廖慧鴻 蘇中堂 馬慧 孫珮婕

摘 要 【目的】滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地的萎縮消亡存在多種認識。為了深入探討其成因，擬通過滇東北地區(qū)晚奧陶世古環(huán)境演化研究，分析古環(huán)境因素對滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地消亡的影響?！痉椒ā窟x取滇東北地區(qū)萬和剖面為研究對象，利用室內(nèi)礦物學(xué)、巖石學(xué)、沉積地球化學(xué)等分析方法為主要手段，系統(tǒng)開展滇東北地區(qū)奧陶系臨湘組—志留系龍馬溪組的微相特征研究、此期間的古環(huán)境演變分析，探討滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地萎縮消亡中的古環(huán)境影響?！窘Y(jié)果】通過對萬和剖面臨湘組—龍馬溪組巖石學(xué)特征、鏡下礦物組成以及古生物特征等進行分析，共識別出六類沉積微相：含泥瘤狀灰?guī)r相、紋層狀微晶灰?guī)r相、微晶生屑灰?guī)r相、紋層狀鈣質(zhì)泥巖相、砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖相以及含鈣質(zhì)泥頁巖和含鈣質(zhì)碳質(zhì)泥巖相。并進一步劃分出三個沉積亞相：淺緩坡、深緩坡和局限滯留陸棚；利用沉積地球化學(xué)方法，分析其古海洋地球化學(xué)特征，并建立地球化學(xué)剖面發(fā)現(xiàn)：在奧陶系大渡河組—志留系龍馬溪組之間，古海洋環(huán)境指標如古生產(chǎn)力、古氧化還原條件、陸源碎屑輸入量和古海平面變化在這一時期發(fā)生了顯著變化，波動頻繁?！窘Y(jié)論】通過分析滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地周圍的古海洋環(huán)境變化，認為滇東北晚奧陶世碳酸鹽巖臺地消亡成因是海洋環(huán)境缺氧導(dǎo)致光合生物衰退，從而抑制了碳酸鹽生產(chǎn)，使得碳酸鹽巖臺地萎縮直至消亡。除此之外，海平面變化、氣候變化、陸源碎屑輸入量增加以及奧陶紀末生物大滅絕在碳酸鹽巖臺地消亡過程中發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞 古環(huán)境；碳酸鹽巖臺地；赫南特階；晚奧陶世；滇東北地區(qū)

第一作者簡介 廖慧鴻，男，1996年出生，博士研究生，碳酸鹽巖沉積學(xué)，E-mail： 1316236646@qq.com

通信作者 蘇中堂，男，副教授，沉積地質(zhì)學(xué)，E-mail： suzhongtang2012@cdut.edu.cn

中圖分類號 P512.2 文獻標志碼 A

0 引言

碳酸鹽巖臺地是指碳酸鹽巖形成和沉積的主要場所，其演化進程受控于大地構(gòu)造背景、相對海平面變化、氣候/環(huán)境條件、生態(tài)條件以及碳酸鹽沉積作用等[1?5]。Schlager[6]將碳酸鹽巖臺地的消亡定義為“海平面相對上升超過碳酸鹽堆積速率，使得臺地/生物礁淹沒在富產(chǎn)碳酸鹽的透光帶之下的過程”?，F(xiàn)代研究表明，大部分碳酸鹽沉積物與生物作用相關(guān)，這也注定了該類沉積巖與海洋生物，海洋環(huán)境具有密切關(guān)系，因此深入理解碳酸鹽巖與海洋生物—環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)，有助于我們了解碳酸鹽巖臺地演化進程[4]。

奧陶紀地層廣泛的出露于揚子地塊，自奧陶紀早期開始，揚子地區(qū)被廣闊的陸表海所覆蓋，并形成了大范圍的碳酸鹽巖地層，富含許多生物化石[7?8]。在中奧陶世之前，中上揚子區(qū)的古地理格局一直保持穩(wěn)定[9]。然而，在晚奧陶世期間，這個古地理格局開始發(fā)生重要的轉(zhuǎn)變。在此期間，受陸地擴增和奧陶紀末短暫海退的雙重影響，晚奧陶世的揚子板塊突現(xiàn)出比早、中奧陶世更顯著的巖相和生物相分異，總體表現(xiàn)為碳酸鹽巖的生產(chǎn)量和分布范圍明顯縮減[10]，到了凱迪晚期該區(qū)域碳酸鹽巖沉積主要發(fā)育在古陸附近[11]。對于揚子地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地萎縮消亡的成因認識有構(gòu)造、海平面等因素影響[12?13]，但缺乏對古環(huán)境變化對其影響的探討。

滇東北地區(qū)昭通市永善縣的萬和剖面，完整記錄著奧陶系臨湘組—志留系龍馬溪組的連續(xù)沉積，從底到頂巖性由碳酸鹽巖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟囗搸r。因此，通過反演滇東地區(qū)晚奧陶世古環(huán)境轉(zhuǎn)變，以此來探討古環(huán)境因素對滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地消亡的影響。

1 地質(zhì)背景

在奧陶紀末，華南板塊與南極岡瓦納大陸分離，但仍然依附于岡瓦納大陸周緣的亞熱帶至熱帶地區(qū)，位于30° S～30° N[14?17]（圖1）。晚奧陶世時期，中上揚子地區(qū)發(fā)生了古地理格局的重要轉(zhuǎn)變。伴隨著加里東構(gòu)造運動的發(fā)生，揚子地塊與華夏地塊擠壓碰撞加劇，華夏古陸向西北方向擴張，形成了中上揚子地區(qū)的黔中邊緣隆起（即滇黔古陸）和湘鄂隆起[18]。此時，揚子主體沉積區(qū)從克拉通臺地—大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)榍瓣懪璧匮莼A段，并被川中隆起、康黔古陸和滇黔古陸所包圍[19]。同時，揚子區(qū)的西面與松潘—甘孜洋相連[20]，形成了一個半局限淺海盆地。

剖面位于云南省永善縣蓮峰鎮(zhèn)和平村，奧陶紀—志留紀過渡地層沿著新修的鄉(xiāng)村公路出露，唐鵬等[21]對于該剖面上生物類群開展了細致的研究，并以此劃分出生物地層。本文的地層劃分便是依據(jù)于此，自下而上分別為臨湘組瘤狀灰?guī)r、大渡河組微晶灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖、觀音橋?qū)由百|(zhì)泥巖與生屑灰?guī)r、龍馬溪組泥頁巖，剖面總厚度為44.6 m。實測剖面位于和平村立直社牛滾凼，地質(zhì)圖上屬萬和場行政管轄區(qū)域，GPS坐標為27°45'18.85" N，103°28'35.50" E，海拔1 414 m左右（圖2）。

2 樣品與研究方法

滇東北地區(qū)奧陶系臨湘組—志留系龍馬溪組地層連續(xù)發(fā)育。主要為碳酸鹽巖與泥頁巖混合沉積，有豐富的腕足類及筆石化石。剖面位于新修的公路旁，出露較好，巖石表面新鮮，風(fēng)化程度較低。在萬和剖面共采集了52件灰?guī)r與泥巖樣品，采樣密度在0.1～2m。選取未風(fēng)化、巖性均勻的新鮮巖石進行采樣，避開有裂隙、方解石脈體充填的部分，并對樣品進行詳細的野外描述以及記錄。

樣品主要用于薄片觀察和地球化學(xué)分析。每個樣品分成兩組分，分別用于制成普通薄片以及地球化學(xué)分析測試；對用于地球化學(xué)測試分析的樣品需要用瑪瑙研缽磨制成200目以下的粉末，根據(jù)需求分成五等份，一份備用，其他四份分別用于主微量元素，C、O同位素和Sr同位素測試。

薄片鏡下觀察鑒定在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室完成，在觀察之前，對薄片均用茜素紅半邊染色，在Nikon E600 Pol+偏光顯微鏡下觀察。全巖主量元素、微量元素及Sr同位素均在武漢上譜分析測試實驗室完成。全巖主量元素含量分析使用的分析儀器為日本理學(xué)（Rigaku）生產(chǎn)的ZSX Primus Ⅱ型波長色散X 射線熒光光譜儀（XRF），測試的相對標準偏差（RSD）小于2%。全巖微量元素使用的是Agilent 7700e ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。全巖Sr 同位素分析利用德國Thermo Fisher Scientific 公司的MC-ICP-MS（NeptunePlus）進行分析測試。碳氧同位素測試完成于成都理工大學(xué)地質(zhì)學(xué)國家級示范中心，所使用的測試儀器為Thermo Fisher Scientific MAT253同位素質(zhì)譜儀，測試誤差（質(zhì)量分數(shù)）為±0.02‰。

3 研究結(jié)果

3.1 碳酸鹽巖微相

碳酸鹽巖沉積對環(huán)境變化異常敏感，環(huán)境變化引起沉積物差異，這種差異體現(xiàn)在碳酸鹽巖微相上[22]。對萬和剖面不同層位巖石學(xué)特征、鏡下礦物組成以及古生物特征等進行分析，對比Flügel修訂的標準微相，將臨湘組—龍馬溪組劃分為以下六類微相類型，分別為MF1～MF6，并分析其形成環(huán)境。

1） MF1 含泥瘤狀灰?guī)r

含泥瘤狀灰?guī)r為臨湘組頂部沉積的主要巖性，呈灰色—淺灰色，瘤狀結(jié)構(gòu)，多為厚層狀或塊狀構(gòu)造，巖層表面凹凸不平。瘤狀灰?guī)r中的瘤體成分主要為灰?guī)r，泥質(zhì)含量較少。全巖的方解石含量為80%～90%，陸源碎屑中的黏土礦物和泥級的顆粒含量為10%～20%（圖3a）。該層化石種類主要產(chǎn)牙形類和幾丁類。

解釋：瘤狀構(gòu)造，主要為微晶方解石組分，泥質(zhì)少，生物碎屑以及陸源碎屑含量都較低。同時也無生物擾動痕跡。這些證據(jù)均指示低能開闊海環(huán)境，推測沉積環(huán)境為深緩坡。

2） MF2 紋層狀微晶灰?guī)r

微晶灰?guī)r主要產(chǎn)出于大渡河組中下段，巖石呈灰色—深灰色，層狀產(chǎn)出，層厚多為薄層至中厚層狀。礦物成分主要為微晶方解石，含量大于80%，泥質(zhì)含量約15%，還有少量的有機質(zhì)，約5%。巖石內(nèi)見少量的生物碎屑，含量為10%～15%，微晶方解石含量在80%左右（圖3b）。

解釋：中厚層狀，微晶方解石組分，且可見少量的生物碎屑，如有腕足類，唐鵬等[21] 對于該腕足組合進行分析，認為其由Kassinella sp.，Trimurellinasp.， Leptellina sp.，Paromalomena sp.，Dedzetina sp.，Brevilamnulella？ sp.，Aegiromenella sp.， strophomenid，rhynchonellid，acrotretid，lingulid 組成。此組合被認為可歸屬于BA5，屬于貧氧海域中較深水腕足動物群[21]，表明其形成環(huán)境多為水動力相對較弱、水體安靜的環(huán)境，類似于Flügel微相的RMF8。分析認為沉積環(huán)境為深緩坡。

3） MF3 微晶生屑灰?guī)r

微晶生屑灰?guī)r主要產(chǎn)出在大渡河組的頂部以及觀音橋?qū)?，巖石顏色呈灰色、深灰色，中薄層狀。方解石含量約為85%，此外還有部分泥質(zhì)和有機質(zhì)，約占7%，還有部分顆粒礦物，約占8%。顆粒類型主要為生物碎屑，含量約為55%。生物類型復(fù)雜，主要為腕足、介形蟲、海百合等（圖3c）。

解釋：巖石顆粒主要為破碎、磨圓中等以及保存較差的生物碎屑，指示著水動力較強。生物碎屑種類以腕足、筆石、介形蟲和海百合為主，其中筆石主要屬于M.extraordinarius 帶，腕足則是赫南特階特有的赫南特貝，這些都為指示近岸、淺水、中等分異度的典型Hirnantia動物群[21]，推測沉積環(huán)境可能為淺緩坡亞相中的生屑灘。

4） MF4 鈣質(zhì)泥巖

該類巖石類型多出現(xiàn)在大渡河組上段，巖石顏色多呈褐灰色，呈薄層狀產(chǎn)出。鈣質(zhì)含量較高可達40%，陸源碎屑含量偏低（約15%）。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)泥級沉積物含量豐富，可見一些生物碎屑；層理清晰，可見條帶狀有機質(zhì)紋層（圖3d）。常與泥灰?guī)r互層出現(xiàn)。

解釋：本微相常與泥灰?guī)r互層出現(xiàn)，且有機質(zhì)含量中等，基本上觀察不到生物擾動的證據(jù)，說明此時沉積于較為缺氧、深水及低能的環(huán)境中，該微相的沉積環(huán)境與MF2相似，為深緩坡。

5） MF5 砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖

該類型出現(xiàn)在觀音橋?qū)?，巖石呈土黃色—黃灰色，生物碎屑豐富，主要有腕足類和筆石，但化石的保存狀態(tài)較差，化石種類跟MF3相同。生屑含量為60%～70%，亮晶方解石膠結(jié)約15%（圖3e）。

解釋：該微相的化石種類與MF3相同，均屬于赫南特動物群，屬于BA3組合，指示近岸、淺水的沉積環(huán)境，推測該微相的沉積環(huán)境為淺緩坡亞相中的生屑灘。

6） MF6 含鈣質(zhì)泥頁巖和含鈣質(zhì)碳質(zhì)泥巖

該類巖石類型主要分布在龍馬溪組，巖石顏色多呈灰色—褐灰色，紋層狀，多發(fā)育水平層理，有機質(zhì)含量高，層厚以薄層為主。鈣質(zhì)含量較高（35%～45%），陸源碎屑含量較高（20%～30%）（圖3f）。在龍馬溪組單獨以層狀出現(xiàn)，可見方解石充填的裂隙或脈體，且含有豐富的筆石化石。

解釋：紋層狀，多發(fā)育水平層理，有機質(zhì)偏高且富含筆石化石。表明該類巖石主要出現(xiàn)在水動力條件較弱、缺氧的環(huán)境之中，再結(jié)合前文所述區(qū)域構(gòu)造背景，被古隆起包圍，推測此微相的沉積環(huán)境可能是淺海陸棚相中的局限滯留陸棚。

結(jié)合萬和剖面的巖石學(xué)和古生物學(xué)的研究，將不同類型的微相按照其顏色、顆粒基質(zhì)、組構(gòu)特征進行對比（表1），在此基礎(chǔ)上對于研究區(qū)上晚奧陶世至早志留世的沉積環(huán)境進行了分析，劃分出三個沉積亞相：深緩坡、淺緩坡以及局限滯留陸棚。淺緩坡處于海平面之下、正常浪基面之上，巖性主要是微晶生屑灰?guī)r和砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖，生物類群以赫南特動物群落為主，指示一種近岸、淺水高能的沉積環(huán)境，主要的微相類型有MF3和MF5，此類微相組合可歸為生屑灘；深緩坡位于正常浪基面和風(fēng)暴浪基面之間，位于一個深水、低能的沉積環(huán)境中，巖性以微晶瘤狀灰?guī)r、微晶灰?guī)r和鈣質(zhì)泥巖為主，主要的微相類型為MF1、MF2和MF4；局限滯留陸棚處于一種缺氧、深水、低能且局限的沉積環(huán)境，巖性以富有機質(zhì)的泥頁巖為主，主要的微相類型為MF6。

3.2 古海洋地球化學(xué)特征

Mn/Sr比值常被用于判斷碳酸鹽巖受到的成巖蝕變程度，當Mn/Sr≤2.0時，碳酸鹽巖經(jīng)受的成巖作用和蝕變程度低，可以被認為是保留了原始海水信息[23?25]。而樣品WH-02b1、WH-02b2、WH-02b6、WH-03b1、WH-03b2這些樣品Mn/Sr>2.0①。綜上，對上述樣品數(shù)據(jù)進行剔除。

3.2.1 古生產(chǎn)力條件

通常情況下痕量元素Ba、P、Cu、Zn對古海洋生產(chǎn)力狀況較為敏感[26?28]。其中Ba與古生產(chǎn)力具有良好相關(guān)性，P是最重要的營養(yǎng)元素，而Cu、Zn元素含量與有機質(zhì)沉降量相關(guān)。研究區(qū)屬于滇東北地區(qū)晚奧陶系，靠近滇黔桂古陸邊緣，陸源碎屑輸入的影響較大，為了消除陸源碎屑的影響，使用代表陸源碎屑輸入的Al元素對這些元素進行矯正。

萬和剖面的海洋初級生產(chǎn)力情況選用Ba/Al、P/Al、Cu/Al、Zn/Al 這四個指標表示。萬和剖面的Ba/Al、P/Al、Cu/Al、Zn/Al在臨湘組沉積末期到大渡河組沉積初期均較為平穩(wěn)（圖4）；在大渡河組沉積中期時，Ba/Al、P/Al、Cu/Al、Zn/Al這些指標均出現(xiàn)多次正偏現(xiàn)象，最大值分別可達0.34、0.150 9、0.001 94、0.008 97；之后Ba/Al、P/Al曲線平穩(wěn)演化一直到龍馬溪組早期，而Cu/Al、Zn/Al曲線則在觀音橋?qū)映练e期再次出現(xiàn)正偏現(xiàn)象，隨后降低趨于平穩(wěn)。

3.2.2 古氧化還原環(huán)境

稀土元素中的Ce通常拿來反映海洋水體的氧化還原環(huán)境變化[30?31]。其計算公式為：

Ceanom=lg［3CeSN（/ 2LaSN+NdSN）］ （1）

式中：SN為北美頁巖標準，當Ceanom<-0.1時表現(xiàn)為負異常，判斷為氧化環(huán)境，當Ceanom>-0.1時則表現(xiàn)為正異常，判斷為還原環(huán)境[32?33]。

除此之外，微量元素中的Mo、U、V、Ni、Co、Th等V體系元素在水中的溶解度明顯受水體氧化還原條件控制，被稱作氧化還原敏感元素[34]。這些元素在氧化條件下被氧化為高價態(tài)離子溶解在海水中，厭氧環(huán)境下還原為低價態(tài)進入沉積物，單元素指標來指示水體氧化還原環(huán)境仍具有一定的局限性。因此，一般用這些元素的比值作為古氧相的替代指標，目前常用于恢復(fù)古氧相的指標有V/Cr、V/（V+Ni）[35]。

萬和剖面的臨湘組—大渡河組樣品V/（V+Ni）、V/Cr 以及Ceanom 值分別為0.46～0.87、1.2～4.52和-0.19～-0.03，波動范圍比較大，不少比值超過了厭氧的閾值或者低于富氧的閾值，表明在此期間氧化還原條件的不穩(wěn)定，間歇性出現(xiàn)富氧或厭氧環(huán)境，并在赫南特冰期開始時，即為大渡河組沉積末期，演化曲線指示了厭氧的還原環(huán)境。這三個指標的平均值分別為0.66、2.36和-0.11，指示該時期整體處于貧氧環(huán)境；觀音橋?qū)拥腣/（V+Ni）和Ceanom值分別為0.59、1.91和-0.11，V/Cr的最小值為1.84，指示富氧氧化條件；進入龍馬溪組后，沉積環(huán)境快速轉(zhuǎn)變?yōu)樨氀酢獏捬踹€原環(huán)境，V/Cr 和Ceanom 值分別為4.68 和-0.06，V/（V+Ni）介于0.63～0.81，指示貧氧—厭氧條件。

3.2.3 陸源碎屑影響

主量元素Al2O3、K2O、Fe2O3、TiO2可作為陸源組分的代表，碳酸鹽巖中Al2O3、K2O、Fe2O3、TiO2值高表明受陸源組分影響大[36]。其中Al2O3和K2O一般被認為與黏土和長石礦物相關(guān)；Fe2O3、TiO2被認為代表相對穩(wěn)定的陸源碎屑物質(zhì)，受成巖作用影響很小。研究采用Al2O3、K2O、Fe2O3、TiO2來恢復(fù)陸源碎屑輸入。

萬和剖面中，臨湘組—龍馬溪組的Al2O3、K2O、Fe2O3和TiO2含量①的變化趨勢均一致，波動幅度較大（圖4）。主要表現(xiàn)為陸源碎屑在大渡河組沉積中初期，輸入量快速增加后又立刻降低，于大渡河組沉積中期再次上升后緩慢降低，到觀音橋?qū)映练e時（此時為赫南特冰期）再次上升后趨于平穩(wěn)。總體上看碎屑輸入波動較大，這可能與晚奧陶世揚子地區(qū)的海平面波動和構(gòu)造抬升活躍產(chǎn)生的影響有關(guān)[18，37?38]，而陸源碎屑的輸入量，也與剖面所處的構(gòu)造位置密切有關(guān)。萬和剖面構(gòu)造位置正是靠近古陸邊緣，大渡河組沉積中期陸源碎屑輸入量明顯增加，說明區(qū)域的構(gòu)造抬升給盆地帶來較多的碎屑，并在構(gòu)造活動相對穩(wěn)定后，陸源碎屑的輸入量也開始趨于平穩(wěn)。而在觀音橋?qū)映练e時陸源碎屑再次增加，并在之后平緩下降并趨于穩(wěn)定，可能與海平面波動相關(guān)?？傮w來看，研究區(qū)在奧陶紀—志留紀之間陸源碎屑輸入量波動頻繁（圖4），可能是受到了古陸隆起和冰期引起的海平面變化的影響。

3.2.4 古海平面變化

古海平面變化情況通常采用C同位素曲線來反演，C同位素曲線升降與海平面升降正相關(guān)[39]，故將樣品C同位素值用光滑曲線連接起來，可反映晚奧陶世沉積期古海洋海平面變化情況。

研究區(qū)臨湘組—龍馬溪組的巖石樣品的C同位素含量曲線波動較為明顯（為-2.62～2.27），整體上處于正偏，這與Liu et al.[11]所測得C同位素的數(shù)值區(qū)間及曲線趨勢一致。如圖4顯示在大渡河組沉積初期—中期時，C同位素值相對穩(wěn)定；在沉積中期C同位素值出現(xiàn)升降波動，出現(xiàn)了兩次高低波動，表明大渡河組沉積中期海平面發(fā)生過升降變化，這可能與當時的構(gòu)造抬升作用有關(guān)；大渡河組沉積中期—觀音橋?qū)映练e期，C同位素值保持相對低幅度的波動，曲線相對穩(wěn)定，但整體上相對略微正偏，表明海平面處于緩慢上升階段；然而到了觀音橋?qū)映练e初期，C同位素值突然出現(xiàn)低值，曲線迅速負偏，此時恰好進入赫南特冰期，海平面快速下降；到了龍馬溪組沉積初期，C同位素曲線開始相對正偏，并趨于穩(wěn)定，C同位素值并保持在相對高值，此時對應(yīng)冰期結(jié)束，表明海平面又開始上升。C同位素地球化學(xué)信息指示在滇東地區(qū)晚奧陶世海平面整體處于一個上升狀態(tài)，但局部時期海平面發(fā)生過波動，其中大渡河組沉積中期時海平面發(fā)生了多次的上升下降過程，觀音橋?qū)映练e期海平面發(fā)生突然下降。

4 討論

4.1 滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地消亡的控制因素

4.1.1 生物銳減

在20世紀70年代，沉積學(xué)家已經(jīng)認識到，絕大多數(shù)碳酸鹽巖的形成和分解直接或間接與生物過程有關(guān)[40]。因此，生物組合的變化對碳酸鹽巖臺地的演化進程至關(guān)重要。晚奧陶世期間，滇東北地區(qū)生物類群發(fā)生明顯變化，唐鵬等[21]對萬和剖面開展詳細的古生物學(xué)研究，在大渡河組沉積早中期，主要生物類群為牙形類、幾丁類和疑源類，但卻未發(fā)現(xiàn)腕足類，而到了大渡河組沉積中后期，卻只發(fā)現(xiàn)了腕足類，而無其他三類生物類群。隨后奧陶紀末兩幕式生物滅絕隨之而來，在這個幕式生物事件之間，李越等[41]在對四川漢源地區(qū)大渡河組淺水碳酸鹽巖研究發(fā)現(xiàn)，在此期間后生動物腕足類、三葉蟲和海百合出現(xiàn)了短暫復(fù)蘇，這可能是觀音橋?qū)映霈F(xiàn)生屑灰?guī)r的基礎(chǔ)條件之一。

基于前人的研究結(jié)果以及本文發(fā)現(xiàn)，對碳酸鹽巖臺地消亡與生物事件之間展開討論。大渡河組沉積期時，越往后期沉積，泥質(zhì)含量越高，于大渡河組頂部出現(xiàn)一套泥巖沉積；而在觀音橋?qū)映跗诔霈F(xiàn)一套砂質(zhì)泥巖沉積，隨后轉(zhuǎn)為生屑灰?guī)r沉積；龍馬溪組時，轉(zhuǎn)為泥頁巖沉積。這些沉積巖性變化恰好與該地區(qū)的生物類群的變化相對應(yīng)（圖4），因此推測生物類群的變化與巖性的轉(zhuǎn)變之間存在某種相關(guān)性。

4.1.2 海平面變化

海平面變化同樣是碳酸鹽巖臺地演化的重要控制因素[42]。根據(jù)C同位素恢復(fù)的海平面變化，在大渡河組沉積初期，海平面呈現(xiàn)一個相對平穩(wěn)的趨勢；到了中期突然發(fā)生波動，可能受到構(gòu)造抬升作用的影響[43]，而中后期則呈現(xiàn)一個相對緩慢上升的趨勢，可能為Boda事件的影響[44]，此時巖性也由以灰?guī)r和泥巖不等厚互層為主向以泥巖為主夾薄層灰?guī)r轉(zhuǎn)變。冰期開始，海平面下降，巖性逐漸由鈣質(zhì)泥巖夾微晶灰?guī)r向砂質(zhì)泥巖轉(zhuǎn)變，在冰期中期再次出現(xiàn)碳酸鹽巖沉積（即觀音橋?qū)由隙危茰y與生物復(fù)蘇有關(guān)。進入赫南特階后期，氣候變暖，冰川融化，海平面開始上升，巖性也完全轉(zhuǎn)變?yōu)辇堮R溪組鈣質(zhì)碳質(zhì)泥頁巖。

4.1.3 古海洋環(huán)境變化

除生物因素及海平面變化之外，半封閉的海洋導(dǎo)致的海底氧化還原環(huán)境變化或大陸增生導(dǎo)致陸源碎屑輸入等因素也是導(dǎo)致碳酸鹽巖臺地消亡的重要因素。

中上揚子地區(qū)在晚奧陶世保存了大量缺氧的沉積記錄，特別是以中上揚子地區(qū)大范圍沉積奧陶系五峰組以及志留系龍馬溪組富有機質(zhì)的黑色頁巖為代表[45?46]。正如上文所述，研究剖面的氧化還原環(huán)境變化如下：富氧—富氧和厭氧反復(fù)波動—厭氧—富氧—厭氧和貧氧附近；陸源碎屑輸入持續(xù)增加，在大渡河前中期輸入含量波動較大，在此之后便一直持續(xù)增加，直到赫南特冰期開始，陸源碎屑輸入量出現(xiàn)了短暫的波動；生產(chǎn)力指標顯示除大渡河組沉積中期附近出現(xiàn)頻繁波動外，其余時期都表現(xiàn)出較為低值。通過比較萬和剖面臨湘組—龍馬溪組沉積環(huán)境演變以及其碳酸鹽巖組分演替發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖沉積與古氧相和陸源碎屑輸入量具有較強的耦合關(guān)系（圖4），如當處于厭氧或者缺氧環(huán)境中時，碳酸鹽巖沉積減少甚至停止；而陸源碎屑輸入含量也是重要因素，高的陸源碎屑輸入量，可能影響著碳酸鹽生產(chǎn)，如在龍馬溪組時，陸源碎屑輸入量保持著高值，此時，碳酸鹽巖沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榧毩Ｋ樾紟r沉積。

4.2 滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地的演化過程

碳酸鹽巖臺地的消亡是一個復(fù)雜的過程，通常由多種因素共同作用而成?？傮w上滇東北地區(qū)晚奧陶世碳酸鹽巖臺地周圍海洋環(huán)境缺氧及陸源碎屑輸入量不斷增加可能極大地抑制了碳酸鹽生產(chǎn)，赫南特冰期發(fā)育時期的氣候變冷可能是另一個抑制碳酸鹽產(chǎn)率的因素。但從時間上看，碳酸鹽沉積體系開始發(fā)生轉(zhuǎn)變在大渡河組沉積期。該時期構(gòu)造運動以及Boda事件促使海洋水體環(huán)境惡化，如陸源碎屑輸入量持續(xù)增加，海洋水體的通氧量不斷減少等，導(dǎo)致碳酸鹽生產(chǎn)率不斷降低。值得注意的是，晚奧陶世時期生物種類數(shù)量整體是在減少的，并且在第一幕的生物滅絕發(fā)生后，滇東北地區(qū)大渡河組微晶灰?guī)r轉(zhuǎn)變?yōu)樯百|(zhì)泥巖，在生物開始復(fù)蘇后，觀音橋?qū)由隙我查_始沉積生屑灰?guī)r；而在第二幕的生物滅絕開始，巖性也由觀音橋?qū)由蓟規(guī)r轉(zhuǎn)變?yōu)辇堮R溪組黑色頁巖。綜合分析認為，海洋環(huán)境惡化，海底氧化還原環(huán)境的頻繁變化使得光合作用相關(guān)生物類群的大量消失，從而致使熱帶淺海碳酸鹽生產(chǎn)工廠遭受破壞，臺地頂部碳酸鹽沉積物供應(yīng)不足，導(dǎo)致碳酸鹽巖臺地的消亡（圖5）。

5 結(jié)論

（1） 臨湘組—龍馬溪組的沉積微相可劃分為六類：含泥瘤狀灰?guī)r相、紋層狀微晶灰?guī)r相、微晶生屑灰?guī)r相、紋層狀鈣質(zhì)泥巖相、砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖相以及含鈣質(zhì)泥頁巖和含鈣質(zhì)碳質(zhì)泥巖相。歸屬于三類沉積亞相（深緩坡、淺緩坡以及局限滯留陸棚），并發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖沉積在大渡河組沉積期開始減少。

（2） 古海洋環(huán)境如古生產(chǎn)力、古氧化還原條件、陸源碎屑輸入量、古海平面在這一時期發(fā)生了顯著變化，波動頻繁。

（3） 海洋氧化還原環(huán)境變化使得光合作用生物的棲息地遭受了破壞，從而抑制了碳酸鹽的生產(chǎn)，最終導(dǎo)致碳酸鹽巖臺地不斷萎縮以至停止生長。同時，海平面變化、陸源碎屑輸入量的增加、氣候變化以及生物滅絕也起到相當重要的作用。

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