生長(zhǎng)等現(xiàn)象，為剖面照片

圖版Ⅱ說(shuō)明:a.小柱狀疊層石，富含鮞粒和泥質(zhì)條帶，為剖面照片;b.不明顯小柱狀疊層石，為剖面照片;c.小柱狀疊層石，富含泥質(zhì)條帶，疊層石向上逐步變大，為剖面照片;d.小柱狀疊層石，富含泥質(zhì)條帶，疊層石向上逐步變大，為剖面照片;e.近水平緩波狀疊層石，為剖面照片;f.近水平緩波狀疊層石，含泥質(zhì)條帶，為剖面照片;g.近水平緩波狀疊層石，為剖面照片;h.緩波狀疊層石，為柱狀疊層石頂部融合生長(zhǎng)，為剖面照片;i.緩波狀疊層石，疊層石間含泥質(zhì)條帶，為剖面照片;j.半球狀疊層石，疊層石間含生物碎屑，為剖面照片;k.半球狀疊層石，疊層石間含生物碎屑(a)和核形石(b)，為剖面照片;l.半球狀疊層石，疊層石間富含核形石，為平面照片;m.半球狀疊層石，為剖面照片

3.1.2 緩波狀疊層石

①近水平緩波狀疊層石

近水平緩波狀疊層石上下層為波狀起伏明顯增大的緩波狀或接近柱狀疊層石，層理間填充薄層泥，反映了水動(dòng)力條件的變化且本層明顯偏弱，由于有大量菌藻類(lèi)等微生物存在，且有石鹽、石膏假晶和干裂等標(biāo)志出現(xiàn)，可見(jiàn)近水平緩波狀疊層石生長(zhǎng)在間歇性暴露的潮上帶環(huán)境［18，20，22］。

②緩波狀疊層石

緩波狀疊層石常出露在柱狀疊層石的上下層中，常為被泥打斷后融合生長(zhǎng)，或者為藻紋層泥巖中局部相變，圍巖中可見(jiàn)泥質(zhì)條帶或水平竹葉狀灰?guī)r，也見(jiàn)與大緩波狀伴生的半球狀疊層石，反映了有一定水動(dòng)力條件，根據(jù)其波狀起伏程度，可以判別其生長(zhǎng)環(huán)境主要為水體較淺的潮上帶下部或潮間帶上部環(huán)境［18，22，23］。

3.1.3 半球狀疊層石

半球狀疊層石層常伴生大量竹葉狀礫屑、核形石、疊層石礫屑和生物碎屑層等(圖版Ⅱ-j-k)，疊層石間多填充圓形或橢圓形核形石，也見(jiàn)破碎程度較高的生物碎屑層，反映了半球狀疊層石生長(zhǎng)時(shí)期水動(dòng)力條件很強(qiáng)，說(shuō)明半球狀疊層石形成于潮間帶下部高能環(huán)境［19，22，23］。

3.1.4 圍繞竹葉狀泥灰?guī)r礫屑生長(zhǎng)的疊層石

疊層石主要是圍繞竹葉狀泥灰?guī)r礫屑四周生長(zhǎng)，表明強(qiáng)水動(dòng)力條件使竹葉狀泥灰?guī)r長(zhǎng)期懸浮在水中，但水動(dòng)力又不足以把大塊的竹葉狀灰?guī)r打碎，可見(jiàn)圍繞竹葉狀泥灰?guī)r生長(zhǎng)的疊層石主要在水動(dòng)力較強(qiáng)的潮間帶中部環(huán)境［22］。

3.2 寒武系饅頭組疊層石的沉積環(huán)境分布模式

根據(jù)豫西寒武紀(jì)饅頭組各類(lèi)型疊層石的宏觀形態(tài)特征及其圍巖的巖性、成分、層理等原生沉積構(gòu)造，借助巴哈馬現(xiàn)代海相疊層石和前寒武紀(jì)疊層石的沉積環(huán)境分析方式、方法及其佐證，可以判斷豫西寒武紀(jì)饅頭組不同類(lèi)型疊層石的沉積特征，其沉積環(huán)境分布模式圖如圖3。

圖3 豫西早中寒武世饅頭組疊層石的沉積環(huán)境分布模式Fig.3 The distribution model of sedimentary environments of stromatolites from Early-Middle Cambrian Mantou Formation，Western Henan

從疊層石的沉積環(huán)境分布模式圖可以看出，疊層石主要生長(zhǎng)在潮坪環(huán)境，相對(duì)集中在潮間帶，依據(jù)其不同的沉積環(huán)境特征可以把疊層石的沉積相分成不同的沉積相帶，具體如下:

(1)潮上帶疊層石:在潮上帶，疊層石以近水平狀為主，少量緩波狀、小柱狀和含水平狀薄泥層的疊層石，偶見(jiàn)石鹽和石膏假晶等蒸發(fā)環(huán)境產(chǎn)物以及干裂等暴露標(biāo)志，特別是在近水平狀疊層石中較常見(jiàn)，反映了間歇性暴露、水動(dòng)力很弱或短期較平靜的沉積特征。

(2)潮間帶上部疊層石:疊層石以緩波狀、小柱狀和含水平狀薄泥層的疊層石為主，少量錐柱狀疊層石，整體以含一定量的薄泥層或緩波狀為特征，反映了水動(dòng)力條件較弱的沉積特征。

(3)潮間帶中部疊層石:疊層石以圓柱狀為主，含扁平狀核形石或竹葉狀礫屑，少量為錐柱狀和圍繞竹葉狀礫屑生長(zhǎng)的疊層石，反映了水動(dòng)力條件較強(qiáng)，竹葉狀礫屑灰?guī)r能長(zhǎng)期漂浮在水中，但又不足以打碎竹葉狀礫屑灰?guī)r或形成圓形核形石的沉積特征。

(4)潮間帶下部至潮下帶疊層石:疊層石以含圓形核形石的圓柱狀和半球狀疊層石為主，少量含核形石的倒錐狀疊層石，反映了水動(dòng)力條件很強(qiáng)，且長(zhǎng)期處于動(dòng)蕩之中的沉積環(huán)境特征。

4 結(jié)論

疊層石是環(huán)境變化的“靈敏指示器”，豫西寒武紀(jì)饅頭組一、二段9層疊層石的幕式生長(zhǎng)有其較復(fù)雜的類(lèi)型變化，主要有圓柱狀、波狀、半球狀和圍繞竹葉狀礫屑灰?guī)r生長(zhǎng)的疊層石等4大類(lèi)8小類(lèi)，這些疊層石和與其相伴生的其它沉積特征，反映了不同類(lèi)型疊層石的不同沉積環(huán)境條件，同時(shí)通過(guò)建立饅頭組8小類(lèi)11種疊層石的沉積環(huán)境分布模式，為研究疊層石的生長(zhǎng)條件及其沉積環(huán)境提供參考。

圓柱狀、波狀、半球狀和圍繞竹葉狀礫屑灰?guī)r生長(zhǎng)的疊層石的類(lèi)型以及亞類(lèi)型變化多是受水體深度變化引起的，不同類(lèi)型的疊層石生長(zhǎng)在不同水動(dòng)力條件下，水體深度變化主要體現(xiàn)在水動(dòng)力條件的改變，但是個(gè)別類(lèi)型疊層石如圓柱狀疊層石具有較大的適應(yīng)性，從上下潮間帶到潮上帶下部都能生長(zhǎng)，總的看來(lái)不同類(lèi)型具有不同的生長(zhǎng)和沉積環(huán)境。同時(shí)在饅頭組二段的第二層疊層石中，緩波狀疊層石向上發(fā)生改變，出現(xiàn)了破碎程度較高的生物碎屑和竹葉狀礫屑灰?guī)r及大量圓形或近圓形核形石，表明水動(dòng)力條件明顯加強(qiáng)，疊層石的形態(tài)類(lèi)型也發(fā)生了明顯變化，有緩波狀改變?yōu)榘肭驙詈痛笾鶢畹?。由此可?jiàn)，海平面的變化即水動(dòng)力條件是疊層石生長(zhǎng)類(lèi)型變化的決定因素。

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