湘鄂西地區(qū)志留紀海平面變化與層序地層劃分對比

王傳尚，汪嘯風，危 凱，曾雄偉，王建坡，李炎桂

古生物與地質(zhì)環(huán)境演化湖北省重點實驗室，武漢 430205; 自然資源部三峽地層古生物野外科學(xué)觀測研究站, 武漢 430205; 中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心（中南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心）, 武漢 430205

湘鄂西地區(qū)，尤其是三峽東部地區(qū)一直是我國志留紀地層劃分與對比的經(jīng)典地區(qū)。近年來，由于頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查的需求推動（蔡全升等，2018），對黑色頁巖的研究成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點，志留系龍馬溪組下部含筆石頁巖中是否存在地層缺失以及所產(chǎn)筆石帶的劃分與對比問題，成為黑色頁巖段地層高分辨率劃分對比、恢復(fù)黑色頁巖沉積期的古地理面貌、指導(dǎo)頁巖氣勘探實踐的關(guān)鍵科學(xué)問題；另一方面，隨著湘西原定為中志留統(tǒng)小溪組上部以及宜昌大中壩志留紀紗帽組中具有孔結(jié)構(gòu)的植物表皮的發(fā)現(xiàn)（王懌等，2010，2018），進而認為小溪組上部、甚至紗帽組可能是志留紀晚期的沉積產(chǎn)物，無疑是對華南志留紀的構(gòu)造古地理演化歷程的挑戰(zhàn)。因此，研究湘鄂西地區(qū)志留紀海平面變化及層序地層的劃分對比，不僅可以為華南油氣資源、特別是頁巖氣勘探選區(qū)提供科學(xué)依據(jù)，還將為重新構(gòu)建華南構(gòu)造古地理格局奠定理論基礎(chǔ)。

1 地層劃分對比

湘鄂西地區(qū)的志留系露頭分布范圍廣，發(fā)育了鄂西地區(qū)以宜昌王家灣-馬鞍山剖面、龔家沖剖面為代表，湘西地區(qū)以張家界溫塘剖面為代表的典型地層剖面。鄂西地區(qū)志留系自下而上劃分為龍馬溪組、羅惹坪組、紗帽組（湖北省地質(zhì)局三峽地層研究組，1978；汪嘯風等，1987）和小溪組（王懌等，2018）。其中龍馬溪組分上、下兩段，下段為黑色筆石頁巖，含大量筆石，最底部為產(chǎn)Normalograptus persculptus帶的筆石頁巖，上段為含筆石的黃綠色頁巖沉積，該組與下伏五峰組平行不整合接觸，厚571 m。羅惹坪組下部泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾瘤狀或薄層狀灰?guī)r；上部為黃綠色灰質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r，富含珊瑚、腕足類、三葉蟲、鸚鵡螺等殼相化石及少量筆石，厚148.9 m。紗帽組分為三段，自下而上第一段為黃綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，化石較豐富。產(chǎn)筆石Climacograptus nebula、Oktavitessp. 、Pristiograptussp.等；第二段為黃綠色頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖夾棕紫色細砂巖、鈣質(zhì)砂巖；第三段為黃綠色頁巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及少許細砂巖，三段厚度合計479.4 m。汪嘯風等（1987）所劃分的原紗帽組第四段為灰綠色夾紫紅色中厚層細粒石英砂巖夾中—薄層粉砂巖、砂質(zhì)頁巖，厚185.3 m，現(xiàn)依據(jù)王懌等（2018）的研究將其歸于小溪組。

湘西地區(qū)的志留系自下而上劃分為龍馬溪組、小河壩組、溶溪組、秀山組以及回星哨組和小溪組（張純臣，1997；王懌等，2010；戎嘉余等，2019）。其中龍馬溪組下段為黑色，風化后為紫色、灰白色炭質(zhì)、硅質(zhì)頁巖；上段為灰綠色、灰色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾粉砂巖、砂巖；產(chǎn)筆石Pristiograptus leei、Demirastrites triangulatus等；與下伏奧陶系臨湘組或五峰組平行不整合接觸，厚530-754 m。小河壩組下部以灰色、灰綠色粉砂巖、細紗巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，夾粉砂巖、頁巖、碳酸鹽巖；上部以灰綠色、黃綠色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖為主，夾粉砂巖、砂巖，產(chǎn)腕足類、珊瑚等；與下伏龍馬溪組整合接觸，厚170-749 m。溶溪組以紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，夾粉砂巖、細紗巖，產(chǎn)腕足類Nalivkiniasp.、Leptostrophiasp.、Eospirifersp.以及雙殼類等，與下伏小河壩組整合接觸，厚269-467 m。秀山組下段，與張純臣（1997）的辣子殼組相當，為灰綠色薄-厚層狀石英細紗巖，灰綠色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖，產(chǎn)雙殼類、腕足類和三葉蟲Encrinurus等，厚36-346 m；上段與張純臣（1997）的吳家院組相當，以灰綠色、黃綠色頁巖、粉砂巖，夾灰?guī)r、生物灰?guī)r和砂巖，產(chǎn)筆石、腕足類和三葉蟲Coronocephalus以及幾丁蟲Angochitina longicollis、Lambdachitina bipedata等，厚98-650 m。 回星哨組為紫紅色、黃綠、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾細紗巖，產(chǎn)腕足類和幾丁蟲Angochitina longicollis、E isenack itina venusta、Euconoch itina visbyensis等，厚1-246 m。小溪組以灰綠、灰黃色砂巖、石英砂巖為主，夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，產(chǎn)幾丁蟲Eisenackitina venusta、Lambdachitina tabernaculifera、Lambdachitina crassispina等（耿良玉等，1999），與下伏回星哨組平行不整合接觸，其上為泥盆系平行不整合覆蓋，厚110-307 m。

盡管關(guān)于巖石地層的劃分與對比還存在一定的分歧，如陳公信和金經(jīng)煒（1996）、張純臣（1997）將龍馬溪組的概念做了較大變更，包含了奧陶系五峰組和龍馬溪組下段黑色頁巖，龍馬溪組上段則被厘定為新灘組。但考慮到龍馬溪組與五峰組之間存在古地理環(huán)境、古氣候和古生物的重大變革，且發(fā)育可作為標志層的觀音橋?qū)?，不宜簡單地將不同時期、不同沉積背景的黑色頁巖沉積合并處理；而龍馬溪組上段黃綠色頁巖與下伏黑色頁巖段為連續(xù)漸變沉積，二者的界線難以區(qū)分，因此，本文仍按湖北省地質(zhì)局三峽地層研究組（1978）、汪嘯風等（1987）的意見作為鄂西志留系劃分對比的主要依據(jù)。關(guān)于小溪組的劃分對比問題，自王懌等（2010）根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的植物化石對該組重新厘定以來，已陸續(xù)在貴州的石阡-印江地區(qū)、湖南的張家界、桑植、石門、保靖、永順、澧縣等地、江西武寧地區(qū)、安徽宿松地區(qū)和湖北的通山地區(qū)、宜昌地區(qū)發(fā)現(xiàn)了小溪組（王懌等，2018），重新厘定后的小溪組以黃綠色薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，夾灰綠色中厚層細砂巖或中薄層石英砂巖，發(fā)育大型蟲管遺跡化石、植物類表皮和線形植物化石，其頂?shù)捉缗c下伏和上覆地層均呈平行不整合接觸。

最近，戎嘉余等（2019）根據(jù)筆石、幾丁蟲、牙形石、三葉蟲、腕足類及魚類等化石的研究進展，對我國志留紀的時間框架進行了系統(tǒng)總結(jié)。但最新的研究成果未能納入討論，如關(guān)于宜昌地區(qū)魯?shù)て诤桶Ｂ∑诤谏搸r中的沉積間斷尚未納入討論的范疇（Maletz et al., 2021）；陳孝紅等（2018）、Li Y G et al.（2021）對宜昌地區(qū)紗帽組幾丁蟲的研究結(jié)果，即含化石的紗帽組頂部（4 段）的時代應(yīng)屬特里奇階晚期，與王懌等（2018）的認識有很大分歧，也未能進一步討論。因此，盡管本文暫采用王懌等（2018）的觀點，但根據(jù)最新的研究進展，紗帽組四段的時代歸屬仍存爭議。總體上，筆者參考戎嘉余等（2019）的地層劃分對比方案，以筆石生物地層學(xué)為主構(gòu)建的時間標尺，確立了我國志留系地層劃分對比的等時地層格架，將湘鄂西地區(qū)的地層劃分對比如圖1。

圖1 湘鄂西地區(qū)志留紀地層多重劃分與對比Fig. 1 The multiple classification and correlation of the Silurian strata in the western Hunan and Hubei Provinces

2 筆石生物地層研究與早志留世早期水下潛隆的識別

筆石生物地層學(xué)聚焦黑色頁巖地層劃分對比問題，近年來取得了許多重要的研究進展，陳旭等（2015，2017，2018）建立了揚子區(qū)五峰組（WF）、龍馬溪組（LM）的筆石帶劃分方案，并對各筆石帶分別標注代碼（如WF2代表五峰組第二個筆石帶Dicellograptus complexus帶，LM1代表龍馬溪組第一個筆石帶Metabolograptus persculptus帶，LM6代表龍馬溪組第六個筆石帶Demirastrites triangulatus帶等），被相關(guān)油氣勘探部門所采用，以之作為井下和露頭區(qū)五峰組、龍馬溪組進行精細地層劃分和區(qū)域?qū)Ρ鹊摹皶r間標尺”，為我國南方頁巖氣有利含氣層段的圈選和勘探開發(fā)提供了指導(dǎo)（鄒才能等，2019）。

在湘鄂西地區(qū)，上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)（蘭多維列統(tǒng)）黑色頁巖頂?shù)捉缑婢哂袕娏业拇r性，而黑色頁巖內(nèi)部的沉積間斷則進一步復(fù)雜化了其地層劃分對比，增加了有利層段識別的難度。五峰組黑色頁巖的底界大致以Dicellograptus complexus帶的底界為標志，包含了凱替階上部和赫南特階。龍馬溪組黑色頁巖的底界，從Metabolograptus persculptus帶（LM1）底界開始，因奧陶紀-志留紀之交沉積間斷的存在而顯示強烈穿時的特點（陳旭等，2001；樊雋軒等，2012；王懌等，2013；Wang C S et al., 2014；戎嘉余等，2019），由于該間斷發(fā)育于黑色頁巖內(nèi)部，筆石生物地層學(xué)成為標定其分布范圍和時限最有效的手段。陳旭等（2018）建立了宜昌及周緣龍馬溪組黑色頁巖的圈層展布模式，其資料顯示龍馬溪組的黑色頁巖底界可從Metabolograptus persculptus帶上穿至Lituigraptus convolutus帶之底，在“宜昌上升”的中心部位，以五峰小河村為代表的狹小封閉范圍內(nèi)，LM7（Lituigraptus convolutus帶）直接覆于臨湘組之上, 五峰組、觀音橋?qū)蛹褒堮R溪組LM1-LM6的黑色頁巖全部缺失（圖2，紅圈的范圍）。而龍馬溪組黑色頁巖頂界可從Lituigraptus convolutus帶上延至Spirograptus turriculatus帶，同樣顯示了較為強烈的穿時性（樊雋軒等，2012；Wang C S et al., 2014；陳旭等，2017，2018）。筆者近年在湖南永順考察時，發(fā)現(xiàn)位于湘鄂交界的古隆起LM1-LM2帶沉積缺失區(qū)的范圍，可能較陳旭等（2018）所提出的范圍更廣，向南擴展至永順-慈利一線（圖2，淺藍色虛線），為敘述方便，將“宜昌上升”在湘鄂西地區(qū)形成的不同階段的隆起統(tǒng)稱“湘鄂西潛隆”。

圖2 湘鄂西地區(qū)水下潛隆分布范圍及其演變過程Fig. 2 The underwater uplifts and its evolution process in western Hunan and Hubei area1.鉆井；2.剖面或鉆井（據(jù)陳旭等，2018）；3.剖面；4.LM1-LM6帶沉積缺失區(qū)；5. LM1-LM3帶沉積缺失區(qū)（實線為有剖面或鉆井資料控制的范圍，虛線為推測的范圍，下同）；6.LM1-LM2帶沉積缺失區(qū)；7.推測新的LM1-LM2帶沉積缺失邊界；s1.永順城南剖面；s2.遠安譚坪剖面；s3.宜昌丁家坡剖面；D1.鄂宜地1井；D2.鄂宜頁2井；D3.志頁1井

總體上，湘鄂西地區(qū)（特別是宜昌地區(qū)）筆石的研究程度很高，該地區(qū)早志留世黑色頁巖一直以來均被認為是連續(xù)沉積。但根據(jù)筆者在宜昌地區(qū)實施的鄂宜地1井所獲得的筆石化石新資料，自下而上將該井上奧陶統(tǒng)-下志留統(tǒng)（蘭多維列統(tǒng)）黑色頁巖段的筆石化石劃分為Dicellograptus ornatus帶（凱替階上部）、Metabolograptus extraordinarius/Metabolograptus persculptus帶（赫南特階）、Akidograptus ascensus/Parakidograptus acuminatus帶、Cystograptus vesiculosus帶（魯?shù)るA中下部）以及Pribylograptus leptotheca帶（埃隆階下部）（Maletz et al., 2021）；令人意外的是，缺失魯?shù)るA上部Coronograptus cyphus帶-埃隆階下部Coronograptus gregarius帶。這一發(fā)現(xiàn)為該地區(qū)早志留世魯?shù)て?埃隆期之交古地理面貌的重建提供了新的材料，為頁巖氣勘探選區(qū)提出了新的研究課題。循著這一思路，筆者對遠安譚坪剖面、黃花場丁家坡剖面及鄂宜頁2井、志頁1井等相關(guān)鉆井巖心中的筆石化石進行了鑒定，初步在宜昌以北的地區(qū)識別出一個魯?shù)て?埃隆期之交的沉積間斷，因其主體位于宜昌的龍泉一帶，故將該隆起命名為龍泉潛?。▓D3，黃線圈定的范圍）。該潛隆的形成應(yīng)是中上揚子區(qū)前陸盆地演化歷史的一部分，即因華夏板塊的擠壓，致使揚子克拉通內(nèi)部撓曲變形，從而形成水下潛隆。與此同時，湘鄂西潛隆的范圍已大幅縮小至五峰小河村-漁洋關(guān)一帶（圖3）。

圖3 龍泉潛隆分布范圍Fig. 3 The distribution of the Longquan underwater uplift 1.鉆井；2.剖面或鉆井（據(jù)陳旭等，2018）；3.剖面；4.LM1-LM6帶沉積缺失區(qū)；5.魯?shù)て?埃隆期隆起區(qū)（龍泉潛?。┻吔?；6.推測的魯?shù)て?埃隆期隆起區(qū)（龍泉潛?。┻吔?；s1.永順城南剖面；s2.遠安譚坪剖面；s3.宜昌丁家坡剖面；D1.鄂宜地1井；D2.鄂宜頁2井；D3.志頁1井

3 海平面變化

Munnecke et al.（2010）和Calner（2008）分別從全球尺度討論了志留紀的海平面變化事件，并指出赫南特冰期之后，早志留世的古氣候仍然是控制大陸冰蓋發(fā)育和海平面升降的重要因素。根據(jù)來自岡瓦納超級大陸的利比亞南部、亞馬遜盆地、帕爾奈巴盆地和秘魯-玻利維亞南美洲盆地的數(shù)據(jù)，冰期峰值分別發(fā)生在埃隆期早期（gregarius-?magnus帶）、晚期（sedgwickii帶）和特列奇期晚期（lap-worthi-insectus帶）（圖4），但冰期峰值和Johnson（2009）的全球海平面變化的曲線并不完全契合，與曾慶鑾等（2015）關(guān)于湘鄂西志留紀的海平面變化也不相符，因此，早志留世的冰川作用對全球海平面變化的影響，尚待進一步探討。

海洋生物對全球海平面變化的敏感性使之成為指示海平面變化的重要指標，古生物學(xué)家從古生態(tài)的角度，特別是腕足類底棲組合的分帶性，探討了海平面的變化，并取得了較為可靠的成果（戎嘉余等，1984；曾慶鑾等，2015，2016）。早志留世早期黑色頁巖沉積時期，宜昌地區(qū)腕足類組合的生態(tài)位為BA6，指示外陸棚邊緣的沉積環(huán)境（曾慶鑾等，2016），較赫南特階BA3-BA4生態(tài)位而言，早志留世早期（魯?shù)て冢┑暮Ｆ矫娲蠓仙?，曾慶鑾等（2016）將本次海侵稱為湘鄂西地區(qū)乃至華南發(fā)生的蘭多維列世第一幕大海侵。與這一幕大海侵相對應(yīng)，在古地理格局上，是湘鄂西潛隆區(qū)不斷為海水浸漫，其分布范圍大幅向中心縮減（圖2，3）。

在宜昌地區(qū)，龍馬溪組黑色頁巖段之上是黃綠色頁巖段的沉積，曾慶鑾等（2016）根據(jù)其中所賦存的腕足類的研究，認為在黃綠色頁巖段沉積期“Lingula”占據(jù)了宜昌地區(qū)底域生態(tài)位BA1，并將這一海退事件稱為“蘭多維列世第一幕大海退”。而這一大海退事件與“桐梓上升”的時限（中-晚埃隆期）相契合，在上揚子區(qū)的貴州北部和東北部、川南等地表現(xiàn)得更為明顯，有不少地方發(fā)現(xiàn)有風化殼和泥裂等現(xiàn)象（戎嘉余等，2012）。

根據(jù)腕足類底棲組合生態(tài)位的分析，宜昌地區(qū)龍馬溪組黃綠色頁巖段頂部為BA1（“Lingula”群落）-BA2（Nucleospira群落）；羅惹坪組下段為BA3，至羅惹坪組下段中部時，則進一步演變?yōu)橐許pinochonetes-Spinolella-“Clorinda”群落為代表的BA4-5（曾慶鑾等，2016），顯示海平面持續(xù)上升，曾慶鑾等（2016）稱之為華南蘭多維列世第二幕大海侵。其后，在宜昌地區(qū)紗帽組出現(xiàn)了Nucleospira、Katastrophomena和Nalivkinia等腕足類化石，表明其生態(tài)位為BA2-BA1（戎嘉余等，1984；曾慶鑾等，2015），是海平面下降的生物響應(yīng)。

除上述兩次大規(guī)模的海侵事件外，在湘鄂西地區(qū)早志留世尚可識別出兩次海平面上升事件，一次是在龍馬溪組中上部埃隆期早期，以遠源濁積砂巖為標志，以含筆石頁巖作為海侵的開始；一次是在特列奇期早期，以秀山組海侵序列及該組中部的灰?guī)r出現(xiàn)為標志，以多門類動物（腕足類、三葉蟲、頭足類、腹足類、幾丁蟲、牙形石等）的發(fā)育為特征，共可識別出4次海平面升降事件，并與下志留統(tǒng)（蘭多維列統(tǒng)）的4個三級層序?qū)?yīng)（圖4）。

圖4 志留紀海平面變化與宜昌古地理位置的變遷Fig. 4 The Silurian sea level changes and the palaeogeographic site changes of Yichang

4 湘鄂西地區(qū)志留系層序地層劃分與對比

調(diào)查區(qū)志留系層序地層學(xué)的研究，前人涉足的并不多，戎嘉余等（1984）、曾慶鑾等（2015，2016）根據(jù)對腕足類底棲組合的研究，討論了上揚子區(qū)早志留世海平面的變化，為本區(qū)志留系層序地層學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)。陳建強等（1998）開展了這一地區(qū)的層序地層學(xué)研究，但其所劃分的早志留世的6個三級層序在時限上極不對稱，其層序1與魯?shù)るA及埃隆階兩個階的時限相當，為5.3 Ma的時間跨度，其上部的5個三級層序之和與特列奇階的時限相當，時間跨度僅5.1 Ma，王鴻禎等（2000）出版的《中國層序地層研究》中，也采用了這一觀點。陳立德等（2002）基于峽東地區(qū)志留系的研究，劃分了3個三級層序。最近，Chen L et al.（2021）將龍馬溪組劃分為2個三級層序，其層序界面自下而上分別對應(yīng)于龍馬溪組底界、龍馬溪組黑色頁巖段與黃綠色頁巖段巖性轉(zhuǎn)換面。從上述研究可知，關(guān)于志留系層序地層的劃分，不同的研究者有不同的觀點，不僅難以實現(xiàn)高精度地層劃分與對比，還對頁巖氣勘探等生產(chǎn)實踐活動造成了困惑。筆者根據(jù)近年來生物地層學(xué)研究所取得的一系列進展，在統(tǒng)一的年代地層、生物地層格架內(nèi)探討層序地層的劃分與對比，將調(diào)查區(qū)下志留統(tǒng)劃分為5個三級層序（圖4，5），自下而上分述如下：

SSQ1：底界與龍馬溪組底界一致，亦與海侵面重合，該層序跨越了奧陶紀最晚期的M.persculptus帶、整個魯?shù)るA以及埃隆階底部D.triangulatus帶下部，發(fā)育海侵體系域和高水位體系域。鑒于海侵域為一套黑色含碳質(zhì)頁巖沉積，底部尚夾少量薄層硅質(zhì)巖，為局限盆地相的饑餓沉積，因此，該海侵體系域亦是凝縮沉積（CS）。該體系域的底界在峽東地區(qū)為一套連續(xù)的沉積序列，但在湖北長陽、興山、五峰，湖南石門、大庸、永順以及黔北遵義、湄潭等地，晚奧陶世晚期-早志留世最早期的沉積存在不同程度的缺失，大致在cyphus帶，海水浸漫整個中上揚子區(qū)，因此，cyphus帶的沉積為本區(qū)最大海泛期的沉積。本層序的高位域大致與D.triangulatus帶中部對應(yīng)，該帶底部仍為黑色含碳質(zhì)頁巖，向上逐漸變?yōu)辄S綠色頁巖，為一明顯的向上進積的沉積序列。

圖5 湘鄂西地區(qū)層序地層劃分與對比Fig. 5 The sequence stratigraphic classification and correlation in the western Hunan and Hubei region

該層序的高位域與SSQ2低位域之間，在宜昌龍泉一帶存在地層缺失（Maletz et al.，2021），盡管筆者已就該段地層缺失的范圍和時限做了初步調(diào)查，圈定了古隆起區(qū)的范圍（圖3），并將其命名為龍泉潛隆，但對該隆起的大地構(gòu)造意義、隆起的范圍和時限仍有待深入調(diào)查和研究。

SSQ2：底界與龍馬溪組下段頂部濁積巖的底界一致，形成低水位體系域、海侵體系域和高水位體系域。主要由龍馬溪組下段上部、龍馬溪組上段組成。底界位于筆石D.triangulatus帶內(nèi)部，頂界位于筆石S.sedgiwisckii帶下部。該層序的低水位體系域在湖北五峰、恩施、鶴峰等地，有較好的出露，其特點在各地略有差異，但其下部基本上均為遠源濁流沉積，以在泥質(zhì)粉砂巖中夾條帶狀粉砂巖或二者呈互層的韻律沉積為主，平行層理發(fā)育，部分條帶狀粉砂巖中可見粒序?qū)永砘蛏臣y層理，并可見底沖刷現(xiàn)象，上部的濁流沉積在部分地區(qū)，如湖北宣恩、恩施等地可見由滑塌作用形成的包卷層理，并可見流水波痕。該層序的海侵體系域主要為泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，形成多個向上變細的退積型沉積序列；在宜昌地區(qū)，該體系域因龍泉潛隆的存在，底界在魯?shù)て?埃隆期之交的沉積間斷面之上，大致位于Pribylograptus leptotheca帶（埃隆階下部）的黑色或灰色含碳質(zhì)頁巖之底部，其上漸變?yōu)辄S綠色頁巖。該層序的高水位體系域（HST）發(fā)育中薄層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，發(fā)育水平層理、透鏡狀層理或脈狀層理，生物擾動構(gòu)造發(fā)育，多見生物鉆孔，垂直或斜交層面，為Skolithus遺跡相?？傮w上看，該高水位體系域為多套砂泥坪相的沉積序列疊置而成，其中夾有少量的潮下低能帶的泥巖沉積。

本層序是一個盆地快速充填的沉積序列，從深水相的濁流沉積迅速向潮坪相的砂泥巖沉積演變。

SSQ3：底界與羅惹坪組底部瘤狀灰?guī)r或小河壩組底部砂巖底界一致。本層序以海侵體系域作為開始，結(jié)束于高水位體系域，海侵面與層序界面重合。

如前文所述，曾慶鑾等（2016）將本次海侵稱為蘭多維列世第二幕大海侵。在峽東地區(qū)其TST的特征是以羅惹坪組底部薄層或瘤狀泥灰?guī)r的出現(xiàn)為標志，其上相當于羅惹坪組下段的地層為一套黃綠色粉砂質(zhì)泥巖夾少量薄層或瘤狀灰?guī)r，產(chǎn)豐富的腕足類化石。同時，在該段中產(chǎn)有少量的筆石化石，也指示了海水加深的過程。隨著海水的不斷加深，在羅惹坪組中段逐漸由以泥巖沉積為主的混積陸棚轉(zhuǎn)化為以灰?guī)r沉積為主的混積陸棚環(huán)境，海水由渾水逐漸向清水過渡。該層序的高位域（HST）始于紗帽組一段，該段下部為產(chǎn)筆石化石的黃綠色泥巖，向上隨著粉砂質(zhì)的逐漸加入，其巖性為含粉砂質(zhì)泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖，為一個向上粒度逐漸變粗、水體不斷變淺的進積型沉積序列，但在這一時期，仍有筆石化石的發(fā)現(xiàn)，同時，腕足類底棲組合為BA2（曾慶鑾等，2015），顯示水體雖然逐步變淺，但其沉積相仍為淺水陸棚相。從腕足類底棲組合特征看，這一海退在紗帽組二段仍然持續(xù)，該段腕足類底棲組合為BA1-2（曾慶鑾等，2015）。因此，本層序的高位域為紗帽組一段和紗帽組二段。

在鄂西宣恩，湖南永順、龍山，渝東酉陽，本層序的海侵體系域為小河壩組下部的砂巖或灰?guī)r沉積。在鄂西鶴峰無灰?guī)r沉積，對應(yīng)于該灰?guī)r沉積的是黃綠色、灰綠色塊狀泥巖，不顯層理，產(chǎn)少量生物化石，包括三葉蟲、頭足類，個體較小，豐度較低。在龍山茅坪，該體系域底部為中厚層狀含大量珊瑚化石的生物碎屑灰?guī)r與其下部的中層狀粉砂巖形成的一個巖性轉(zhuǎn)換面；在宣恩高羅，該體系域的下部為淺海陸棚相生物碎屑泥晶灰?guī)r。該層序的高位域與峽東地區(qū)紗帽組一段—二段的沉積大致對應(yīng)，主要為一套濱淺海相的碎屑巖，發(fā)育波痕、透鏡狀層理、水平層理等，其間在部分地區(qū)尚發(fā)育了生物礁灰?guī)r，在湖南、渝東等地，其上部發(fā)育了溶溪組的紅層沉積，該紅層沉積除個別層位產(chǎn)少量腕足類化石，其生態(tài)位為BA1外，絕大多數(shù)層位為潮上帶沉積，可見生物垂直鉆孔、鈣結(jié)殼等沉積或生物構(gòu)造，顯示水體進一步變淺。

SSQ4：在湘西主要由秀山組和回星哨組組成。地層上跨越了筆石S.sedgiwisckii帶頂部至Monograptus crispus帶上部，地質(zhì)時代跨越了埃隆階頂部和特列奇階下部。秀山組底部的砂巖體是在海侵背景下的一套三角洲相的沉積，由多個三角洲沉積序列構(gòu)成，并逐漸向淺海陸棚相過渡，在秀山組中部夾灰?guī)r透鏡體或薄層灰?guī)r的沉積中，可見大量的生物化石，有三葉蟲、腕足類、幾丁蟲、頭足類、腹足類等，顯示其沉積環(huán)境為正常的淺海環(huán)境。在酉陽的興隆場剖面，該段尚見有少量的筆石化石和保存完好的三葉蟲化石Coronocephalus rex,該段應(yīng)代表了最大海泛期的沉積。其高位域在秀山組上部，以灰?guī)r夾層大量出現(xiàn)為標志，海退持續(xù)至回星哨組頂部，回星哨組即習稱的“上紅層”，其沉積環(huán)境與溶溪組類似，也就是說，在秀山組中部海侵達到最大之后，本地區(qū)經(jīng)歷了一次較為強烈的海退，迅速由淺海陸棚相演變至潮坪相（潮上帶為主）。

在鄂西宜昌地區(qū)，該層序為紗帽組三段的黃綠色粉砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖及薄層細砂巖，與下伏紗帽組二段頂部的灰色含鐵質(zhì)鈣質(zhì)細砂巖形成巖性轉(zhuǎn)換面。其中所產(chǎn)腕足類Nalivkinia是BA1生態(tài)位的典型代表（戎嘉余等，1984），在宜昌王家灣剖面，該段頂部為一套薄層粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖沉積，發(fā)育脈狀層理，波痕發(fā)育，為一典型的潮坪相沉積序列。在宜昌龔家沖剖面，紗帽組第三段可分為上下兩部分，其下部 84.5 m 以泥巖為主為本層序的海侵域，上部 87.8 m 厚地層中粉砂質(zhì)含量有所增加，表現(xiàn)為泥巖與泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層，其頂部為厚約10 m的潮坪相泥巖沉積，則為本層序的高位域。陳孝紅等（2018）根據(jù)龔家沖剖面的研究，在紗帽組三段識別出兩個幾丁蟲帶Eisenackitina dolioliformis帶和E.causiata帶，其中海侵域大致對應(yīng)于Eisenackitina dolioliformis帶和E.causiata帶的下部，高位域與E.causiata帶的上部相當，生物地層對比的結(jié)果表明，紗帽組三段的頂界或與筆石帶Oktavites spiralis帶對應(yīng)。

SSQ5：底界對應(yīng)于回星哨組頂部陸上暴露面。根據(jù)王懌等（2010，2018）關(guān)于小溪組時代的研究成果，該層序形成于晚志留世（Ludlow-Pridoli），與層序4之間存在長時間的陸上暴露。在張家界溫塘剖面和永順紅巖溪剖面，小溪組發(fā)育較好，其海侵域（TST）由下部的中層狀或中厚層狀細粒石英雜砂巖和中部的灰綠色、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖沉積構(gòu)成向上變細的退積型沉積序列，在砂巖中產(chǎn)大量的管狀遺跡化石（“蟲管砂巖”），在泥巖中見魚類化石碎片（中華棘魚棘刺）、腕足類化石等，表明這一時期海平面上升已到達淺海陸棚相，為海泛期的沉積。其后海平面再度下降，并再次沉積了以“蟲管砂巖”為主的濱海相沉積。

該層序在鄂西由紗帽組四段組成，其高位域全部被剝蝕或未沉積，海侵域上部發(fā)育不完整。海侵面與層序界面重合，其底部的中薄層粉砂巖與其下的薄層泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖之間形成一個明顯的上超面(圖6），該上超面之下為潮坪相的沉積，發(fā)育脈狀層理、浪成波痕等沉積構(gòu)造；上超面之上可見流水波痕、球枕構(gòu)造或滑動構(gòu)造所形成的包卷層理，標志水體深度加深背景下的沉積。

圖6 宜昌王家灣剖面紗帽組四段底部的上超面Fig. 6 The onlap surface of the 4th Mb of Shamao Fm. in Wangjiawan section, Yichang

本層序的高位域可能發(fā)育不全，其頂部可能被剝蝕，其上為中泥盆世的濱海相石英砂巖不整合覆蓋，從而結(jié)束了本區(qū)加里東期的沉積演化歷史。

5 結(jié)論

在筆石生物地層學(xué)研究的基礎(chǔ)上，開展了古隆起的刻畫、海平面的變化及層序地層劃分對比的研究，主要結(jié)論如下：

（1）通過筆石生物地層學(xué)的研究，初步在宜昌以北地區(qū)識別出一個魯?shù)て?埃隆期之交的沉積間斷，由于該沉積間斷所確定的潛隆范圍主體位于宜昌的龍泉一帶，故將其命名為龍泉潛隆；并提出前人所圈定的湘鄂西交界地區(qū)的奧陶紀-志留紀之交（LM1-LM2筆石帶的時限范圍）的潛隆范圍可能需向南擴展至永順-慈利一線。

（2）綜合前人的資料，結(jié)合全球海平面變化、岡瓦納冰川作用、龍泉潛隆時限等的分析，探討了湘鄂西地區(qū)的海平面變化，在志留紀蘭多維列世共識別出4次海平面升降事件。

（3）根據(jù)海平面變化和沉積、生物的響應(yīng)，在統(tǒng)一的年代地層、生物地層格架內(nèi)探討了層序地層的劃分與對比，在湘鄂西地區(qū)共識別出5個三級層序，提高了區(qū)內(nèi)地層劃分對比的精度，為構(gòu)造古地理重建和頁巖氣勘探選區(qū)提供了依據(jù)。