石炭—二疊紀冰川型海平面變化碳酸鹽巖地球化學特征及其地質(zhì)意義：以安徽省宣州區(qū)寶豐船山組為例*

徐錦龍 章誠誠 張晉喆 汪雅菲 張利偉

（1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院 合肥 230001；2.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心 南京 210016；3.河南理工大學資源環(huán)境學院 河南焦作 454000）

岡瓦納大陸與勞亞大陸碰撞形成了泛大陸，構成石炭紀全球板塊構造的基本格局。石炭—二疊紀岡瓦納大陸冰蓋的發(fā)育，使得全球古氣候從泥盆紀的“溫室地球”進入了石炭—二疊紀的“冰室地球”（Heckel，1986；Veevers and Powell，1987）。晚石炭世，全球氣候急劇變冷，南半球普遍有冰川活動，可見冰磧巖分布，平均氣溫較泥盆紀降低2 ℃以上（Dowey et al.，2012）；早二疊世，岡瓦納冰川發(fā)育規(guī)模達到頂峰，冰蓋面積達到最大（Golonka and Ford，2000）。岡瓦納冰川的擴張和消融導致了全球石炭—二疊紀高頻率、大振幅的冰川型海平面變化（Ross and Ross，1987；Rygel et al.，2008）。冰川的明顯擴張引起了全球大規(guī)模的海退，在低緯度碳酸鹽臺地表現(xiàn)為暴露或沉積間斷；冰川的快速消融導致全球性海侵；冰川的推進和消融導致全球性的高頻海平面變化，形成了廣泛的旋回性地層記錄和生物群更替，成為同期地層層序識別和對比的基礎（Chen et al.，1998；Wang et al.，2013）。北半球石炭—二疊紀冰川活動的直接證據(jù)相對較少，僅在保山地塊、騰沖地塊、拉薩地塊以及羌塘地塊發(fā)育上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)冰磧巖（王洪浩等，2014），但揚子區(qū)和華北區(qū)石炭—二疊系保存有冰川性海平面變化，及與此相關的古水溫、古氣候和大氣二氧化碳含量變化的沉積記錄。冰川性海平面變化在上揚子區(qū)馬平組臺地相碳酸鹽建造和華北區(qū)太原組海陸交互相砂巖—頁巖含煤建造均能識別出多個三級層序，并可以完全對比，其沉積機制相同，為冰川型快速海平面上升到慢速海平面下降過程的產(chǎn)物，沉積層序界面常為沉積間斷面，并伴隨著次一級及高頻旋回（李儒峰等，1997）。

安徽省宣城地區(qū)作為揚子地塊的重要組成部分，發(fā)育早二疊世（棲霞組梁山段）碎屑含煤地層及之下的不整合面，大體對應全球石炭—二疊紀冰期的大海退，發(fā)育完整連續(xù)的晚石炭世—早二疊世船山組地層記錄。本文擬通過系統(tǒng)的沉積學、露頭層序地層學和沉積地球化學研究，闡述晚石炭世—早二疊世船山組冰川型海平面變化的碳酸鹽巖層序地層特征及其沉積記錄，探討冰川型碳酸鹽巖沉積地球化學指標蘊含的古氣候、古鹽度、古水溫等沉積記錄信息，以期為低緯度地區(qū)冰川事件提供基礎地質(zhì)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚子板塊北緣（圖1），江南造山帶與沿江褶皺帶交接部位，發(fā)育古生代—中生代地層，尤以晚古生代志留紀—中生代三疊紀地層發(fā)育齊全，剖面完整，露頭連續(xù)，化石豐富。晚石炭世—早二疊世船山組是在全球石炭—二疊紀冰期極地冰蓋背景下形成的一套以開闊臺地—淺灘相為主特殊的碳酸鹽巖地層，普遍發(fā)育俗稱“船山球”的核形石灰?guī)r，分布范圍廣、數(shù)量多、沉積厚度1～20 m 不等，已成為石炭—二疊紀地層劃分和對比的標準因子（姜月華等，1990）。區(qū)內(nèi)以灰、淺灰色厚層生物碎屑灰?guī)r和核形石灰?guī)r組成良好的旋回層，產(chǎn)豐富的?、非?有孔蟲、藻類、腕足類和棘皮動物等化石，整體反映了向上變淺的垂向沉積序列，并伴隨著周期性海平面變化。它的發(fā)育和演化受周期性海平面變化、區(qū)域構造和物源的控制。

圖1 下?lián)P子區(qū)構造綱要圖（據(jù)李海濱等，2011）Fig.1 Tectonic outline map of Lower Yangtze region（after Li et al.，2011）

2 層序地層劃分及特點

在地質(zhì)歷史中，石炭紀是聯(lián)合古陸形成的重要轉折期，晚古生代冰期廣泛發(fā)育于岡瓦納冰川增長和消融同步的海平面變化，層序地層學研究對認識石炭—二疊紀的沉積盆地演化、古地理格局、全球區(qū)域對比和古氣候與古環(huán)境演化具有重要意義（劉本培等，1994；林春明等，2002）。劉本培等（1994）對黔南獨山Triticites帶識別出兩個二級層序和17 個四級海進—海退旋回，并與北美中大陸進行對比；李儒峰等（1997）對揚子板塊石炭紀沉積層序與華北板塊和歐美板塊進行對比認為，冰川型全球海平面變化形成的沉積記錄具有同時性和可對比性；嚴雅娟等（2015）識別出黔南地區(qū)早二疊世大幅度海平面下降導致的碳酸鹽巖暴露構造；Liu et al.（2017）在早二疊世末期發(fā)現(xiàn)了7 個“高頻”三級相對海平面變化旋回。

2.1 層序地層特征

根據(jù)沉積層序界面分析，宣州寶豐地區(qū)船山組與下伏黃龍組呈平行不整合接觸（圖2a），內(nèi)部可識別出1 個短暫暴露面（圖2b），與上覆棲霞組呈平行不整合接觸（圖2c），發(fā)育兩個三級層序，顯示海平面經(jīng)歷了兩次快速上升和緩慢下降過程（圖3），并伴隨著多期次一級海平面變化，與岡瓦納大陸晚石炭世史蒂芬晚期—早二疊世薩克馬爾晚期冰期P1 相對應（Veevers and Powell，1987；Fielding et al.，2008），是冰川驅動下的全球性海平面變化事件。引起區(qū)內(nèi)三級層序相對海平面變化主要受石炭—二疊紀岡瓦納冰期控制，次級為局部構造活動、碳酸鹽巖垂向生長和沉降等。

圖2 宣州區(qū)寶豐剖面船山組沉積特征Fig.2 Sedimentary characteristics of Chuanshan Formation in the Baofeng sections，Xuanzhou County

2.2 層序地層格架

在充分收集前人資料的基礎上（劉本培等，1994；林春明等，2002；顏鐵增等，2005），開展地層剖面測制，系統(tǒng)綜合層序地層、巖石地層、生物地層和沉積學等資料，開展三級層序地層劃分（圖3）和皖蘇浙船山組層序地層對比（圖4），建立了船山組碳酸鹽巖臺地的沉積特征、演化過程及地層格架。

圖3 安徽宣州區(qū)寶豐剖面沉積環(huán)境與層序特征綜合柱狀圖（柱狀圖圖例見圖4）Fig.3 Comprehensive histogram of sedimentary environment and sequence characteristics of Baofeng section in Xuanzhou district，Anhui Province（the histogram legend in Fig.4）

圖4 皖蘇浙地區(qū)船山組剖面層序地層對比Fig.4 Sequences and correlation of Chuanshan Formation in Anhui-Jiangsu-Zhejiang region

S1 層序：位于船山組下部，相當于Triticites帶，時代為晚石炭世晚期。底界面均為侵蝕面，均表現(xiàn)為黃龍組與船山組呈平行不整合接觸，存在長時間的沉積間斷，為Ⅰ型層序界面。黃龍組沉積之后，皖蘇浙海平面下降，橫向上，自北西向南東，北西高南東低，沉積厚度整體呈北西薄南東厚，整體水體逐漸變深的沉積序列，局部受海底地形的影響下相對海水深度不同，沉積的巖相厚度存在差異。巢湖地區(qū)為潮坪相泥晶灰?guī)r沉積為主，頂部為核形石灰?guī)r；宣州寶豐地區(qū)主體為較淺的淺灘相核形石灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r沉積；江蘇南京地區(qū)為相對較深的開闊臺地相含核形石生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r沉積；浙江句容地區(qū)海底地形較高，為開闊臺地生物碎屑灰?guī)r沉積；浙江句容地區(qū)發(fā)育相對較深的臺盆相泥晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r沉積。

S2 層序：位于船山組中部（研究區(qū)上部），相當于Pseudoschwagerina帶，時代為早二疊世早期。底界面除浙江桐廬地區(qū)外均表現(xiàn)為暴露面，且在巢湖鳳凰山地區(qū)缺失沉積，為Ⅰ或Ⅱ型層序界面。在大部分地區(qū)經(jīng)歷了短暫的沉積間斷后，早二疊世早期皖蘇浙遭受了大面積海侵，以開闊臺地—淺灘相沉積為主，橫向上，自北西向南東，沉積厚度呈北西薄南東厚，沉積水體逐漸變深的過程，局部受海底地形的影響沉積厚度存在一定差異。巢湖鳳凰山地區(qū)缺失沉積；巢湖王家村—宣州寶豐地區(qū)主體為較淺的淺灘相核形石灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r沉積；江蘇南京地區(qū)為相對較深的開闊臺地夾生物灘相泥晶灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r沉積；浙江句容地區(qū)為開闊臺地生物碎屑灰?guī)r沉積；浙江桐廬地區(qū)發(fā)育相對較深的開闊臺地相泥晶灰?guī)r與生物碎屑灰?guī)r互層沉積。

S3 層序：位于船山組上部（研究區(qū)缺失沉積），相當于Eoparafusulina帶，時代為早二疊世中期，安徽巢湖—寶豐一帶缺失沉積。底界面除浙江桐廬地區(qū)外均表現(xiàn)為暴露面，為Ⅰ或Ⅱ型層序界面。早二疊世中期下?lián)P子全區(qū)海退，地勢相對較高的皖南地區(qū)缺失，南京地區(qū)發(fā)育生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和生物碎屑砂屑灰?guī)r，為開闊臺地—淺灘相沉積。浙江長興地區(qū)發(fā)育核形石灰?guī)r，為核形石灘相沉積；往南至桐廬地區(qū)發(fā)育白云質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和核形石灰?guī)r，是灘相—潮坪相沉積。早二疊世晚期，隨著岡瓦納冰川的增長，皖蘇浙均暴露地表，缺失沉積。

總之，研究區(qū)船山組沉積序列的形成主要受石炭—二疊紀冰川型海平面變化的控制，并受到海底地形的制約，發(fā)育兩個（S1 和S2）三級層序，缺失1 個（S3）三級層序，具有全球同時性和可對比性。

3 樣品介紹和測試分析

碳酸鹽巖中元素的富集、分布及特征元素比值等受物源、沉積環(huán)境、成巖作用和陸源碎屑等多因素的影響，但利用碳酸鹽巖中特征元素含量、相關元素比值、微量元素異常、稀土元素異常和碳、氧同位素等方面來分析古海水的化學特征、構造背景、形成時的古氣候和古海洋環(huán)境已取得豐富的成果（Sun et al.，2011；徐錦龍等，2012）。

3.1 樣品采集

為了解船山組的化學地層特征，選擇出露齊全的宣州區(qū)寶豐剖面黃龍組（下伏）、船山組、棲霞組（上覆）碳酸鹽巖進行了全巖地球化學分析，采集39 塊樣品進行了碳、氧同位素分析，其中24 塊樣品進行了全巖主量元素、稀土元素和微量元素分析，采樣位置如圖3 所示。

3.2 樣品處理和測試

選取灰?guī)r樣品，用切割機除去表層，選用中間無裂隙且相對堅硬的部分，粉碎至2 cm3左右的小塊，仔細挑選1～2 cm3的灰?guī)r碎屑，避開次生的方解石脈，并用離子水進行3 次振蕩清洗后烘干。再利用鄂式破碎機一次性高效破碎至2 mm（10 目）以下，使用來復縮分器，按“1/2+1/4+1/8 …”手工多次縮分出300 g 已破碎的樣品用以研磨，縮分出300 g，用無污染缽在振動研磨機上研磨至85 %以上達到75 μm（200 目）。

廣州澳實分析檢測有限公司采用X 熒光光譜儀（XRF）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（IPC-MS）分析全巖樣品的主量元素、微量元素和稀土元素含量。河南理工大學河南省生物遺跡與成礦過程省級重點實驗室應用磷酸法，測試儀器為Kiel Ⅲ碳酸鹽裝置與MAT253（Thermo Fisher）氣體質(zhì)譜儀聯(lián)機完成（采用PDB 標準），分析全巖的碳、氧同位素含量。

樣品主量元素檢測下限為0.01%，微量元素檢測下限為0.5×10-6～10×10-6，稀土元素檢測下限為 0.01×10-6～0.5×10-6，δ13C 優(yōu)于±0.01‰，δ18O 優(yōu)于±0.02‰。分析質(zhì)量達到或優(yōu)于國家標準，測試結果見表1～表4。

表4 研究區(qū)碳酸鹽巖碳、氧同位素/‰測試結果Table 4 The carbon and oxygen isotope data /‰ and parameters of carbonates in the study area

4 分析與討論

4.1 數(shù)據(jù)有效性分析

碳酸鹽巖沉積期后常受不同程度的成巖作用，進而影響其對海水信息保存的完整性、真實性。因此，在微量元素、稀土元素和碳、氧同位素分析時需進行成巖蝕變作用評估。

沉積物中的地球化學元素特征主要受控于物源。碳酸鹽巖中的各元素主要繼承于古海水，但易受粘土礦物和Fe、Mn 氧化物、硫化物和后期成巖作用的影響。在碳酸鹽巖樣品的選擇與前期處理過程中，必須降低陸源碎屑物質(zhì)對地球化學元素的影響，才能更好地反映碳酸鹽巖的地球化學特征，SiO2含量小于5%，Al2O3含量小于1%，CaO+MgO +CO2值要大于95%（高長林，1992）。Mn/Sr 值和Mg/Ca 值可用來判斷碳酸鹽巖礦物成巖蝕變程度（Derry，1994）。

研究區(qū)所選碳酸鹽巖大部分滿足SiO2＜0.5%、Al2O3＜0.1%和CaO+MgO+CO2＞99%要求；Mn/Sr 值主要為 0.06～0.40（Mn/Sr≤0.6 未發(fā)生成巖蝕變作用）；Mg/Ca 值主要為0.003 3～0.005 1。此外，Al 和 ΣREE（相關性系數(shù)R2= 0.09）、Mn 和 ΣREE（R2= -0.23）、δCe 和δEu（R2= -0.23）、δCe 和 ΣREE（R2= -0.31）相關性不明顯（圖 5）、（La/Sm）N為0.90～1.50，（La/Sm）N＞0.35。以上特征表明：C22-2、C23-2、C24、C25-2、C29-2、C30-3、C31-1、C34-3 共8 件樣品受陸源影響較大或成巖作用較強，作為無效數(shù)據(jù)處理。大部分樣品受成巖作用微弱，地球化學各參數(shù)值能代表當時古海水的地球化學特征（Sholkovitz et al.，1994）。

圖5 宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組碳酸鹽巖相關圖Fig.5 The correlogram analysis of the Chuanshan Formation carbonates in the Baofeng sections，Xuanzhou County

d y area/%量含素元量主巖鹽data of carbonates in the stu酸/%碳區(qū)究研ajor element 1表e mTh Table 1 M 8481914931543049 SU .699.999.499.899.799.1990.20 100.12 100.39 10.3990.27 10.999.099.499.599.799.599.8990.17 10.9990.34 100.03 100.22 10.7990.30 10 ILO 5.2 471985562821036102194874 43.543.443.243.343.542.543.643.343.043.443.343.942.743.943.343.743.942.742.441.743.543.543.342.243 SrO 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.06 0.02 0.03 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03 SO3 0.17 0.02 0.15 0.05 0.02 0.01 0.05 0.03 0.26 0.01 0.08 0.03 0.02 0.02 0.02 0.06 0.22 0.16 0.43 0.04 0.13 0.17 0.12 0.68 0.05 SiO2 0.05 0.08 0.15 0.23 0.11 0.08 0.43 0.12 0.52 0.14 0.26 0.24 0.04 0.10 0.08 0.18 0.44 0.90 1.01 3.14 0.16 0.31 0.31 1.19 0.99 O1111111111 Na2.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜00.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01.0＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜0 O 1 Mn 0.02 0.01 0.01 0.01.0＜00.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.020.01 0.01 0.0 1＜＜0.01 0.01＜0.08 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 MgO 0.30 0.26 0.33 0.27 0.26 0.26 0.25 0.31 0.30 0.22 0.27 0.29 0.26 0.34 0.35 0.28 0.58 0.17 0.15 0.19 0.29 0.27 0.26 0.24 0.28 O K20.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.010.01 0.01 0.01＜0.01＜0.01 0.01 0.01 0.03 0.13 0.10 0.37 0.02 0.03 0.04 0.14 0.05 e2 O3TF 0.13 0.07 0.10 0.08 0.05 0.11 0.44 0.14 0.24 0.09 0.11 0.10 0.07 0.10 0.11 0.13 0.12 0.15 0.30 0.25 0.17 0.17 0.15 0.42 0.30 CaO .76 55.955.255.955.955.056.455.855.655.855.056.955.755.155.055.655.354.754.954.252.755.455.655.154.954 O3Al2 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.05 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.09 0.58 0.51 2.28 0.02 0.09 0.10 0.61 0.45品6-2號3樣C27-2 C28-2 C20-1 C32-2 C33-2 C34-1 C34-2 C34-4 C34-5 C34-6 C35-2 C36-2 C37-1 C37-2 C3值C32-2 C21-1 4 3-2C2均C25-2 C29-2 C20-3 C3C34-C3灰?guī)r 巖巖巖巖巖灰?guī)r屑巖 灰?guī)r灰屑屑 屑巖巖巖 巖巖巖灰灰 灰灰?guī)r碎 巖灰?guī)r巖巖灰?guī)r碎碎 碎灰灰核巖灰灰灰?guī)r屑性屑 屑屑屑物灰灰灰灰灰屑灰物物值物屑屑結灰屑屑屑灰碎巖碎9碎 碎碎 石生 石石石石碎石生生均生碎碎巖晶碎碎碎石物物 物物物石形形形形形物形石石 含物物灰微物物物形生生生生核生核形核核核生核 質(zhì) 生形泥 生形生核生含含生核核核青 含 含含含含含瀝含型類船山組 P2q 無效數(shù)據(jù)

數(shù)dy area參其/×10-6及量含素元eters of carbonates in the stu土稀aram巖d p鹽酸10-6 an碳區(qū)究data/×研EE 2e RTh表Table 2 7.9 Y/Ho .6747.6775.5 8.5 9 6 3533.8 6166.646604037 65.5 2562.535 37.6266047.5 38.5.537.442.64860 54.1 40.5 41.6.470.57738.9.451 e10.8 0.67 0.82 0.73 0.61 δC0.73 0.84 0.87 0.81 1.12 1.07 1.05 0.69 0.81 0.95 0.84 0.89 0.85 0.73 0.69 0.58 0.55 0.54 0.81 1.1 0.89 δE u11.07 2.29 1.32 1.55 1.16 1.66 1.02 1.43 1.12 1.11 0.97 1.38 0.94 1.07 1.21 1.27 0.84 0.98 0.9 1.03 1.04 0.96 0.79 0.98 0.95 d/10.68 Yb）N 0.67 0.65 0.62 0.66 0.91 1.39 0.71（G 0.95 1.3 1.52 1.52 1.24 1.45 1.34 1.47 1.25 1.09 1.07 1.04 1.5 1.62 1.06 0.57 1.03 1.11（L a/11.29 1.4 72 1.5 1.87 Sm）N 1.52 1.17 1.25 1.12 1.04 0.97 1.04 0.9 1.34 1.29 1.15 1.25 1.14 1.24 1.3 1.13 1.22 1.21 1.18 1.22 0.96 1.32 a/（L Yb）N 10.65 1.46 0.4 0.63 0.63 0.58 0.79 1.13 1.62 0.79 1.11 1.57 1.73 0.79 1.89 1.77 1.89 1.37 1.16 0.8 0.76 1.68 2.16 0.9 0.45 0.82 1.34 E EL/HR 6.95 3.97 2.4 3.57 3.89 3.46 4.26 5.97 8.65 6.42 8.6513.16.7 4.05.06.76.210 108.27 11106.9843.84 7.24 8.95 4.18 3.68 6.12 8.08 EE 4 HR .1200.95 0.42 0.65 0.63 0.66 0.42 0.34 0.57 0.65 0.77 0.45 0.52 0.39 0.83 1.28 1.49 0.7 0.69 2.12 4.74 3.57 4.79 3.37 1.33 4.8 3.73 EE .2 3.77 9.98 46 2.32 2.45 2.39 8 1.01 7 1.79 2.03 4.93 4.17 6.6655.58 4 1.58 8.35 13 13 LR 10.7 15.2 6.29 5.25 8.48 18.825.842 7.0144.9.329.130 3.08 3.05 EE 4 0.12 2.21 2.37 4.72 5.5 4.82 7.43 5.451 6.15 1.97 9.18 1.43.057 2.97 7.7 ΣR 16 716 156.99 5.94 10.922.429.6.647.4176.23.134.833 8 1.88 Y273.722.92.5 2.78.4 1.41.21.21.51.50.70.81.21.92.731.55 10.5 7.2 156.2.910.810 0.01 0.01 0.02 5 16 0.03 Lu0.44 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02 0.05 0.09 0.07 0.04 0.1 0.09 0.09 2.97 Yb 0.07 0.12 0.16 0.05 0.12 0.12 0.06 0.07 0.12 0.11 0.06 0.06 0.06 0.11 0.17 0.19 0.10.1 0.32 0.45 0.58 0.46 0.27 0.71 0.55 0.01 0.02 0.02 0.02 0.01 0.03 0.02 0.01 0.01 0.01 0.66 0.01.8 0.01 0.02 0.03 Tm0.5 0.02 0.03 0.02 0.02 0.05 0.11 0.07 0.09 0.08 0.04 0.11 0.09 0.19 Er3.4 0.09 0.08 0.11 0.07 0.13 0.11 0.06 0.14 0.14 0.05 0.08 0.06 0.11 0.20.20.1 0.11 0.35 0.87 0.51 0.67 0.63 0.25 0.81 0.63 1.04 Ho 0.06 0.03 0.04 0.02 0.03 0.04 0.03 0.04 0.04 0.02 0.03 0.02 0.04 0.07 0.04 0.08 0.04 0.04 0.12 0.31 0.19 0.25 0.22 0.08 0.28 0.21 0.11 0.16 Dy5.8 0.12 0.26 0.09 0.14 0.17 0.17 0.16 0.19 0.11 0.14 0.08 0.21 0.32 0.39 0.18 0.18 0.54 1.3 0.94 1.23 0.94 0.33 1.32 0.94 Tb0.79 0.02 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.04 0.06 0.08 0.04 0.03 0.09 0.2 0.16 0.23 0.12 0.05 0.19 0.15 Gd5.2 0.14 0.08 0.1 0.14 0.19 0.13 0.08 0.17 0.15 0.25 0.16 0.16 0.13 0.28 0.4 0.49 0.22 0.19 0.61.2 1.18 1.65 0.85 0.27 1.28 1.07 0.03 0.03 Eu1.18 0.03 0.04 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.06 0.04 0.04 0.03 0.06 0.1 0.12 0.05 0.05 0.09 0.22 0.23 0.41 0.16 0.04 0.26 0.22 Sm5.90.10.1 0.16 0.09 0.08 0.04 0.08 0.2 0.18 0.25 0.18 0.23 0.07 0.32 0.52 0.57 0.24 0.2 0.39 0.88 1.23 2.06 0.70.2 1.21 1.11 1.38 1.64610 Nd270.80.20.50.50.50.40.41.10.91.51.11.30.31.833.4.4 1.15 3.61.166.1 Pr7.9 0.29 0.17 0.04 0.11 0.11 0.24 0.12 0.08 0.11 0.35 0.28 0.31 0.08 0.47 0.75 0.89 0.35 0.29 0.411.58 2.69 0.82 0.26 1.5 1.61.5 Ce 66 2.76 2.27 3.36.88.8144.4214.2.3 1.50.40.80.90.90.70.82.11.83.22.42.60.63.56.26.5 13 1.49 La31.5 1.10.30.80.8 0.75 1.29 0.50.61.211.311.10.52.23.23.82.75.38134.41.36.27.8 8-2 4 0-1C3品巖6-2頁C24-4號C2 7-2值2-24-6 C2均C33-24-1 C3C34-2 C3C34-5 C3C3C3C3 5-27-1 C37-2 C3值值 C3均均2-2 3-2 C2 5-2 9 C2 6-2 C2 C2 9-2 0-3 C2C3 1-1組C3類山標0.07準 船山組下部 船山組上部 船7.7 P2q 無效數(shù)據(jù)樣.3型

d y area數(shù)參其/×10-6及量含eters of carbonates in the stu素元aram量d p微巖0-6 an鹽酸碳ata /×1區(qū)ts d究en研3icroelem表he m Table 3 T aMg/C 09457652 4071 482779 42135452422476 446734913862578929568213119407 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3941 0.00 0.00 3846 0.00 0.00 4635 0.00 0.00 4340 0.0041 0.0052 0.0051 0.00 0.00 4343 0.0088 0.00 0.0024 0.0030 0.0045 0.0043 0.0042 0.0037 0.0045 0.00 2.8 9/3U-Th 4.39 2.73 3.38 3.35 3.54 2.53 0.65 1.02 0.78 1.02 1.75 3.56 1.53 2.21 2.23 1.89 2.28 4.92 0.96 0.38 1.08 0.65 1.97 2.08 1.46 1.28 2 U/Th .25505.9.8 9 602.0 1 37.2513.94 3647 5871.5104.05 17.3.222.631 71.83145.732.536.2261.82 0.81 0.86 5.75 7.14 6.44 1.75 2.65 V/Cr 0.63 0.82 0.39 0.93 0.691.2 0.63 0.19 0.36 0.46 0.43 0.43 0.5 1.75 0.4 0.33 0.36 0.58 0.61 1.18 0.39 0.23 0.15 0.45 0.55 0.14 0.33 Mn/S r 0.4 0.25 0.17 0.21 0.26 0.12 0.13 0.15 0.11 0.15 0.06 0.09 0.09 0.12 0.11 0.1 0.11 0.15 0.2530.58 1.01 0.33 0.27 0.26 0.2 3 2.22 V/Ni7254.52458.3 5.78 2.73 3.53 3.64 602.86 202.11 8.2457.27 5.71 9.392.3122.26 0.23 0.51252.27201.19 2.79 7.4 8 r/C a*S 8.14 6.51 7.34 7.37 7.14 6.88 7.46 6.39 5.98 008.96 6.68.7116.61 8.82 9.23 7.81 7.69 9.03 5.46 5.26 5.39 4.56 5.77 6.89 4.81 4.61.9 7 Sr/B .3 8 8 a 479 10 1055.9 67 9 7 27.5 48 8.1 15 80124.58 909493.8.676.741.7 10684.17 272.92 107.27 193.33 11.082522.88 117.73 10.18326.235.226.621.459.772.750.549 0.05 Th0.05 0.12 0.18 0.05 0.09 0.08 0.05 0.1 0.21 0.06 0.08 0.05 0.05 0.07 0.05 0.09 0.08 0.19 0.65 0.79 2.07 0.12 0.29 0.34 1.03 0.55 V751498.7512446634144886.64 7.202673651012512 3.41 3.56 2.75 U2.91 4.43 3.38 2.55 0.71 1.05 0.85 1.04 1.78 3.58 1.55 2.23 2.25 1.92 2.31 4.98 1.18 0.64 1.77 0.69 2.07 2.19 1.8 1.46 27 Sr2802 2 309 258.259 261325254 230 229 327 244 4380233286334.8214 3.0749 312019194216 272821 28267.5 173.5 16 0.17 Mg 0.15 0.18 0.17 0.15 0.17 0.17 0.13 0.15 0.13 0.16 0.15 0.15 0.19 0.19 0.16 0.16 0.31 0.11 0.09 0.11 0.17 0.16 0.16 0.14 0.16.0 Cr18815110.413.3 13 5 10211113147881024223 1322181339822223636.8 Ca 37.7.137 0.17 3639.85.8 5.737362.5.933.636.836 37.73736 36.83636.3.636.436.83536 36.93637 36.1.13836 37.9.535 3.133.87.55.57.47.83.63.63.53.3 Ba3.12.53.23.2 3.002.12.43.35.63.21.22.42.22.13.96.5值3.17 7-2均2-2品6-2 9 4 3-2 C28-20-1 C2C3C3下C3值C3 C34-2樣C24-1 C32-2 4-44-5 C3C34-6 C3C36-2 C3 5-27-1 C37-2 0.69 C3值均3-2 C25-2 C29-2 C2 C20-3號1-14-3 C2上均C3C3C3山組.8組霞分類 船山組下部 船山組上部 船 無效數(shù)據(jù)39棲

4.2 巖石地球化學特征

（1）主量元素特征

由表1 得出：船山組CaO 含量在55.0%～56.0%之間，均值55.66%；Al2O3含量在0.01%～0.05%之間，均值0.01%；MgO 含量在0.22%～0.35%之間，均值0.28%；SiO2含量在0.04%～0.52%之間，均值0.18%；TFe2O3含量在0.07%～0.44%之間，均值0.13%；Na2O（＜0.01%）和K2O（0.01%）含量極低，Na＋、K＋參與沉積的程度不高。

（2）稀土元素元素特征

1）稀土元素總量

ΣREE 為稀土元素總量（不含Y），LREE 為輕稀土元素總量，HREE 為重稀土元素總量，LREE/HREE 為輕、重稀土元素比值，（La/Yb）N（N 代表北美頁巖標準化數(shù)據(jù)，McLennan，1989）是稀土元素北美頁巖標準化圖解中分布曲線的斜率，（La/Sm）N反映輕稀土元素分餾程度，（Gd/Yb）N反映重稀土元素分餾程度，δCe 和δEu 反映Ce 和Eu 相對其相鄰元素的分餾程度（Eu = 2（Eu/EuN）/（Sm/SmN+Gd/GdN）（韓吟文等，2003）。

由表2 得出：船山組灰?guī)r所含的稀土元素總量（ΣREE）較低，在1.43×10-6～16.77×10-6之間，均值 5.94×10-6。其中，下部 ΣREE 在 1.43×10-6～4.72×10-6之間，均值 3.05×10-6；上部ΣREE在1.97×10-6～16.77×10-6之間，均值6.99×10-6。核形石灰?guī)rΣREE在4.82×10-6～9.18×10-6之間，均值6.41×10-6。以上特征表明：船山組ΣREE 均明顯低于北美頁巖的平均值160.1×10-6，與碳酸鹽巖中ΣREE偏低，多小于100×10-6，甚至只有20×10-6～30×10-6相吻合（王中剛等，1989）；船山組下部較上部稀土總量偏少，可能與沉積水體深淺有關；核形石灰?guī)r的ΣREE 較高，可能指示核形石內(nèi)藻類對稀土元素吸收具有一定的選擇性（田正隆等，2005；徐錦龍等，2012）。

2）輕重稀土元素分餾程度的特征量

LREE/HREE 為輕重稀土元素比值，在一定程度上反映了樣品的輕重稀土元素的分餾程度。由表2 得出：船山組的輕稀土LREE 值在1.01×10-6～15.28×10-6之間，均值為 5.25×10-6； 下 部 LREE 在 1.01×10-6～3.77×10-6之 間 ， 均 值 2.39×10-6； 上 部 LREE 在1.58×10-6～15.28×10-6之間，均值 6.29×10-6。重稀土 HREE 在 0.34×10-6～1.49×10-6之間，均值為 0.69×10-6；下部 HREE 在 0.42×10-6～0.95×10-6之間，均值 0.66×10-6；上部 HREE在 0.34×10-6～1.49×10-6之間，均值 0.70×10-6。輕重稀土之比 LREE/ HREE 值在 2.40～11.11 之間，均值為6.98；下部LREE/ HREE 值在2.40～3.97 之間，均值3.46；上部LREE/HREE 值在 4.05～10.76 之間，均值 8.27。（La/ Sm）N值在 0.90～1.87 之間，均值為1.24；下部（La/ Sm）N值在 1.29～1.87 之間，均值為 1.52；上部（La/ Sm）N值在 0.90～1.25之間，均值為 1.14。（Gd/ Yb）N在 0.62～1.52 之間，均值為 1.09；下部（Gd/Yb）N在 0.62～0.68 之間，均值為0.66；上部（Gd/Yb）N在0.71～1.52 之間，均值為1.25。以上特征表明：船山組上部較下部更有利于輕稀土的富集；重稀土差異不大；LREE/HREE 值均值接近于北美頁巖的比值（6.95），下部明顯低于北美頁巖的比值，上部明顯高于北美頁巖的比值，不含核形石在2.40～6.12 之間，均值為4.01，低于北美頁巖的比值；輕稀土元素分餾程度不高，上部較下部分餾程度高；重稀土元素分餾程度存在較大差異，下部重稀土元素分餾程度不高，上部重稀土元素分餾程度較高。

總之，研究區(qū)船山組下部灰?guī)rLREE 相對虧損，HREE 相對富集，輕稀土元素分餾程度富集，重稀土元素分餾程度虧損；上部灰?guī)rLREE 相對富集、HREE 相對虧損，輕稀土元素分餾程度虧損，重稀土元素分餾程度富集；可能與沉積水體深淺或核形石內(nèi)藻類更易吸收輕稀土元素有關，產(chǎn)生輕稀土元素分餾程度較高，重稀土元素分餾程度虧損（徐錦龍等，2012）。

3）δCe 和δEu

海洋碳酸鹽的稀土元素記錄了海水的Ce 異常（Webb and Kamber，2000），碳酸鹽巖的Ce 異常可被成功地用來判別古海洋氧化還原條件的變化（Piper，1974；Elderfild and Greaves，1982；Debaar et al.，1988；Liu et al.，1988；German and Elderfield，1990；吳明清等，1992；Holser，1997）。

由表2 得出：船山組灰?guī)r的δCe 值在0.61～1.12 之間，均值為0.85；下部δCe 值在0.61～0.82 之間，均值為0.73；上部δCe 值在0.69～1.12 之間，均值為0.89；核形石灰?guī)rδCe 值在0.81～1.12 之間，均值為0.96。以上特征顯示Ce 虧損，且下部較上部虧損嚴重，表明船山期的古海水總體屬強氧化環(huán)境（δCe＜1），與船山組的沉積環(huán)境（邊緣海）相吻合（王中剛等，1986）；核形石δCe 位于1 附近，指示海水處于還原條件，但核形石灰?guī)r為核形石灘相沉積，為強氧化環(huán)境，δCe 的異常可能與核形石內(nèi)藻類差異吸附稀土元素有關，藻類更易吸收輕稀土Ce 元素。

Eu 含有Eu2+和Eu3+兩種價態(tài)，現(xiàn)代海水中Eu 以三價態(tài)出現(xiàn)，在強酸性還原環(huán)境中，Eu3+將被還原成Eu2+而與相鄰元素發(fā)生分餾，使Eu2+更易代替Ca2+進入碳酸鹽巖晶格中而造成Eu 正異常，即Eu3++e-= Eu2+。同時，碳酸鹽巖的Eu 正異常易受熱液、塵埃和淡水的影響（Michard and Albarede，1986；Kamber et al.，2004）。

由表2 得出：船山組灰?guī)rδEu 在0.94～2.29 之間，均值為1.27；下部δEu 在1.07～2.29 之間，均值為1.46；上部δEu 在0.94～1.66 之間，均值為1.21；核形石灰?guī)rδEu 在0.94～1.43 之間，均值為1.10；大部分呈正異常，且下部較上部正異常明顯，較核形石灰?guī)r更明顯。結合區(qū)域地質(zhì)背景和沉積學特征顯示，δEu 正異常非溫度200 ℃以上熱液影響（丁振舉等，2000），可能與淡水注入程度不同和核形石內(nèi)藻類對稀土元素差異吸附有關。即下部較上部水體深，鹽度低，冰融淡水注入相對較多；不同生物門類發(fā)育也影響稀土元素值，核形石內(nèi)藻類較?、非?有孔蟲、腕足類和棘皮動物等不富集Eu元素，更易富集Sm 和Gd 元素。

4） Y/Ho 異常分析

Y 和Ho 具有相似的離子半徑、化合價和地球化學行為，Y/Ho 值常作為區(qū)別海相和非海相沉積環(huán)境的有用指標（Nozaki et al.，1997；Nozaki and Alibo，2003）。由表2 得出：船山組下部灰?guī)rY/Ho 值在61.67～72.5 之間，均值為65.84，均高于現(xiàn)代海水的Y/Ho 值范圍 44～74 的下限（Bau and Dulski，1996），但高于上地殼的 Y/Ho 值（27.5）（Taylor and Mclennan，1985）和北美頁巖的Y/Ho 值（25.96）（Mclennan，1989），主體處于正常海水環(huán)境。船山組上部灰?guī)rY/Ho 值在26.67～60.00 之間，均值為42.45，大部分灰?guī)r的Y/Ho 值低于現(xiàn)代海水的Y/Ho 值下限，可能存在兩種解釋。即一種為核形石內(nèi)藻類較正?；?guī)r相對利于吸收Ho，不利于吸收Y，造成Y/Ho 值偏低；另一種為船山組上部存在淡水的注入影響了淺層海水的稀土元素值，進而減低Y/Ho 的值（冰融淡水的Y/Ho 值為25～28，等于或稍高于上地殼，但低于海水（Bau and Dulski，1996））；從前文輕重稀土元素分餾特征和區(qū)域地質(zhì)背景分析，上部較下部淡水注入少，后者解釋與事實不合理，故Y/Ho 值的異常應與核形石內(nèi)藻類差異吸收重稀土元素（Y 和Ho）相關。

4.3 碳氧同位素組成

宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組碳酸鹽巖δ13C 值在0.75‰～3.24‰之間，均值為1.85‰；下部13C 值在0.75‰～2.08‰之間，均值為1.59‰；上部13C 值在1.24‰～3.24‰之間，均值為 2.02‰；船山組δ13O 值在-12.24‰～-6.9‰ 之間，均值為-9.83‰；下部δ13O 值在-12.24‰～-9.67‰之間，均值為-11.28‰；上部δ13O 值在-11.86‰～-6.9‰之間，均值為-8.9‰。以上特征表明：同位素組成與全球船山組碳酸鹽巖和腕足類的同位素組成基本一致（楊振宇等，2009）；碳、氧同位素數(shù)值組成在縱向上呈規(guī)律性變化，變化幅度不大；碳、氧同位素值自下而上呈現(xiàn)小幅度增大的趨勢，峰值變化呈較好的對應性；同位素演化趨勢與全球晚石炭世史蒂芬晚期—早二疊世薩克馬爾晚期先增加后減小趨勢基本一致。

5 地質(zhì)意義

海相碳酸鹽巖作為內(nèi)源沉積巖，記錄了古溫度、古降水、古鹽度及古生產(chǎn)力等古海洋環(huán)境要素的變遷歷史（羅順社等，2010），其地球化學特征和碳、氧同位素數(shù)據(jù)，可作為示蹤古海洋環(huán)境特征及演化的重要手段，能有效表征古海洋的古氧相、古溫度、古鹽度、古氣候與海平面相對變化，對地層劃分對比和沉積環(huán)境恢復具有重要意義（羅貝維等，2013）。

5.1 地球化學指標對古環(huán)境和古氣候的響應

（1）古氧相

Re、Cd、U、V、Mo、Cr、Co、Cu 和Zn 是氧化—還原敏感元素，容易在缺氧的沉積環(huán)境沉積物中富集，在氧化的沉積環(huán)境中易溶不富集，它們的含量低或缺失代表沉積物形成于氧化環(huán)境（Jones，1994）。由表3 得出：船山組灰?guī)rV/Cr 值為0.19～1.75，均值為0.61（V/Cr＜2 代表富氧環(huán)境）；下部為0.39～0.93，均值為0.69；上部為0.19～1.75，均值為 0.58；核形石灰?guī)r為 0.36～0.50，均值為0.43。*Uau值（*Uau= U-Th/3）為0.65×10-6～4.39×10-6，均值為2.28×10-6（*Uau＜5.0×10-6代表富氧環(huán)境）；下部為2.73×10-6～4.39×10-6，均值為 3.35×10-6；上部為 0.65×10-6～3.56×10-6，均值為 1.89×10-6；核形石灰?guī)r為0.65×10-6～1.75×10-6，均值為1.125×10-6。以上參數(shù)顯示：船山組整體處于富氧環(huán)境，與其開闊臺地—淺灘環(huán)境基本一致；上部較下部富氧，與向上水體變淺基本一致；核形石灰?guī)r更為富氧，與淺灘相沉積一致。

（2）古氣候

Mg/Ca 值對氣候變化非常敏感：高值指示干熱氣候，低值指示潮濕氣候。由表1 和表3 得出：船山組K+、Na+參與沉積的程度不高，MgO/CaO 值分布在0.003 5～0.005 2 之間，顯示船山期屬潮濕氣候，變動幅度較小，并具有小幅度的周期性變化。

（3）古鹽度

古海洋鹽度研究的具體手段主要是分析碳酸鹽巖的Sr/Ba 值、m值與鹽度Z值。

由表3 得出：研究區(qū)船山組灰?guī)rSr/Ba 值為41.79～274.17，均值為107.73。其中，下部Sr/Ba 值為80.94～108.00，均值為93.57；上部Sr/ Ba 值為41.79～274.17，均值為112.87。棲霞組Sr/Ba 值為83.16。以上特征表明：船山組上部較下部鹽度高，船山組比棲霞組鹽度高；船山組上部受石炭—二疊紀冰蓋擴張，水體變淺，海水鹽度升高，與岡瓦納冰期的演化（Fielding et al.，2008）和沉積環(huán)境演化基本一致。此外，船山組鎂鋁比值m（m= 100 * MgO/Al2O3）大，在600～3 500（m＞500 代表陸表海環(huán)境），指示了船山組為陸表海環(huán)境（楊振宇等，2009），與開闊臺地—淺灘相沉積基本一致。

Keith and Weber（1964）把δ13C 和δ18O 結合起來，總結出了區(qū)分淡水相和海相灰?guī)r的經(jīng)驗公式，當Z＞120 時為海相，Z＜120 時為淡水相，Z= 120 時為未定型（盧武長等，1986；馮洪真等，2000）。由表4 得出：船山組下部灰?guī)rZ值為123.1～126.7，均值為125.0；船山組上部灰?guī)rZ值為123.1～130.5，均值為127.0；指示了上部較下部Z值大，鹽度相對高，上部較上部受冰期影響更強烈，古海水鹽度變高；船山組自下而上整體呈現(xiàn)Z值逐漸增大的趨勢，顯示了古鹽度逐漸升高，與沉積環(huán)境演化和海平面變化曲線基本一致。

總之，船山組不同程度受岡瓦納石炭—二疊紀冰期影響，Sr/Ba 值和Z 值均顯示上部較下部鹽度高，往上受冰期冰蓋影響逐漸增強，鹽度逐漸變高。

（4）古水深

1 000 * Sr/Ca 值對指示碳酸鹽巖古水深具有良好應用，并呈現(xiàn)由淺水相到深水相由低變高的趨勢。

由表3 得出：船山組灰?guī)r1 000*Sr/Ca 值在5.98～11.79，均值為7.69。其中，下部在6.51～8.14，均值為7.37；上部在5.98～11.79，均值為7.81；核形石灰?guī)r在5.98～8.96，均值為7.01。棲霞組為9.03。船山組整體水體相對較淺，且上部與下部差異不大，核形石灰?guī)r相對最淺，均淺于棲霞組沉積水深。

（5）古溫度

Urey（1947）最早發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖從水中沉淀時的溫度變化導致碳酸鹽巖δ13C/δ18O 比值的變化，提出通過測定碳酸鹽巖δ18O 含量確定古海洋溫度的可能性。最常見的運用氧同位素計算古氣候的關系式是Urey 提出，由Craig（1965）進一步修改的經(jīng)驗公式（1）：

其中，T為沉積時海水古溫度，單位為℃，δ18Oc為樣品實測值，單位為‰，δ18Ow為沉積時海水值（SMOW 標準），單位為‰。

根據(jù)Keith and Werer（1964）通過實驗提出的石炭紀δ18O樣品校正值為Δδ18O=-8.19‰；利用公式（1）對寶豐地區(qū)碳酸鹽巖樣品的碳、氧同位素數(shù)據(jù)進行計算分析（表4）。船山組下部古水溫在22.4 ℃～34.9 ℃，平均溫度為30.1 ℃；上部在10.9 ℃～32.9 ℃，平均溫度為19.3 ℃；棲霞組為16.9 ℃。可能指示了船山組早期（晚石炭世晚期）處于較為溫暖的正常海水沉積；晚期（早二疊世早期）隨著岡瓦納大陸薩克馬爾晚期冰期P1 的擴張影響，冰蓋面積擴大，全球氣溫下降，處于一個相對較冷碳酸鹽巖沉積；古溫度T值自下而上逐漸變小，指示越向上受P1 冰期冰蓋影響逐漸增強，全球氣溫逐漸下降；至早二疊世中晚期缺失部分沉積，全球冰蓋面積最大，氣候最為寒冷；中二疊世早期隨著冰川融化，再次接受棲霞組碳酸鹽巖沉積。

5.2 沉積記錄對古環(huán)境和古氣候演化的耦合

位于東特提斯低緯區(qū)的華南地區(qū)普遍發(fā)育碳酸鹽巖沉積序列，可進行高分辨率低緯度古海水化學成分、古水溫和古氣候恢復和重建（Chen et al.，2016），并與中高緯冰期沉積序列進行對比研究，為深入理解全球和區(qū)域氣候的轉變機制和影響因素提供基礎地質(zhì)資料。

根據(jù)宣州寶豐地區(qū)層序地層分析（圖3）、三級層序地層對比（圖4）、巖石地球化學和碳、氧同位素的含量和比值指標分析（表2，表3，表4），結合區(qū)域構造背景，闡述了沉積記錄與古氧相、古鹽度、古溫度和古氣候演化的耦合關系（圖6）。

圖6 研究區(qū)船山組巖性、沉積相、古氧相、古氣候、古鹽度和古水深曲線圖（柱狀圖圖例見圖4）Fig.6 The curves of lithology，sedimentary facies，paleo-oxygen facies，paleo-climate，paleo-salinity and paleo-water depth of Chuanshan Formation in the study area（the histogram legend in Fig.4）

（1）根據(jù)沉積學、沉積相特征和相關地球化學指標表明：船山組碳酸鹽巖沉積為富氧環(huán)境；V/Cr 和*Uau指標曲線高度相似；下部曲線變化不大，變化幅度??；上部曲線變化大，變化幅度大，并呈現(xiàn)兩個周期性變化旋回；整體顯示上部較下部富氧環(huán)境，與下部生物碎屑灰?guī)r開闊臺地相、上部多個生物碎屑灰?guī)r—核形石灰?guī)r韻律層淺灘相沉積旋回基本一致。

（2）根據(jù)Sr/Ba 值、m值與鹽度Z值指標表明：船山組為陸表海海相沉積，上部較下部鹽度高，較棲霞組鹽度高；指標曲線Sr/Ba 值與m值呈負相關性；鹽度Z值曲線多變，與δ13O 曲線基本一致；船山組下部沉積水體鹽度變化不大，上部沉積水體鹽度變化較大，呈多個韻律，與船山組下部整體為生物碎屑灰?guī)r，上段為多個生物碎屑灰?guī)r—核形石灰?guī)r韻律層的沉積演化旋回基本一致。

（3）船山組1 000*Sr/Ca 指標曲線顯示：船山組沉積水體相對較淺，上部和下部水體深度變化幅度不大；下部古水深變化幅度小；上部古水深變化幅度大，并呈現(xiàn)多個韻律旋回；核形石灰?guī)r沉積水體相對最淺；棲霞組沉積水深最深；與沉積學特征和沉積相演化基本一致。

（4）依據(jù)Craig（1965）經(jīng)驗公式，并結合Y/Ho 特征比值顯示：船山組下部Y/Ho 值均在現(xiàn)代海水的Y/Ho 值范圍44～74 內(nèi)，碳、氧同位素顯示古水溫為22.4 ℃～34.9 ℃，平均溫度為30.1 ℃；Z值為123.1～126.7，均值為125.0。上部大部分灰?guī)r的Y/Ho 值低于現(xiàn)代海水的Y/Ho 值下限；古水溫10.9 ℃～32.9 ℃，平均溫度為19.3 ℃；Z值為123.1～130.5，均值為127.0。棲霞組Y/Ho 為48.68，古水溫16.9 ℃，Z值為128.4。船山組上部較下部古水溫低，下部為正常的海相沉積，上部為溫度相對較低的海相沉積；上部Y/Ho 值的異?？赡芘c核形石藻類吸附和捕捉稀土元素有關；岡瓦納石炭—二疊紀P1 冰蓋擴張的影響較為有限，在早二疊世頂峰期（Pseudoschwagerina帶）明顯影響本區(qū)；棲霞組受冰融淡水影響，古溫度較低，古鹽度較小，古水深較深，為二疊紀冰期P1 消融海平面緩慢上升的產(chǎn)物。

（5）δ18C、δ18O、Z值、Sr/Ba 值和1 000Sr/Ca 縱向變化曲線相似，具有相似的正相關；V/Cr 值、*Uau、Sr/Ba 值和1 000*Sr/Ca 縱向變化曲線相似，具有很好的正相關；前者與后者呈較好的負相關。以上特征也顯示了船山組下部為水體較淺、鹽度正常、溫暖濕潤的正常海相沉積，上部為水體較淺、鹽度上升、相對變冷的海相沉積。船山組存在兩個三級層序，并發(fā)育至少8 個次一級海平面變化。

6 結 論

（1）宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組沉積較好地反映了冰川型海平面變化，與岡瓦納冰川增長和消融具有同步性和可對比性。海退旋回相當于Fielding 二疊紀冰期P1，共識別出兩次明顯的暴露事件，劃分為兩個三級層序（S1 和S2），缺失1 個三級層序（S3），S1 相當于Triticites帶，時代為晚石炭世晚期，S2 相當于Pseudoschwagerina帶，時代為早二疊世早期，整體經(jīng)歷了兩次快速上升和緩慢下降的海平面變化過程。

（2）宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組沉積時，受陸源物質(zhì)的影響微弱，能較好地反映古海水的地球化學特征。船山組碳酸鹽巖CaO 含量高，SiO2、Al2O3、MgO、Na+和K+含量低；稀土元素總量較低，下部LREE 相對虧損，HREE 相對富集，輕稀土元素分餾程度富集，重稀土元素分餾程度虧損；上部LREE 相對富集、HREE 相對虧損，輕稀土元素分餾程度虧損，重稀土元素分餾程度富集；可能與沉積水體深淺或核形石內(nèi)藻類更易吸收輕稀土元素有關；δCe 虧損，且下部比上部虧損嚴重，整體為強氧化環(huán)境；δEu 呈正異常，且下部較上部正異常明顯；核形石灰?guī)rδCe、δEu 和Y/Ho 的異?？赡芘c核形石內(nèi)藻類差異性吸附稀土元素有關。

（3）宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組地球化學指標比值和碳、氧同位素特征表明：船山組整體為溫暖濕潤、富氧的淺水開闊臺地—淺灘相環(huán)境；早二疊世早期較晚石炭世晚期沉積水體淺，水體變化頻繁，鹽度高、水溫低；岡瓦納石炭—二疊紀P1 冰蓋擴張的影響范圍有限，早二疊世對區(qū)內(nèi)影響明顯，至早二疊世中晚期冰蓋擴張達到頂峰；中二疊世早期P1 冰川消融，冰融淡水注入，海平面快速上升、古溫度降低、古鹽度降低，開始接受棲霞組碳酸鹽巖沉積。