徐錦龍

（1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院 合肥 230001；2.古生物與地質(zhì)環(huán)境演化湖北省重點實驗室 武漢 430205）

海相紅層在我國各地層記錄中較為常見，尤以華南奧陶系最為發(fā)育（Zhang et al.，2014；武振杰等，2015；林寶玉等，2018），常作為奧陶系地層劃分的重要標志層，在地層對比、古氣候與古環(huán)境重建、古地理恢復(fù)、碳循環(huán)過程及生物演化等方面具有重要的研究價值（胡修棉，2013；林寶玉等，2018），其與奧陶紀特殊活躍動蕩的時代較為密切（張元動等，2019）。華南板塊在奧陶紀位于古赤道附近（李洪海和姜洪福，2013）（圖1a），發(fā)育揚子地臺獨特的陸緣海碳酸鹽巖和江南斜坡帶的碎屑巖與碳酸鹽巖交互的地層序列（圖1b），普遍發(fā)育海相紅層，呈現(xiàn)不同的旋回級別，小到米蘭科維奇旋回級別，大到階世級別；整體以紫紅、淺紅色為特征，能較好地指示地質(zhì)歷史時期大洋底層水氧化還原條件，恢復(fù)該時期的古氣候、古海洋條件（董軼婷等，2018）。

圖1 研究區(qū)古地理背景和露頭分布a.奧陶紀（470 Ma）華南板塊的位置（李洪海和姜洪福，2013）；b.中-晚奧陶世揚子地區(qū)古地理格局（Zhan et al.，2007）；c.安徽南部地區(qū)奧陶系露頭分布、地層分區(qū)劃分及剖面位置（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊，1989）Ⅲ4.華北地層區(qū)，Ⅲ41.淮河地層分區(qū)，Ⅲ41-2.淮南地層小區(qū)；Ⅲ5.秦嶺地層區(qū)，Ⅲ51.北淮陽地層分區(qū)，Ⅲ51-1.霍山—金寨地層小區(qū)；Ⅳ5.揚子地層區(qū)，Ⅳ51.下?lián)P子地層分區(qū)，Ⅳ51-1.天長—滁州小區(qū)，Ⅳ51-2.太湖—宿松小區(qū)，Ⅳ51-3.和縣—安慶小區(qū)，Ⅳ51-4.蕪湖—石臺小區(qū)，Ⅳ51-5.北貢—六都小區(qū)，Ⅳ52.江南地層分區(qū)，Ⅳ52-1.廣德—休寧小區(qū)1.滁州三元支剖面；2.和縣獅碾潘；3.太湖駝龍山；4.青陽陳家邊；5.貴池陸家；6.皖東地1 井；7.東至李家；8.石臺里山圲；9.黃山石壁下Fig.1 Paleogeographic background and outcrop distribution in the study area

安徽南部地區(qū)中-上奧陶統(tǒng)紫臺組、牯牛潭組、大田壩組、寶塔組和湯頭組及相當層位，普遍以灰紫、紫紅、淺灰色瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r為特征，含頭足類、三葉蟲、腕足動物、牙行刺和棘皮動物化石。紫紅色、灰綠色和灰色的顏色變化是海洋氧通量發(fā)生變化的特征標志等，不僅可以解決奧陶紀海相紅層的分布和時代（武振杰等，2015；林寶玉等，2018），而且是奧陶紀古海洋變化的一個窗口，蘊含有該時期古環(huán)境、古氣候、生物與環(huán)境協(xié)同變遷的重要信息（Miller，2001； Trotter et al.， 2008； Munnecke et al.，2010），具有重要的理論研究意義。

本研究在充分收集安徽南部地區(qū)奧陶系地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，以皖東地1 井和貴池馮村剖面奧陶系為研究對象，開展細致的野外觀察和海相紅層識別，梳理安徽南部地區(qū)海相紅層的分布、巖石類型、沉積環(huán)境和時代，并與湖北宜昌和中國主要塊體開展對比，以期為奧陶紀海相紅層的精確對比工作提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料和數(shù)據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚子板塊東北緣，呈南西窄北東寬的喇叭狀（圖1b），北以郯廬斷裂與華北板塊相鄰，南以江紹斷裂與華夏陸塊相接（圖1c）；中間被江南斷裂分開，北側(cè)為揚子臺地區(qū)，南側(cè)為江南斜坡區(qū)，對下?lián)P子區(qū)的江南斜坡帶和皖南坳陷盆地有一定的控制作用，導(dǎo)致寒武—奧陶系的地層單元、古生物、巖性特征、地層厚度等方面存在較大的差異。

區(qū)內(nèi)中-上奧陶統(tǒng)分布廣泛（圖1c），沉積類型多樣，古生物化石豐富，層序完整、巖相復(fù)雜，是研究揚子區(qū)奧陶系的重要場所。根據(jù)奧陶系巖性、巖相和古生物群落變化，自北西向南東大體分為3 個地層分區(qū)6 個地層小區(qū)（圖1c）：1）北西部以典型臺地相碳酸鹽巖為主，屬下?lián)P子地層分區(qū)，其中，北西側(cè)巖相變化較大，細分為天長—滁州小區(qū)（Ⅳ51-1）、太湖—宿松小區(qū)（Ⅳ51-2）和和縣—安慶小區(qū)（Ⅳ51-3），發(fā)育侖山組、紅花園組、大灣組、牯牛潭組、廟坡組、寶塔組、湯頭組和五峰組，動物群為混合相，以頭足類、筆石、三葉蟲、腕足動物和牙行刺為主；南東側(cè)屬蕪湖—石臺小區(qū)（Ⅳ51-4），發(fā)育侖山組、紅花園組、紫臺組、牯牛潭組、大田壩組、寶塔組、湯頭組和五峰組，動物群以頭足類、三葉蟲、腕足動物和牙行刺為主；2）中部屬江南過渡地層分區(qū)北貢—六都小區(qū)（Ⅳ51-5），下部為碳酸鹽巖臺地斜坡相過渡巖性含灰?guī)r透鏡體泥質(zhì)灰?guī)r為主，上部局部沉積下?lián)P子地區(qū)分區(qū)，局部沉積江南地層分區(qū)，依次發(fā)育西陽山組上段、大塢圲組、里山圲組、大田壩組/胡樂組、寶塔組/硯瓦山組、湯頭組/黃泥崗組及五峰組/長塢組，動物群較缺乏，主要為混合相，以頭足類、筆石、三葉蟲和牙行刺為主；3）東南部以盆地—陸棚相碎屑巖與碳酸鹽巖互層沉積為主，屬江南地層分區(qū)廣德—休寧小區(qū)（Ⅳ52-1），發(fā)育西陽山組上段、印渚埠組、寧國組、胡樂組、硯瓦山組、黃泥崗組及長塢組，動物群以筆石和三葉蟲為主；沉積厚度逐漸增加，灰質(zhì)逐漸增加又急劇減少，泥質(zhì)砂質(zhì)稍增又急劇減少，生物群從淺水混合相—底棲殼類—混合相—深水筆石相變化。

2 碳酸鹽巖巖石學(xué)特征

本次工作對皖東地1 井和貴池區(qū)馮村剖面開展了詳細的野外調(diào)查，中-上奧陶統(tǒng)主要由紫紅、淺紅色碳酸鹽巖組成（圖2）。其中，紫臺組、牯牛潭組和寶塔組主要由紫紅、淺紅色瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r和網(wǎng)紋狀泥質(zhì)灰?guī)r組成，局部夾泥微晶灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r，并呈現(xiàn)多個泥微晶灰?guī)r—網(wǎng)紋狀泥質(zhì)灰?guī)r—瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r韻律層（圖3a）；大田壩組主要由淺紅色泥微晶灰?guī)r組成；湯頭組主要為灰、深灰色瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r和網(wǎng)紋狀灰?guī)r。共識別出5 類巖石類型。

圖2 皖東地1 井中-上奧陶統(tǒng)世巖性特征、海相紅層分布和沉積環(huán)境演變圖Fig.2 Rockiness characteristics，marine red beds distribution and sedimentary environment evolution of the Middle-Late Ordovician in well WDD1 of the Anhui Province

（1）瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r：主要分布于紫臺組和寶塔組和湯頭組，牯牛潭組次之；多為紫紅、淺灰紅和灰色，中厚層—厚層狀，由瘤體和基質(zhì)兩部分組成。瘤體和基質(zhì)成分差異較為明顯（圖3b），瘤體灰質(zhì)含量高，風(fēng)化造成巖石表面凹凸不平，部分瘤體淋浴丟失，呈孔洞或蜂窩狀（圖3c）。瘤體大小不一，粒徑0.2～5 cm 為主，占面積含量的40%～65%，呈橢圓狀、疙瘩狀和條帶狀，長軸大體平行層面排列，成分主要為灰泥石灰?guī)r、含生物碎屑灰泥石灰?guī)r、生物粒泥灰?guī)r（圖3i）?；|(zhì)較瘤體顏色深，生物含量高，泥質(zhì)高，成分主要為黏土礦物、泥微晶方解石和生物碎屑。

（2） 網(wǎng)紋狀泥質(zhì)灰?guī)r：主要分布于紫臺組、牯牛潭組、寶塔組和湯頭組；多呈灰、淺灰紅、淺灰綠色，巖石表面和層面凹凸不平，垂向?qū)用婢W(wǎng)紋發(fā)育（圖3d），與層面、縫合線和微細層理構(gòu)成“干裂紋”，即傳統(tǒng)的干裂紋灰?guī)r。水平和垂直“裂隙”兩組將巖石分為寬0.5～4 cm，高0.5～8 cm的拼接“小碎塊”；水平“干裂紋”延伸相對較遠，寬0.3～2 cm，控制了“干裂紋”小碎塊高；垂向“干裂紋”延伸較短，寬0.1～0.5 cm，密度2～8 條/10 cm，控制了“干裂紋”小碎塊寬，限制了網(wǎng)紋的平面發(fā)展。“小碎塊”與基質(zhì)成分差異較大，基質(zhì)內(nèi)黏土礦物含量高，部分為鈣質(zhì)泥巖；“小碎塊”主要為含生物碎屑灰泥石灰?guī)r、生物粒泥灰?guī)r，部分生物含量達20%～25%。主要為頭足類、三葉蟲、腕足動物和介形蟲等。

（3） 生物碎屑灰?guī)r：主要見于紫臺組下部，呈淺紅色夾灰紫色，中厚層—厚層狀；層面附近顏色偏深，為灰紫色，F(xiàn)e3+發(fā)育，但生物含量明顯減少；巖石內(nèi)生物含量偏高，含量達35%～45%，主要為棘皮動物、三葉蟲、頭足類和介形蟲等（圖3h），基質(zhì)主要為泥微晶方解石，少量亮晶方解石膠結(jié)。

（4）含生物碎屑灰?guī)r：主要見于紫臺組和寶塔組下部，呈淺灰、淺紅、灰紫色夾灰綠色，顏色較為混雜（圖3e），中厚層—厚層狀；生物含量15%～25%，主要為三葉蟲、頭足類和介形蟲等（圖3g），基質(zhì)主要為泥微晶方解石和少量黏土礦物。

（5）泥微晶灰?guī)r：主要見于大田壩組，淺灰、淺紅色，厚層—塊狀，偶見少量頭足類化石，主要為泥微晶方解石（圖3f）。

總之，安徽貴池—石臺地區(qū)中-晚奧陶世海相紅層分布廣泛，主要呈紫紅色和淺紅色，以瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r和泥微晶灰?guī)r為主（圖2），含三葉蟲、頭足類、介形蟲和棘皮動物化石。

3 海相紅層的分布及時代

中國奧陶紀紅層主要見于華南、塔里木、鄂爾多斯地區(qū)（胡修棉，2013；武振杰等，2015），主要分布于大坪階、達瑞威爾階、桑比階和凱迪階（林寶玉等，2018）。安徽南部地區(qū)奧陶系出露較多（圖1c），地層層序完整，發(fā)育齊全，化石豐富，海相紅層非常發(fā)育，地層和古生物研究程度高，為本次研究提供了重要的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

在充分收集前人資料的基礎(chǔ)上（杜森官和王莉莉，1980；安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊，1989；徐錦龍等，2019），系統(tǒng)梳理安徽南部地區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)各地層小區(qū)典型奧陶系剖面，并選擇皖東地1 井和貴池馮村剖面開展野外調(diào)查，初步識別出5 個時期的海相紅層，并對各海相紅層的發(fā)育情況、基本特征和時代開展總結(jié)，為奧陶紀海相紅層對比提供了重要基礎(chǔ)資料。

3.1 紫臺組紅層（OZRB）

該紅層僅見于蕪湖—石臺地層小區(qū)紫臺組，以皖東地1 井為例，厚52.8 m，巖性為紫紅、淺紅色厚層—塊狀含生物碎屑灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r（圖4a、圖4b、圖4c），偶夾淺灰綠、灰色泥灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r，海相紅層在紫臺組占主導(dǎo)地位，占整個紫臺組厚度的90%以上。以貴池陸家為例，紫臺組呈4 層，第1 層和第3 層為灰、淺灰色厚層白云質(zhì)灰?guī)r，共厚6.4 m；第2 層和第4 層為紫紅色中厚層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，共厚29.3 m，海相紅層占整個剖面的82%。

圖4 皖東地1 井奧陶紀海相紅層巖石學(xué)特征a、b、c.紫臺組海相紅層；d、e、f.牯牛潭組海相紅層；g.大田壩組海相紅層；h、i、j、k.寶塔組海相紅層Fig.4 Petrology characteristics of the Ordovician marine red beds in the well WDD1 of southern Anhui Province

總之，安徽南部地區(qū)紫臺組海相紅層分布較為局限，僅分布于蕪湖—石臺地層小區(qū)，沉積于中緩坡—外緩坡環(huán)境，并呈1 層或2 層。區(qū)域上紫臺組厚度為35.7～63.0 m，產(chǎn)頭足類化石，識別出頭足類Protocycloceras deprati帶，與下伏紅花園組呈整合接觸，時代為早奧陶世弗洛早期至中奧陶世大坪期。

3.2 牯牛潭組紅層（OGRB）

該紅層僅見于安慶—和縣地層小區(qū)和蕪湖—石臺地層小區(qū)牯牛潭組，分布不均勻。安慶—和縣地層小區(qū)海相紅層不典型，常以灰色略帶紅、灰紅色為特征；以無為橫山剖面為例，主要為灰紅色中厚層含生物碎屑灰?guī)r，厚1.9 m，占牯牛潭組厚度的14%；和縣碾潘地區(qū)以灰色略帶紅色為特征，海相紅層不典型。蕪湖—石臺地層小區(qū)牯牛潭組海相紅層發(fā)育不均勻，大部分剖面少量層位呈灰色略帶紅色，但石臺—東至一線海相紅層發(fā)育；以石臺溧陽剖面為例，呈現(xiàn)1 個肉紅色薄層—中厚層含鐵質(zhì)結(jié)核網(wǎng)紋狀灰?guī)r大層和多個紫紅色泥微晶灰?guī)r夾層，占牯牛潭組厚度的53%；以皖東地1 井為例，牯牛潭組整體以灰紫、淺紅色色調(diào)為主（圖4d、圖4e、圖4f），海相紅層主體為灰紫、紫紅色厚層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r2 層，灰紅、灰紫色中厚層—厚層泥微晶灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r3 層，灰紫、淺紅色泥微晶灰?guī)r夾層多層。

總之，安徽南部地區(qū)牯牛潭組海相紅層分布較為局限，大部分地區(qū)不發(fā)育海相紅層，僅石臺—東至一線，顏色相對較淺，呈小層分布，分布不均勻。區(qū)域上牯牛潭組厚度為6.6～30.7 m，產(chǎn)腕足類、三葉蟲、頭足類和牙形刺化石，無為橫山識別出頭足類Protocycloceras deprati帶，涇縣識別出牙形刺Prioniodu（Oepikodus）evae組合和Paroistodus originalis組合帶，與下伏紫臺組或大灣組呈整合接觸，時代為中奧陶世達瑞威爾早期。

3.3 大田壩組紅層（O D R B）和胡樂組紅層（OHRB）

該紅層見于下?lián)P子地層分區(qū)天長—滁州地層小區(qū)和蕪湖—石臺地層小區(qū)大田壩組與江南地層分區(qū)廣德—休寧小區(qū)胡樂組頂部。天長—滁州小區(qū)以滁州三元里剖面為例，巖性為紫紅色薄層生物灰?guī)r和暗紫色中厚層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，厚11.1 m。蕪湖—石臺地層小區(qū)以皖東地1 井和東至李家為例，前者厚5.7 m，巖性為灰、淡紅色厚層—塊狀泥微晶灰?guī)r（圖4g）；后者厚3.0 m，巖性為紫灰色中厚層含鐵質(zhì)結(jié)核網(wǎng)紋狀灰?guī)r。江南地層分區(qū)僅在黃山石壁下剖面胡樂組頂部見紫紅色薄層粉砂質(zhì)頁巖夾層。

總之，安徽南部地區(qū)大田壩組/胡樂組海相紅層分布較為局限，大部分地區(qū)不發(fā)育海相紅層，主要分布于滁州—天長地層小區(qū)和蕪湖—石臺地層小區(qū)的大田壩組和江南地層小區(qū)胡樂組頂部。區(qū)域上大田壩組厚度為3.0～19.5 m，產(chǎn)頭足類化石，識別出頭足類Lituites ningkiangense-Cyclolituites帶或牙形刺Prioniodus variabilis帶，與下伏牯牛潭組呈整合接觸，時代為中奧陶世達瑞威爾中-晚期至桑比期。

3.4 寶塔組紅層（OBRB）

該紅層分布最為廣泛，主要見于下?lián)P子地層分區(qū)各地層小區(qū)的寶塔組。其中，滁州三元支剖面厚24.2 m，巖性為暗紫色中厚層含灰?guī)r透鏡體泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r；太湖駝龍山剖面厚5.6 m，巖性為灰色瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r夾灰紫色灰?guī)r透鏡體；宿松大龍山剖面厚12.0 m，巖性為紫紅色瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r；和縣獅碾潘剖面厚24.5 m，巖性為磚紅、暗紫、棕紅色網(wǎng)紋狀灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r；皖東地1 井厚25.0 m，巖性為灰、淺紅色泥微晶灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r韻律層（圖4h、圖4j、圖4k）；東至李家剖面厚21.6 m，下部為灰紫色中厚層網(wǎng)紋狀灰?guī)r（2.1 m），上部為青灰、灰色中層網(wǎng)紋狀灰?guī)r。

總之，安徽南部地區(qū)寶塔組海相紅層分布廣泛，大部分地區(qū)均發(fā)育海相紅層，呈寶塔組主體、單層或夾層出現(xiàn)。區(qū)域上寶塔組厚度為5.6～24.5 m，產(chǎn)頭足類、三葉蟲、腕足動物化石，識別出頭足類Sinoceras chinense帶或牙形刺Hamarodus europaeus帶，與下伏大田壩組或廟坡組呈整合接觸，時代為晚奧陶世凱迪早期。

3.5 湯頭組紅層（OTRB）

該紅層僅見于下?lián)P子地層分區(qū)天長—滁州地層小區(qū)，以滁州三元里剖面為例，厚25.9 m，下部為暗紫、灰黃色泥巖，含粉砂質(zhì)泥巖，上部為棕黃、淺黃色含粉砂質(zhì)泥巖，泥巖，產(chǎn)三葉蟲和腕足動物化石，海相紅層厚13.1 m，占剖面厚度的51%。

總之，安徽南部地區(qū)湯頭組海相紅層僅分布于天長—滁州地區(qū)的中下部，呈1 個大層出現(xiàn)。區(qū)域上湯頭組厚度為2.2～25.9 m，產(chǎn)頭足類、三葉蟲、 棘皮動物化石， 識別出三葉蟲Nankinolithus nankinensis帶，與下伏寶塔組呈整合接觸，時代為晚奧陶世凱迪中期。

3.6 海相紅層的縱向和橫向變化

本文以皖東地1 井為典型鉆孔，開展了安徽南部地區(qū)中-上奧陶統(tǒng)地層對比（圖4），分析奧陶紀海相紅層在縱向和橫向演化特征，為海相紅層的分布和演化提供重要參考。

（1）縱向相變

研究區(qū)奧陶系海相紅層主要分布于揚子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)，主要集中于安徽沿江地區(qū)。在充分收集前人資料的基礎(chǔ)上，開展適當?shù)囊巴庹{(diào)查，奧陶系共識別出4 個時期的海相紅層，具體為弗洛晚期—大坪期大灣組（紫臺組）、達瑞威爾期（牯牛潭組）、桑比期（大田壩組）、凱迪期（寶塔組—湯頭組）。根據(jù)海相紅層延續(xù)的時限，可細分為零層式、一層式、二層式和三層式。

1）零層式

奧陶系無明顯的海相紅層，主要集中于江南過渡帶附近及南部和廬江、太湖地區(qū)，如石臺嶺腳下、里崗、大塢仟地區(qū)，為深灰、淺灰、灰色含灰?guī)r透鏡體鈣質(zhì)泥巖和瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r；廬江東顧山和太湖駝龍山地區(qū)為灰、灰綠、黃綠色頁巖、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r；寧國—太平地區(qū)為灰、灰黑色粉砂質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖夾深灰色中厚層瘤狀灰?guī)r。

2）一層式

由表1、圖5 可知：一層式可細分為多種類型：從弗洛晚階紫臺組一直延伸到凱迪階寶塔組，中間基本無非海相紅層間隔，如皖東地1 井、青陽陳家沖、貴池花廟—石臺丁香地區(qū)，沉積厚度85～115 m；從大坪階紫臺組至達瑞威爾階牯牛潭組，且為連續(xù)沉積，如安徽石臺—貴池地區(qū)，厚度約53～114 m；從桑比階大田壩組至凱迪階寶塔組，如滁縣地區(qū)，厚約50 m；桑比階大田壩組，如涇縣石山地區(qū)，厚2 m；大坪階大灣組，如涇縣黃栗樹地區(qū)，厚18 m；凱迪階寶塔組上部，如宿松龍山地區(qū)，厚11 m。

表1 安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層分布及對比表Table 1 Distribution and comparison of Ordovician marine red beds in southern Anhui Province

圖5 鄂皖地區(qū)中-上奧陶統(tǒng)海相紅層時空分布及對比Fig.5Spatio-temporal distribution and comparison of the Middle-Upper Ordovician marine red beds in the Hubei Province and Anhui Province

3）二層式

由表1、圖5 可知：二層式細分為兩種類型：一種為大坪階紫臺組和桑比階大田壩組為海相紅層，中間達瑞威爾階牯牛潭組為非海相紅層沉積，如東至李家；另一類為達瑞威爾階牯牛潭組和凱迪階寶塔組為海相紅層，中間桑比階大田壩組/廟坡組為非海相紅層沉積，如和縣—含山—無為—青陽地區(qū)和湖北三峽地區(qū)。

4）三層式

海相紅層主要分布于大坪階大灣組局部、達瑞威爾階牯牛潭組、凱迪階寶塔組，中間大灣組大段和桑比階大田壩組為非海相紅層間隔，如青陽陳家灣。

（2）橫向相變

由表1 和圖5 可以看出：自北西向南東，海相紅層整體經(jīng)歷了1 層式→2 層式→3 層式→2 層式→1 層式→0 層式的演化過程，局部受古地理位置和沉積環(huán)境的影響，稍有變化；下?lián)P子地層分區(qū)天長—滁州地層小區(qū)和宿松—太湖地層小區(qū)，海相紅層出現(xiàn)最遲，在凱迪階寶塔組才出現(xiàn)海相紅層沉積；和縣—安慶地層小區(qū)，在達瑞威爾階牯牛潭組出現(xiàn)海相紅層，中間桑比階缺失海相紅層；蕪湖—石臺小區(qū)在大坪階紫臺組就開始出現(xiàn)海相紅層，并一直持續(xù)到凱迪階。

總之，安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層的形成與沉積環(huán)境、古水溫和不同地區(qū)構(gòu)造性質(zhì)有較為密切的關(guān)系。

4 奧陶紀海相紅層的分類

海相紅層常見的分類方案有：巖石類型分類（胡修棉等，2007；Wang et al.，2009）和海水深度與海域分類（Trotter et al.， 2008； 林寶玉等，2018）。

4.1 巖石類型分類

海相紅層分為碎屑巖類、碳酸鹽巖類和硅質(zhì)巖類3 大類（胡修棉等，2007；Wang et al.，2009）。安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層主要為碳酸鹽巖，少量碎屑巖，未發(fā)現(xiàn)典型的大洋深水硅質(zhì)巖。

（1）碳酸鹽巖類型：主要為灰紫、紫紅色瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r（如紫臺組紅層），淺紅色生物灰?guī)r（大田壩組紅層），灰紫、淺紅色網(wǎng)紋狀灰?guī)r（紫臺組、寶塔組紅層等），淺灰、灰紅色泥微晶灰?guī)r（牯牛潭組紅層等），灰紅色含生物碎屑灰?guī)r（牯牛潭組和寶塔組紅層等），紫灰色含鐵質(zhì)結(jié)核網(wǎng)紋狀灰?guī)r（大田壩組紅層等）。

（2）碎屑巖類型：主要為暗紫色泥巖和含粉砂質(zhì)泥巖（滁州三元里湯頭組紅層）、紫紅色粉砂質(zhì)頁巖（黃山石壁下胡樂組頂部夾層）。

4.2 海水深度與海域分類

戎嘉余等（2012）、林寶玉等（2018）將古代海相紅層分為淺水（＜50 m）、半深水（50～200 m）和深水（＞200 m）3 種類型，并將寶塔組置于半深水紅層。根據(jù)上述劃分方案，安徽南部地區(qū)海相紅層大多數(shù)屬半深水海相紅層，局部為淺水紅層和深水紅層。

（1）淺水海相紅層：主要分布于紫臺組下部含生物碎屑灰?guī)r和瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，生物發(fā)育，主要為三葉蟲、腕足動物、棘皮動物和藻類化石，瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r瘤體和基質(zhì)差異較大，瘤體基本不含化石，基質(zhì)含豐富的底棲生物化石，判斷應(yīng)為內(nèi)緩坡環(huán)境。

（2）半深水海相紅層：區(qū)內(nèi)分布廣泛，主要分布于紫臺組、寶塔組、大田壩組和湯頭組。主要為碳酸鹽巖和碎屑巖兩套巖性，前者主要分布于紫臺組、牯牛潭組、大田壩組和寶塔組，巖性為瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r、泥微晶灰?guī)r，主體為中緩坡—外緩坡環(huán)境；后者主要分布于湯頭組，主要為泥巖、粉砂質(zhì)頁巖，主體為淺水陸棚環(huán)境。

（3）深水海相紅層：僅分布于胡樂組，主體為深灰、灰黑色硅質(zhì)頁巖，局部紫紅色粉砂質(zhì)頁巖，海相紅層與黑色硅質(zhì)頁巖相伴生出現(xiàn)，含筆石化石，僅作為內(nèi)部夾層，主體為深水陸棚—盆地環(huán)境。此類紅層類似于西藏奧陶系青泥洞組海相紅層（李明等，2019b）和寧夏奧陶系平?jīng)鼋M紅層（林寶玉等，2018）。

5 主要塊體海相紅層對比

華南地區(qū)奧陶紀海相紅層發(fā)育，典型地區(qū)主要為安徽沿江地區(qū)、湖北三峽、湘西北、渝東南和黔東地區(qū)（武振杰等，2015；林寶玉等，2018）。不少學(xué)者（武振杰等，2015；林寶玉等，2018；李明等，2019a，2019b）對中國主要塊體奧陶紀海相紅層的分布（表2）、巖石類型、形成的水深、氧化還原條件、時代和背景進行了總結(jié)，得出：主要塊體海相紅層的形成受控于區(qū)域和全球海平面變化；單個塊體主要與構(gòu)造活動、海平面變化和海底地形有關(guān)。

表2 中國主要塊體奧陶紀海相紅層的對比Table 2 Comparison of Ordovician marine red beds of main blocks in China

5.1 與湖北宜昌地區(qū)奧陶紀海相紅層對比

在充分收集湖北省奧陶系地層資料（陳公信和金經(jīng)煒，1996；王志浩等，2018；龔方怡等，2023）的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了湖北宜昌地區(qū)海相紅層的分布和時代，即海相紅層主要分布于大灣組中部、牯牛潭組和寶塔組下部（表2），它與安徽南部地區(qū)海相紅層的對比情況如下：

（1）大灣組海相紅層：以宜昌大灣次層型剖面為例（陳公信和金經(jīng)煒，1996），海相紅層分布于大灣組中部，第3 層和14 層，巖性為暗紅、灰紫色厚層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，厚5.7 m，占整個剖面的19%，與貴池陸家剖面紫臺組的第2 層層位相當；為紫臺組海相紅層的一部分，時代為早奧陶世弗洛晚期至中奧陶世大坪期。

（2）牯牛潭組海相紅層：以宜昌分鄉(xiāng)中學(xué)層型剖面為例（陳公信和金經(jīng)煒，1996），海相紅層分布于牯牛潭組下部，巖性為微紅、棕紅色中厚層灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，厚17.5 m，占整個剖面的94%，與和縣—安慶地區(qū)、蕪湖—石臺地區(qū)牯牛潭組下部海相紅層相當，時代為中奧陶世達瑞威爾早期。

（3）寶塔組海相紅層：以秭歸沿江選層型剖面為例，海相紅層分布于下部，巖性為紫紅色中厚層網(wǎng)紋狀灰?guī)r，厚約8.1 m，占整個剖面的36%，與安徽沿江地區(qū)寶塔組下部相當，時代為晚奧陶世凱迪早期。

總之，湖北三峽地區(qū)3 套海相紅層分布廣泛，厚度相對較薄，與安徽南部地區(qū)海相紅層具有一定的相似性，具有良好的區(qū)域?qū)Ρ刃?，是華南奧陶紀地層對比重要標志層。

5.2 與中國主要塊體奧陶紀海相紅層對比

中國奧陶紀主要塊體均不同程度發(fā)育海相紅層，不同塊體、不同地區(qū)的海相紅層存在一定的共性和差異性。由表2 可以看出，安徽沿江地區(qū)5 套海相紅層可與華北板塊鄂爾多斯（武振杰等，2015）和甘肅環(huán)縣（武振杰等，2015）、塔里木板塊巴楚、拉薩板塊申扎（李明等，2019a，2019b）、喜馬拉雅聶拉木板塊（方翔等，2020）具有很好的對比性。

（1） 各主要塊體發(fā)育各自獨特的海相紅層，有5 層式、3 層式和2 層式等。其中安徽南部地區(qū)紫臺組海相紅層時代為大坪期，大致與鄂爾多斯的三道坎組和水泉嶺組紅層進行對比；牯牛潭組海相紅層時代為達瑞威爾期，大致與鄂爾多斯地區(qū)的南莊子組中部、聶拉木地區(qū)甲曲組底部、甘肅環(huán)縣南莊子組紅層進行區(qū)域?qū)Ρ?；寶塔組海相紅層時代為凱迪期，大致與鄂爾多斯車道組中部、塔里木巴楚良里塔格組、申扎柯爾多組、聶拉木甲曲組中上部、甘肅環(huán)縣車道組進行對比。

（2） 圖1 顯示，海相紅層主要發(fā)育于低緯度（30°以內(nèi)）地區(qū)，表2 顯示同一時期不同地區(qū)、不同海域均可發(fā)育海相紅層；海相紅層既有碳酸鹽巖、也有碎屑巖和硅質(zhì)巖；海相紅層可發(fā)育于淺水、半深水和深水環(huán)境；海相紅層的發(fā)育受緯度、氣候、全球性海平面變化和海底地形等多因素影響。

5.3 海相紅層與全球地質(zhì)事件對比

奧陶紀是一個活躍動蕩的時代，古板塊拼貼與碰撞、冰期事件（Barnes，2004；Couto et al.，2013）、巖漿活動與火山噴發(fā)（Huff et al.，1992；汪隆武等，2015）、隕石撞擊事件（Schmitz et al.，2008）和生物大輻射與絕滅事件（Sepkoski，1995；戎嘉余和黃冰，2014）等頻發(fā)，一直是全球研究的熱點（詹仁斌等，2013；戎嘉余和黃冰，2014；張元動等，2019）。華南板塊在奧陶紀位于古赤道附近（圖1a），記錄了多門類生物的演化歷程和多樣化的沉積環(huán)境變遷，為全球奧陶紀沉積環(huán)境演化、古環(huán)境恢復(fù)、生物演化和生物與環(huán)境協(xié)同變遷研究提供了研究窗口（戎嘉余等，2006）。

安徽南部地區(qū)在奧陶紀位于古赤道附近（圖1a）；海相紅層自早奧陶世弗洛晚期至晚奧陶世凱迪中期均有發(fā)育，全球古溫度一般為30 ℃～40 ℃，氣候較炎熱；海平面變化頻繁，多樣的沉積環(huán)境變遷，經(jīng)歷了晚奧陶世冰期（圖6）；發(fā)育多門類生物群落和多個生物輻射事件。以上特征指示了研究區(qū)奧陶紀海相紅層的發(fā)育與奧陶紀低緯度、炎熱、強氧化環(huán)境具有較為密切的關(guān)系，為地質(zhì)歷史時期古氣候、古環(huán)境、地層對比提供了重要信息。

圖6 研究區(qū)奧陶紀海相紅層分布與全球地質(zhì)事件對比部分數(shù)據(jù)來源：全球古溫度和冰川范圍（Goldberg et al.，2021）、海平面變化（全球）（Haq and Schutter，2008）、海平面變化（揚子地臺）（Su，2007）Fig.6 Distribution of Ordovician marine red beds in the study area and comparison with global geological events

6 結(jié) 論

通過對安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層的研究，可以初步得出如下結(jié)論：

（1）安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層主要分布于紫臺組、牯牛潭組、大田壩組（胡樂組）、寶塔組和湯頭組，時代為早奧陶世弗洛晚期至晚奧陶世凱迪中期；自北西向南東，呈現(xiàn)一層式、二層式、三層式、二層式、一層式和零層式的變化，其形成與沉積環(huán)境、古水溫和不同地區(qū)構(gòu)造性質(zhì)有較為密切的關(guān)系。

（2）安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層主要為碳酸鹽巖，少量碎屑巖，未發(fā)現(xiàn)大洋深水硅質(zhì)巖；大多數(shù)屬半深水海相紅層，局部為淺水紅層和深水紅層。

（3）安徽南部地區(qū)奧陶紀海相紅層，不僅可以與湖北宜昌主要剖面進行對比，而且也可與中國主要塊體具有較好的對比性，表明海相紅層不僅僅是區(qū)域性的，而且是全球性的；不同塊體、不同地區(qū)的海相紅層存在一定的共性和差異性，在地層對比上具有重要研究價值。