傅良同,徐 翰,楊曉光,潘網(wǎng)生,許玉鳳

1.黔南民族師范學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院,貴州 都勻 558000

2.原武警黃金第十支隊(duì),云南 昆明 650100

上揚(yáng)子板塊古生界奧陶系的沉積相和古地理分布研究對(duì)重建揚(yáng)子板塊構(gòu)造-沉積演化格局具有重要意義，奧陶系豐富的碳酸鹽巖-碎屑巖沉積相為探索特定地質(zhì)歷史時(shí)期的沉積演化序列和海洋成巖作用等提供了重要的依據(jù)[1,2]。張鳴韶、梅冥相、馮增昭等眾多學(xué)者從構(gòu)造、巖石、沉積和層序等多方面對(duì)上揚(yáng)子板塊奧陶系地層進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了許多重要成果與認(rèn)識(shí)[3-5]。張鳴韶和盛莘夫于1958年在貴州北部發(fā)現(xiàn)并命名了奧陶系紅花園組[3]。根據(jù)化石和巖相的分布特征，梅冥相等認(rèn)為紅花園組基本延續(xù)了下伏桐梓組的沉積特征，但水體的持續(xù)擴(kuò)張導(dǎo)致更加動(dòng)蕩和高能的沉積環(huán)境[4]。馮增昭等認(rèn)為紅花園組屬于揚(yáng)子碳酸鹽巖臺(tái)地的一部分[5]。孫挪亞等利用地球化學(xué)分析方法確認(rèn)了紅花園組夾雜的層狀硅質(zhì)巖是硅質(zhì)熱液流體與原地生物碎屑灰?guī)r發(fā)生熱液交代作用的產(chǎn)物[6]。淡永等證實(shí)了紅花園組存在古巖溶，識(shí)別了埋藏的古巖溶地貌和風(fēng)化殼巖溶復(fù)合體[7]。何犇等認(rèn)為紅花園組可劃分為三個(gè)相對(duì)連續(xù)、完整的次級(jí)海侵退積過(guò)程[8]。

本文的研究區(qū)位于貴州都勻地區(qū)，黔南凹陷中部（圖1）。通過(guò)對(duì)都勻剖面的紅花園組的野外地質(zhì)調(diào)查和巖石薄片的鏡下觀察，作者進(jìn)行了紅花園組小層和沉積微相劃分，結(jié)合層序地層和沉積體系域的識(shí)別，分析紅花園組早期白云巖潮坪與中-后期強(qiáng)烈水動(dòng)力淺灘沉積的演化過(guò)程，并闡述了紅花園組地層在巖相分布上的時(shí)空差異特征。

1 紅花園組剖面概況

研究剖面位于貴州省都勻市西南22 km，剖面起點(diǎn)26°4'16"N、107°50'06"E，終點(diǎn)26°4'8"N、107°50'39"E，海拔970～1020 m。剖面紅花園組總厚度59.3 m，劃分為7個(gè)小層（圖2）：

圖2 都勻紅花園組地層剖面Fig.2 Stratigraphic section of Honghuayuan formation in Yundu

①小層1：灰質(zhì)薄層白云質(zhì)灰?guī)r，泥巖夾層，層厚1.5 m。采集樣品號(hào)DJ1-1。

②小層2：中-厚層白云巖、夾互層微晶灰?guī)r、灰質(zhì)頁(yè)巖與泥巖互層，層厚11.6 m。采集樣品號(hào)DJ2-1。

③小層3：淺灰色泥質(zhì)顆粒灰?guī)r與黃綠色頁(yè)巖互層，層厚2.4 m。采集樣品號(hào)DJ3-1。

④小層4：薄層喀斯特角礫巖，薄層生物碎屑灰?guī)r和黃綠色頁(yè)巖，偶有瘤狀灰?guī)r夾層，層厚2.8 m。采集樣品號(hào)DJ4-1。

⑤小層5：灰色厚層生物碎屑灰?guī)r與薄白云巖、黃泥巖互層，層底為巖溶角礫巖，層厚31.8 m。采集樣品號(hào)DJ5-1。

⑥小層6：灰黑色厚層頁(yè)巖和粉砂巖、微晶灰?guī)r、礁灰?guī)r互層，含少量腕足類、貝類化石碎片，層厚7.9 m。采集樣品號(hào)DJ6-1。

⑦小層7：淺灰色薄層生物碎屑灰?guī)r，夾黑色頁(yè)巖薄層，含三葉蟲、腕足類和其他貝類化石，層厚1.3 m。采集樣品號(hào):DJ7-1。

2 碳酸鹽巖微相與沉積環(huán)境

對(duì)都勻剖面的紅花園組碳酸鹽巖地層由下至上進(jìn)行了取樣，標(biāo)記了巖性驟變部位并制作了變化處巖樣的巖石薄片。參考Dunham以及金振奎等的溶解碳酸鹽巖分類方案，識(shí)別出下列13個(gè)微相，揭示紅花園組在沉積環(huán)境變化時(shí)伴隨的巖相變化[10,11](圖3)。

微相1(圖4a):生屑巖屑顆粒灰?guī)r。巖石骨架主要為生物碎屑顆粒，巖屑充填其間。生物碎屑含量占灰?guī)r體積的70%左右，主要由腕足類、三葉蟲類等組成，分選、磨圓度低，無(wú)定向排列。亮晶方解石膠結(jié)，偶見灰泥質(zhì)膠結(jié)。沉積環(huán)境:高能量淺灘。

微相2(圖4b):生屑鮞?；?guī)r?；?guī)r骨架由生物碎屑和鮞粒組成，基質(zhì)為磨圓度較高的泥灰?guī)r和灰?guī)r碎屑，膠結(jié)物為亮晶方解石。沉積環(huán)境:高能量淺灘。

微相3:巖屑灰?guī)r。巖石骨架為泥灰?guī)r和白云巖碎屑等，腕足類、棘皮類、三葉類等化石填充于巖屑骨架的空間中?；|(zhì)還包括細(xì)粒級(jí)灰?guī)r碎屑混合物，顆粒分布紊亂，無(wú)層理特征，屬于巖溶角礫巖沉積。亮晶方解石膠結(jié)，偶有渾濁的泥質(zhì)膠結(jié)物。沉積環(huán)境:高能量淺灘。

微相4(圖4c):鮞粒灰?guī)r。該層為含厘米級(jí)高磨圓度鮞粒的鮞粒灰?guī)r。鮞粒間填充軟體動(dòng)物碎屑和顆粒狀灰?guī)r巖屑。沉積環(huán)境:中高能淺灘。

微相5(圖4d):巖屑顆粒灰?guī)r。鏡下觀察到大量隨機(jī)分布的粗-細(xì)?；?guī)r巖屑、生物碎屑和泥灰?guī)r碎屑顆粒，偶見若干毫米級(jí)化石顆粒，表現(xiàn)出微晶化和層理定向排列?；|(zhì)為少量泥質(zhì)和石英質(zhì)。沉積環(huán)境:中能量淺灘。

圖3 都勻剖面紅花園組巖性柱狀圖Fig.3 the lithological Column map of Honghuayuan profile in Yundu

圖4 都勻剖面紅花園組碳酸鹽巖薄片微相Fig.4 Carbonate slice microfacies of Honghuayuan formation on Duyun section

微相6：巖屑生屑灰?guī)r。泥質(zhì)灰?guī)r碎屑磨圓度較高，生物碎屑以三葉蟲、腕足類和棘皮類化石為主，部分碎屑顆粒邊緣存在泥晶包裹。顆粒骨架被亮晶方解石膠結(jié)，部分為泥質(zhì)膠結(jié)。沉積環(huán)境:中-高能量淺灘。

微相7(圖4e):生屑巖屑顆?；?guī)r。該層含毫米級(jí)的泥灰?guī)r巖屑，巖屑呈橢圓形至圓形，磨圓度高。巖屑和少量泥質(zhì)動(dòng)物化石填充了次毫米級(jí)泥灰?guī)r巖屑的骨架空間。亮晶方解石膠結(jié)。沉積環(huán)境:高能量淺灘。

微相8(圖4d):硅質(zhì)巖。該薄層硅質(zhì)巖夾于厚層碳酸鹽巖中，主要為含鐵雜質(zhì)的硅質(zhì)巖，由二氧化硅、碳酸鹽、氧化鐵等組成。生物碎屑化石極少見。

微相9(圖4g):生屑灰?guī)r。大量的腕足類、棘皮類和三葉蟲化石碎屑密集堆積，未見分選和分層，偶見氧化層。粗三葉蟲顆?？蛇_(dá)次厘米級(jí)。含少量石英碎屑和灰泥質(zhì)基質(zhì)。沉積環(huán)境:快速堆積高能淺灘。

微相10(圖4h):灰質(zhì)白云巖。該層由結(jié)晶良好的白云巖構(gòu)成，含少量石灰質(zhì)。生物碎屑在結(jié)晶過(guò)程中被集中破碎和溶解。沉積環(huán)境:白云巖潮坪-中能淺灘。

微相11:瘤狀灰?guī)r?；液谏鰻罨?guī)r主要由瘤狀結(jié)核和基質(zhì)組成。結(jié)核呈不規(guī)則的透鏡狀、條狀和扁圓形特征，由方解石結(jié)晶而成?；|(zhì)呈條形包繞瘤體。除方解石外，基質(zhì)物質(zhì)還包含少量泥質(zhì)和石英巖屑。沉積環(huán)境：低能開闊臺(tái)地。

微相12(圖4i)：燧石灰?guī)r。毫米級(jí)的燧石隨機(jī)分布于泥灰質(zhì)基質(zhì)，指示了廣闊碳酸鹽巖臺(tái)地的靜止深水沉積環(huán)境。沉積環(huán)境:低能局限臺(tái)地。

微相13:泥質(zhì)條帶白云質(zhì)灰?guī)r。泥質(zhì)條帶位于鏡下中部，其間分布有自形良好的白云石微晶。條帶下部壓融縫合線內(nèi)包裹大量白云石晶粒和少量粉砂巖巖屑。條帶上部為粉砂質(zhì)-泥質(zhì)灰?guī)r。沉積環(huán)境:白云巖潮坪。

3 紅花園組層序地層與體系域

都勻剖面的紅花園組屬于三級(jí)Ⅱ型層序體系，主要包括海侵體系域和高位體系域，代表陸棚邊緣相的低位體系域不發(fā)育[4,12]。該層序頂界為紅花園組頂，層序底界可追溯至下伏桐梓組二段頂部的白云巖，界面處古生物種類、豐度，元素地球化學(xué)特征等存在明顯突變，反映了沉積環(huán)境的改變[4,13,14]。

3.1 海侵體系域

由于低水位體系域的缺失，海侵體系域地層直接與下伏地層整合接觸。層序底部主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、薄層頁(yè)巖和燧石灰?guī)r等，包括微相9～13。露頭上沖刷-充填構(gòu)造較為常見，偶見腕足類、頭足類、三葉蟲等化石在，指示了海侵侵蝕面。副層序由下至上，依次為厚層生物碎屑顆?；?guī)r、泥狀條痕生物碎屑灰?guī)r和球狀灰?guī)r，薄層灰?guī)r與頁(yè)巖透鏡體互層；同時(shí)生物碎屑石灰?guī)r厚度向上逐漸遞減，巖屑顆粒由粗變細(xì)，反映次級(jí)副層序的海侵特征。

3.2 高位體系域

紅花園組發(fā)育的高位體系域主要由密集的生屑-巖屑灰?guī)r、巖溶角礫巖、鮞?；?guī)r等組成，包括微相1～7。副層序的粒度向上細(xì)化，總體上呈退積特征。體系域地層中甲殼類生物化石非常豐富，包括雙殼類、腕足類、三葉類、囊類等，局部發(fā)育礁灰?guī)r。紅花園組內(nèi)的化石普遍分布在高位體系域，保存較差，指示沉積環(huán)境相對(duì)動(dòng)蕩。鏡下和露頭可見的灰?guī)r白云巖化和等軸亮晶方解石，說(shuō)明該體系域是受大氣降水影響的潛流環(huán)境，沉積水體極淺，礁體被部分侵蝕和溶解。上述現(xiàn)象表明了一個(gè)碳酸鹽巖臺(tái)地旋回的結(jié)束，即紅花園組頂為該三級(jí)層序的頂界。

4 紅花園組的沉積環(huán)境

上揚(yáng)子板塊的奧陶系沉積相帶的分布表明，古地理格局控制水體的深度，進(jìn)而控制古生物群落的形成[2,13,15]。盡管研究區(qū)所處的上揚(yáng)子板塊在奧陶紀(jì)時(shí)期總體處于被動(dòng)大陸邊緣沉積體系之下，局部的沉積建造和化石組合仍受特定沉積環(huán)境控制[14]。分析上揚(yáng)子板塊紅花園組濱淺海化石組合與沉積特征，能夠厘定生物群落和沉積環(huán)境的差異性。

上揚(yáng)子板塊紅花園組上段的沉積環(huán)境基本處于潮間帶和潮下帶，中-下段的鮞粒灰?guī)r和破碎的礁建造則指示了極淺且動(dòng)蕩的沉積水體[2,14-16]。都勻剖面中僅局部可見的鈣質(zhì)礁體建造主要由疊層石、生物碎屑碎片和藻類等化石、碎屑形成，是濱岸潮坪沉積相的顯著特征。自北至南，根據(jù)貴州的紅花園剖面、烏當(dāng)剖面、水壩塘剖面和都勻剖面沉積相識(shí)別的古水深變化規(guī)律表明，高能淺灘的鈣質(zhì)微生物群落更常見，造礁生物群落發(fā)育程度低且破碎[2,17,18]。下?lián)P子皖南地區(qū)奧陶系地層的生物多樣性和疊層石群落特征也相對(duì)單一，附礁生物也缺乏多樣性[19]。中揚(yáng)子板塊的生物群落發(fā)育，主要是苔蘚蟲、海綿、瓶筐石等，形成一系列礁丘。灘相沉積建造主要由腕足類、棘綱、三葉蟲等動(dòng)物的碎片組成，常與礁相巖互層[20]。因此，上揚(yáng)子板塊的生物多樣性與礁建造發(fā)育明顯弱于中揚(yáng)子板塊而與下?lián)P子板塊相當(dāng)[17-19]。

都勻剖面紅花園組下段的沉積環(huán)境是白云巖臺(tái)地相向白云質(zhì)潮坪相過(guò)渡的階段，甲殼類生物群發(fā)育較弱且缺乏后生化石；薄層白云巖的出現(xiàn)表明該段部分繼承了桐梓組和婁山關(guān)組強(qiáng)烈蒸發(fā)和高鹽度的沉積環(huán)境。紅花園組中段，良好的水動(dòng)力環(huán)境沉積了厚層的灰?guī)r；該段的高巖屑磨圓度、亮晶方解石膠結(jié)物和氧化層的出現(xiàn)指示了波動(dòng)海平面狀況下的近岸潮間-潮下帶沉積相，動(dòng)蕩的水動(dòng)力環(huán)境促使沉積水體的鹽度逐漸降低，逐漸繁盛的生物群落導(dǎo)致了生屑灰?guī)r的形成；而極淺的水深和海平面波動(dòng)使造礁作用受到影響。紅花園組上段常見鮞?；?guī)r露頭；湍流的水動(dòng)力環(huán)境、高水溫和過(guò)飽和CaCO3供給是鮞粒發(fā)育的必要條件，也是高能量淺灘的重要指示。因此，紅花園組由底至頂?shù)纳锶郝浜统练e相變化：白云巖臺(tái)地-潮坪到高能生屑巖屑淺灘的變化，代表著一個(gè)次級(jí)海侵過(guò)程。

5 結(jié)論

通過(guò)野外露頭觀察和鏡下薄片分析，本文初步厘定了貴州都勻剖面紅花園組的沉積微相和層序地層格架；可具體劃分出13個(gè)沉積微相和一個(gè)具有海侵體系域和高位體系域的三級(jí)Ⅱ型層序。紅花園組下段以白云巖臺(tái)地-白云質(zhì)潮坪相為主，繼承了寒武紀(jì)-早奧陶世的高鹽、強(qiáng)蒸發(fā)環(huán)境；中-上段沉積期，強(qiáng)烈的水動(dòng)力淺灘沉積控制了研究區(qū)，形成典型的鮞?；?guī)r、生屑巖屑灰?guī)r等指示高能淺灘的沉積巖。紅花園組沉積巖性-生物群落的垂向差異，表明該時(shí)期可能存在由于海平面深度變化而導(dǎo)致的次級(jí)海侵過(guò)程。