黔北桐梓獅溪志留紀(jì)埃隆晚期石牛欄段的生物灘相

鄧小杰，王 冠，黃 勇，張嘉瑋，龍勝清，馬義波，李 越

(1.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550018；2.中國科學(xué)院南海海洋研究所，廣州 510301；3.中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，中國科學(xué)院資源地層學(xué)和古地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008 )

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黔北桐梓獅溪志留紀(jì)埃隆晚期石牛欄段的生物灘相

鄧小杰1，王 冠2，黃 勇1，張嘉瑋1，龍勝清1，馬義波1，李 越3*

(1.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550018；2.中國科學(xué)院南海海洋研究所，廣州 510301；3.中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，中國科學(xué)院資源地層學(xué)和古地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008 )

志留紀(jì)蘭多維列世埃隆晚期，滇黔桂古陸以北的陸表海緩坡上沉積了石牛欄組石牛欄段淺水灰?guī)r。珊瑚—層孔蟲為主的后生動物格架巖建造的點(diǎn)礁分布北界僅延伸到桐梓水壩塘一帶；更遠(yuǎn)岸的獅溪鎮(zhèn)白芷埡剖面雖然遠(yuǎn)離古陸剝蝕區(qū)，層狀灰?guī)r中極低的粉砂質(zhì)、泥質(zhì)含量指示高清澈度的環(huán)境指標(biāo)，內(nèi)碎屑和少量生屑混合沉積的灘相灰?guī)r沉積深度在最大浪基面之上，但珊瑚—層孔蟲密度偏低，后生動物格架巖的豐度以及個(gè)體大小均達(dá)不到礁灰?guī)r的標(biāo)準(zhǔn)，也不呈現(xiàn)生物礁特有的正向海底地貌。本文實(shí)例詮釋了海底深度變化顯著制約底棲群落的古生態(tài)分異，后生動物點(diǎn)礁棲居的深度范圍有限。

灘相；石牛欄組；志留紀(jì)；桐梓獅溪；黔北

1 前言

圈定石牛欄段生物礁灘分布的是剖析滇黔桂古陸(或稱黔中隆起)碳酸鹽巖臺地相變的節(jié)點(diǎn)所在。桐梓縣境內(nèi)最北端獅溪白芷埡剖面(位置見圖1)出露石牛欄組灰?guī)r，本文確認(rèn)其中的石牛欄段屬灘相灰?guī)r，而非水壩塘剖面礁相沉積單元[10]的向北延伸帶。通過鑒定獅溪剖面灘相灰?guī)r的微相特征，藉此討論陸表海碳酸鹽巖臺地遠(yuǎn)岸區(qū)的古生態(tài)學(xué)指標(biāo)和沉積環(huán)境。

2 地層序列

丁文江[11]在渝南綦江觀音橋剖面建立志留系石牛欄灰?guī)r一名，其下伏為酒店埡頁巖，上覆韓家店頁巖。穆恩之[12]將石牛欄灰?guī)r改為石牛欄群。張文堂等[13]以綦江觀音橋剖面韓家店黃色瘤狀泥灰?guī)r作為石牛欄群底。王立亭[14]將石牛欄群改為石牛欄組。葛治洲等[9]在描記韓家店剖面志留系分層時(shí)，將石牛欄組的時(shí)代界定為下志留統(tǒng)[9，15]。戎嘉余和楊學(xué)長[16]將韓家店剖面石牛欄組次分為下部松坎段和上部石牛欄段。陳旭等[17]、Rong等[18]進(jìn)一步將石牛欄組對比為蘭多維列統(tǒng)的埃隆階上部。

圖1 桐梓志留系石牛欄組剖面位置

沿獅溪鎮(zhèn)南端山坡盤山公路邊出露的白芷埡剖面(28°49′50.53″ N，107°07′23.56″ E，海拔874 m)，地層產(chǎn)狀基本水平，石牛欄組松坎段多被覆蓋，石牛欄段—韓家店組底部出露完整(圖2)。其巖性序列示于圖3并描記如下：

5層.韓家店組 黃綠色薄層粉砂巖和頁巖，局部夾灰?guī)r透鏡體，底界為整合接觸。

-----------------整合-------------------

石牛欄組

石牛欄段

4層.淺灰色中層泥質(zhì)條帶狀鳥眼泥狀灰?guī)r，含少量細(xì)生屑。3 m

3層.灰色中—厚層生屑灰?guī)r，棘屑局部層豐富，部分層中見豐富的復(fù)體珊瑚Favisites，Halysites，Heolites塊體和單體四射珊瑚、腕足類和棘屑碎片。約20 m

2.1.2 經(jīng)濟(jì)作物用水。村里主要的經(jīng)濟(jì)作物就是橡膠，村民主要的經(jīng)濟(jì)收入及活動就是通過種植橡膠樹，每家都會有大片的橡膠林，少則10畝，多則上百畝，種樹、產(chǎn)膠、割膠、賣膠是一個(gè)完整的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)鏈。一顆橡膠樹，從種植到開始產(chǎn)膠需要8年時(shí)間，第8年開始，橡膠樹開始產(chǎn)膠，從而開始產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益。

2層.灰色薄層含泥灰?guī)r夾灰黃色泥巖、粉砂巖，部分灰?guī)r層中復(fù)體珊瑚和生屑豐富。約10 m

松坎段

1層.灰色薄層含泥灰?guī)r、灰?guī)r透鏡體和粉砂質(zhì)泥巖互層。6 m

圖2 獅溪鎮(zhèn)柏芷埡剖面石牛欄段-韓家店組地層露頭

白芷埡剖面的松坎段與桐梓代家溝剖面相似度高，但整個(gè)石牛欄段的粉砂質(zhì)、泥質(zhì)等陸源碎屑成分含量極低，幾乎均為單層厚度不一的層狀灰?guī)r，指示這里屬遠(yuǎn)離滇黔桂古陸剝蝕區(qū)長期的海水清澈環(huán)境。中—厚層灰?guī)r在第3層常見，除了石牛欄段頂部(第4層)的潮坪相的鳥眼泥狀灰?guī)r外，2-3層序列基本呈現(xiàn)為化石豐度以及顆粒大小差異的灘相疊置，各灘相單元之間不存在基底和頂界的差異。

3 灘相灰?guī)r微相特征和環(huán)境指標(biāo)

對白芷埡剖面石牛欄段灰?guī)r采樣磨制普通巖石薄片作灰?guī)r微相分析，巖性定名沿用Duham[19]和Flugel[20]的灰?guī)r分類方案，由下而上識別灰?guī)r序列包括以下典型類型。

生屑團(tuán)粒泥粒狀灰?guī)r(圖4，1-2)：圓形或橢圓形團(tuán)粒豐富，粒度砂級—細(xì)礫級，分選性中等，部分團(tuán)粒中見隱藻結(jié)構(gòu)；少量三葉蟲、腕足類、海綿骨針和棘皮類碎片均強(qiáng)烈破碎呈毫米級粒度，有極少量厘米級鈣藻碎片(局部重結(jié)晶)；部分顆粒外壁見隱藻包裹形成的泥晶套結(jié)構(gòu)；灰泥基質(zhì)局部微亮晶方解石化。顆粒在沉積前多被搬運(yùn)，生屑破碎程度高，可能搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，生屑和內(nèi)碎屑顆粒沉積于中等水動力條件。

生物擾動泥狀灰?guī)r(圖4，3)： 生屑化石含量微弱，灰泥沉積于潮下帶安靜水體中，因粒度或沉積速率差異形成紋層，這些紋層在固結(jié)前受強(qiáng)烈底棲生物擾動，形成起伏不平的層理，有的毫米級生物潛穴可切穿數(shù)層紋層。海底深度偏大不利于表?xiàng)笊鷦游锎罅織?，但從底質(zhì)含氧量指標(biāo)看，該微相類型仍指示適宜于灰泥軟底上內(nèi)棲動物生

圖3 桐梓獅溪柏芷埡剖面石牛欄組—韓家店組地層序列

Fig.3 Stratigraphic sequences of the Shihniulan-Hanchiatien formations at the Baizhiya section，Shixi，Tongzi

右側(cè)照片從上至下顯示：石牛欄段頂部淺灰色鳥眼泥狀灰?guī)r；石牛欄段上部珊瑚等生屑豐富層；石牛欄段下部灰?guī)r夾粉砂巖、泥巖，灰?guī)r中見復(fù)體珊瑚礫塊和棘屑

圖4 白芷埡剖面石牛欄段灰?guī)r微相(采樣層位標(biāo)注于圖3)

存的氧化條件。

內(nèi)碎屑泥粒狀灰?guī)r(圖4，4)：泥狀灰?guī)r、含生屑泥狀灰?guī)r砂屑為內(nèi)碎屑主要成分，生屑微量且破碎程度高，顆粒分選性和磨圓度中等，屬中—高能水動力條件下的內(nèi)碎屑灘沉積。

砂屑粒泥狀灰?guī)r(圖4，5-6)：中—細(xì)顆粒的泥狀灰?guī)r砂屑為主，少量鈣藻粒徑可達(dá)數(shù)毫米，介形類、海綿骨針等生屑微量，局部灰泥基質(zhì)微亮晶方解石化。屬中—低能水動力條件下的內(nèi)碎屑灘沉積。

鳥眼構(gòu)造泥狀灰?guī)r(圖4，7-8)：屬典型極淺水帶灰泥坪帶沉積，是桐梓上升時(shí)滇黔桂古陸海岸線北移的結(jié)果[21-22]。

白芷埡剖面石牛欄段灰?guī)r中的很少見到大顆粒殼相化石密集埋葬單元，總體看生屑以及內(nèi)碎屑顆粒粒度普遍偏細(xì)，多經(jīng)歷過動蕩水流環(huán)境下的中等改造破碎過程；安靜海底灰泥沉降形成的紋層泥狀灰?guī)r夾層在厚度上不占優(yōu)勢。

4 古生態(tài)和古環(huán)境

黔北的構(gòu)造位置屬揚(yáng)子板塊中南部，中奧陶世末期的都勻運(yùn)動所造成的地殼抬升，貴州南部以及廣西和云南東南部在晚奧陶世隆升成統(tǒng)一的“滇黔桂古陸”。志留紀(jì)初的魯?shù)て陂_始由北向南海侵，局限深水陸棚環(huán)境背景下沉積了黑色頁巖為主的龍馬溪組[23]；之后沉積分異作用加劇，因淺水陸棚的擴(kuò)展而呈現(xiàn)出碳酸鹽臺地、淺水陸棚和深水陸棚共存的古地理格局[23-25]。桐梓全境在志留紀(jì)屬古陸以北的陸表海區(qū)，海岸線在遵義附近[18，26]，海底地貌總體上呈現(xiàn)南淺北深的變化[7]。隨著古陸剝蝕區(qū)的逐漸被夷平，龍馬溪組碎屑巖沉積之后，埃隆晚期碳酸鹽巖臺地分布擴(kuò)大，沉積瘤狀灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r為主的石牛欄組[23]；埃隆末期發(fā)生短暫的抬升造成海岸線北移，暴露區(qū)接受風(fēng)化剝蝕[21]，桐梓地區(qū)的海岸線退到水壩塘至獅溪一帶[22]；特列奇之初因海平面上升和基底沉降加速的雙重控制，潮坪—淺水陸棚相為主的陸源碎屑堆積加劇[23]，即覆蓋于石牛欄段頂部剝蝕面之上的韓家店組紫紅色和灰綠色的砂巖、粉砂巖和頁巖；韓家店組沉積之后長期抬升為陸，直到二疊紀(jì)才開始接受新的海相沉積。

以滇黔桂古陸為界，桐梓縣境內(nèi)志留紀(jì)蘭多維列世從南往北的呈現(xiàn)近岸到遠(yuǎn)岸的陸表海緩坡，石牛欄組，特別是上部的石牛欄段灰?guī)r生物相—巖相分異表現(xiàn)最為顯著。從南到北隨海底深度增加和水流能量降低，碎屑巖含量逐漸減少，灰?guī)r成分增加，生物礁或生物灘僅見于石牛欄段[10]。戎嘉余等[26]識別桐梓韓家店剖面腕足群落演化及其指示的海平面變化過程；Rong等[18]認(rèn)為埃隆晚期的石牛欄組在桐梓韓家店剖面沉積時(shí)位于滇—黔—桂古陸以北的陸表海區(qū)，由南向北為近岸向遠(yuǎn)岸的延伸，并勾勒出石牛欄組到特列奇早期的韓家店組沉積序列為BA3-BA2持續(xù)的海退過程。Zhan和Jin[8]記錄桐梓代家溝剖面和韓家店剖面的石牛欄組與韓家店組之間均為不整合接觸。戎嘉余等[21]提出滇黔桂古陸之北存在因桐梓上升導(dǎo)致特列奇階地層底部存在沉積間斷，并勾勒了桐梓上升的影響范圍；鄧小杰等[22]根據(jù)桐梓縣境內(nèi)從南向北數(shù)個(gè)剖面石牛欄組頂部發(fā)育的沉積構(gòu)造推斷，埃隆末期短暫的“桐梓上升”導(dǎo)致海岸線北移的最終位置應(yīng)在水壩塘鎮(zhèn)和獅溪鎮(zhèn)之間10 km范圍內(nèi)。

近岸帶的代家溝剖面多鈣質(zhì)頁巖、粉砂巖、含白云石灰?guī)r、生屑顆?；?guī)r等，見腕足類如Zygospiraella等經(jīng)波浪作用等堆積的介殼灘以及數(shù)層夾含Lingullela的疊層石[8]；韓家店剖面以擾動的鈣質(zhì)粉砂巖、核形石團(tuán)塊生屑粒泥狀灰?guī)r、珊瑚障積灰?guī)r和含泥質(zhì)泥狀灰?guī)r占優(yōu)勢，出露由珊瑚、腕足類、棘屑顆粒堆積形成的灘和小型珊瑚礁；水壩塘剖面則以礁灰?guī)r相的生屑顆?；?guī)r、生屑泥?；?guī)r、管孔藻障積灰?guī)r、層孔蟲障積灰?guī)r、苔蘚蟲障積灰?guī)r和珊瑚格架灰?guī)r為主，屬最佳的動物格架礁棲居區(qū)，2期礁的礁基均為棘皮類、苔蘚蟲和珊瑚碎片組成的生屑灘，礁核主要由床板珊瑚、復(fù)體四射珊瑚密集生長形成格架巖，局部有由珊瑚、苔蘚蟲和層孔蟲形成障積礁，珊瑚分異度和豐度都很高，至少包括22個(gè)屬[10]。

獅溪白芷埡剖面的石牛欄段上部薄層灰?guī)r中產(chǎn)少量復(fù)體珊瑚和單體四射珊瑚，未形成生物礁，還見少量三葉蟲、棘皮類和腹足類等生屑，部分細(xì)礫級生物屑表面包有薄的隱藻紋層。綜合以上推測出該剖面為BA3的生態(tài)位，水深處于潮下帶和最大浪基面之上的范圍。

5 結(jié)語

剖析白芷埡剖面石牛欄段灘相單元的古生態(tài)學(xué)意義在于強(qiáng)調(diào)埃隆晚期上揚(yáng)子區(qū)黔北范圍遼闊的緩坡型碳酸鹽巖臺地區(qū)，為后生動物點(diǎn)礁生長提供了理想的生態(tài)位。從水壩塘往北約10 km的獅溪白芷埡剖面由于水深偏大而不利于珊瑚—層孔蟲造礁，這里的灘相灰?guī)r均為層狀，不顯示風(fēng)暴層所特有的丘狀交錯層理以及礁前塌積巖構(gòu)造，也無礁角礫沉積，這是由于白芷埡南側(cè)的水壩塘2期點(diǎn)礁厚度偏小，僅20余米且正向地貌隆起偏緩[10]，很難向北迎風(fēng)面拓展成大規(guī)模的礁前塌積巖有關(guān)，藉此也限定了后生動物點(diǎn)礁分布的北界。白芷埡剖面仍屬碳酸鹽巖臺地內(nèi)部的遠(yuǎn)岸區(qū)，尚未達(dá)到臺地邊緣帶，不存在碳酸鹽巖臺緣相常見的重力流堆積。

致謝：本研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類，子課題編號XDB10010503)、國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號：41372022)、國家基金委重大項(xiàng)目第一課題(批準(zhǔn)號：41290260)以及貴州省科技廳重大科技專項(xiàng)“羅甸玉開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目(編號：黔科合重大專項(xiàng)字[2014]6003號)的支持。非常感謝審稿專家對文稿修改提出的建議。

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Bank Facies of the Shihniulan Formation(late Aeronian， Llandovery，Silurian)at the Shixi section，Tongzi，northern Guizhou

DENG Xiao-jie1，WANG Guan2，HUANG Yong1，ZHANG Jia-wei1，LONG Sheng-qing1，MA Yi-bo1，LI Yue3*

(1.GuizhouAcademyofGeologicSurvey，Guiyang550018，Guizhou，China；2.SouthChinaSeaInstituteofOceanology，ChineseAcademyofSciences，Guangzhou510301，China；3.KeyLaboratoryofEconomicStratigraphyandPalaeogeography(NIGP，CAS)，NanjingInstituteofGeologyandPaleontology，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，China)

Limestones of the Shihniulan Member(Shihniulan Formation，late Aeronian，Llandovery，Silurian)are typical shallow marine facies covering the ramp setting of the northern Dian-Qian-Gui Land on the Upper Yangtze Epicontinental Sea spatially.Patch reefs comprising rich metazoan contributors of coral-stromatoporoid assemblages are limited palaeogeographically along the Shuibatang of the Tongzi County.Bedded limestone sequences from northward off-shoal setting at Baiziya section，Shixi show less silty and muddy components implying higher clarity of the marine water in palaeoenvironmental parameters.Bank facies composed of intraclastics and less bioclastics at the Baiziya section were formed in a depth above the major wave-base.However，complexity of the ecological niche illustrate as lower abundance and smaller-sized in coral-stromatoporoid frameworks；they aren’t considered as the reefal limestone types.Furthermore，no positive relief is recognized from the limestone units herein.This palaeoecological pattern suggests that differentiations of the benthic communities were essentially constrained by depth varieties of the marine floor.Depth range idealized for inhabitation of metazoan patch reef was relatively narrow.

Bank facies；Shihniulan Formation；Silurian；Shixi of Tongzi；North Guizhou

2016-07-20

鄧小杰(1985—)，男，工程師，碩士，主要從事基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與研究工作。

P534.43

A

1000-5943(2016)03-0192-07