齊永安，姚倩，代明月，李妲

（河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作 454003）

豫西登封寒武系饅頭組碳酸鹽巖中的風(fēng)暴沉積及相關(guān)的生物成因構(gòu)造

齊永安，姚倩，代明月，李妲

（河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作 454003）

豫西登封地區(qū)寒武系第三統(tǒng)饅頭組三段發(fā)育了一套含大量生物成因構(gòu)造的碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積。風(fēng)暴沉積標(biāo)志包括沖刷面構(gòu)造、礫屑灰?guī)r及各類交錯(cuò)層理，生物成因構(gòu)造包括微生物成因構(gòu)造－疊層石及后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造-各類垂直潛穴。該區(qū)風(fēng)暴沉積包括3種沉積序列：序列1由侵蝕底面、礫屑灰?guī)r段和交錯(cuò)層理段組成，代表了風(fēng)暴高峰期和衰減期形成的原地型風(fēng)暴沉積；序列2由侵蝕底面、礫屑灰?guī)r段和泥巖、泥灰?guī)r段組成，為風(fēng)暴高峰期和間歇期形成的近源型風(fēng)暴沉積；序列3由侵蝕底面、交錯(cuò)層理段和疊層石灰?guī)r段組成，反映了風(fēng)暴衰減期和間歇期形成的遠(yuǎn)源型風(fēng)暴沉積。這些風(fēng)暴沉積代表了不同風(fēng)暴作用留下的多期不完整風(fēng)暴沉積記錄。

風(fēng)暴沉積；寒武系；饅頭組；生物成因構(gòu)造；碳酸鹽巖

碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積的研究始于20世紀(jì)50年代末期，作為事件沉積的一種主要類型，它是物理作用和生物作用共同影響的結(jié)果。風(fēng)暴沉積形成后，經(jīng)常受到后期侵蝕、破壞和改造，地層中保存的風(fēng)暴沉積多以不完整或變形形式出現(xiàn)。以往學(xué)者對(duì)風(fēng)暴沉積的研究多注重在物理作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造方面，往往忽略對(duì)其生物成因構(gòu)造方面進(jìn)行深入探討。在正常的海洋環(huán)境中，風(fēng)暴沉積層很少能免于遭受內(nèi)生動(dòng)物的改造[1]，因此對(duì)風(fēng)暴沉積中生物成因構(gòu)造的研究就顯得尤為重要。近年來，對(duì)風(fēng)暴沉積中生物成因構(gòu)造的研究取得了一定程度的進(jìn)展[2～8]。與風(fēng)暴沉積相關(guān)的多為后生動(dòng)物的擾動(dòng)構(gòu)造，而微生物成因的沉積構(gòu)造與后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造共同出現(xiàn)在風(fēng)暴沉積中則不多見。華北地區(qū)碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積最早由孟祥化等研究[9]，之后也有一些報(bào)道[10～13]。豫西登封地區(qū)寒武系饅頭組三段下部發(fā)育了一套含垂直潛穴鮞?；?guī)r－疊層石灰?guī)r交替演化的風(fēng)暴沉積序列，與風(fēng)暴相關(guān)的物理及生物成因沉積構(gòu)造豐富，分析它們的宏觀、微觀特征及其控制因素，為該地區(qū)風(fēng)暴沉積特征及生物學(xué)響應(yīng)研究提供依據(jù)。

1 地層及巖性特征

登封地區(qū)位于河南省中西部，屬于河南省華北型寒武系豫西分區(qū)。該分區(qū)可進(jìn)一步劃分為三個(gè)小區(qū)，由南向北依次為盧氏－確山小區(qū)、靈寶－魯山小區(qū)和澠池－登封小區(qū)[14]。本文研究區(qū)分布在澠池－登封小區(qū)，以登封王窯－唐莊鄉(xiāng)關(guān)口剖面作為研究剖面（圖1）。該剖面寒武系連續(xù)發(fā)育(圖2左)，第二統(tǒng)辛集組為海侵初期的砂礫巖、朱砂洞組為濱-淺海白云巖、饅頭組一段為潮坪相碎屑巖夾碳酸鹽巖；第三統(tǒng)饅頭組二、三段為潮坪相和淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖，張夏組為濱－淺海相鮞?；?guī)r、鮞粒白云巖、生物碎屑灰?guī)r和微生物巖；芙蓉統(tǒng)崮山組、炒米店組、三山子組主要為潮坪相的白云巖[14，15]。本區(qū)饅頭組三段總厚41.87 m,上部為鮞粒灰?guī)r及黃綠色頁巖，下部為球粒砂屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r，并伴生有竹葉狀礫屑灰?guī)r及數(shù)層微生物巖，發(fā)育大量垂直或近垂直層面分布的濾食動(dòng)物居住潛穴、疊層石及交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造(圖2右)。本文研究的風(fēng)暴沉積主要發(fā)育在饅頭組三段下部含大量生物成因構(gòu)造的鮞?；?guī)r中。

圖1 豫西寒武系分區(qū)及研究區(qū)域Fig.1 Map o f cam b rian stra tig raphic d ivisions and the study a rea

2 風(fēng)暴沉積標(biāo)志

通過詳細(xì)的剖面觀察和室內(nèi)研究，研究區(qū)識(shí)別出典型的風(fēng)暴沉積標(biāo)志主要有沖刷面構(gòu)造、礫屑灰?guī)r和丘狀交錯(cuò)層理。

沖刷面構(gòu)造作為侵蝕底面構(gòu)造的一種主要形式，在饅頭組三段中廣泛發(fā)育，通常認(rèn)為是在一種具有較弱侵蝕作用的較低能風(fēng)暴作用下形成的[16]。本研究區(qū)沖刷面構(gòu)造其界面呈不規(guī)則的波狀起伏，起伏幅度較小，約0.5～2 cm，波峰尖，波谷寬緩，沖刷面之上常為薄層疊層石灰?guī)r或含垂直潛穴鮞?；?guī)r（圖3-1、3-2）。

圖2 豫西登封地區(qū)寒武系及饅頭組三段地層柱狀圖Fig.2 The stra tig raphic co lum n o f Cam b rian and the third m em be r o f the Man tou Fo rm a tion,M ianchia rea, western Henan

風(fēng)暴成因的礫屑灰?guī)r被認(rèn)為是風(fēng)暴

流引起海床的沉積物發(fā)生同生撕裂、破碎，形成特殊構(gòu)造排列的扁片狀礫屑灰?guī)r，如雙向排列、倒“小”字排列、疊瓦狀、放射狀、平行狀排列等。本段地層中，礫屑灰?guī)r層以薄層放射狀礫屑層、中厚層雜亂堆積狀礫屑層為主：（1）薄層放射狀礫屑層，礫屑含量50%～75%，層厚5 cm～10 cm，厚薄不均，呈層狀、透鏡狀分布，橫向發(fā)育不連續(xù)。竹葉狀礫屑較小，一般短軸0.3～2 cm，長軸0.5～4 cm，磨圓較好，分選一般，礫屑排列無明顯的定向性，呈近水平狀、簇狀、倒“小”字狀、直立狀多種形式排列，成分為深灰色鮞?；?guī)r（圖3-3）。（2）中厚層雜亂堆積狀礫屑層，層厚約20～30 cm，橫向上不連續(xù)，呈層狀、透鏡狀分布；竹葉狀礫屑個(gè)體普遍較大，最大長軸可達(dá)20 cm，短軸10 cm，最小長軸只有1 cm，短軸1 cm，多呈不規(guī)則狀，大部分為低角度傾斜，少數(shù)為高角度傾斜，局部呈直立狀，剖面可見有雜亂堆積現(xiàn)象，分選極差，磨圓中等－較差，成分也為鮞?；?guī)r（圖3-4，圖4-1、4-2）。這些礫屑灰?guī)r是在風(fēng)暴高峰期，半固結(jié)的鮞粒灰?guī)r被掀起、打碎成竹葉狀礫屑，就地或近距離堆積而成。礫屑層通常分布在風(fēng)暴序列的下部，記錄了風(fēng)暴密度流高峰期的沉積。

丘狀、凹狀交錯(cuò)層理是鑒定風(fēng)暴沉積最明顯的標(biāo)志，也是最能反映風(fēng)暴沉積作用的沉積構(gòu)造[17-20]。一般認(rèn)為丘狀交錯(cuò)層理和凹狀層理伴生出現(xiàn)。本區(qū)丘狀交錯(cuò)層理紋層寬緩，各細(xì)紋層向脊部發(fā)散增厚，向兩端變薄收斂，層的曲面包括上凸紋層以及下凹紋層，紋層呈丘狀起伏，內(nèi)部含有較多的波狀侵蝕面。紋層厚度1～2 mm，層系厚度5～15 cm，丘體內(nèi)紋層厚度不均，丘體間常見截切現(xiàn)象，紋層與層系底界近乎平行。多為數(shù)個(gè)丘狀層相互疊加、組合形成的厚度不等的層系組，層系組厚度約15～20 cm，波長與波高比值約3∶1～7∶1，層系頂面多為不規(guī)則的波曲狀(圖3-1)。丘狀交錯(cuò)層理多形成于正常浪基面至風(fēng)暴浪基面之間的水深范圍[20,21]。

3 生物成因構(gòu)造

圖3 饅頭組三段下部風(fēng)暴沉積構(gòu)造特征Fig.3 Sed im en ta ry textu res o f the sto rm deposits from the low e r pa rt o f the Member 3,Mantou Formation

風(fēng)暴沉積中的生物成因構(gòu)造主要有疊層石以及垂直潛穴兩種。疊層石以與含垂直潛穴鮞?；?guī)r互層及圍繞鮞粒礫屑生長兩種形式產(chǎn)出，垂直潛穴則出現(xiàn)在中厚層鮞?；?guī)r中。

3.1 疊層石

3.1.1 疊層石組合類型

類型一：與含垂直潛穴鮞?；?guī)r互層的疊層石層。該類型疊層石灰?guī)r層厚約2～4 cm，頂?shù)拙鶠楹怪睗撗b?；?guī)r（圖4-3、4-4、4-5、4-6）。疊層石為淺灰白色夾土黃色，形態(tài)多樣，橫向上不連續(xù)，以小柱狀為主（圖4-1、4-2），局部呈圓柱狀、錐柱狀、倒錐柱狀、指狀或不規(guī)則狀（圖4-5、4-6），疊層石底部局部可相互連通，可見分叉現(xiàn)象。其中小柱狀疊層石主要為含泥及極少量鮞粒的泥灰?guī)r，柱體高度約為4～7 cm，單個(gè)直徑1～2 cm，局部可見底部融合生長，疊層石間隙小，充填不同程度的泥和生物碎屑，疊層石層與層之間為土黃色極薄層泥分隔。圓柱狀疊層石剖面形態(tài)為垂直柱狀或微傾斜柱狀，呈淺灰白色，巖性主要為含泥及極少量鮞粒的泥灰

巖，柱體高度約為6～8 cm，單個(gè)直徑約為3～5 cm，柱體排列緊密、間隙較小，柱體間充填有不同程度的泥和少量生物碎屑。倒錐柱狀疊層石巖性與小柱狀疊層石一致，常與小柱狀、圓柱狀疊層石伴生出現(xiàn)，形狀似火把狀或倒錐狀，上寬下窄，多具有層壁，剖面可見層理為側(cè)向斷開的穹窿形，多以侵蝕底面為基底向上生長。上述疊層石間充填大量土黃色極薄層泥巖，疊層石灰?guī)r中灰泥含量達(dá)20%～45%，間隙充填為微晶或微亮晶方解石，其次為石英顆粒(10%～35%)及少量生物碎屑(6%～10%)和鮞粒(6%～9%)。上述多種形態(tài)疊層石的共存及高含量的泥質(zhì)充填物反應(yīng)了其形成于低能的潮下帶環(huán)境[23,24]。

類型二：圍繞鮞粒礫屑生長的疊層石層。包裹竹葉狀礫屑生長的疊層石，其生長形狀受礫屑外形影響較大，一般中間較厚兩邊較薄，呈小丘狀、穹窿狀或薄層狀，局部可見側(cè)向連接成穹窿型，形態(tài)多樣（圖3-4、圖4-1、4-2）。礫屑密集處，疊層石不清晰，雜亂似凝塊石灰?guī)r；礫屑含量較少處可見疊層石在其上方生長呈小半球狀、緩波狀、錐狀，橫向上不連續(xù)，局部相變?yōu)樾≈鶢?、不?guī)則小柱狀疊層石，紋層不清晰，疊層石個(gè)體及紋層間充填大量薄層土黃色泥，基質(zhì)主要為微晶方解石，但在橫向上發(fā)現(xiàn)部分礫屑上生長的小柱狀疊層石間則充填物為以放射鮞粒、同心－放射鮞粒為主的鮞?；?guī)r，石英顆粒含量約為10%～30%，分布不均勻，局部集中分布，生物碎屑含量較少(5%～8%)，主要為三葉蟲碎屑，多分布在疊層石間。這些疊層石為風(fēng)暴過后的相對(duì)平靜期，在礫屑之間的不規(guī)則空間內(nèi)或以礫屑為基底向上生長所致。

圖4 饅頭組三段下部疊層石灰?guī)rFig.4 Strom a to lite lim estones from the low e r pa rt o f the Mem be r 3,Man tou Fo rm a tion

3.2 垂直潛穴

饅頭組三段下部鮞?；?guī)r中發(fā)育了大量濾食動(dòng)物的垂直或近垂直居住潛穴，以Skol ithos最為豐富（圖4-4、4-5，、4-6，圖5-1、，5-2、5-3、5-4），此外發(fā)育有少量Arenicol i tes（圖5-5）。這些垂直潛穴在鮞?；?guī)r中豐度、分異度由下向上逐漸增加。在剖面上總體擾動(dòng)強(qiáng)度為較弱－中等，擾動(dòng)量5%～30%，BI通常1～3，擾動(dòng)強(qiáng)度向上逐漸增強(qiáng)。根據(jù)野外的詳細(xì)觀察及室內(nèi)分析，發(fā)現(xiàn)鮞?；?guī)r中的遺跡化石具有以下特征：

（1）剖面上觀察到的潛穴形態(tài)多呈微彎曲的管狀、近圓形及不規(guī)則形圓點(diǎn)狀，垂直或近垂直層面分

布，由于潛穴多傾斜于層面分布及部分特殊的U型潛穴管構(gòu)造，剖面上往往只能觀察其部分形態(tài)，不同的潛穴出現(xiàn)在同一層段時(shí)，可見潛穴管交叉、疊覆現(xiàn)象，簡(jiǎn)單垂直潛穴Skol ithos切穿U型潛穴Arenicol ites。

（2）潛穴發(fā)育有明顯的土黃褐色或深褐色泥巖襯壁（圖5-6），襯壁厚薄不均，一般300～1200 mm，鏡下觀察多為灰泥組成，富含大量黑褐色有機(jī)質(zhì)，石英顆粒含量15%～20%，明顯高于圍巖；潛穴內(nèi)部充填為亮晶方解石或土黃色泥巖及少量的石英顆粒、巖屑等陸源碎屑，亮晶方解石呈半自形－自形晶不等粒結(jié)構(gòu)，晶體呈舌狀、彎曲狀、鋸齒狀緊密堆積，土黃色泥巖常與細(xì)小的石英顆粒、巖屑伴生。充填物為土黃色泥巖的潛穴多沿著波曲狀土黃色泥線或縫合線向下延伸（圖5-7）；充填物為亮晶方解石的潛穴多發(fā)育在鮞?；?guī)r層內(nèi)（圖5-8）。

（3）本區(qū)遺跡化石分布主要有兩種形式：一種分布在發(fā)育有交錯(cuò)層理的鮞?；?guī)r層內(nèi)，遺跡化石切穿鮞?；?guī)r中的交錯(cuò)層理。推測(cè)是鮞粒灰?guī)r邊沉積，造跡生物邊在鮞?；?guī)r中掘穴，生物死亡或離開后，潛穴管內(nèi)被動(dòng)充填為松散的沉積物，經(jīng)后期成巖膠結(jié)形成了亮晶方解石充填物。另一種是沿著土黃色極薄層泥線或縫合線向下鮞?；?guī)r中延伸，是在風(fēng)暴流多次對(duì)沉積底質(zhì)進(jìn)行沖刷后的短暫間歇穩(wěn)定期，造跡生物自風(fēng)暴作用形成的凹凸不平界面向下倔穴，并被動(dòng)充填上伏土黃色泥巖所致。鮞?；?guī)r層之間以及鮞?；?guī)r層與疊層石灰?guī)r層之間均呈凹凸不平接觸，反映了多期風(fēng)暴作用對(duì)沉積物的改造。

圖5 饅頭組三段下部鮞?；?guī)r中的垂直潛穴Fig.5 Vertica lburrows from the oo litic limestones o f the lower part o f the Member 3,Mantou Formation

（4）顯微鏡下，鮞?；?guī)r中的鮞粒以放射鮞、

同心-放射鮞為主，粒徑150～400 mm，鮞核多不發(fā)育，有核心者其成分多為泥晶團(tuán)粒、砂屑、藻團(tuán)粒、生物碎屑以及少量的陸源碎屑，部分鮞粒圈層外發(fā)育泥晶套，顆粒間充填物為微晶或微亮晶方解石。在弱動(dòng)蕩水條件下，繞成核物質(zhì)加積生長的文石針呈徑向排列，形成具放射狀圈層；當(dāng)環(huán)境能力增強(qiáng)時(shí)，徑向文石針難以生長，而沿切線方向加積形成同心狀圈層[22]。鮞粒灰?guī)r中發(fā)育不規(guī)則的板狀、楔狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造，鮞?；?guī)r層之間發(fā)育波狀起伏的沖刷面。上述特征說明該階段的鮞?；?guī)r形成于正常浪基面附近、低-中等能量交替的臺(tái)內(nèi)深斜坡環(huán)境。

4 風(fēng)暴沉積序列

風(fēng)暴沉積序列是在一次風(fēng)暴事件引發(fā)的風(fēng)暴沉積作用過程中，由于各階段的水動(dòng)力條件的不同而塑造的不同沉積單元組合[26]。完整的碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積相序由下至上包括：a侵蝕底面（代表風(fēng)暴流及其觸發(fā)的重力流對(duì)海底沉積物的作用）；b礫屑層或介殼層，具塊狀構(gòu)造（代表風(fēng)暴浪、風(fēng)暴渦流沉積）；c粒序段，具遞變層理（代表風(fēng)暴衰減期重力分異沉積或風(fēng)暴濁流沉積）；d平行紋層段（代表風(fēng)暴作用衰減過程中的高能沉積）；e丘狀紋層段；f水平層理，泥巖、泥灰?guī)r段（正常天氣下沉積產(chǎn)物）。在不同的沉積環(huán)境中，由于水深、離岸距離、底質(zhì)性質(zhì)及海水運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等因素的影響，風(fēng)暴沉積的序列也有所不同，也極易受到后風(fēng)暴的改造和破壞。本區(qū)風(fēng)暴沉積為多期風(fēng)暴作用形成的不完整序列疊加而成，可以分為以下幾種沉積序列（圖6）：

序列1：由侵蝕底面、礫屑灰?guī)r段和交錯(cuò)層理段組成，包括沉積單元a、b、e（圖6，序列1）。該層厚25～45 cm，厚度不穩(wěn)定，橫向上不連續(xù)。底部為不規(guī)則的波狀侵蝕面，波高0.5～1.5 cm，可見渠筑形構(gòu)造、袋裝構(gòu)造以及“V”型沖刷溝槽，侵蝕面之上礫屑層厚度不穩(wěn)定，礫呈雜亂堆積或放射狀，為風(fēng)暴高峰期半固結(jié)的沉積物被掀起、打碎，礫屑就地或近距離堆積而成，距離風(fēng)暴中心距離較近。隨著風(fēng)暴活動(dòng)頻率及強(qiáng)度的減弱，下伏半固結(jié)的底質(zhì)不再被掀起、打碎，形成發(fā)育大量交錯(cuò)層理的鮞?；?guī)r。在此生態(tài)環(huán)境惡化的不穩(wěn)定環(huán)境中，大多數(shù)造跡生物無法生存，僅有少數(shù)機(jī)會(huì)主義造跡生物，迅速殖居在此風(fēng)暴沉積中，最終留下大量垂直或近垂直的居住潛穴。隨著風(fēng)暴作用的再次來臨，以風(fēng)暴作用形成的凹凸不平界面終止了鮞?；?guī)r的形成及機(jī)會(huì)主義生物的殖居。該序列代表了風(fēng)暴高峰期和衰減期形成的原地型風(fēng)暴沉積。

序列2：由侵蝕底面、礫屑灰?guī)r段和泥巖、泥灰?guī)r段組成，包括a、b、f沉積單元（圖6，序列2）。該層厚約65～80 cm，底部為波狀侵蝕面，侵蝕面波狀起伏較為平緩，波高0.5 cm以下，局部侵蝕程度較大，發(fā)育渠筑形構(gòu)造、袋裝構(gòu)造。礫屑層段厚度5～10 cm，厚薄不均，橫向上不連續(xù)，向兩側(cè)尖滅，礫屑排列無明顯的定向性，礫間充填為不明顯的疊層石灰?guī)r夾土黃色泥質(zhì)粉砂巖。當(dāng)風(fēng)暴結(jié)束后，該區(qū)開始發(fā)育正常天氣下的土黃色粉砂質(zhì)泥巖與泥灰?guī)r。該序列代表了風(fēng)暴高峰期和間歇期形成的異地近源型風(fēng)暴沉積，反應(yīng)了風(fēng)暴過后直接過渡到正常沉積的過程。

圖6 登封饅頭組三段下部風(fēng)暴沉積序列Fig.6 The sedimentary successions o f storm deposits from the lower parto f the Member 3,Mantou Formation,Deng feng

序列3：由侵蝕底面、交錯(cuò)層理段和疊層石灰?guī)r段組成，包括a、e、f沉積單元。該序列可進(jìn)一步分為兩個(gè)亞序列：序列3-1由發(fā)育丘狀交錯(cuò)層理、不發(fā)育垂直潛穴的鮞?；?guī)r和疊層石灰?guī)r組成，厚度15～20 cm，層厚較穩(wěn)定，橫向上不連續(xù)，丘狀交錯(cuò)層理由

數(shù)個(gè)丘狀層相互疊加、組合而成的厚度不等的層系組成（圖6，序列3-1）；序列3-2由發(fā)育板狀、楔狀交錯(cuò)層理及垂直潛穴的鮞?；?guī)r和疊層石灰?guī)r組成（圖6，序列3-2），層厚不穩(wěn)定，不發(fā)育丘狀交錯(cuò)層理。序列3具有以下特征：1）在露頭上厚度不穩(wěn)定，橫向上不連續(xù)；2）底部波狀沖刷面起伏程度較平緩，可見渠筑形構(gòu)造；3）發(fā)育疊層石灰?guī)r，為風(fēng)暴間歇期微生物在風(fēng)暴作用形成的凹凸不平界面上大量生長形成微生物席。在水動(dòng)力較強(qiáng)的區(qū)域，微生物席不斷疊加向上生長，形成小柱狀疊層石；而在局部低能的水下凹地，則形成形態(tài)特征不規(guī)則、紋層不清晰的凝塊狀疊層石。疊層石的藻席分泌的EPS捕獲粘附了波浪或潮汐作用帶來的碳酸鹽巖微粒、鮞粒、生物介殼及石英顆粒。該序列代表了風(fēng)暴衰減期和間歇期形成的異地遠(yuǎn)源型風(fēng)暴沉積，反映了一期風(fēng)暴之后以不明顯的沖刷面為界直接變換為第二期風(fēng)暴的沉積過程[25,26]。

上述3種序列反映不同的風(fēng)暴沉積過程。序列1底面侵蝕構(gòu)造局部表現(xiàn)為渠模或口袋模，礫石屑層呈現(xiàn)雜亂堆積，分選、磨圓較差，反映了風(fēng)暴作用對(duì)下伏地層的強(qiáng)烈侵蝕作用。序列2侵蝕底面為較平緩的波狀起伏面，礫屑層中的礫屑比序列1具有一定的磨圓和分選，說明該序列離風(fēng)暴中心距離相對(duì)序列1較遠(yuǎn)。序列3侵蝕底面為不規(guī)則的波狀沖刷面，波狀起伏程度較平緩，不發(fā)育礫屑層而發(fā)育交錯(cuò)層理鮞粒灰?guī)r層，表明該序列風(fēng)暴作用能量較弱，距離風(fēng)暴中心有一定的距離。剖面中可見大量凹凸不平的沖刷面將鮞粒灰?guī)r層分隔，使其與風(fēng)暴間歇期的疊層石灰?guī)r層多次交互發(fā)育，反映出多期風(fēng)暴作用間歇頻繁影響沉積底質(zhì)，從而形成了多個(gè)不完整的風(fēng)暴沉積序列。

5 討論

風(fēng)暴沉積作用是一種突發(fā)的、瞬時(shí)性事件，由于風(fēng)暴強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、作用過程與水深有所不同，會(huì)形成不同的風(fēng)暴沉積構(gòu)造和沉積序列。關(guān)于華北寒武系碳酸鹽巖中的風(fēng)暴沉積，前人做過大量的研究工作。孟祥化等[9]在對(duì)華北古淺海碳酸鹽風(fēng)暴沉積的研究中，對(duì)風(fēng)暴成因的粗顆?；?guī)r、截切生物丘灰?guī)r、再沉積（鮞）灘灰?guī)r、丘狀交錯(cuò)層理灰?guī)r及顆粒泥晶灰?guī)r、濁積灰?guī)r等巖石類型進(jìn)行了詳細(xì)的分析，將北京西山丁家灘晚寒武世典型剖面作為詳細(xì)研究對(duì)象，首次發(fā)現(xiàn)云朵狀構(gòu)造、生物丘截切構(gòu)造和各種風(fēng)暴成因的復(fù)合疊積層序。金瞰[11]對(duì)徐州大北望地區(qū)寒武系碳酸鹽巖地層中的風(fēng)暴巖及其特征的分析中，認(rèn)為風(fēng)暴巖不僅可以與正常水動(dòng)力條件下的沉積巖共生,還可以與生物及生物化學(xué)作用引起的沉積巖共生，即風(fēng)暴粗顆?；?guī)r與聚環(huán)柱狀藻疊層石灰?guī)r沉積接觸。

河南登封地區(qū)寒武系饅頭組三段下部的碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積與北京西山和徐州大北望地區(qū)有一定的相似性，所不同的是微生物成因的沉積構(gòu)造與后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造共同出現(xiàn)在風(fēng)暴沉積中。微生物成因的疊層石在華北地區(qū)中、新元古代的地層中非常繁盛，在寒武紀(jì)仍大量出現(xiàn)，在從寒武紀(jì)第二世到芙蓉世各個(gè)時(shí)代的地層中廣泛分布，但發(fā)育厚度及類型明顯不及元古宙。根據(jù)作者對(duì)豫西寒武紀(jì)疊層石等微生物成因構(gòu)造與后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造的調(diào)查,當(dāng)微生物成因構(gòu)造大量出現(xiàn)時(shí)，后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造則很少保存；而當(dāng)后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造大量發(fā)育時(shí)，微生物成因構(gòu)造則很少見及。在有些層位，二者共存在一起或從微生物成因構(gòu)造逐漸過渡為后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造。由此可見，疊層石等微生物成因構(gòu)造與后生動(dòng)物擾動(dòng)構(gòu)造存在耦合關(guān)系。研究區(qū)疊層石與垂直潛穴在風(fēng)暴沉積中的交替出現(xiàn)也充分驗(yàn)證了這一點(diǎn)。疊層石出現(xiàn)在風(fēng)暴間歇期的低能環(huán)境中，持續(xù)動(dòng)蕩的水動(dòng)力條件會(huì)抑制其生存；而垂直潛穴則發(fā)育在風(fēng)暴衰減期、反映低－中等能量交替的鮞粒灰?guī)r中。環(huán)境水動(dòng)力條件的高低對(duì)二者的發(fā)育具有明顯的控制作用。因此，對(duì)河南登封地區(qū)寒武系饅頭組三段下部風(fēng)暴沉積及相關(guān)生物成因構(gòu)造的分析將為研究華北寒武系碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積及生物學(xué)響應(yīng)提供重要的依據(jù)。

[1]Sepkoski JJ，Bambach R K，Droser M L.Secular changes in Phanerozoic event bedding and the biological overprint.[A].In:Einsele G，Ricken W，Seilacher A（eds.），Cycles and Events in stratigraphy.[C].Heideberg:Spring -Verlag，1991，298-312.

[2]Pemberton SG，F(xiàn)rey RW.Ichnology of storm influenced shallow marine sequence:Cardium Formation(Upper Cretaceous)atSeebe,Alberta[A].In:StottDF，GlassD J. The Mesozoic ofM idd le North America[C].Canadian SocietyofPetroleum GeologistsMemoir，1984，9:281-304.

[3]Vossler SM，Pemberton SG.Skolithos in the Upper Cretaceous Cardium Formation:an ichnofossil example of opportunistic ecology[J].Lethaia，1988，21(3):51-62.

[4]FoellmiK B，Grimm K A.Doomed pioneers:Gravity flow deposition and bioturbation inmarine oxygen-deficient environments[J].Geology，1990，18(10):69-72.

[5]王約，龔一鳴.黔南泥盆系的風(fēng)暴遺跡相[J].巖相古地理，1997，17（1）:39-44.

[6]Pemberton SG，周志澄，MacEacher J.風(fēng)暴沉積的遺跡學(xué)研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2000，18（4）:489-494.

[7]賈志海，洪天求.新元古代九里橋組中的風(fēng)暴活動(dòng)記錄及生物學(xué)響應(yīng)[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，35（6）: 889-898.

[8]周志澄，WillemsH，李越，等.保存完整的風(fēng)暴沉積序列在山東省寒武系崮山組的發(fā)現(xiàn)及其理論和實(shí)際意義[J].古生物學(xué)報(bào)，2013，52（1）:107-117.

[9]孟祥化，喬秀夫，葛銘.華北古淺海碳酸鹽風(fēng)暴沉積和丁家灘相序模式[J].沉積學(xué)報(bào)，1986，4(2):1-18.

[10]鄭秀才，吳智勇.冀東北柳江盆地風(fēng)暴營力碳酸巖巖石類型[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1993，15(1):102-103.

[11]金瞰崑.徐州大北望寒武系地層中的風(fēng)暴巖及其特征[J].巖相古地理，1997，17(1):34-38.

[12]謝慶賓，朱筱敏.北京西山地區(qū)霧迷山組風(fēng)暴硅巖沉積序列[J].沉積學(xué)報(bào)，1997，15(3):37-40.

[13]白萬備，李建厚，孫長彥.碳酸鹽風(fēng)暴沉積研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，30(4):195-203.

[14]劉印環(huán)，王建平，張海清等．河南的寒武系和奧陶系[M].北京：地質(zhì)出版社，1991，1-206.

[15]馮增昭，彭勇民，金振奎.中國寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)巖相古地理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004，1-200.

[16]杜遠(yuǎn)生．廣西北海潿洲島第四紀(jì)湖光巖組的風(fēng)暴巖［J］．地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，30(1):47-51.

[17]Einsele G，Seilacher A.Cyclic and Event Stratification[M]. Berlin-Heidelberg，New York:Springer，1982，200-207.

[18]劉寶珺，張繼慶，許效松．四川興文四龍下二疊統(tǒng)碳酸鹽風(fēng)暴巖［J］．地質(zhì)學(xué)報(bào)，1986，60(1):55-67.

[19]馬永生，仲力．風(fēng)暴沉積、風(fēng)暴巖的研究現(xiàn)狀［J］．地質(zhì)科技情報(bào)，1990，9(3):9-14.

[20]Dott R H．Hummocky stratification：Significance of its variablebedding sequences[J]．Geological Society of American Bulletin，1982，93（8）：663-683.

[21]DukeW L．Hummocky cross-stratification，tropicalhurricanes and intense winter storms［J］．Sedimentology，1985，34：334-359．

[22]王英華，張秀蓮，楊承運(yùn).華北地臺(tái)早古生代碳酸鹽巖巖石學(xué)［M］.北京：地震出版社．1988，1-130.

[23]曹瑞驥，袁訓(xùn)來．疊層石［M］合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006，1-368.

[24]郭華，杜遠(yuǎn)生，黃俊華，等．河北平泉中元古界高于莊組生境型及古環(huán)境［J］古地理學(xué)報(bào)，2010，12(3):269-280.

[25]張哲，杜遠(yuǎn)生，毛治超，等．湘東南桂陽蓮塘上泥盆系風(fēng)暴巖特征及其古地理、古氣候意義［J］．沉積學(xué)報(bào)，2008，26(3):369-375.

[26]韓臻，余素玉.云南楚雄盆地西部淺水風(fēng)暴巖與珊瑚條礫灰?guī)r的成因[J].地球科學(xué):中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，14 (6):593-597.

Storm Depositsand Biogenic Structures from the Carbonateof the M antou Formation(Cambrian),Dengfeng Area,W estern Henan

QIYong-an YAO Qian DAIM ing-yue LIDa
（Schoolof Resourcesand Environment,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,Henan,China）

A suitof carbonate storm depositswith a large amounts of biogenic structures arewellpreserved in the Mantou Formation(Cambrian),Dengfeng,western Henan Province.The storm sedimentary textures include physical textures of scoured bases,flat-pebble limestone beds and various cross-beddings.The biogenic textures include m icrobiogenic structures(stromatolites)and metazoan disturbed structures(vertical burrow s).Three storm sedimentary successions are recognized in study area.The succession 1 consists of scoured bases,flat-pebble limestone beds and various cross-beddings,reflecting the in situ storm deposits formed in strong stage and weakening stage.The succession 2 is dom inated by scoured bases,flat-pebble limestone beds and mudstone-marl,representing the proximal storm deposits formed in strong stage and quiet stage.The succession 3 is characterized by scoured bases,various cross-beddings and stromatolite limestone beds,displaying the distal storm deposits formed in weakening stage and quiet stage.The above storm deposits are themulti-phase incomplete storm recordsatdifferentstorm processes.

storm deposit;Cambrian;Mantou Formation;biogenic structures;carbonate

P539.6

：A

：1672－4135（2014）03－0241-09

2014-04-28

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：豫西寒武紀(jì)沉積底質(zhì)變革與造跡方式響應(yīng)（41472083）；教育部高校博士點(diǎn)基金博導(dǎo)類聯(lián)合課題：豫西寒武紀(jì)遺跡組構(gòu)演化與環(huán)境制約（20114116110001）

齊永安（1963-），男，教授，主要從事遺跡化石與沉積學(xué)教學(xué)與科研工作，E-mail:qiya@hpu.edu.cn。