吳子杰，張德明，范海濱,張國仁，邱隆偉，王海鵬，仲米山，耿樹峰，鄭偉，高福亮, 趙漢卿

1)中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島，266580； 2)遼寧省地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司，遼寧大連，116100； 3)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)，山東濰坊，261021；4)吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春，130061； 5)遼寧省第四地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧阜新， 123000； 6)遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心，沈陽，110011； 7)中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京，100083

1 研究目的

遼寧東部地區(qū)位于華北克拉通的東北緣(Zhao Guochun et al., 2012)。該地區(qū)中元古代晚期—新元古代早期地層發(fā)育，層序保存完整且出露較好，是研究華北克拉通中、新元古界的關(guān)鍵地區(qū)之一。橋頭組分布于遼寧東部的本溪、遼陽、丹東、大連等地區(qū)，曾被認(rèn)為形成于新元古代晚期南華紀(jì)(遼寧省地質(zhì)勘查院，2017)。近些年隨著同位素測年技術(shù)的廣泛應(yīng)用，橋頭組形成于中元古代晚期—新元古代早期的觀點(diǎn)被廣泛認(rèn)可(Zhang Wen et al., 2020, 2021; Zhao Hanqing et al., 2020)，但目前針對橋頭組的研究大多集中在物源分析及其對華北克拉通古地理重建等方面(Zhang Shuahong et al., 2016; He Tianchen et al., 2016; Zhang Wen et al., 2020, 2021; Zhao Hanqing et al., 2020)，少量文獻(xiàn)則根據(jù)巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)等傳統(tǒng)地質(zhì)方法對橋頭組的古氣候進(jìn)行研究(曲洪祥等， 2011；田德欣等， 2018；吳子杰等，2020)，但并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。

近年來，隨著微生物席沉積學(xué)的不斷發(fā)展，華北地臺的豫西、冀北、遼西等地的中—新元古代地層中的微生物誘發(fā)沉積構(gòu)造(MISS，microbially induced sedimentary structures)被廣泛報(bào)道(史曉穎等，2008；鄭元等，2009； 黃秀等，2010；Tang Dongjie et al.，2011；梅冥相，2011；陳留勤, 2013；梅冥相等，2019；李曉波等, 2020；邢智峰等，2020)，而在遼東地區(qū)卻并未發(fā)現(xiàn)。筆者等在對遼東地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時(shí)，對以往中—新元古代碎屑巖中發(fā)現(xiàn)一些的泥裂、波痕等沉積構(gòu)造進(jìn)行了重新研究，發(fā)現(xiàn)一部分過去被認(rèn)為是泥裂成因的沉積構(gòu)造是MISS。這些 MISS 的發(fā)現(xiàn)，提醒我們需要對過去被誤判的各種沉積構(gòu)造進(jìn)行重新審視，并可以為遼寧地區(qū)中—新元古代地層的劃分對比提供基礎(chǔ)材料，進(jìn)而對研究地球早期生命演化、探索生物圈對水圈和大氣圈的長時(shí)間影響具有重要意義。

2 研究方法

通過對諸多遼寧地區(qū)橋頭組典型剖面的修測，筆者等在本溪橋頭鎮(zhèn)、長興島塔山、瓦房店四鹿圈子等地的橋頭組砂巖的上巖層面發(fā)現(xiàn)了一種類似于泥裂的沉積構(gòu)造，選取橋頭鎮(zhèn)剖面第2層和第13層頂面的兩個(gè)這種沉積構(gòu)造形態(tài)特征進(jìn)行重點(diǎn)剖析，并與典型的泥裂構(gòu)造以及國內(nèi)中、新元古界典型的MISS進(jìn)行對比，以確定該類沉積構(gòu)造是否為MISS。

3 研究結(jié)果

圖1 遼寧東部地區(qū)橋頭組MISS特征Fig. 1 MISS characteristics of the Qiaotou Formation in eastern Liaoning(a) 橋頭鎮(zhèn)剖面第13層頂面MISS；(b) 橋頭鎮(zhèn)剖面第13層頂面MISS素描；(c) 橋頭鎮(zhèn)剖面第2層頂面MISS；(d) 橋頭鎮(zhèn)剖面第2層頂面MISS素描；(e) MISS中的灰黑色卷曲變形和褶疊；(f) 灰黑色碳質(zhì)藻席結(jié)構(gòu)(a) MISS of the 13th layer of Qiaotouzhen section; (b) MISS sketch of the 13th layer of Qiaotouzhen section; (c) MISS of the second layer of Qiaotouzhen section; (d) MISS sketch of the second layer of Qiaotouzhen section; (e) grey-black curling deformation and folding in MISS; (f) gray-black carbonaceous algal mat structure

本次重點(diǎn)研究的MISS發(fā)現(xiàn)于本溪橋頭鎮(zhèn)剖面第13層(圖1a)和第2層(圖1c)，兩層均為灰綠色薄層細(xì)砂巖，野外宏觀可見明顯的裂隙狀構(gòu)造分布于層面之上(圖1a、c)，裂隙內(nèi)部充填淺灰色細(xì)粒砂巖且呈紡錘體狀，紡錘體多為彎曲的、非定向排列的孤立形態(tài)，部分為交割或連接關(guān)系，呈分支紡錘體、三連接鳥足型和部分連接分枝狀。裂隙構(gòu)造長度多在2～10 cm，少量小于1 cm或大于10 cm，紡錘體充填向上凸起約1～4 mm(圖1b、d)裂隙邊緣多見灰黑色卷曲變形，部分裂隙邊緣發(fā)生褶疊(圖1e)。裂隙砂脈下部較寬，頂部圓滑收窄。脈體的邊緣多為不規(guī)則多邊形，延伸方向多變，且脈體與脈體之間的延伸多為大于120°的鈍角。巖層面上見有灰黑色碳質(zhì)的黏土碎屑成分的紋層狀藻席結(jié)構(gòu)(圖1f)。通過與典型的MISS及泥裂構(gòu)造對比，認(rèn)為發(fā)現(xiàn)的類似于泥裂的沉積構(gòu)造符合MISS的特征，屬于微生物席破壞作用形成的構(gòu)造。其顯著不同于泥裂特征，主要表現(xiàn)在泥裂的裂隙脈體多在上覆巖層的底面，且裂隙脈體相互交割連通呈多邊形網(wǎng)狀，交角為直角或小角度鈍角，裂隙延伸平直不彎曲。

通過綜合分析認(rèn)為本次發(fā)現(xiàn)的裂隙構(gòu)造為MISS，其屬于微生物席的物理破壞作用而形成。其可能是由于砂巖中缺乏黏土質(zhì)基質(zhì)，在富含水的微生物絲狀體和細(xì)胞聚合物質(zhì)(EPS)所構(gòu)成的沉積基質(zhì)因?yàn)楦闪旬a(chǎn)生收縮，收縮后形成的砂裂縫在抗拒水流侵蝕作用過程中形成，而這種紡錘體狀、三連接鳥足型和部分連接分枝狀MISS一般被認(rèn)為是形成于潮上帶上部沉積環(huán)境(梅冥相，2011)。

4 結(jié)論

首次將遼寧橋頭組發(fā)現(xiàn)的裂隙沉積構(gòu)造確定為MISS，而并非以往認(rèn)為的不規(guī)則泥裂構(gòu)造。其具有紡錘體狀、三連接鳥足型和部分連接分枝狀形態(tài)，可能形成于潮上帶上部的沉積環(huán)境。MISS的發(fā)現(xiàn)為今后遼寧地區(qū)中—新元古界地層對比及沉積學(xué)研究提供了更多依據(jù)。MISS對研究地球早期生命演化、探索生物群對大氣圈和水圈的長時(shí)間影響具有重要意義。未來在對遼東地區(qū)的中—新元古代地層進(jìn)行研究時(shí)，要考慮MISS的影響。

致謝:感謝遼寧省地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司對此項(xiàng)研究的大力支持。感謝審稿專家對本文提出的有益修改意見。