湯海磊 ，梁瑞 ，伊海生 ,3，李高杰

（1. 成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院, 四川 成都 610059；2. 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 成都綜合巖礦測(cè)試中心, 四川 成都 610081；3. 油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059）

前言

白堊紀(jì)是距今較近且持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一個(gè)溫室氣候期[1]，干旱、炎熱基本籠罩整個(gè)特提斯域[2-4]。尤其是內(nèi)陸地區(qū)呈現(xiàn)廣闊的沙漠氣候環(huán)境，以北半球中低緯度大面積的白堊紀(jì)沙漠沉積最為典型[5-10]，如信江盆地[10-12]、蘇北盆地[13-14]、江漢盆地[15]和四川盆地[16-17]、蘭坪-思茅盆地[9,18-20]以及泰國(guó)呵叻盆地[5]等地區(qū)。上述白堊紀(jì)沙漠群均以發(fā)育厚層狀紅色砂巖為特征，而楚雄盆地作為東亞內(nèi)陸盆地群之一，白堊系廣泛發(fā)育紅色碎屑巖夾蒸發(fā)巖的組合，但未有風(fēng)成沉積的報(bào)道。目前而言，前人研究多認(rèn)為楚雄盆地白堊系歸屬于河流、濱湖相沉積[21-22]；針對(duì)江底河組，前人僅提及其出露的石膏層指示干鹽湖相，反映楚雄盆地在白堊紀(jì)晚期處于炎熱干旱的古氣候環(huán)境[23-24]。同時(shí)，楚雄盆地上白堊統(tǒng)在局部地區(qū)發(fā)育的大型交錯(cuò)層理、平行層理、同生泥礫等沉積構(gòu)造，特別是高成熟度砂巖的巖石學(xué)特征并沒(méi)有得到較好的描述和總結(jié)，其沉積環(huán)境的解釋仍顯不足。石英顆粒作為一種最常見(jiàn)的造巖礦物，由于較大的硬度和較高的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在搬運(yùn)和沉積過(guò)程中，保存有不同地質(zhì)營(yíng)力在石英顆粒表面形成的微形貌特征和組合[25-27]。因此，石英顆粒表面特征常作為識(shí)別不同沉積環(huán)境的一個(gè)重要技術(shù)手段。

江底河組發(fā)育高成熟度砂巖間夾蒸發(fā)巖薄層，石英顆粒具有較為典型的風(fēng)成作用特征，是研究風(fēng)成沉積（風(fēng)成砂）和水成沉積（鹽湖）相互作用的理想對(duì)象?；谏鲜隹茖W(xué)問(wèn)題和方法，對(duì)楚雄盆地上白堊統(tǒng)江底河組紅色厚層狀碎屑巖的石英顆粒表面特征進(jìn)行詳細(xì)研究，系統(tǒng)分析該套紅層形成的古環(huán)境條件以及鹽湖環(huán)境中風(fēng)成砂的微觀特征。同時(shí)，探討了古代風(fēng)成石英顆粒和現(xiàn)代沙漠石英顆粒之間表面形態(tài)特征的差異，建立了沉積環(huán)境演化與石英顆粒微形貌特征的模式。

1 地質(zhì)背景

楚雄盆地位于揚(yáng)子地臺(tái)西南邊緣，是一個(gè)受到后期強(qiáng)烈改造的殘留盆地。構(gòu)造上，楚雄盆地位于揚(yáng)子克拉通西緣古生代被動(dòng)大陸邊緣過(guò)渡殼基底之上，呈狹長(zhǎng)狀?yuàn)A于哀牢山造山帶和麗江臺(tái)緣褶皺帶之間[28-30]，主體屬康滇構(gòu)造帶，是特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的結(jié)合部位。盆地北與攀西裂谷系相連，西為特提斯-青藏構(gòu)造域的三江構(gòu)造帶，北西以紅河-哀牢山斷裂構(gòu)造帶為界，南與滇西蘭坪-思茅盆地相隔[28]（圖1A、1B）。中生代以來(lái)，在特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域多期聯(lián)合和多次疊加過(guò)程中，楚雄盆地所屬盆地邊界及盆地內(nèi)不同展布方向的先存基底斷裂產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)特征，控制了其所屬地層塊分異的復(fù)雜構(gòu)造演化過(guò)程[31-32]。

圖1 A）東南亞構(gòu)造簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)[37]修改）；B）楚雄盆地地質(zhì)圖（據(jù)20張1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖清繪）C）楚雄盆地及鄰區(qū)白堊系地層與對(duì)比（據(jù)文獻(xiàn)[9,18,33-34]修改）Fig.1 A) Structural outline of Southeast Asia(modified according to literature [37)]; B) Geological map of ChuXiong Basin(according to 201∶200,000 geological maps); C) Cretaceous strata and correlation in Chuxiong Basin and adjacent areas(modified according to literature [9,18,33-34])

楚雄盆地廣泛出露三疊系、侏羅系、白堊系地層，其中，白堊系地層最為發(fā)育，從底置頂依次為下白堊統(tǒng)高峰組、中白堊統(tǒng)普昌河組和馬頭山組以及上白堊統(tǒng)江底河組和趙家店組[9,18,33-34](圖1C)。其中，高峰寺組分布廣泛，巖性主要為河流相灰色薄至中厚層狀砂巖或粉砂巖，局部為灰色石英砂巖夾紅色泥巖，與下伏上侏羅統(tǒng)妥甸組為假整合接觸[35]；普昌河組巖性主要為紅色泥巖夾泥灰?guī)r、薄層砂巖，局部可見(jiàn)薄層鈣結(jié)殼沉積，為一套半干旱氣候背景下的河-湖相沉積，與下伏高峰寺組整合接觸；馬頭山組主要為一套紅色石英砂巖夾礫巖及泥巖，砂巖可見(jiàn)大型板狀交錯(cuò)層理，與下伏普昌河組為假整合接觸；江底河組與下伏馬頭山組整合接觸，巖性多為雜色泥巖、紅色粉砂巖夾石膏，局部可見(jiàn)紅色細(xì)砂巖，為氣候炎熱期湖水面積相對(duì)縮小背景下的干鹽湖沉積。特征化石組有輪藻：Charites sad-leri(Unger)Horn et Rantzieu，Obtusochara lanpingensisZ. Wang et al.；孢粉：Schizaeosporites；葉肢介：Barchygraplasp.。在Trigonioides,Plicatounio兩屬為主的淡水瓣鰓類(lèi)動(dòng)物群占優(yōu)勢(shì)外，其中Plicatounioex gr.suzuki一種是僅見(jiàn)于晚白堊世的[23,36]；趙家店組巖性為一套紅色石英砂巖偶夾礫巖及泥巖，發(fā)育大型交錯(cuò)層理，層面具流水波痕，泥裂及蟲(chóng)跡，砂巖球形風(fēng)化發(fā)育，僅在羊九河谷見(jiàn)爬行動(dòng)物足跡，為干旱氣候下的河流相沉積[23]，與下伏江底河組整合接觸。

2 樣品采集及處理

本次研究集中于楚雄盆地江底河組砂巖層，采樣位置主要位于元謀和南華地區(qū)，共采集砂巖樣品21件，樣品選擇相對(duì)新鮮、受污染程度較弱的砂巖，分別通過(guò)偏光顯微鏡、掃描電鏡（SEM）、能譜測(cè)試（EDS）等手段，對(duì)碎屑顆粒結(jié)構(gòu)形態(tài)、表面特征及成分等進(jìn)行分析。首先通過(guò)輕擊、敲打的方式將所選取的砂巖進(jìn)行碎樣，然后通過(guò)0.1～0.14 mm過(guò)濾篩篩選出已完全剝落的石英顆粒20 g左右，隨后加入30%的雙氧水中靜置24 h，在60～70℃下加熱2 h，除去可溶有機(jī)質(zhì)。然后除去酸液，用蒸餾水將殘留物洗滌至中性，置于5%的鹽酸溶液中，在60～70℃下加熱1～2 h，并靜置48 h，使石英顆粒表面附著的碳酸鹽充分分解。待反應(yīng)完全停止后，除去酸液，用熱蒸餾水洗滌至中性，最后烘干。隨后使用雙目鏡對(duì)每件樣品隨機(jī)挑選30～40粒，同時(shí)觀察石英顆粒表面特征，并進(jìn)行拍照。然后，將選取的顆粒依次放在粘有導(dǎo)電膠的標(biāo)準(zhǔn)靶上，并進(jìn)行60 s噴金工作，最后開(kāi)展掃描電鏡分析和能譜測(cè)試分析。

光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡測(cè)試分別在油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和重慶市地質(zhì)遺跡保護(hù)與研究實(shí)驗(yàn)室完成。雙目鏡儀器型號(hào)：Nikon LV100POL，場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡型號(hào)：Quanta250-FEG和能譜儀型號(hào)：Oxford INCAx-max20。

3 石英顆粒表面特征

3.1 顆粒結(jié)構(gòu)

江底河組砂巖以細(xì)砂巖為主，顆粒分選較好，磨圓度較高，為圓狀-次棱角狀（圖2A、2B、2E）。按照陳麗華等[38]提出的“目測(cè)五級(jí)估計(jì)法”，所選取的樣品顆?？蛇_(dá)Ⅲ-Ⅳ級(jí)，多呈圓狀-渾圓狀。與敦煌鳴沙山現(xiàn)代沙漠沉積物（圖2G）對(duì)比，其磨圓度比現(xiàn)代風(fēng)成砂更高。碎屑顆粒主要由單晶石英顆粒組成（70%～90%），含有少量長(zhǎng)石、重礦物、巖屑（約為10%），多晶石英及波狀消光非常少。碎屑顆粒之間以線接觸和凹凸接觸為主（圖2B、2E），鈣質(zhì)膠結(jié)。在石英顆粒表面，廣泛發(fā)育一層褐紅色薄膜（圖2B）。該層薄膜不均勻分布在顆粒表面，顆粒表面凹坑處分布較厚，但厚度通常小于10 μm，顏色多為紅褐色。

3.2 機(jī)械作用特征

江底河組砂巖發(fā)育豐富的機(jī)械撞擊坑類(lèi)型，如不規(guī)則撞擊坑、星月型撞擊坑、碟形坑等（圖2、3），其中，碟形撞擊坑多發(fā)育于磨圓度較高的石英顆粒中（圖2D、3A、3D）。在高能量的機(jī)械碰撞下，高磨圓度顆粒之間的接觸點(diǎn)應(yīng)力被均勻分散[18]，碰撞凹坑相對(duì)規(guī)則。同時(shí)，機(jī)械撞擊坑的豐富度與磨圓度的高低也存在一定聯(lián)系[39]，在磨圓較高的石英顆粒表面撞擊痕跡多發(fā)育豐富，在磨圓度較差的顆粒上則相對(duì)減少，這不僅在江底河組砂巖中表現(xiàn)顯著，在現(xiàn)代沙漠沉積物中亦得到了印證（圖3E、3F），與Vos and Vandenberghe[39]通過(guò)對(duì)1300個(gè)不同環(huán)境下石英顆粒微觀結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果相吻合。

圖2 楚雄盆地江底河組石英顆粒鏡下顯微照片F(xiàn)ig.2 Photomicrographs of characteristic quartz grains

風(fēng)成沉積石英顆粒另一特有的表面特征是新月形撞擊坑（圖3C、3D），其成因與碟形坑相似。顆粒在以懸移或滾動(dòng)推移負(fù)荷搬運(yùn)搬運(yùn)時(shí)，沖擊能較小，從而形成新月形撞擊坑[40-41]。新月形撞擊坑一般認(rèn)為是碟形坑和V形坑之間的過(guò)渡類(lèi)型[33,38,42]。后者（V形坑）主要出現(xiàn)在水成沉積環(huán)境中，偶見(jiàn)于低能風(fēng)成環(huán)境。所觀察到的新月形撞擊坑類(lèi)似彎曲的貝殼狀裂縫（圖3C、3D）或“指甲印”，其長(zhǎng)度約為50 μm，由于缺乏沖擊能而沒(méi)有發(fā)展成完整的斷裂面。在江底河組砂巖沉積物中，新月形撞擊坑現(xiàn)象分布于約5%～20%的顆粒表面。

3.2.1 化學(xué)作用特征

除上述機(jī)械搬運(yùn)撞擊形成的表面形態(tài)外，在石英砂表面還有化學(xué)溶蝕作用形成的溶蝕坑、溶蝕縫等構(gòu)造，顆粒溶蝕的同時(shí)還伴隨一定程度的沉淀作用，形成硅質(zhì)球、硅質(zhì)鱗片等化學(xué)成因表面特征。

(1)溶蝕作用

江底河組砂巖石英顆粒表面發(fā)育大量不規(guī)則的溶蝕孔和溶蝕洞等微構(gòu)造（圖3H、圖I），溶蝕孔（洞）直徑可達(dá)10 μm，呈蜂窩狀，洞口邊緣相對(duì)平滑、規(guī)則。在溶蝕孔、洞周?chē)€伴生硅質(zhì)解理薄片（圖3H），其形成與溶蝕孔、洞形成初期，部分硅質(zhì)鱗片未剝落相關(guān)[27]。溶蝕孔、洞也可被溶蝕所連接，形成深邃不規(guī)則但規(guī)模較大的溶蝕孔和溶蝕溝（圖3I）。溶蝕孔、洞的出現(xiàn)和不規(guī)則形狀的產(chǎn)生，主要由石英顆粒在溶蝕作用過(guò)程中，溶蝕環(huán)境的化學(xué)活性和溶蝕時(shí)間差異引起[43]。石英顆粒表面還發(fā)育少量溶蝕縫構(gòu)造，其具有較好的定向性（圖3J）。在敦煌鳴沙山所采集的沙丘砂顆粒表面同樣也發(fā)育有溶蝕作用（圖3K）。由于相對(duì)規(guī)則、定向的外觀特征，蝕刻凹坑與機(jī)械制造的三角形V型沖擊裂紋區(qū)容易區(qū)分。

(2) 沉淀作用

表面附著物：在江底河砂巖中所發(fā)育的泥套（圖2E、2F），多以暗褐色出現(xiàn)，其粒徑范圍與石英顆粒較為一致。前文已經(jīng)提及，風(fēng)成砂巖顆粒表面的附生物質(zhì)，大多是被“包裹”的復(fù)雜物質(zhì)，而這些物質(zhì)多以膠體溶液形式存在，在搬運(yùn)過(guò)程中又可以粘附其他物質(zhì)，以粉塵中的黏土為主，加之顆粒不斷地滾動(dòng)搬運(yùn)，形成較為明顯的泥套，均勻的分布在顆粒表面。在次生作用下，重結(jié)晶作用亦會(huì)形成晶形完好的黏土礦物（圖3D）。通過(guò)鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)上述石英顆粒表面的附著物多為附著在被觀察顆粒上的所有碎片或顆粒，因而導(dǎo)致顆粒的成分和粒徑變化很大[43]。然而，大多數(shù)情況下，納米級(jí)附著物（覆蓋了10%的顆粒表面）是風(fēng)成環(huán)境的特征，因?yàn)槟p疲勞導(dǎo)致小顆粒附著在表面[44]。 在這種情況下，這些顆?？赡苁怯墒㈩w粒本身產(chǎn)生的，也可能是由石英顆粒碰撞到的任何其他顆粒產(chǎn)生的。

硅質(zhì)球和硅質(zhì)鱗片：在石英顆粒表面分布著相對(duì)光滑面，由于硅質(zhì)的反復(fù)溶解夷平和沉淀填平作用以及碰撞磨損圓化，SiO2在顆粒表面形成的硅質(zhì)薄膜，造成風(fēng)成環(huán)境中的石英顆粒高磨圓度和表面極其光滑現(xiàn)象（圖3B、3H）。在單個(gè)石英顆粒表面，硅質(zhì)薄膜的厚度通常會(huì)有很大的變化，大約在2～10 μm之間[43]。在風(fēng)成沉積環(huán)境中，強(qiáng)烈的沉淀作用通常和溶蝕作用相伴生，在干濕環(huán)境變化中更為明顯。但由于孔隙水不飽和，不易搬運(yùn)溶蝕而形成的SiO2沉淀物，一般在顆粒表面就近沉淀。SiO2沉淀的初始作用期，易形成硅質(zhì)球。在江底河組石英砂巖顆粒表面發(fā)現(xiàn)有硅質(zhì)球（圖3G），圓球形，直徑在0.3～0.5 μm左右。SiO2再次進(jìn)一步沉淀，則形成硅質(zhì)鱗片。在江底河組砂巖石英顆粒表面，發(fā)育凸起的硅質(zhì)鱗片（圖3B、3H），形似鱗片狀，長(zhǎng)徑在20～30μm，與敦煌鳴沙山所采集的沙丘砂顆粒表面發(fā)育凸起硅質(zhì)鱗片較為相似（圖3L）。

圖3 楚雄盆地江底河組石英顆粒表面掃描電鏡（SEM）Fig.3 Scanning electron microscope images of quartz grain surfaces

除上述溶蝕作用和沉淀作用以外，一些沉淀物和外來(lái)物質(zhì)，在一定的條件下（溫度、壓力、孔隙水）可發(fā)生在石英顆粒表面，如成簇出現(xiàn)的黏土礦物，多形成于顆粒表面的凹陷處（圖3L），上述特征可能反映了沉積期后次生風(fēng)化作用。

4 討論

（1）沙漠漆形成及保存機(jī)制

沙漠漆，即石英顆粒在風(fēng)成環(huán)境中表面形成的紅色-紅褐色鐵膜的包覆層，在風(fēng)成砂中普遍發(fā)育，多為紅色、褐紅色[45]，是顆粒機(jī)械搬運(yùn)時(shí)反復(fù)溶解、氧化作用的產(chǎn)物，為干旱、炎熱沙漠環(huán)境所特有的標(biāo)志。鐵錳質(zhì)薄膜經(jīng)常被后期增生石英所包裹，共同構(gòu)成了風(fēng)沙沉積的另一個(gè)重要特征[10,18]。石英顆粒表面結(jié)構(gòu)特征除了受搬運(yùn)的動(dòng)力條件影響外，還取決于當(dāng)時(shí)的氣候條件?！吧衬帷弊鳛轱L(fēng)成砂巖中典型的表面附生物質(zhì)[9,20]，幾乎存在于所有環(huán)境中，包括南極洲在內(nèi)[46]，但最常見(jiàn)的是在干旱和半干旱氣候環(huán)境，其成分主要為氧化鐵和氧化錳，顏色多以暗紅色和黑色為主。

楚雄盆地江底河組砂巖樣品“沙漠漆”發(fā)育廣泛，在石英顆粒周?chē)毡榇嬖谝粚影导t色環(huán)邊（圖2B），部分“沙漠漆”被后期石英次生加大所包覆。同時(shí)，通過(guò)對(duì)楚雄盆地上白堊統(tǒng)江底河組（圖4A，表1）與滇西云龍地區(qū)中白堊統(tǒng)南新組風(fēng)成砂巖[18]（圖4B）和景谷地區(qū)下白堊統(tǒng)曼崗組風(fēng)成砂巖[20]（圖4C）石英顆?！吧衬帷背煞值膶?duì)比，發(fā)現(xiàn)中生代風(fēng)成沉積“沙漠漆”均存在Fe元素（圖4）。在江底河組砂巖中，F(xiàn)e元素最大質(zhì)量百分比可達(dá)25.3%，最小值為0.5%，平均為7.7%，顯著高于甘肅敦煌地區(qū)沙漠（圖4D）、非洲東北部Sinai沙漠[47]（圖4E）和以色列南部Negev沙漠[48]（圖4F）沉積物Fe元素含量。而Mn元素僅在現(xiàn)代沙丘沉積物中存在（圖4D），但質(zhì)量百分比均不超過(guò)1%。

表1 楚雄盆地上白堊統(tǒng)江底河組砂巖石英顆粒能譜分析（EDS）元素統(tǒng)計(jì)Table 1 Energy spectrum analysis of late Cretaceous Jiangdihe Formation in Chuxiong Basin,Yunnan and modern desert sediments（EDS）

圖4 不同盆地風(fēng)成砂巖石英顆粒表面能譜和X射線譜圖特征Fig.4 Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) of quartz grains in sandstone

“沙漠漆”的形成是一個(gè)反復(fù)溶解、氧化的沉淀過(guò)程，涉及錳和鐵元素一系列的溶解、擴(kuò)散和沉淀作用。這些元素大多來(lái)源于石英顆粒自身溶解部分中所含的一系列微量元素，而微量元素的移動(dòng)可通過(guò)溶液傳輸或通過(guò)水分膜的離子擴(kuò)散發(fā)生。搬運(yùn)介質(zhì)，如露水和雨水，在Mn、Fe元素搬運(yùn)過(guò)程中一樣重要。部分有機(jī)物，如細(xì)菌，也可能會(huì)導(dǎo)致“沙漠漆”的沉積，但還沒(méi)有得到證實(shí)[49]。另一方面，在沙漠環(huán)境中，二氧化錳的蒸發(fā)和催化作用也能夠促進(jìn)鐵錳質(zhì)“沙漠漆”的形成[50]。

（2）石英顆粒表面形態(tài)及古環(huán)境指示

石英顆粒形態(tài)和表面結(jié)構(gòu)特征可以反映沉積物的搬運(yùn)距離和搬運(yùn)過(guò)程，以及搬運(yùn)過(guò)程中的所經(jīng)受的機(jī)械、化學(xué)作用，進(jìn)而反映當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境條件[51-53]。不同環(huán)境下沉積的石英顆粒，顆粒表面上記載有不同的結(jié)構(gòu)特征組合（表2）。在水成環(huán)境中，水介質(zhì)具有一定的緩沖作用，機(jī)械動(dòng)能相對(duì)較低。與此相反，風(fēng)成環(huán)境中當(dāng)空氣作為運(yùn)輸介質(zhì)時(shí)，對(duì)顆粒碰撞提供的保護(hù)非常小。正是由于風(fēng)成介質(zhì)的低緩沖作用、高速和高能量碰撞以及頻繁的溫度、濕度和pH值變化，形成了風(fēng)成沉積高機(jī)械能和高化學(xué)能的沉積環(huán)境，以及獨(dú)特的顆粒表面微形貌特征，對(duì)沉積環(huán)境解釋具有重要意義[54]。

表2 不同沉積環(huán)境下石英顆粒的表面特征（據(jù)文獻(xiàn)[38,55]修改）Table 2 Surface characteristics of quartz particles in different sedimentary environments (Modified according to literature [38,55])

基于石英顆粒表面的機(jī)械、化學(xué)，或兩者的組合特征，可以利用上述三個(gè)特征的豐度、強(qiáng)度和空間排列 建立劃分不同沉積階段和風(fēng)化環(huán)境的模式圖。在風(fēng)成沉積作用初期，石英顆粒常以機(jī)械搬運(yùn)作用占主，化學(xué)作用影響較小，顆粒形態(tài)多呈棱角狀，磨圓較差（圖5-①②）。隨著搬運(yùn)能量的增加，碰撞磨損圓化和硅質(zhì)的反復(fù)溶解夷平作用，造就了風(fēng)成環(huán)境中的石英顆粒高磨圓度和表面極其光滑現(xiàn)象（圖5-⑩）。同時(shí)，撞擊坑類(lèi)型愈加豐富，最具代表性的為“碟形撞擊坑”（圖5-?）。隨成巖作用持續(xù)發(fā)展，機(jī)械作用相對(duì)減弱，化學(xué)作用為主。石英顆粒表面結(jié)構(gòu)特征除受機(jī)械動(dòng)力條件影響外，溫度和濕度條件的反復(fù)變化在石英顆粒表面也形成了特有沉積記錄，造成一系列SiO2溶蝕與沉淀的微形態(tài)，如溶蝕坑（圖5-⑨）、溶蝕孔洞（圖5-?）、溶蝕縫（圖5-?）等溶蝕構(gòu)造，以及硅質(zhì)球（圖5-?）、硅質(zhì)鱗片（圖5-⑨）等化學(xué)沉淀。

另一方面，二氧化硅的沉淀方式也取決于SiO2的沉淀速度，在快速沉淀階段，形成石英顆粒的夷平形態(tài)；中等沉淀速度情況下，SiO2以薄膜形式沉淀在上翻解理薄片之上，或在解理面上產(chǎn)生一組新的翻翹薄片（圖3B、圖3H和圖3L）；在沉淀速率較慢時(shí)，不僅會(huì)在顆粒棱角上產(chǎn)生沉淀，在空間足夠的情況下，還會(huì)生成一端“根植”在石英顆粒表面的石英晶體（圖5-?），即石英次生加大。其一端固定在石英砂巖顆粒表面上，另一端則自由生長(zhǎng)，石英顆粒表面晶體生長(zhǎng)的大小、范圍與沉積物的埋藏深度、在過(guò)飽和環(huán)境中的停留時(shí)間和可容納空間息息有關(guān)[56,57]。石英顆粒上硅膜的形成是一個(gè)相對(duì)快速的事件，但晶體過(guò)度生長(zhǎng)的形成則需要更多的時(shí)間[43]。

圖5 風(fēng)成砂巖石英顆粒表面特征演化與沉積環(huán)境模式Fig.5 Surface characteristics evolution of quartz grains in aeolian sandstone and Pattern of sedimentary environment

溶蝕坑、溶蝕孔洞等溶蝕現(xiàn)象一般為干旱、炎熱環(huán)境下，石英顆粒被高鹽度堿性溶液部分溶解的結(jié)果[18,20]。在水分條件比較有利時(shí)，即使氣候比較寒冷，水的pH值也會(huì)因?yàn)槿芙恹}類(lèi)而升高，進(jìn)而造成石英顆粒表面部分SiO2被溶解；當(dāng)溫度升高時(shí)，蒸發(fā)作用導(dǎo)致含有SiO2的溶蝕液過(guò)飽和，使SiO2重新圍繞石英顆粒沉淀，緩慢生長(zhǎng)，這種過(guò)程在夏季沙漠邊緣能夠頻繁進(jìn)行[38,42]。因此，這種圍繞石英顆粒生長(zhǎng)的石英晶體，可以指示冷暖交替的氣候特征。楚雄盆地白堊紀(jì)晚期江底河組砂巖樣品中SiO2的溶蝕與再沉淀作用，反映出滇東北地區(qū)晚白堊世干旱-濕熱的氣候特征。

值得注意的是，在江底河組具典型風(fēng)成作用特征（高磨圓度、碟形坑）的石英顆粒表面（圖5-⑩?，普遍發(fā)育有水成環(huán)境中強(qiáng)化學(xué)溶蝕作用形成的溶蝕孔、洞群[18,20,43]。這種現(xiàn)象在現(xiàn)代沙漠濕丘間沉積物石英顆粒表面（圖5-⑧）同樣發(fā)育，其形成可能歸因于鹽湖周緣的風(fēng)成砂，經(jīng)過(guò)季節(jié)性雨水及間歇性洪水搬運(yùn)[6,18]，或強(qiáng)烈的風(fēng)成吹蝕作用至鹽湖（沙丘間低洼蓄水地帶）中沉積[6,18]，使石英顆粒表面記錄了風(fēng)成沉積被水成沉積（鹽湖）環(huán)境所改造所形成的“雙相”現(xiàn)象，進(jìn)而指示鹽湖相與風(fēng)成砂相互作用的沉積特征。然而，楚雄盆地上白堊統(tǒng)江底河組是否為沙漠尺度的鹽湖環(huán)境[57]，還需要對(duì)風(fēng)成沉積的分布范圍進(jìn)一步確定。目前，仍可將其視為沙地尺度的鹽湖環(huán)境。

5 結(jié)論

（1）白堊紀(jì)時(shí)期，溫暖、干旱的古氣候環(huán)境，促成了滇東北楚雄盆地干鹽湖沉積的形成。對(duì)楚雄盆地上白堊統(tǒng)江底河組紅色砂巖的研究，顯示盆地內(nèi)局部發(fā)育風(fēng)成沙地沉積，以高分選、高磨圓碎屑石英顆粒為典型特征，石英顆粒表面發(fā)育特有的碟形坑、溶蝕孔（洞）、硅質(zhì)球和硅質(zhì)鱗片等。

（2）基于石英顆粒表面的機(jī)械作用、化學(xué)作用組合特征，建立了不同沉積階段和環(huán)境演化對(duì)應(yīng)不同微形貌特征的模式圖。在風(fēng)成沉積作用初期，以機(jī)械作用為主，碎屑顆粒具棱角、低圓度為特征；沉積中期，以發(fā)育表面化學(xué)溶蝕作用和沉淀作用為特征；晚期，顆粒具高圓度，具碟形坑為特征。而對(duì)于鹽湖環(huán)境中的風(fēng)成砂巖石英顆粒表面表現(xiàn)為強(qiáng)機(jī)械作用和強(qiáng)化學(xué)作用“雙相”特征。