寒武系第二統(tǒng)淺水混合沉積發(fā)育特征及影響因素

摘 要 【目的】混積巖同時(shí)具有指示水體化學(xué)條件和生物活動的碳酸鹽組分以及指示物源區(qū)性質(zhì)和風(fēng)化過程的碎屑組分，因而在古環(huán)境和古氣候研究方面具有獨(dú)特價(jià)值?！痉椒ā亢浼o(jì)早期上揚(yáng)子克拉通北部漢南—米倉山古陸周緣混合沉積非常發(fā)育，以陜西南鄭朱家壩剖面仙女洞組為例，對研究區(qū)混積巖特征開展了系統(tǒng)的巖相學(xué)和沉積學(xué)研究?！窘Y(jié)果與結(jié)論】混合沉積形成于海退背景下由中緩坡向內(nèi)緩坡轉(zhuǎn)變的過渡環(huán)境，且混積程度具有規(guī)律性，即在多個(gè)向上變淺序列的中部最為發(fā)育，在每個(gè)序列底部和頂部分別為碎屑組分主導(dǎo)和碳酸鹽組分主導(dǎo)（或清水碳酸鹽沉積）。中緩坡環(huán)境下以碎屑組分沉積為主，碳酸鹽組分除小型原地生物礁外，主要來自淺水環(huán)境搬運(yùn)的細(xì)粒沉積物；內(nèi)緩坡潮下帶相對低能環(huán)境仍以碎屑組分沉積為主，但原地生物礁以及礁角礫和內(nèi)碎屑搬運(yùn)沉積常見；內(nèi)緩坡潮下高能帶以鮞粒灘和生物礁等原地碳酸鹽沉積為主，混入的陸源組分主要為砂級石英和巖屑顆粒；潟湖環(huán)境以白云石化顆粒和陸源細(xì)粒物質(zhì)的混合為特征。研究區(qū)寒武紀(jì)早期混積體系的發(fā)育與當(dāng)時(shí)淺水環(huán)境較高的碳酸鹽產(chǎn)率以及沿岸流、波浪、風(fēng)暴等搬運(yùn)作用有關(guān)。本實(shí)例可為了解深時(shí)混合沉積成因提供一個(gè)思路，也可為上揚(yáng)子地區(qū)寒武系混積巖油氣勘探提供參考。

關(guān)鍵詞 混積巖；仙女洞組；生物礁；巖相；漢南—米倉山地區(qū)

第一作者簡介 李怡霖，女，2000年出生，碩士研究生，碳酸鹽沉積學(xué)，E-mail： lyl_jievie@163.com

通信作者 李飛，男，教授，博士生導(dǎo)師，碳酸鹽沉積學(xué)和沉積地球化學(xué)，E-mail： lifei@swpu.edu.cn

中圖分類號 P588.24+8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

混合沉積指陸源碎屑和碳酸鹽兩種組分（單組分含量10%～90%）的混合[1]，這種混合沉積物經(jīng)成巖作用保存下來的巖石類型稱為混積巖[2?4]。由于混積巖同時(shí)具有指示水體化學(xué)條件和生物活動的碳酸鹽沉積物，以及指示物源區(qū)性質(zhì)和風(fēng)化過程的碎屑組分，因而在古氣候和古環(huán)境研究中具有重要意義[5?9]。此外，混積巖由于物質(zhì)成分、形成條件，以及成巖過程的差別，既可以保存為生油層也可以形成儲層，因而在油氣勘探領(lǐng)域也具有實(shí)際價(jià)值[10?13]。

混合沉積廣泛形成于各類環(huán)境，包括陸相濱湖至深湖，以及濱海至深海均有報(bào)道[6，14?16]。以現(xiàn)代海洋環(huán)境為例，受河流和風(fēng)輸送陸源物質(zhì)以及沿岸流的影響，在波斯灣西岸緩坡背景下發(fā)育石英與鮞粒的混合灘相沉積[17]；澳大利亞東海岸與大堡礁之間為混合沉積廣泛發(fā)育的陸棚環(huán)境[18]。對于混合沉積的形成機(jī)制，前人已有較為深入的闡述[19]，主要包括如下幾種類型：（1）連陸臺地風(fēng)成砂混入碳酸鹽沉積環(huán)境，碎屑濱岸和潮坪沉積物與較深水環(huán)境碳酸鹽的漸變混合（反之亦然），以及臺地邊緣碳酸鹽主導(dǎo)的礁、灘沉積物與低能環(huán)境碎屑沉積物的混合（相混合）；（2）在風(fēng)暴、濁流等事件性因素影響下沉積物經(jīng)異地搬運(yùn)而形成的混合（事件突變混合或間斷混合）；（3）碳酸鹽巖體隆升剝蝕后產(chǎn)生的礫屑進(jìn)入陸源碎屑沉積區(qū)后形成的混合（源混合）；（4）碎屑沉積物主導(dǎo)的環(huán)境下碳酸鹽膠結(jié)物的形成、藻席與疊層石的形成，生物化石的埋藏，以及異化粒和灰泥的混入等（原地混合）。

當(dāng)前，國際上關(guān)于混合沉積的研究主要集中在形成動力學(xué)、誘發(fā)因素和形成過程等方面，目前已經(jīng)認(rèn)識到包括沿岸流、等深流、風(fēng)暴、潮汐和波浪等外動力地質(zhì)作用是驅(qū)動陸源物質(zhì)搬運(yùn)的主要因素[15，20]，而沉積底形（臺地和緩坡）和沉積背景（碳酸鹽或陸源碎屑主導(dǎo)）的差別會影響混合沉積發(fā)育規(guī)模和構(gòu)成[21]。另外，一些學(xué)者還對海侵和海退序列中的混合沉積過程，以及混合沉積在陸源輸入與碳酸鹽工廠建設(shè)的相互關(guān)系方面進(jìn)行了有益探索[22?23]。盡管如此，關(guān)于混合沉積的研究還存在一些薄弱環(huán)節(jié)，例如，大部分研究集中在中、新生代，對于“深時(shí)”混積過程和形成機(jī)制還缺乏系統(tǒng)工作。不同于研究程度較高的陸棚和斜坡混合沉積體系[24]，寒武紀(jì)及之前的混積過程主要集中在陸表海淺水環(huán)境[25?26]，后生動物參與非常有限，其驅(qū)動因素和形成過程與現(xiàn)代環(huán)境相比存在明顯差別，是一個(gè)值得探索的科學(xué)問題。寒武紀(jì)早期揚(yáng)子克拉通之上混合沉積發(fā)育廣泛，沉積厚度大[27]。這套沉積物不僅保留有生命與環(huán)境協(xié)同演化的關(guān)鍵證據(jù)[28]，也是當(dāng)前油氣勘探的重要層段（如滄浪鋪組）[29]，因而厘清該時(shí)期混合沉積發(fā)育機(jī)制具有重要的科研和生產(chǎn)價(jià)值。

本文以陜西南鄭朱家壩剖面為例，對漢南—米倉山地區(qū)寒武紀(jì)第二世第三期廣泛發(fā)育的淺水混合沉積序列開展了系統(tǒng)的沉積學(xué)工作，通過精細(xì)解剖混積巖發(fā)育的巖石微相類型和沉積特征，分析了該剖面混積序列沉積環(huán)境和形成機(jī)制，并對研究區(qū)混合沉積整體發(fā)育特點(diǎn)和主控因素進(jìn)行了探索。這項(xiàng)工作的開展可為沉積地質(zhì)學(xué)和儲層地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)研究提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

漢南—米倉山地區(qū)位于四川盆地與秦嶺造山帶之間的過渡地帶。受新元古代揚(yáng)子克拉通西北緣一系列構(gòu)造活動的影響，研究區(qū)漢南殘余弧和米倉山殘余弧碰撞拼合[30]，兩者在埃迪卡拉紀(jì)—寒武紀(jì)間歇性暴露形成古陸（本文稱之為漢南— 米倉山古陸）[28，31?33]，并影響著上揚(yáng)子北緣古地理面貌（圖1a）。寒武紀(jì)第二期開始的廣泛海侵造成研究區(qū)大部分被淹沒，形成以細(xì)粒碎屑沉積物為主的陸棚環(huán)境[34]。隨著第三期逐步海退，研究區(qū)古陸出露范圍逐漸擴(kuò)大，圍繞古陸周緣形成混合沉積體系為主的淺水環(huán)境[27]。至第三期與第四期之交，研究區(qū)轉(zhuǎn)為以碎屑沉積主導(dǎo)的濱岸—三角洲體系[35]。

受區(qū)域構(gòu)造隆升事件影響，研究區(qū)寒武系出露不完整，包括紐芬蘭統(tǒng)、第二統(tǒng)，以及苗嶺統(tǒng)底部（圖2）。其中，寒武系第二統(tǒng)第三階仙女洞組為本研究重點(diǎn)關(guān)注層位，在研究區(qū)出露非常廣泛。仙女洞組巖性為含砂（砂質(zhì)）鮞?；?guī)r、古杯灰?guī)r、微生物巖，以及鈣質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖和少量粉砂質(zhì)泥巖，與上覆閻王碥組和下伏郭家壩組均整合接觸（圖3）。此次研究以陜西省漢中市南鄭區(qū)朱家壩剖面為例（起點(diǎn)坐標(biāo)32°28′56″ N，107°10′14″ E），結(jié)合研究區(qū)周圍多個(gè)仙女洞組混積巖發(fā)育剖面進(jìn)行綜合分析（圖1b），包括四川省廣元市旺蒼縣米倉山鎮(zhèn)唐家河[27]、巴中市南江縣沙灘和田埡[37?38]，以及陜西省漢中市西鄉(xiāng)縣楊家溝[39]、南鄭區(qū)福成[40]和勉縣大河壩[41]。

2 研究方法

本次研究實(shí)測了朱家壩剖面仙女洞組（厚度約100 m），按0.5～2.0 m間距連續(xù)采樣，共采集巖石樣品72件，制作標(biāo)準(zhǔn)薄片（2.5 cm×7.5 cm）53張，大薄片（5.0 cm×7.5 cm）14張，光面4個(gè)。由于目前尚未有廣泛接受的混積巖巖相類型劃分方案，對于碳酸鹽組分主導(dǎo)和碎屑組分主導(dǎo)的巖相描述分別參考Flügel[42]和Mount[1]方案。為了解混積巖中陸源碎屑組分粒度變化特征，對薄片中顆粒粒徑進(jìn)行了系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)（共3 894顆）。巖石薄片觀察利用西南石油大學(xué)天然氣地質(zhì)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Leica DM2700P偏光顯微鏡完成。粒徑觀察在偏光顯微鏡高倍物鏡下拍照后拼合，利用CorelDraw（v. 2017）軟件統(tǒng)計(jì)完成[9]。碎屑顆粒粒級和粒徑劃分參考烏登—溫特沃思粒級方案（Udden-Wentworth scale）[43]，具體包括細(xì)粉砂（4～15 μm，含極細(xì)粉砂）、中粉砂（15～31 μm）、粗粉砂（31～63 μm）、細(xì)砂（63～250 μm，含極細(xì)砂）、中砂（250～500 μm）和粗砂（500～2 000 μm，含極粗砂）。巖石光面利用EPSON GT X980 高清掃描儀（1 000 dpi）輸出后進(jìn)行觀察和描述。

3 仙女洞組巖石顆粒構(gòu)成

3.1 碳酸鹽顆粒類型及特征

研究剖面仙女洞組碳酸鹽組分顆粒類型包括生物碎屑、鮞粒、球粒、內(nèi)碎屑，以及鈣質(zhì)微生物等（圖4～6）。

1） 生物碎屑

主要包括古杯、三葉蟲和棘皮動物。其中，古杯化石產(chǎn)出最為豐富（圖4），宏觀上古杯碎片為條狀外形，長度可達(dá)5 cm；橫截面為圓盤狀，直徑0.2～2.0 cm，常與鈣質(zhì)微生物共生（圖4）。微觀上古杯動物具有隱晶質(zhì)外壁，少量具壁外須狀附屬結(jié)構(gòu)；規(guī)則古杯類隔板和橫板發(fā)育，不規(guī)則古杯類曲板特征明顯（圖5a）。三葉蟲主要呈碎片狀產(chǎn)出，頰刺具鉤狀外形，正交偏光鏡下波狀消光特征明顯，粒徑一般介于500 μm～1 cm（圖4c，d）。棘皮動物為單晶方解石構(gòu)成的骨片，正交偏光下均一消光，方形或長方形，粒徑主要介于100 μm～2 mm（圖5b）。

2） 球粒

主要分布于仙女洞組上部生物礁灰?guī)r層，顆粒密集產(chǎn)出，呈圓形、橢圓形，以及不規(guī)則外形；分選差，粒徑從100 μm至2 mm（圖5g）。球粒內(nèi)部為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，無核心，部分層段球粒受壓實(shí)作用影響呈扁平狀、順層分布。

3） 內(nèi)碎屑

分布于仙女洞組中上部，主要保存于礁角礫巖、漂礫巖和粉砂巖中（圖5h、圖6a～c）。礁角礫巖中內(nèi)碎屑粒徑一般介于2.5～4.0 mm，主要為生物灰?guī)r礫屑，磨圓較差，棱角狀—次棱角狀，內(nèi)部常為古杯碎片、鈣質(zhì)微生物組構(gòu)、陸源粉砂等（圖6a）。漂礫巖中內(nèi)碎屑粒徑大部分介于2～4 mm，磨圓度中等—較好，次圓狀—圓狀，內(nèi)部為鈣質(zhì)微生物組構(gòu)以及粉砂級石英和長石顆粒；內(nèi)碎屑之間為灰泥以及陸源粉砂—黏土組分（圖6b）。粉砂巖中內(nèi)碎屑分選中等，磨圓良好，粒徑介于1～5 mm，為隱晶質(zhì)碳酸鹽組分（圖6c）。

4） 鈣質(zhì)微生物

主要分布于生物礁灰?guī)r層，以葛萬菌（Girvanella）為主，可見少量Tarthinia。葛萬菌以彎曲的絲狀結(jié)構(gòu)為特征，絲狀體相互纏繞形成層狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖6d）；部分受生物擾動作用影響，原始結(jié)構(gòu)保存不完整。Tarthinia 由外壁清晰內(nèi)壁模糊的囊狀房室結(jié)構(gòu)組成，集合體縱切面呈扇狀疊置特征（圖6e）。鈣質(zhì)微生物既可以單獨(dú)產(chǎn)出，也可以與古杯動物共生，黏附于古杯外壁形成結(jié)殼。

5） 鮞粒

分布較廣，原地沉積為主。鮞粒粒徑主要介于0.4～1.2 mm，結(jié)構(gòu)保存較為完整，以圓球形為主，密集產(chǎn)出。從形態(tài)分類上，包括正常鮞、表鮞、橢形鮞和少量復(fù)鮞；內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括同心—放射狀、放射纖維狀（圖5b～e），以及受成巖改造影響的泥晶—細(xì)晶白云石化結(jié)構(gòu)（圖6f）。鮞粒核心包括方解石晶粒、棘皮類和三葉蟲碎片，以及石英顆粒等。

3.2 陸源碎屑顆粒類型及特征

包括礦物顆粒和巖屑顆粒（圖6g～j）。陸源碎屑礦物主要為石英、長石、云母，粒徑10～100 μm（粉砂—細(xì)砂級），大部分介于30～60 μm（粗粉砂級）。礦物顆粒次棱角狀—次圓狀，磨圓中等。其中，石英顆粒無色透明，干涉色為一級灰白，一軸晶正光性，無解理。長石具雙晶結(jié)構(gòu)，有解理，常見的鉀長石和鈉長石均為負(fù)突起，干涉色一級灰—灰白。云母呈片狀，解理完全，長條狀為主，其中白云母單偏光下無色透明，低正突起，干涉色鮮艷；黑云母單偏光下顏色深，中正突起，近平行消光。巖屑顆粒主要為石英砂巖巖屑，50～60 μm，屬粗粉砂，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，晶粒輪廓常為不規(guī)則多邊形狀，彼此間呈鑲嵌狀接觸（圖6i，j）。

4 混積巖巖相類型和特征

除少量鮞粒和生屑顆粒巖外，本文中大多數(shù)仙女洞組巖石類型屬于混積巖范疇。根據(jù)兩種組分的含量，分為碳酸鹽主導(dǎo)（50%～90%; carbonatedominatedlithofacies，即CL）和陸源碎屑主導(dǎo)（50%～90%; siliciclastic-dominated lithofacies，即SL）兩大類混積巖巖相類型。

4.1 碳酸鹽主導(dǎo)混積巖

1） 古杯障積巖（CL-1）

古杯動物含量20%～30%，其他生物碎屑包括棘皮和三葉蟲碎片，含量約10%。一些鈣質(zhì)微生物（含量5%～10%）如葛萬菌常與古杯動物共生，以結(jié)殼形式附著于杯壁外側(cè)。膠結(jié)物發(fā)育較少。陸源碎屑含量15%～30%，以粗粉砂—細(xì)砂級石英顆粒為主（圖4a，b、圖5a）。

2） 鮞粒泥?！w?；?guī)r（CL-2）

分布于仙女洞組下部，深灰—灰色、中—厚層狀，發(fā)育大型槽狀交錯層理。鏡下可見鮞粒含量50%～60%。鮞粒顆粒巖中亮晶方解石膠結(jié)物含量最高可達(dá)40%（圖5c）。泥?；?guī)r中雜基組分含量10%～15%，鮞粒間以亮晶方解石膠結(jié)物為主；陸源碎屑顆粒含量不足10%，粒徑55～60 μm，粗粉砂級（圖5d）。

3） 含砂生屑（球粒）鮞粒泥?！w?；?guī)r（CL-3）

主要發(fā)育在仙女洞組中下部，含砂生屑鮞粒泥?！w粒灰?guī)r中鮞粒含量35%～40%，粒徑一般介于0.4～1.2 mm，生屑含量15%～20%，類型主要為三葉蟲和棘皮類（圖5b），可見少量古杯碎片；含砂生屑球粒鮞粒泥?！w?；?guī)r中鮞粒含量20%～30%，粒徑0.25～0.30 mm；球粒含量小于20%，粒徑70～250 μm；生屑含量10%～15%，也以三葉蟲和棘皮類為主。另外，陸源碎屑顆粒含量10%～15%，主要為石英，粗粉砂—細(xì)砂級，分選中等，次圓狀—次棱角狀，且陸源碎屑組分含量越高，鮞粒及其他生物碎屑受磨蝕改造越強(qiáng)烈。膠結(jié)物含量15%～30%，以亮晶方解石膠結(jié)為主，泥粒巖中還含有灰泥10%～15%。

4） 粗粉砂—細(xì)砂質(zhì)鮞粒顆?；?guī)r（CL-4）

主要發(fā)育于仙女洞組上部，其中鮞粒含量50%～60%，粒徑0.25～0.40 mm，可見原生同心—放射狀紋層結(jié)構(gòu)（圖5e），亮晶方解石膠結(jié)（15%）。陸源碎屑顆粒含量20%～30%，主要為石英，粗粉砂—細(xì)砂級，粒徑55～75 μm。

5） 古杯—鈣質(zhì)微生物障積巖（CL-5）

分布在仙女洞組中上部，主要為葛萬菌構(gòu)成的層狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，含量30%～40%（圖6d）；少量為Tarthinia 構(gòu)成的簇狀結(jié)構(gòu)（圖6e）。共生的生物碎屑含量15%～20%，主要為古杯，還可見棘皮和三葉蟲等（圖4c，d）。陸源碎屑顆粒含量約10%，以粉砂級石英為主；雜基組分含量占30%左右。原地結(jié)構(gòu)受波浪作用改造常發(fā)生破碎，或者被生物擾動后發(fā)生變形。

6） 角礫巖（CL-6）

分為粗粉砂—細(xì)砂質(zhì)角礫巖和礁角礫巖。其中，粗粉砂—細(xì)砂質(zhì)角礫巖分布于仙女洞組中部（圖5f）。角礫含量40%～50%，粒徑2.5～4.0 mm，次棱角狀；原巖為生物灰?guī)r，由40%～50%生物碎屑，40%～50%灰泥，以及約15%的方解石膠結(jié)物構(gòu)成。角礫間生物碎屑含量10%～15%，主要為古杯和三葉蟲碎片；其他鈣質(zhì)組分還包括方解石膠結(jié)物（約5%）和灰泥（約10%）。陸源碎屑組分含量20%～30%，粒徑40～140 μm，粗粉砂—細(xì)砂級，主要為石英，少量長石和石英巖巖屑顆粒，次棱角狀，磨圓中等—差；雜基含量不足10%。

礁角礫巖分布于仙女洞組中上部，角礫含量35%～40%，粒徑一般介于2.5～4.0 mm，成分主要為生物灰?guī)r和鈣質(zhì)微生物巖；磨圓較差，棱角狀—次棱角狀（圖6a）。角礫中生物碎屑含量15%，鈣質(zhì)微生物含量20%～30%，其他組分主要為灰泥（含量30%～40%）和陸源碎屑（15%～20%）。角礫外生物碎屑含量30%～40%，膠結(jié)物含量30%～40%。陸源碎屑組分含量10%～20%，主要為石英，粒徑35～150 μm，粗粉砂—細(xì)砂粒級，可見少量雜基（lt;5%）（圖6a）。

7） 含球粒生屑微生物黏結(jié)巖（CL-7）

發(fā)育于仙女洞組中上部，成分復(fù)雜；其中微生物組構(gòu)含量20%～35%，生物碎屑含量15%～25%，球粒含量15%～20%，鮞粒含量約5%。微生物組構(gòu)大量黏結(jié)、纏繞生物碎屑、球粒、鮞粒和灰泥組分，形成障積結(jié)構(gòu)（圖5g）；內(nèi)部未見典型的鈣質(zhì)微生物特征。宏體生物以三葉蟲、棘皮動物為主，可見少量古杯；球粒粒徑0.1～2.5 mm，主要由粉砂—黏土級陸源碎屑和灰泥構(gòu)成。陸源碎屑顆粒含量10%～20%，以細(xì)砂級石英為主，粒徑70～140 μm。陸源碎屑顆粒間雜基含量一般小于10%。

8） 漂礫巖（CL-8）

分布于仙女洞組上部。礫屑含量15%～20%，粒徑主要介于5～10 mm，分選中等，次圓狀—圓狀，礫屑巖性為含粉砂生屑灰?guī)r。礫屑間生物碎屑含量不足5%；其他為陸源碎屑組分，含量70%～80%，其中雜基含量10%～15%（圖6b）；陸源顆粒類型主要為石英和長石，粒徑70～100 μm，細(xì)砂級，次棱角—次圓狀，分選較好。雖然漂礫巖中碎屑組分含量大于50%，但礫屑仍以碳酸鹽組分為主，按照常用的碳酸鹽巖微相描述方案[42]暫歸于碳酸鹽主導(dǎo)混積巖類型。

9）粉砂—細(xì)砂質(zhì)鮞粒白云巖（CL-9）

分布于仙女洞組頂部，其中鮞粒含量50%～60%，粒徑0.25～0.40 mm，普遍發(fā)生白云石化（圖6f）。陸源碎屑顆粒類型主要為粉砂—細(xì)砂級石英和長石，含量介于20%～30%，粒徑40～140 μm，次棱角狀—次圓狀，分選、磨圓均中等—較好。雜基含量約10%。

陸源碎屑組分與碳酸鹽組在層內(nèi)以紋層形式間隔發(fā)育。

4.2 碎屑組分主導(dǎo)混積巖

1） 含鈣泥巖與粉砂巖韻律層（SL-1）

發(fā)育于仙女洞組底部，陸源碎屑組分含量80%～85%，顆粒類型包括石英、長石、云母等（圖6g）。粉砂質(zhì)泥巖中顆粒粒徑10～30 μm，細(xì)—中粉砂級，含量15%～20%，其他為雜基。粉砂巖中顆粒粒徑介于30～35 μm，含量50%～70%；顆粒分選良好，次棱角狀，磨圓中等。填隙物含量30%～50%，主要為雜基，膠結(jié)物少見。常見水平層理和波狀層理。以潛穴為主的生物擾動構(gòu)造發(fā)育（圖6g）。

2） 含鈣細(xì)砂巖與粉砂巖韻律層（SL-2）

間歇性發(fā)育于仙女洞組中上部（圖6h）。含鈣粗粉砂—細(xì)砂巖中陸源顆粒粒徑30～100 μm，類型主要為石英，還包括少量長石、云母和巖屑（圖6i，j），含量50%～60%；雜基含量約10%，綠泥石以膠結(jié)物形式存在，含量約10%。碳酸鹽組分含量20%～25%，主要為灰泥和晶粒。細(xì)砂巖與粉砂巖中礦物構(gòu)成類似，主要差別為顆粒粒徑；細(xì)砂巖中顆粒粒徑集中在90～100 μm，粉砂巖中粒徑主要介于40～50 μm。陸源碎屑顆粒呈次棱角狀—次圓狀，分選和磨圓均較好。

3） 含鈣粗粉砂巖（SL-3）

分布于仙女洞組中上部，可進(jìn)一步分為含球粒粗粉砂巖和含內(nèi)碎屑粗粉砂巖（圖6c）。含球粒粗粉砂巖中球粒含量約15%，主要為微生物黏結(jié)灰泥形成，球粒間可見少量灰泥；其余為陸源碎屑組分，顆粒類型主要為石英和長石，少量為石英巖巖屑，粒徑主要介于50～55 μm；顆粒呈次棱角—次圓狀，分選中等。含內(nèi)碎屑粗粉砂巖中內(nèi)碎屑為鈣質(zhì)成分（圖6c），含量20%～30%。陸源碎屑組分含量70%～80%，顆粒類型主要為石英和長石，粒徑50～55 μm，粗粉砂級；顆粒呈次棱角—次圓狀，分選中等。

5 討論

5.1 仙女洞組混合沉積體系發(fā)育環(huán)境

野外特征和室內(nèi)巖相學(xué)證據(jù)綜合顯示，仙女洞組沉積期朱家壩剖面總體形成于一個(gè)海退過程，即從中緩坡逐步過渡到內(nèi)緩坡相對局限環(huán)境（圖7）。這與前人對該時(shí)期漢南—米倉山地區(qū)三級海平面變化趨勢研究一致[27， 37，41]。朱家壩仙女洞組保存三個(gè)完整的向上變淺序列（分別為序列1，2和3），另有一個(gè)海侵序列位于2和3之間（圖7）。序列1沉積環(huán)境由中緩坡轉(zhuǎn)為內(nèi)緩坡與中緩坡過渡帶附近小型低緩古杯礁，之后轉(zhuǎn)為內(nèi)緩坡鮞粒灘沉積。序列2沉積環(huán)境由中緩坡浪基面之下的陸源細(xì)碎屑沉積轉(zhuǎn)為內(nèi)緩坡與中緩坡過渡帶附近小型低緩生物礁，之后轉(zhuǎn)為內(nèi)緩坡高能鮞粒灘和大型生物礁的多期建造。序列3與序列2沉積類型和特征相似，頂部轉(zhuǎn)為內(nèi)緩坡相對局限的潟湖環(huán)境（圖7）。

由此來看，除在少量序列頂部的鮞粒灘和生物礁環(huán)境外，朱家壩剖面混合沉積過程在緩坡背景下中緩坡至內(nèi)緩坡環(huán)境均有發(fā)育（圖7）。

5.2 淺水混合沉積發(fā)育模式及影響因素

朱家壩剖面仙女洞組混積序列的構(gòu)成具有相似性（圖8）。根據(jù)粒度統(tǒng)計(jì)、巖相學(xué)和碳酸鹽組分含量數(shù)據(jù)，序列底部均為細(xì)碎屑組分為主的混積巖，頂部則以碳酸鹽主導(dǎo)的混積巖或以純碳酸鹽巖為主，單個(gè)序列的中部混積程度最高（圖7，8）。序列底部的混積巖主要為含鈣泥巖與粉砂巖韻律層（圖8a）或含鈣細(xì)砂巖與粉砂巖韻律層（圖8b，c），原地碳酸鹽沉積極少。碳酸鹽組分主要來自淺水碳酸鹽沉積環(huán)境間歇性搬入的灰泥組分。雖然序列2和3的下部發(fā)育原地生長的低緩古杯礁，但發(fā)育規(guī)模小且含有較高的陸源碎屑組分；序列中部碳酸鹽組分往往以異地搬運(yùn)的灰質(zhì)內(nèi)碎屑、礁角礫等形式出現(xiàn)，原地沉積物仍以粗粉砂和細(xì)砂級陸源碎屑為主（圖8b，c）。至序列上部開始出現(xiàn)大規(guī)模原地碳酸鹽沉積，包括鮞粒灘，大型疊置生物礁復(fù)合體等（圖8b，c），且沉積厚度明顯增大，顯示出淺水環(huán)境下較高的碳酸鹽產(chǎn)率。共生的陸源碎屑組分主要為粗粉砂和細(xì)砂級石英顆粒，但發(fā)育并不廣泛。因此，這種相對粗顆粒陸源碎屑組分并非直接來自河口三角洲輸入，可能來源于沿岸流的搬運(yùn)[37]。

由于內(nèi)緩坡生物礁和鮞粒灘對波浪的遮擋作用，礁間和灘間水體能量相對較低，適合陸源碎屑堆積，因而該環(huán)境混合沉積程度較高（圖8b，c）。內(nèi)緩坡相對局限的潟湖環(huán)境中存在風(fēng)和潮汐作用帶來的少量陸源碎屑物質(zhì)（圖6c，f），也可作為混合沉積保存的場所。相反，由于強(qiáng)烈的波浪顛選作用和鮞粒灘頂極快的水流速度[37，44?45]，邊緣帶高能環(huán)境反而有利于碳酸鹽顆粒的保存（圖5c、圖8a），從而形成清水碳酸鹽沉積。由此來看，朱家壩剖面混合沉積的發(fā)育主要與（1）波浪和風(fēng)暴搬運(yùn)淺水碳酸鹽沉積物至細(xì)碎屑顆粒沉積為主的較深水環(huán)境形成“相混合”和“事件突變混合”，以及（2）波浪顛選和水動力條件差異造成淺水碳酸鹽和碎屑組分的“相混合”和“原地混合”有關(guān)?；旌铣练e的發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜過程，受氣候、沉積環(huán)境、陸源碎屑來源、碳酸鹽發(fā)育類型，以及顆粒輸送方式等多種因素的影響。根據(jù)對寒武系第三階混積巖的巖相類型、特征和沉積發(fā)育過程的精細(xì)解剖，認(rèn)為研究區(qū)淺水混合沉積主要受到陸源輸入、水動力條件以及碳酸鹽生產(chǎn)率的綜合影響。根據(jù)朱家壩剖面仙女洞組巖相學(xué)特征，結(jié)合研究區(qū)周緣多個(gè)剖面，提出一個(gè)漢南—米倉山地區(qū)寒武紀(jì)第三期混合沉積發(fā)育模式（圖9），即在內(nèi)緩坡淺水高能環(huán)境，混合沉積形成于碳酸鹽主導(dǎo)的體系，陸源粗粒碎屑主要受沿岸流攜帶混入，受波浪顛選影響發(fā)生沉積分異；在相對局限的潟湖環(huán)境，以波浪、潮汐作用搬運(yùn)的異化粒和陸源細(xì)粒碎屑混合為主。在正常浪基面附近以碎屑沉積體系下受波浪和風(fēng)暴影響的異地碳酸鹽搬運(yùn)混合為主，也存在低緩生物礁中混入細(xì)粒陸源碎屑的現(xiàn)象。正常浪基面至風(fēng)暴浪基面之間的陸源細(xì)碎屑體系混合沉積程度較弱，主要為離岸流搬運(yùn)的細(xì)粒碳酸鹽沉積物的混入。

6 結(jié)論

（1） 研究區(qū)朱家壩剖面寒武系仙女洞組共發(fā)育9個(gè)碳酸鹽組分主導(dǎo)和3個(gè)碎屑組分主導(dǎo)的混積巖類型。這些巖相類型保存于三個(gè)向上變淺的混合沉積序列中，整體構(gòu)成了研究區(qū)從中緩坡浪基面之下向內(nèi)緩坡高能灘環(huán)境過渡的水體變淺序列。

（2） 單個(gè)序列由下向上均為碎屑組分主導(dǎo)的混合沉積向碳酸鹽組分主導(dǎo)的混合沉積（或清水碳酸鹽沉積）轉(zhuǎn)變，序列中部混積程度最高。

（3） 研究區(qū)淺水混合沉積主要受陸源輸入、水動力條件以及碳酸鹽產(chǎn)率的綜合影響。淺水高能環(huán)境以碳酸鹽沉積為主，陸源碎屑混入主要來自沿岸流搬運(yùn)和波浪顛選改造。潮下相對低能帶和中緩坡環(huán)境以陸源細(xì)碎屑沉積為主，含少量原地小型碳酸鹽建隆，其他碳酸鹽組分主要來自離岸流從淺水環(huán)境的搬運(yùn)。

致謝 感謝中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所穆西南研究員和李越研究員以及中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所楊犇副研究員在化石鑒定方面給予的幫助，感謝審稿人提出的寶貴意見。

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