向坤鵬，賀永忠，安亞運，易成興，趙 磊，盤應(yīng)娟,陳明華

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

位于揚子板塊西南緣的南盤江盆地在泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)發(fā)育眾多大小不一的孤立碳酸鹽巖臺地，多數(shù)于二疊紀(jì)末—三疊紀(jì)初結(jié)束了臺地生長歷史[1-4]。這些孤立碳酸鹽巖臺地在早三疊世對沉積作用影響的精細(xì)過程尚存不同認(rèn)識：一種觀點認(rèn)為微生物巖與下伏上二疊統(tǒng)以縫合線接觸，不存在明顯的暴露或剝蝕[5]；另外一種觀點認(rèn)為在三疊紀(jì)微生物巖沉積之前，揚子地臺淺海區(qū)可能受剝蝕作用影響[6]；還有一種觀點認(rèn)為，揚子地臺在二疊紀(jì)末存在一次海平面下降事件，造成區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)地層與早三疊世微生物巖之間存在沉積間斷或剝蝕[7]，并在桂西北地區(qū)形成廣泛分布的古巖溶不整合面[8]。上述爭議一定程度上制約了南盤江盆地二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期的古地理重建。

安然地區(qū)位于南盤江盆地西北緣，是一個自泥盆紀(jì)至二疊紀(jì)持續(xù)發(fā)育的孤立碳酸鹽巖臺地[9]，屬于原地系統(tǒng)[10]，可以作為研究盆地內(nèi)孤立碳酸鹽巖臺地沉積演化的典型代表，目前表現(xiàn)為背斜構(gòu)造。位于背斜東段的者堡一帶發(fā)育良好的晚二疊世—早三疊世地層，詳細(xì)記錄了先成臺地對后期沉積作用的控制作用，為進行古地理演化研究提供了天然場所。本文在二疊系—三疊系界線(PTB)剖面測制基礎(chǔ)上，開展牙形石生物地層研究，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料進行綜合分析，為詳細(xì)解剖南盤江盆地二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期古地理演化提供沉積學(xué)證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南盤江盆地位于揚子板塊西南緣，是在早古生代褶皺基底上經(jīng)裂陷作用發(fā)育起來的再生盆地[11-12]。由于同時受古特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的復(fù)合作用，多條斷裂控制了盆地邊界，整體輪廓呈菱形[13-14][圖1(a)]。盆地自早泥盆世晚期開始裂陷，自此形成孤立碳酸鹽巖臺地-臺間深水海槽間列的“棋盤式”盆地格局[11-12]。這一沉積格局一直持續(xù)到二疊紀(jì)末。受晚二疊世—早三疊世之交臺地淹沒事件的影響，盆地內(nèi)大部分孤立碳酸鹽巖臺地消亡，結(jié)束了臺地生長歷史[2-4]。早三疊世基本延續(xù)了晚二疊世的古地理格局，在盆地內(nèi)形成一套廣泛分布的微生物巖[5]，可進行全球?qū)Ρ?。中三疊世，伴隨著區(qū)域上廣泛的火山活動，盆地西北緣發(fā)育延綿數(shù)百千米的臺地邊緣礁，盆地內(nèi)部則形成分布廣泛且厚度巨大的濁積巖系[15-17]。晚三疊世早期，受印支運動的影響，南盤江盆地發(fā)生構(gòu)造隆升，自此結(jié)束了長期以來的海相沉積歷史[2,18]。

圖(a)引自文獻(xiàn)[11],圖(b)引自文獻(xiàn)[19],圖(c)引自文獻(xiàn)[20],均有所改動圖1 南盤江盆地西北緣構(gòu)造格架及安然、者堡一帶區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Tectonic Framework of the Northwestern Margin of Nanpanjiang Basin and Geological Sketch Maps of Anran and Zhebao Regions

安然一帶位于南盤江盆地西北緣，是一個自泥盆紀(jì)發(fā)育起來的孤立碳酸鹽巖臺地[9]，目前表現(xiàn)為背斜構(gòu)造。背斜核部出露的最老地層為上石炭統(tǒng)黃龍組，主體巖性為淺灰色厚層狀—塊狀顆?；?guī)r，含有少量蟲筳、珊瑚等化石，整體為灘相沉積的產(chǎn)物；其上整合沉積了晚石炭世—中二疊世地層，組成背斜的兩翼，代表生物屑灘-礁相連續(xù)沉積[10]。受峨眉地幔柱活動影響，該區(qū)經(jīng)歷了不均勻地殼隆升，形成中、上二疊統(tǒng)之間的假整合，并導(dǎo)致晚二疊世沉積作用的東西分異[圖1(b)]。相變帶大致呈NW走向，安然背斜西部主要是以海綿灰?guī)r為代表的礁相沉積，東部則形成含燧石灰?guī)r的局限-開闊臺地相沉積[19-20]，局部殘留少量早三疊世地層。

者堡一帶位于安然背斜東段北翼[圖1(c)]，斷裂構(gòu)造方向以NEE向和NWW向為主，以逆斷層為主，兼具左行走滑特征。區(qū)內(nèi)出露最老地層為中二疊統(tǒng)茅口組，整體為一套厚層狀—塊狀生物屑灰?guī)r。上二疊統(tǒng)合山組假整合于茅口組之上，主要由中—厚層狀燧石灰?guī)r組成，含大量生物化石，代表局限-開闊臺地相沉積。中—下三疊統(tǒng)為連續(xù)沉積，主體由少量碳酸鹽巖和巨厚細(xì)碎屑巖組成。其中，羅樓組底部主要由微生物巖組成；中部以碎屑巖為主，含大量克氏蛤，局部夾薄層凝灰?guī)r；上部菊石灰?guī)r段含海生爬行動物化石[21]。者堡一帶地層詳細(xì)記錄了自二疊紀(jì)末生物大滅絕到中三疊世海相生態(tài)逐步復(fù)蘇的過程，為研究二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期孤立碳酸鹽巖臺地古地理演化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面

實測地層剖面位于廣西壯族自治區(qū)隆林縣者堡鄉(xiāng)西側(cè)約2 km處過興一帶[圖1(c)]，地理坐標(biāo)為(24°53′45.7″N，105°20′48.5″E)。露頭上地層層序、接觸關(guān)系清楚，二疊系—三疊系界線特征較為典型，羅樓組底部微生物巖發(fā)育較好，厚度接近7 m(圖2)。剖面詳細(xì)列述如下：

圖2 者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面照片及微生物巖下部樣品分布Fig.2 Photo of Permian-Triassic Boundary Section and Sample Distributions in the Lower Part of Microbialite in Zhebao Region

-------------整合-------------

中—下三疊統(tǒng)羅樓組(T1-2l)(上未見頂)

>9.2 m

6.淺灰綠色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖，水平層理發(fā)育，含少量王氏克氏蛤。頂部見灰白色薄層凝灰?guī)r夾層，厚2～4 cm

1.0 m

5.淺灰、灰色中層狀生物屑灰?guī)r，含大量小殼化石和少量棘皮，中上部含薄層黃鐵礦。于0.1 m處采集1件牙形石樣品，樣品編號為YC5-1，主要含Hindeodusparvus、Hindeodusinflatus、Hindeoduscf.changxingsis等

0.2 m

4.灰色、深灰色塊狀微生物巖，新鮮面上表現(xiàn)為明暗相間的條紋狀結(jié)構(gòu)，局部形成微生物丘,含少量介形類。層中共采集7件牙形石樣品，經(jīng)處理只有3件含牙形石。其中,樣品YC4-1位于0.1 m處，含Hindeoduspraeparvus、Hindeodussp.、Merrillinaultima；樣品YC4-2位于0.4 m處，含Hindeoduspraeparvus、Ligonodinasp.；樣品YC4-4位于1.5 m處，含Hibbardellacf.lautissima

6.9 m

3.灰色、淺灰色中—厚層狀含礫骨架灰?guī)r-生物屑灰?guī)r。生物骨架呈叢管狀，直徑為1～2 cm，含古勃貝、海百合等化石。礫石位于頂部，呈扁平狀，主要巖性為生物屑灰?guī)r，含大量蟲筳科化石。該層頂、底均發(fā)育明顯的侵蝕面，地層整體呈透鏡狀。層中采集的2件樣品經(jīng)處理，未發(fā)現(xiàn)其中含牙形石

1.1 m

-------------整合-------------

上二疊統(tǒng)合山組(P3h)(下未見底)

>9.7 m

2.深灰色中—厚層狀—塊狀含燧石生物屑灰?guī)r。該層含大量蟲筳類，局部見順層分布的燧石條帶，頂部見腕足化石大致順層密集分布。于0.75 m處采集1件牙形石樣品，樣品編號為YC2-1，含Clarkinasp.

0.8 m

1.深灰色厚層狀—塊狀含燧石生物屑灰?guī)r。生物屑由海百合莖、海綿、腹足及少量蟲筳組成。燧石呈透鏡狀，大致順層分布。采集的2件樣品經(jīng)處理后，未發(fā)現(xiàn)其中含牙形石

8.9 m

-------------整合-------------

實測地層剖面顯示，羅樓組底部存在明顯的侵蝕面[圖3(a)]，與下伏合山組在巖石組合、沉積構(gòu)造等方面顯示明顯差異。合山組頂部主要巖性為中—厚層狀—塊狀含燧石灰?guī)r，含大量生物屑[圖3(b)、(c)]，主要為海百合莖、海綿、腹足、蟲筳及植物碎屑等，在頂部含大量腕足化石。羅樓組底部發(fā)育骨架灰?guī)r[圖3(d)、(e)]，整體呈透鏡狀，含大量生物屑[圖3(f)]，局部含少量扁平狀礫石[圖3(a)]，成分主要為生物屑灰?guī)r、燧石灰?guī)r，富含蟲筳科化石[圖3(g)]。微生物巖整合沉積于骨架灰?guī)r之上[圖3(h)]，新鮮面可見明暗相間的條帶狀結(jié)構(gòu)[圖3(i)]。微生物巖之上，發(fā)育厚度為20 cm的生物屑灰?guī)r，與上覆碎屑巖段整合接觸[圖3(j)]，含大量小殼化石，中上部發(fā)育極薄層黃鐵礦[圖3(k)]，指示形成于缺氧還原環(huán)境。其上碎屑巖中富含克氏蛤，局部含薄層凝灰?guī)r夾層[圖3(l)]。

圖3 者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面典型照片F(xiàn)ig.3 Typical Photos of Permian-Triassic Boundary Section in Zhebao Region

3 牙形石生物地層

在者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面中系統(tǒng)采集13件牙形石樣品。經(jīng)過處理，其中5件樣品含牙形石(圖4)。根據(jù)化石資料綜合分析與對比，可將其劃分為2個牙形石帶，自下而上依次為Hindeoduspraeparvus帶和Hindeodusparvus帶。

3.1 Hindeodus praeparvus帶

該牙形石帶位于剖面第4層微生物巖段下部，以含大量帶分子Hindeoduspraeparvus為特征，伴生分子包括Merrillinaultima、Ligonodinasp.及Hibbardellacf.lautissima等。由于剖面中多數(shù)樣品均不含牙形石，其底、頂界存在不確定性。

在第4層的兩件樣品中發(fā)現(xiàn)較豐富的Hindeoduspraeparvus，伴生上二疊統(tǒng)最上部的標(biāo)準(zhǔn)分子Merrillinaultima，時代屬于晚二疊世最晚期。前人研究認(rèn)為Hindeoduspraeparvus是晚二疊世最晚期的牙形石帶分子[22]，常伴生于Hindeoduschangxingensis-Clarkinazhejiangensis帶的上部[23]，代表晚二疊世長興階最高層位[23-24]。

圖(a)為Hindeodus praeparvus，采自樣品YC4-1；圖(b)為Hindeodus praeparvus，采自樣品YC4-2；圖(c)～(e)為Hindeodus parvus P1分子，采自樣品YC5-1；圖(f)為Hindeodus parvus P2分子，采自樣品YC5-1；圖(g)為Hindeodus parvus M分子，采自樣品 YC5-1；圖(h)～(j)為Hindeodus inflatus，采自樣品YC5-1；圖(k)為Hindeodus cf. changxingsis，采自樣品YC5-1圖4 者堡一帶羅樓組底部牙形石分子Fig.4 Conodonts at the Bottom of Luolou Formation in Zhebao Region

3.2 Hindeodus parvus帶

因第4層中上部所采集樣品中未獲得牙形石，初步研究將該牙形石帶限定于剖面第4層中上部至第5層，以帶分子Hindeodusparvus大量出現(xiàn)為特征，伴生Hindeodusinflatus，Hindeoduscf.chang-xingsis等。其中，Hindeodusparvus是多分子器官種，目前國內(nèi)外均以P1分子的首現(xiàn)作為三疊紀(jì)的開始[25-26]。在樣品YC5-1中不僅發(fā)現(xiàn)有P1分子，還發(fā)現(xiàn)部分枝形分子，并伴生有晚二疊世最晚期至早三疊世最早期的分子Hindeodusinflatus，指示該牙形石帶的時代為印度期格里斯巴赫亞期[27]。在中國海相三疊紀(jì)牙形石生物地層序列框架中，Hindeodusparvus帶為印度階底部第一個牙形石帶[28]。

4 討 論

4.1 二疊系—三疊系界線的確定

南盤江盆地在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期沉積地層、化石記錄完整而且豐富，前人對盆地內(nèi)多個典型界線剖面均進行過詳細(xì)的研究[圖5(a)][29]。在區(qū)域地質(zhì)填圖過程中，主要依據(jù)巖石組合、生物面貌及沉積構(gòu)造特征的差異劃分巖石地層單元[30]，以微生物巖的出現(xiàn)劃分為下三疊統(tǒng)，并據(jù)此限定二疊系—三疊系界線的大致位置。盆地內(nèi)多數(shù)二疊系—三疊系界線剖面研究結(jié)果[圖5(b)]顯示：依據(jù)牙形石生物地層所確定的界線，多數(shù)位于羅樓組微生物巖段中下部，在層位上總是略高于巖石地層單元劃分所限定的界線位置。例如，位于大貴州灘南緣的和平剖面上，微生物巖總厚度為13.5 m，Hindeodusparvus出現(xiàn)在離微生物巖段底部0.65 m處[5]；在蘭木、田壩剖面上，微生物巖總厚度分別為7 m和4 m，Hindeodusparvus分別出現(xiàn)在離微生物巖段底部約4.5 m和1.5 m處[31]；在太平剖面上，微生物巖總厚度約4.6 m，Hindeodusparvus出現(xiàn)在離微生物巖段底部1 m處[32]。只有少數(shù)剖面資料顯示二疊系—三疊系界線位于微生物巖段底部，如位于大貴州灘北部的大文剖面[7]和打講剖面[33-34]。整體而言，南盤江盆地羅樓組微生物巖段底部在時代上仍有部分屬于晚二疊世，根據(jù)Hindeodusparvus首現(xiàn)確定的二疊系—三疊系界線多位于微生物巖段下部。

圖(a)引自文獻(xiàn)[29]；圖(b)和平剖面引自文獻(xiàn)[5]，蘭木、田壩剖面引自文獻(xiàn)[31]，太平剖面引自文獻(xiàn)[32]圖5 南盤江盆地二疊系—三疊系界線剖面位置及其與微生物巖相對位置關(guān)系Fig.5 Position of Permian-Triassic Boundary Sections and Their Relative Position Relation with Microbiolites in Nanpanjiang Basin

牙形石生物地層研究結(jié)果顯示，者堡剖面第4層下部為Hindeoduspraeparvus帶，屬于晚二疊世長興晚期。盡管只在第5層中才明確含有豐富的Hindeodusparvus，可以指示二疊系—三疊系界線的上限，但剖面第4層上部厚度為5.5 m的地層中未發(fā)現(xiàn)含有牙形石，因此，未能準(zhǔn)確限定帶分子Hindeodusparvus首現(xiàn)的具體位置。結(jié)合前人關(guān)于二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期牙形石帶的劃分觀點，Hindeoduspraeparvus帶與Hindeodusparvus帶分別代表了二疊紀(jì)最晚期和三疊紀(jì)最早期牙形石帶，以帶分子Hindeodusparvus首現(xiàn)進行劃分，據(jù)此可以肯定二疊系—三疊系界線位于第4層內(nèi)部。通過對比南盤江盆地主要界線剖面中Hindeodusparvus出現(xiàn)的位置與微生物巖的關(guān)系，限定二疊系—三疊系界線位于剖面第4層1.5 m處。

圖(a)中的箭頭指示為化石位置，大致順層分布圖6 者堡一帶合山組與羅樓組接觸關(guān)系特征Fig.6 Characteristics of Contact Relationship Between Heshan Formation and Luolou Formation in Zhebao Region

4.2 礫石特征及物源指示

者堡剖面二疊系—三疊系界線特征清晰，表現(xiàn)為兩期明顯的沖刷面[圖6(a)]，其間沉積的骨架灰?guī)r中含有少量礫石。礫石主要分布于第3層頂部，而底部未見，且有順層分布的大量腕足化石[圖6(b)～(d)]，指示早期隆升相對緩慢，未形成強烈的蝕頂作用。礫石層位指示安然一帶最大程度的隆升和蝕頂作用。礫石成分較為單一，主要見燧石灰?guī)r、生物屑灰?guī)r礫石，含有大量的蟲筳科化石。暗示礫石的物源區(qū)巖石組成不復(fù)雜，巖性以含燧石灰?guī)r、生物屑灰?guī)r為主。礫石呈橢圓狀，扁平面與層面一致，較好的磨圓指示礫石經(jīng)過較長時間的風(fēng)化作用。明顯的沖刷面構(gòu)造指示沉積時具有較強的水動力條件，礫石經(jīng)歷了短距離搬運。

南盤江盆地在晚二疊世一直延續(xù)了深水盆地相與鑲嵌其間的孤立碳酸鹽巖臺地相間的古地理格局，位于盆地西北緣的安然一帶主要出露石炭紀(jì)—二疊紀(jì)碳酸鹽巖，是一個自泥盆紀(jì)開始發(fā)育的孤立碳酸鹽巖臺地。臺地在晚二疊世形成東西向沉積分異，所形成的礁相帶在古地理上表現(xiàn)為沉積水體更淺、臺地區(qū)沉積水體相對略深、臺地周緣則更深水的沉積環(huán)境，這種古地理分布格局限定者堡一帶羅樓組底部的礫石來自安然孤立碳酸鹽巖臺地之上。

4.3 對古地理演化的指示

區(qū)域地質(zhì)填圖資料顯示，安然北部地區(qū)風(fēng)化殘留了少量羅樓組地層，呈向斜構(gòu)造疊覆于合山組之上[19-20]。二疊系—三疊系界線之上未見明顯的微生物巖發(fā)育，羅樓組底部巖性主要為含砂屑泥質(zhì)條帶灰?guī)r，厚度不足2 m，發(fā)育小型斜層理，指示較強的水動力環(huán)境，向上發(fā)育碎屑巖段。根據(jù)露頭特征分析認(rèn)為，該處可能受局部環(huán)境限制，導(dǎo)致微生物巖段不發(fā)育，從而形成了與微生物巖段同時異相的含砂屑泥質(zhì)條帶灰?guī)r沉積。

區(qū)域地質(zhì)資料顯示，合山組沉積的時間上限為長興期[20，30]，結(jié)合本次研究獲得的牙形石資料對羅樓組底部微生物巖段沉積時代的限定，綜合分析認(rèn)為安然—者堡一帶在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期古地理經(jīng)歷了如下演化過程(圖7)：瓜德魯普世末期，受東吳運動的影響，南盤江盆地內(nèi)發(fā)生大規(guī)模海退，形成中二疊統(tǒng)頂部的假整合，其后沉積的上二疊統(tǒng)在安然一帶顯示明顯的東西向沉積分異，并形成西高東低的古地理格局；長興晚期，安然—者堡一帶臺地整體緩慢抬升，局部地區(qū)成為高出海平面的碳酸鹽巖島嶼，強烈的蝕頂作用所形成的含燧石灰?guī)r團塊具有較好的磨圓，并在搬運過程中對下伏地層形成侵蝕；長興晚期—印度期格里斯巴赫亞期，南盤江地區(qū)發(fā)生快速海侵，微生物巖開始廣泛發(fā)育，安然—者堡一帶再次淹沒并接受沉積。綜上所述，安然—者堡一帶在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期整體經(jīng)歷了緩慢隆升→局部暴露形成島嶼并接受風(fēng)化剝蝕→再次淹沒接受沉積的過程。

圖7 安然—者堡一帶二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期古地理演化過程Fig.7 Paleogeographic Evolution Process in Permian-Triassic Transition Period in Anran-Zhebao Region

5 結(jié) 語

(1)南盤江盆地西北緣安然背斜東段者堡一帶羅樓組下部灰?guī)r段包含2個牙形石帶，自下而上依次為Hindeoduspraeparvus帶與Hindeodusparvus帶。根據(jù)區(qū)域剖面資料對比，將二疊系—三疊系界線限定于剖面第4層1.5 m處微生物巖中。

(2)根據(jù)二疊系—三疊系界線剖面露頭特征，結(jié)合同期古地理背景綜合分析，限定羅樓組底部的灰?guī)r礫石物源區(qū)為安然孤立碳酸鹽巖臺地。安然—者堡一帶先成臺地在長興晚期整體隆升，局部曾短暫暴露形成島嶼，接受風(fēng)化剝蝕。安然—者堡一帶在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時期整體經(jīng)歷了緩慢隆升→局部暴露形成島嶼并接受風(fēng)化剝蝕→再次淹沒接受沉積的過程。

牙形石鑒定得到云南地質(zhì)調(diào)查院古生物研究所董致中研究員、王偉高級工程師的大力幫助，掃描電鏡照相得到中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所茅永強老師的支持，在此一并表示衷心感謝！