鄂爾多斯盆地東緣太原組風(fēng)暴沉積特征及環(huán)境模式

關(guān)鍵詞 太原組；風(fēng)暴沉積；沉積環(huán)境；下二疊統(tǒng)；鄂爾多斯盆地

0 引言

風(fēng)暴沉積作為季節(jié)性臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)所致的獨(dú)特事件性沉積，既可重塑地質(zhì)歷史災(zāi)變事件，亦在古環(huán)境、古地理恢復(fù)與重建及地層研究等方面具有重要意義，20世紀(jì)60年代就有專文發(fā)表[1]，后來(lái)70—80年代逐漸受到沉積學(xué)界諸多學(xué)者的關(guān)注[2?9]。

關(guān)于華北地區(qū)早二疊世太原組風(fēng)暴沉積的研究，前人已取得許多成果。如劉光華[10?11]在豫西地區(qū)考察時(shí)，依據(jù)水深變化提出四種不同類型的風(fēng)暴巖；又如吳賢濤等[9]在豫西北焦作地區(qū)結(jié)合遺跡化石，判識(shí)出至少四種風(fēng)暴沉積類型。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，又有多位學(xué)者對(duì)華北多地太原組風(fēng)暴巖進(jìn)行科考并卓有建樹[12?16]。步入21世紀(jì)，伴隨對(duì)遺跡化石的深入研究，胡斌等[17]對(duì)豫西北及晉東南地區(qū)太原組碳酸鹽巖中的風(fēng)暴沉積及所含遺跡化石的組成與分布特點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)研究后，劃分出7種風(fēng)暴沉積類型，分別形成于海灣—潟湖，潮間—潮下淺灘，局限臺(tái)地和潮下開闊臺(tái)地沉積背景。然而，在鄂爾多斯盆地，迄今未見(jiàn)太原組風(fēng)暴沉積研究成果的正式報(bào)道。本次工作詳細(xì)考察了位于鄂爾多斯盆地東緣山西鄉(xiāng)寧地區(qū)甘草山一帶太原組的露頭剖面，識(shí)別出5種風(fēng)暴沉積類型，分析了各種類型的沉積背景，提出了本地區(qū)太原組風(fēng)暴沉積的沉積環(huán)境模式。該成果不僅為鄂爾多斯盆地東緣太原組碳酸鹽巖及其沉積環(huán)境提出了新的認(rèn)識(shí)，而且可為該地層油氣資源勘探與開發(fā)提供沉積環(huán)境分析和古地理重建方面的沉積佐證。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地北起伊盟隆起，南至渭北隆起，東至陜晉交界的晉西撓褶帶，西至寧夏境內(nèi)西緣逆沖帶[18]（圖1），構(gòu)造隸屬于華北克拉通的一部分，為西部典型的克拉通邊緣疊合盆地，整體呈一個(gè)東翼緩而長(zhǎng)、西翼陡而短、南北翹起的大向斜[19]。

作為華北地臺(tái)的次級(jí)構(gòu)造單元，鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與華北地臺(tái)相一致。晚古生代華北地臺(tái)處于南北向擠壓應(yīng)力場(chǎng)中，演化受秦祁海槽和興蒙海槽的構(gòu)造活動(dòng)影響巨大。晚石炭世，區(qū)域古地理格局以中央古隆起為界分為東西兩個(gè)海域，古地形南隆北傾。晚石炭世末期受西伯利亞板塊向南俯沖擠壓作用，華北地臺(tái)北緣因洋殼消減而抬升，區(qū)域構(gòu)造體制轉(zhuǎn)而北隆南傾。早二疊世，隨北隆南傾構(gòu)造體制的建立，東部海水由東—東南方向侵入并越過(guò)中央古隆起與西部海域匯合，形成統(tǒng)一陸表海，沉積格局呈南北向相分異。早二疊世早期，隨著盆地區(qū)域性沉降持續(xù)，海侵遍及華北盆地[20]。因此，太原組沉積期，本盆地在東西部統(tǒng)一為陸表海碳酸鹽巖與碎屑巖混合沉積環(huán)境，盆地東緣主要發(fā)育潟湖和淺海陸棚沉積，障壁島零星分布[21]。總體上，太原組碳酸鹽巖形成于水體較淺、氣候溫暖且受較多風(fēng)暴影響的陸表海環(huán)境[17]。

研究區(qū)下二疊統(tǒng)太原組露頭剖面位于山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣仁馬莊甘草山一帶（圖1），隸屬于鄂爾多斯盆地東緣，出露良好，厚約65.6 m（圖2），與下伏本溪組和上覆山西組呈整合接觸。本溪組平行整合于奧陶系馬家溝組灰?guī)r之上，厚約14 m，以薄層狀灰白、灰黃色鐵鋁質(zhì)泥巖與灰黃、灰白色砂巖互層為主，水平層理發(fā)育，頂部以L2 灰?guī)r底與太原組分界。太原組在垂向上可劃分為3段（圖2），下部灰?guī)r段自下而上依次發(fā)育混積潮坪相—淺海相—混積潮坪相—碎屑巖潮坪相—淺海相—碎屑巖潮坪相—淺海相沉積；中部碎屑巖段依次發(fā)育碎屑巖潮坪相—潟湖相—碎屑巖潮坪相—障壁島相—潟湖相—碎屑巖潮坪相沉積；上部灰?guī)r段依次發(fā)育淺海相—混積潮坪相—淺海相—碎屑巖潮坪相—淺海相—碎屑巖潮坪相—潟湖相沉積。太原組頂部為一層灰黑色泥巖，其上為山西組底部厚層砂巖（俗稱北岔溝砂巖），即灰黃色厚—巨厚層狀中—細(xì)粒砂巖，發(fā)育楔狀、槽狀交錯(cuò)層理，屬三角洲平原分流河道沉積。

2 風(fēng)暴巖沉積特征

風(fēng)暴巖通常是指在風(fēng)暴影響下，在海洋盆地或湖盆中形成的沉積巖。在海洋沉積環(huán)境中，風(fēng)暴沉積是由風(fēng)暴作用于海底沉積物所誘發(fā)的一種紊流事件沉積[22]，主要發(fā)生在淺海正常浪基面和風(fēng)暴浪基面之間，是一種向海運(yùn)移的風(fēng)暴營(yíng)力帶動(dòng)下的異動(dòng)流，以震蕩與水平運(yùn)動(dòng)方式作用于沉積物顆粒，其沉積特征表現(xiàn)為不同海底部位形成的風(fēng)暴沉積序列及沉積構(gòu)造具有明顯差異。通過(guò)實(shí)地考察，在研究區(qū)太原組灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)了多層風(fēng)暴巖，主要發(fā)育于太原組L2、L3、L4和L5的灰?guī)r中，每層風(fēng)暴巖都顯示出明顯的波狀侵蝕基底（圖3），并且往往多層疊加，有時(shí)上下層有截切現(xiàn)象。

一般來(lái)講，一次完整的風(fēng)暴沉積通常會(huì)經(jīng)歷高峰、衰減和停息三個(gè)階段，能量從高到低逐步減弱。在高峰期，得益于風(fēng)暴流強(qiáng)力的沖刷掏蝕，通常形成了不規(guī)則的波狀侵蝕—沖刷基底，向上發(fā)育粗粒滯留沉積或粒序?qū)?，并可能?huì)伴隨生物逃逸構(gòu)造；當(dāng)風(fēng)暴進(jìn)入衰減期，常出現(xiàn)包括丘狀或洼狀的各種規(guī)則或不規(guī)則交錯(cuò)層理以及平行層理在內(nèi)的各類紋層段；最終在風(fēng)暴停息或間隙期，形成含泥質(zhì)沉積。因而整體上看，風(fēng)暴沉積序列呈現(xiàn)出向上變細(xì)的粒度變化。以往研究表明，風(fēng)暴巖的典型序列特征自下而上依次為風(fēng)暴侵蝕基底與生物碎屑滯積層、粒序?qū)?、紋理層、生物成因構(gòu)造（遺跡化石或生物擾動(dòng)構(gòu)造）及泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖層段[3，23?24]。各層段主要沉積特征簡(jiǎn)述如下。

2.1 侵蝕基底構(gòu)造與生物碎屑滯積層

侵蝕基底構(gòu)造發(fā)育在風(fēng)暴沉積層底面，是高峰階段高流態(tài)風(fēng)暴渦流對(duì)沉積底面侵蝕、沖刷、掏蝕、撕裂和再沉積充填而形成的沉積構(gòu)造，是風(fēng)暴沉積十分典型的辨識(shí)標(biāo)志[6]。由于風(fēng)暴渦流強(qiáng)度與距離風(fēng)暴中心遠(yuǎn)近存在差異，導(dǎo)致風(fēng)暴沉積的底面侵蝕構(gòu)造具有不同的表現(xiàn)形式。可按沖刷差異程度將其分為兩種：其一為較低能風(fēng)暴侵蝕作用形成的波狀侵蝕基底構(gòu)造，常為不規(guī)則波狀侵蝕基底面。在露頭剖面上，常見(jiàn)多層風(fēng)暴層疊加的現(xiàn)象（圖3），有時(shí)上層的波狀侵蝕基底截切到下層，在縱向剖面上常呈現(xiàn)為類似“串珠狀”的構(gòu)造形態(tài)[17]，這是多次風(fēng)暴水流作用的結(jié)果；其二為具強(qiáng)侵蝕作用的高能風(fēng)暴作用形成的呈“Ｖ”或“Ｕ”型溝渠狀構(gòu)造，通常被稱為渠?；蚩诖鼧?gòu)造[25]。本剖面渠模構(gòu)造呈錐狀（圖4），上部寬度介于12～23 cm，深度介于10～22 cm，是風(fēng)暴流沖刷、掏蝕和短距離搬運(yùn)、攪動(dòng)的結(jié)果。

一般而言，渠模構(gòu)造越發(fā)育代表侵蝕沖刷面起伏程度越大，其沉積時(shí)遭受的風(fēng)暴強(qiáng)度越強(qiáng)或沉積水體越淺[26]。太原組L3，L4灰?guī)r段風(fēng)暴層中見(jiàn)有渠模構(gòu)造，但發(fā)育數(shù)量和規(guī)模均不如L2，L5灰?guī)r且未見(jiàn)渠模構(gòu)造，說(shuō)明這4層灰?guī)r中風(fēng)暴沉積所遭受的風(fēng)暴強(qiáng)度或沉積水深有一定差別。整體而言，研究區(qū)太原組中風(fēng)暴沉積層的侵蝕底面凹凸度，基本能夠反映太原期風(fēng)暴能量的強(qiáng)弱程度及風(fēng)暴離岸的遠(yuǎn)近變化。

風(fēng)暴滯積層，也叫生物碎屑滯積層，是風(fēng)暴浪攪起的生物碎屑在重力作用下沉積而成。在本剖面中滯積層厚1～5 cm，侵蝕沖刷面之上發(fā)育的生物碎屑大小混雜、分布凌亂，直徑從0.2 mm到6.0 mm均有出現(xiàn)（生屑含量占比10%～40%，粒間由灰泥和粉晶級(jí)顆粒充填），一般解釋是快速密度流所致的沉積結(jié)果[9]。滯積層底部含雜亂分布的介殼碎片（圖5），通常代表風(fēng)暴渦流（紊流）對(duì)底層沉積物進(jìn)行了充分?jǐn)噭?dòng)后，較快速率沉積形成，其同樣為高峰期的沉積產(chǎn)物[26]。

2.2 粒序?qū)?

粒序?qū)右卜Q遞變層理或正粒序?qū)永?，發(fā)育于風(fēng)暴侵蝕面之上，是風(fēng)暴高峰期時(shí)攪起的懸浮顆粒流，在風(fēng)暴衰減時(shí)由于水體中渦流支撐作用能量逐步衰減，或重力大于剪切力時(shí)，有序沉降形成粒序堆積[6]。在碎屑巖風(fēng)暴沉積的粒序?qū)又?，常?jiàn)的變化序列為粗砂巖—中粒砂巖—細(xì)砂巖—粉砂巖，而在碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積的粒序?qū)又?，下粗上?xì)的正粒序變化往往表現(xiàn)為生物碎屑顆粒巖或粒狀灰?guī)r—泥?；?guī)r—粒泥灰?guī)r—泥晶灰?guī)r，粒度逐步變小。在太原組風(fēng)暴沉積中粒序?qū)哟蠖喑释瑯拥淖兓?，但其厚度不等，可從幾厘米到十幾厘米。鏡下鑒定顯示，序列下部為較粗的生物碎屑顆粒灰?guī)r，含生物碎屑滯積層（圖5a，e），向上變?yōu)槟嗔；規(guī)r（圖5a，d）和粒泥灰?guī)r（圖5a，c）并逐漸過(guò)渡為泥晶灰?guī)r（圖5a，b）。

2.3 紋理層段

紋理層段常見(jiàn)于風(fēng)暴粒序?qū)又?，巖性主要為粒泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r，紋理常見(jiàn)有丘狀交錯(cuò)層理（圖6a）、洼狀丘狀交錯(cuò)層理（圖6b）和緩波狀交錯(cuò)層理（圖6c）。淺海環(huán)境中，丘狀交錯(cuò)層理形成在風(fēng)暴高峰期后，為典型的風(fēng)暴沉積構(gòu)造之一。

不同的紋理，形成機(jī)制是不同的。紋理層段中的丘狀交錯(cuò)層理一般被解釋為受控于風(fēng)暴誘導(dǎo)的強(qiáng)振蕩水流和多向底流作用，即隨著風(fēng)暴強(qiáng)度的減小，先期被風(fēng)暴流卷起的細(xì)粒沉積物迅速沉降，受多向底流影響，細(xì)粒沉積物被掏蝕沖刷成無(wú)定向排列的丘形和凹形，爾后在這種沖刷的丘形和凹形面上，被底流攜帶的細(xì)粒紋層沉積覆蓋所致[27]。在垂向剖面上，丘狀底形上發(fā)育較好的紋理形態(tài)，往往為多層寬緩的頂面向上凸的弧形紋層，紋層向四周傾斜（上凸的圓丘狀，紋層傾角呈四周收斂）；而在下凹底形上則發(fā)育向下凹的弧形紋層，即洼狀交錯(cuò)層理。當(dāng)水體較深、沉積物粒度變細(xì)（如泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖）時(shí)，丘狀—洼狀交錯(cuò)層理不發(fā)育[22，28]。緩波狀交錯(cuò)層理（圖6c）的出現(xiàn)可能與不規(guī)則侵蝕底形相關(guān)，并且還與能量逐漸衰減條件下的沉積速率有關(guān)。

丘狀交錯(cuò)層理多發(fā)育于風(fēng)暴沉積序列的中上部，發(fā)育程度與風(fēng)暴流強(qiáng)度、沉積時(shí)的水深、沉積物粒度、地形等要素有關(guān)[26]。陳林洲等[29]將丘狀交錯(cuò)層理分為簡(jiǎn)單式、復(fù)合式和疊加式。研究區(qū)太原組風(fēng)暴巖中出現(xiàn)的丘狀交錯(cuò)層理多為簡(jiǎn)單式與復(fù)合式。

2.4 生物成因構(gòu)造

在風(fēng)暴沉積序列的中上部，常見(jiàn)生物成因構(gòu)造，包括特征明顯的遺跡化石與斑狀生物擾動(dòng)構(gòu)造，它是風(fēng)暴平息期或間隙期生物活動(dòng)的記錄。因?yàn)轱L(fēng)暴過(guò)后，沉積物中有機(jī)質(zhì)含量較高，利于生物棲息、覓食和繁衍等生命活動(dòng)。研究區(qū)太原組各層灰?guī)r中發(fā)育豐富的遺跡化石，主要產(chǎn)自風(fēng)暴間歇期沉積的泥晶灰?guī)r層或泥灰?guī)r層。

2.4.1 斑狀生物擾動(dòng)構(gòu)造

該構(gòu)造是大量底棲生物在軟底沉積物中活動(dòng)產(chǎn)生的，這種生物活動(dòng)一方面破壞了原始沉積構(gòu)造，另一方面因底質(zhì)較軟并且生物強(qiáng)烈活動(dòng)造成潛穴多次相互穿插，從而形成不具有確定形態(tài)的斑狀潛穴。太原組灰?guī)r中的斑狀生物擾動(dòng)構(gòu)造常出現(xiàn)在風(fēng)暴沉積序列中上部的泥灰?guī)r或泥晶灰?guī)r中，呈不均勻的斑點(diǎn)狀分布。這表明風(fēng)暴間歇期，在營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)依然充足的情況下，底棲濾食性生物活動(dòng)十分活躍，從而產(chǎn)生斑點(diǎn)狀生物擾動(dòng)構(gòu)造[17]。

2.4.2 特征明顯的遺跡化石

淺海風(fēng)暴沉積中的遺跡化石統(tǒng)稱為二葉石跡遺跡群落（Cruziana ichnocoenoses）。該遺跡群落的生態(tài)類型以進(jìn)食跡、爬行跡和極少量的居住跡為特征。在砂質(zhì)風(fēng)暴沉積中，Cruziana 遺跡相中的分子多數(shù)見(jiàn)于風(fēng)暴砂層底面、或砂層與粉砂質(zhì)泥層層間面上，而Skolithos 遺跡相中的分子則保存在風(fēng)暴砂層內(nèi)[30]；在碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積中，遺跡化石大多產(chǎn)于序列的中—上部。研究區(qū)太原組灰?guī)r中的遺跡化石最常見(jiàn)的是Zoophycos，多產(chǎn)于風(fēng)暴沉積序列的中—上部，僅有少數(shù)穿插在紋理層中。

2.5 泥灰?guī)r/灰質(zhì)泥巖段

風(fēng)暴過(guò)后海水處于相對(duì)平靜時(shí)期，被風(fēng)暴水流攪起的泥質(zhì)沉積物在重力作用下逐漸沉積下來(lái)，形成泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖，一般認(rèn)為這種泥質(zhì)沉積物是風(fēng)暴衰減末期或結(jié)束之后[31]，正常天氣或接近正常天氣條件下水中懸浮的細(xì)小顆粒沉積而成。研究區(qū)太原組中風(fēng)暴沉積序列的上部或頂部常由灰—深灰色泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖組成。這里應(yīng)該指出的是，該層段在風(fēng)暴巖中往往保存較少，因?yàn)樗妆缓髞?lái)的風(fēng)暴水流沖蝕掉，尤其在淺水地帶，只有在水體相對(duì)較深或風(fēng)暴流能量較小時(shí)，才可能不被沖蝕掉而得以保存。

3 風(fēng)暴沉積類型及其沉積環(huán)境

在風(fēng)暴沉積作用過(guò)程中，由于風(fēng)暴能量，作用位置（距離海岸的遠(yuǎn)近）和水深等因素的差異，致使風(fēng)暴沉積序列形成不同沉積單元的規(guī)律組合。完整的沉積單元是詳實(shí)記述風(fēng)暴各階段作用強(qiáng)度、大小、方式、沉積特征的線索，但是風(fēng)暴作用與后期沉積環(huán)境不同，導(dǎo)致后續(xù)沉積被不斷改造，難以見(jiàn)到完整的風(fēng)暴沉積序列[6]。因此，各異的沉積序列反映不同規(guī)模和不同沉積背景的風(fēng)暴事件。

基于對(duì)本區(qū)太原組露頭剖面上風(fēng)暴巖沉積的序列特征（侵蝕基底構(gòu)造、粒序?qū)印⒓y理層段、生物成因構(gòu)造和泥灰?guī)r段或灰質(zhì)泥巖）的精細(xì)描述和分析，已識(shí)別出以下5種風(fēng)暴沉積序列類型，各類型的主要沉積特征及其沉積環(huán)境分述如下。

3.1 風(fēng)暴沉積類型A

類型A的沉積序列由不規(guī)則波狀侵蝕基底和粒序?qū)訕?gòu)成（圖7）。該類型的風(fēng)暴沉積序列在L2和L3灰?guī)r層中上部、L4灰?guī)r層下部和上部（L4-1，L4-10）均有發(fā)育。風(fēng)暴巖單層厚8～20 cm，局部厚度可達(dá)25 cm，主要巖性為深灰色薄—中厚層狀泥?；?guī)r、粒泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r。侵蝕基底常見(jiàn)渠模構(gòu)造，縱剖面上最大渠模寬4～18 cm，深15 cm，兩側(cè)與底層面的角度為50°～65°（圖4）；侵蝕面波谷波峰起伏幅度較大，表明由強(qiáng)大的渦流掘蝕、淘洗而成；橫向剖面上，可見(jiàn)相鄰的上層風(fēng)暴層基底侵蝕截切到下層風(fēng)暴層，形成“香腸”構(gòu)造[32]。粒序?qū)雍?～10 cm，自下而上由泥?；?guī)r—粒泥灰?guī)r漸變至泥晶灰?guī)r，鏡下觀察可見(jiàn)?類、腹足類、棘皮類和有孔蟲等古生物化石，鏡下生物碎屑大多破碎，完整介殼很少。該類型缺乏紋理層，說(shuō)明風(fēng)暴活動(dòng)區(qū)水體較淺或接近于風(fēng)暴中心，風(fēng)暴能量強(qiáng)度大，受多期次風(fēng)暴作用影響，基底截切作用明顯。該類型與川北泥盆系風(fēng)暴巖相似[33]，唯獨(dú)缺乏礫屑結(jié)構(gòu)，綜合分析后，推測(cè)類型A的沉積背景為近岸潮間帶，處于水動(dòng)力極強(qiáng)，水體較淺的正常天氣浪基面附近，屬于近源型風(fēng)暴沉積。在這種水體能量較強(qiáng)的沉積背景下所產(chǎn)生的風(fēng)暴沉積層，僅保存風(fēng)暴沉積序列的a段和b段，而紋理層段（c段）和泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖層段（d段）易被風(fēng)暴水流侵蝕掉。

3.2 風(fēng)暴沉積類型B

類型B的沉積序列由波狀侵蝕基底、粒序?qū)雍图y理層三個(gè)層段構(gòu)成（圖8）。該類型的風(fēng)暴沉積層在L2、L3、L4和L5灰?guī)r層中都有出現(xiàn)，尤其在L4下部的露頭上十分明顯，風(fēng)暴巖單層厚10～28 cm，最厚處達(dá)32 cm，主要巖性為深灰色薄—中厚層狀泥?；?guī)r、粒泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r。風(fēng)暴層底部侵蝕面上偶爾見(jiàn)有渠模、沖刷充填等構(gòu)造，可見(jiàn)渠模寬5～6 cm，深4 cm。粒序?qū)佑闪Ｄ嗷規(guī)r向上漸變?yōu)槟嗑Щ規(guī)r。紋理層發(fā)育清晰的丘狀—洼狀交錯(cuò)層理（圖8），丘狀交錯(cuò)紋理的波長(zhǎng)15～40 cm，波高0.5～1.0 cm，丘狀交錯(cuò)與洼狀交錯(cuò)層理相差一個(gè)相位，且互不切割，屬于復(fù)合式丘狀交錯(cuò)層理[29]，層內(nèi)見(jiàn)大量生物碎屑，頂面多受風(fēng)暴流沖蝕而缺失泥灰?guī)r層。由此推斷該類型處于較為動(dòng)蕩的淺水區(qū)域，因風(fēng)暴流沖刷侵蝕作用較強(qiáng)烈，導(dǎo)致風(fēng)暴間隙期的沉積往往缺失。但與類型A相比，基底沖蝕面的波狀起伏較緩，部分紋理層又得以保存，說(shuō)明其形成的水體相對(duì)較深。這種特征與川南志留系石牛欄組風(fēng)暴沉積類型Ⅱ[34]比較相似。以往研究表明，丘狀交錯(cuò)層理層易在風(fēng)暴浪基面與正常天氣浪基面之間保存[35]。由此可見(jiàn)，該類型的沉積背景可解釋為潮下帶、正常天氣浪基面與風(fēng)暴浪基面之間的上部沉積環(huán)境。在這種比類型A更深的沉積背景下所產(chǎn)生的風(fēng)暴層，常保存a段、b段和c段（紋理層段）三種沉積單元，而d段的泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖易被風(fēng)暴水流侵蝕掉。

3.3 風(fēng)暴沉積類型C

該類型由波狀侵蝕基底、粒序?qū)?、紋理層和頂部泥灰?guī)r層等4個(gè)層段組成（圖9），風(fēng)暴層厚度為25 cm左右，底部見(jiàn)薄層的生物滯留沉積（圖9a），厚度為1～2 cm，向上變?yōu)榱Ｐ驅(qū)樱▓D9b），厚4～10 cm，巖性由生物碎屑顆粒巖、泥?；?guī)r、粒泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r組成，再往上出現(xiàn)丘狀和洼狀交錯(cuò)層理及緩波狀層理（圖9c），厚度8～10 cm，橫向上不穩(wěn)定，斷續(xù)分布。類型C中的丘狀—洼狀交錯(cuò)層理較明顯，二者并不截切或相割，屬于類型中的簡(jiǎn)單型，紋層厚約0.2 mm，中上部波形紋理較平緩，說(shuō)明風(fēng)暴流的能量較低。頂部為風(fēng)暴間隙期形成的泥灰?guī)r沉積層（圖9d），屬風(fēng)暴間歇期泥質(zhì)懸浮組分沉積，厚約11 cm。經(jīng)過(guò)區(qū)域比較分析，該類型與川南柏香田地區(qū)志留系石牛欄組風(fēng)暴巖類型Ⅲ[34]和鄂爾多斯盆地寒武系徐莊組風(fēng)暴巖序列Ⅳ[36]相似。類型C保存a段、b段、c段和d段這四種沉積單元，其沉積特征表明，該類型形成于正常天氣浪基面與風(fēng)暴浪基面之間的下部環(huán)境。該類型與上述類型B相比，水體有所加深，風(fēng)暴浪和風(fēng)暴流作用的能量減弱，所以泥灰?guī)r層段得以保存。

3.4 風(fēng)暴沉積類型D

該類型沉積序列主要由侵蝕基底及生物滯積層、粒序?qū)?、生物擾動(dòng)層和泥灰?guī)r層段組成（圖10），層厚18 cm左右，發(fā)育于L3灰?guī)r層上部。該類型基底侵蝕面較平緩，說(shuō)明僅受到輕微風(fēng)暴流的沖刷作用影響，基底低洼處見(jiàn)有滯積層且厚度較?。?～2 cm）。沉積序列的中—上部為斑點(diǎn)狀生物擾動(dòng)潛穴，潛穴充填物顏色呈淺灰色或灰白色，明顯淺于宿主巖。通常，該層段解釋為風(fēng)暴間隙期沉積，因大量底棲生物在軟底沉積物內(nèi)進(jìn)行攝食活動(dòng)，從而形成斑點(diǎn)狀生物擾動(dòng)構(gòu)造。該序列的頂部沉積為薄層泥灰?guī)r，同樣是風(fēng)暴停歇期慢速沉積的產(chǎn)物。與類型C 相比，類型D缺失紋理層段，表明水體更深，與山西附城地區(qū)太原組風(fēng)暴沉積類型Ⅰ比較相似[17]，除生物擾動(dòng)層中缺少明顯遺跡化石這一特征外，其他特征基本一致。因此，類型D可解釋其形成于風(fēng)暴浪基面附近，屬遠(yuǎn)源型風(fēng)暴沉積。在這種水體相對(duì)較深的沉積背景下所產(chǎn)生的風(fēng)暴類型，其a段和b段厚度較薄，紋理層段往往不發(fā)育，而在中—上部c段出現(xiàn)較強(qiáng)烈的斑點(diǎn)狀生物擾動(dòng)構(gòu)造，頂部沉積為薄層泥灰?guī)r（d段）。

3.5 風(fēng)暴沉積類型E

該類型由微波狀侵蝕底面、粒序?qū)?、遺跡化石層和泥灰?guī)r層構(gòu)成（圖11，12），層厚25～50 cm。該風(fēng)暴沉積序列的波狀侵蝕面起伏幅度小，較為平緩，反映風(fēng)暴流到達(dá)沉積區(qū)域時(shí)能量很弱，對(duì)底層沒(méi)有產(chǎn)生大的侵蝕作用。粒序?qū)油瑯虞^薄，也說(shuō)明此處風(fēng)暴流對(duì)底層沉積物影響不大。中—上部泥晶灰?guī)r出現(xiàn)大量生物潛穴Zoophycos（動(dòng)藻跡）。潛穴充填物為灰色（圖11）和灰黑色（圖12）。據(jù)前人研究，具灰色—深灰色和灰黑色充填物的Zoophycos 潛穴常出現(xiàn)于風(fēng)暴浪基面以下的沉積環(huán)境[37]。區(qū)域?qū)Ρ蕊@示，該類型與山西附城太原組L1和L7風(fēng)暴沉積類型Ⅶ相似[17]。與上述類型D相比，二者生物擾動(dòng)構(gòu)造層相似，但是類型E中Zoophycos 潛穴特征明顯，并且充填物顏色有深灰或灰黑色，顯示氧氣含量要低于類型D。由此可見(jiàn)，類型E所產(chǎn)生時(shí)的水體更深，沉積物顆粒更細(xì)，可解釋為形成于風(fēng)暴浪基面之下，氧化還原界面之上，處于一種弱還原—還原的底層環(huán)境，此處風(fēng)暴流的影響相對(duì)較弱。

綜上所述，鄂爾多斯盆地東緣甘草山一帶太原組露頭剖面，發(fā)育多層碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積，可識(shí)別出5 種代表不同水深位置的風(fēng)暴沉積序列類型（圖13）。類型A發(fā)育于正常天氣浪基面之上風(fēng)暴能量較大的濱岸帶，屬于近源型風(fēng)暴沉積，缺乏紋理層和風(fēng)暴間隙期的泥灰?guī)r沉積；類型B和類型C分別產(chǎn)生于正常浪基面與風(fēng)暴浪基面之間的上部和下部沉積環(huán)境，屬于過(guò)渡型風(fēng)暴沉積，常見(jiàn)丘狀和洼狀交錯(cuò)層理；類型D和類型E出現(xiàn)于風(fēng)暴浪基面附近和之下的沉積環(huán)境，屬于風(fēng)暴能量較小的遠(yuǎn)源型風(fēng)暴沉積，以斑點(diǎn)狀生物擾動(dòng)與Zoophycos 潛穴大量呈現(xiàn)為標(biāo)志。

4 結(jié)論

鄂爾多斯盆地東緣鄉(xiāng)寧縣甘草山一帶下二疊統(tǒng)太原組剖面出露良好，為本次研究太原組碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積提供了良好的地層露頭條件?；趯?duì)各層灰?guī)r的沉積學(xué)與遺跡學(xué)研究，取得以下兩個(gè)方面的新進(jìn)展。

（1） 詳細(xì)分析了各灰?guī)r層的巖性、沉積構(gòu)造、遺跡化石和沉積序列，總結(jié)了碳酸鹽巖中風(fēng)暴沉積序列的組成特征，包括侵蝕基底構(gòu)造與生物碎屑滯積層、粒序?qū)?、紋理層、生物成因構(gòu)造（遺跡化石及斑點(diǎn)狀生物擾動(dòng)構(gòu)造）和泥灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖層的主要特征。

（2） 依據(jù)不同灰?guī)r層中風(fēng)暴沉積序列的垂向組成特點(diǎn)，厘清了5種風(fēng)暴沉積序列類型（類型A～E）；并在精細(xì)描述和對(duì)比分析每種風(fēng)暴沉積類型及其沉積特征的基礎(chǔ)上，提出了研究區(qū)太原組風(fēng)暴沉積類型的沉積環(huán)境分布模式。