川南先鋒地區二疊系—三疊系界線附近碳酸鹽微相及沉積演化①

焦學文 鞏 磊 王超勇 孫 旭 亓 樂

(1．山東電力工程咨詢院有限公司 濟南 250100;2．中國礦業大學(徐州)資源與地球科學學院煤層氣資源與成藏過程教育部重點實驗室 江蘇徐州 221116)

0 引言

二疊紀末發生了顯生宙以來地球上規模最大的一次集群滅絕事件——超過95%海生物種和75%陸生物種徹底消失，隨后發生了全球古環境、古氣候及古生物的急劇變化［1-2］。華南揚子地臺及其周緣(圖1)是全球二疊紀—三疊紀時期地層記錄最完好、化石最豐富、研究程度最高的地區之一，不僅擁有二疊系—三疊系界線的全球層型剖面(GSSP)［3］，而且PTB沉積序列完整，古地理沉積相帶分異明顯，有利于不同環境背景下的生物演化過程研究。近些年來，隨著二疊系—三疊系界線附近鈣質微生物巖的發現，越來越多的學者開始關注這套特殊的碳酸鹽巖［4-9］。微生物巖作為一類極其重要的與微生物作用型有關的異常碳酸鹽巖［10-12］及“錯時相”標志［13-14］指示了P/T事件發生后全球大洋環境處于一種特殊的“異常沉積狀態”。分布于生物礁頂或極淺水碳酸鹽巖臺地之上、向深水區很快尖滅的喜光性菌藻生態系統逐漸演變為具有一定抗浪能力的微生物建造［6，8，12，15］。對微生物與環境相互作用所形成的微生物巖的研究，不僅可以了解生物進化的歷程，更有助于認識與生物進化密切相關的沉積過程與地球環境的演化。

1 區域地質概況

先鋒地區位于四川省南緣宜賓市興文縣境內(圖2)，北起銅鑼壩—石林鎮一線，南距九絲城鎮5 km，西接珙縣，東至新壩鄉，面積約 2．2 ×102km2，形態成長條狀，地質構造屬川南低陡褶皺帶東西向構造體系“川黔右坳陷”范圍［16］。發育NE向、EW向和SN向3組構造，各組系構造之間相互影響，呈反接或斜接復合，研究區主要受四川盆地南緣婁山斷褶帶影響，為EW向構造分布地區，地勢北高南低，海拔1 056．5～1 795．1 m。先鋒地區共有鉆孔多口，其中ZK1501孔位于西部，孔深429 m，ZK17503孔位于東部，孔深576 m，采樣段位地層均為上二疊統長興組頂部與下三疊統飛仙關組底部灰巖及泥巖(圖3)。

2 碳酸鹽巖沉積相、亞相和微相及其特征

圖2 川南先鋒地區地理位置及鉆孔分布圖Fig．2 Location and boreholes of Xianfeng in the south of Sichuan province

表1 研究區長興組—飛仙關組碳酸鹽巖沉積相、亞相和微相分類Table 1 Classification of sedimentary facies，subfacies and microfacies for carbonate of Changxing-Feixianguan Formation in the study area

沉積相是反映一定自然環境特征的沉積體［17］，是沉積物的生成環境、生成條件和其特征的總和。從沉積物(巖)的巖性、結構、構造和古生物等特征可以判斷沉積時的環境和作用過程，是沉積環境的物質表現，包含了巖相和古地理兩方面的含義［18］。根據研究區的鉆孔巖性并結合區域構造演化特征，現將區內長興組頂部—飛仙關組底部分為碳酸鹽緩坡相和局限臺地相2個沉積相帶，高能生屑淺灘、微生物席周緣、微生物席等7個沉積亞相(表1)，下面以研究區西部的ZK1501孔為例，來說明該區的沉積體系特征。

圖3 川南先鋒地區ZK1501孔和ZK17503孔采樣位置及巖性柱狀對比圖Fig．3 Sampling sites and lithological column correlation of ZK1501 and ZK17503 in Xianfeng，South Sichuan

2．1 碳酸鹽緩坡相

研究區碳酸鹽緩坡為等斜緩坡(圖3)，是介于濱岸線和大陸斜坡之間的沉積面坡度極緩(一般小于1°)的斜坡，其從濱海波浪作用的淺水高能環境緩慢過渡到低能的較深水環境，中間沒有明顯的斜坡坡折或陸棚邊緣，兩端分別為濱岸和盆底［19-20］。其與遠端變陡緩坡的區別在于遠端變陡緩坡在遠岸較深水處由加積和滑塌作用可形成較明顯的坡折，并以具有某些臺地的性質為顯著特征［21］。主要由受限制的內緩坡、開闊海內緩坡及中緩坡沉積序列組成，覆蓋整個飛仙關組底部，厚度2．40 m，與下伏長興組平行不整合接觸。根據巖性及沉積相特征，大致可分為四部分，主要由局限海內緩坡相鈣質微生物巖、粉屑灰巖及開闊海緩坡相泥粒—粒泥灰巖等所組成。頂部為淺灰色生屑顆粒灰巖及泥粒灰巖夾0．4 cm的褐黃色泥晶灰巖，僅產介形蟲化石;中上部為褐黃色中—厚層粉屑灰巖及灰白色結晶灰巖，產介形蟲、雙殼及有孔蟲等廣棲殘存生物化石;中下部為灰黑色疊層狀微生物巖與淺灰色泥晶灰巖互層，產腕足、介形蟲和少量棘皮類等底棲生物化石;底部為灰—深灰色泥粒—粒泥灰巖夾淺灰色薄層泥晶灰巖及兩層黃鐵礦，產小型化介形蟲、三葉蟲碎片、腹足及腕足類化石。

(1)高能生屑淺灘

由于是緩坡中沉積水體最活躍的場所，常受波浪、潮汐，甚至風暴浪的作用，發育小型交錯層理、底沖刷面和波痕。厚度0．65 m，巖性為灰白色生屑顆粒灰巖及介形蟲泥粒灰巖，生屑體積含量30% ～40%，生物種類以介形蟲為主，亮晶膠結，重結晶作用較強烈。微相主要有生屑顆粒灰巖和介形蟲泥粒灰巖等。

生屑顆粒灰巖微相:是生屑淺灘的主體部分。巖石類型有顆粒灰巖及生屑顆粒灰巖等。巖石結構組成以亮晶及生屑顆粒為主，其中亮晶含量45%，粒度50～200 μm，次圓狀;生屑顆粒以介形蟲的單瓣殼為主，含量25% ～35%，長軸直徑在550～650 μm之間。顆粒支撐，亮晶膠結，含量20% ～30%，粒度20～50 μm，次棱角狀。巖石重結晶作用較顯著，多數亮晶呈港灣狀(圖4A)。

泥晶灰巖微相:夾于亮晶生屑顆粒灰巖微相與亮晶介形蟲泥粒灰巖微相之間，自顆粒灰巖端至泥粒灰巖端粒度逐漸增大，為典型的風暴浪成因微相。泥晶含量大于90%，因不均勻白云化而顯褐黃色，基質支撐;顆粒成分以由經風暴浪作用改造再搬運的粉屑為主，含量小于10%，分布分散，粒度細小，磨圓度高。該微相不含任何生物化石。

介形蟲泥粒灰巖微相:位于生屑淺灘底部，巖石類型有介形蟲泥粒灰巖及顆粒灰巖等。顆粒成分生物碎屑和亮晶，總含量60% ～70%，生物碎屑以介形蟲為主，沿殼體內徑及溶孔內壁亮晶具明顯的時代現象與櫛殼狀結構(圖4B);亮晶含量20% ～30%，粒度20～100 μm，次圓狀。顆粒支撐，亮晶膠結，含量20% ～30%，粒度10～30 μm，次棱角狀;基質被泥晶充填，約為10%。巖石重結晶和溶蝕作用較顯著，溶孔以生物體腔內溶孔以及粒間溶孔為主，均已被泥亮晶充填，溶孔邊界可見生物移動而形成的蟲跡(圖4C)。這一微相類型的特點是結構的顛倒性，主要的碎屑已經從高能環境搬運到低能環境中，形成條件可能與風暴浪對沉積物的再作用有關。需要指出的是，部分砂級生物碎屑具有“泥晶套”(圖4D)，這種泥晶化是由穿孔藍綠藻或真菌類對生物碎屑或其他碳酸鹽巖礦物顆粒自外向內反復鉆孔，并為后期泥晶充填而成［22］。

圖4 川南先鋒地區飛仙關組高能生屑淺灘的微相特征A．生屑顆粒灰巖，亮晶呈港灣狀(紅框內)，235-1中部，單偏光;B．介形蟲泥粒灰巖，亮晶具時代現象，第一世代發育櫛殼狀結構，第二世代呈亮晶形態，235-1下部，單偏光;C．生物移動而形成的蟲跡(紅框內)，后被泥晶充填，235-1下部，單偏光;D．“泥晶套”，235-1下部，單偏光。Fig．4 Features of microfacies in high-energy bioclastic shoal of the Feixianguan Formation in Xianfeng，South Sichuan

(2)微生物席周緣

位于碳酸鹽局限內緩坡中部，代表了一種潮間帶沉積環境，厚度0．97 m，生物化石數量少，僅零星可見介形蟲、雙殼類和有孔蟲等廣棲殘存生物，且殼壁均已被泥晶充填，主要的沉積微相為粉屑灰巖微相和結晶灰巖微相。

粉屑灰巖微相:具明顯的正粒序及內碎屑(圖5A)，為風暴浪作用的產物，基質支撐，被泥晶充填，含量60%;顆粒主要為粉屑，含量40%，粒度大小不一，最小20 μm，最大可達200 μm，磨圓度高，具一定的定向排列。由于風暴作用強烈，很難區分生物碎屑與內碎屑。巖石重結晶和溶蝕作用微弱。

結晶灰巖微相:位于亞相下部，厚度0．32 m，巖石類型為細晶灰巖(圖5B)。它是泥晶灰巖通過重結晶形成的，由于重結晶作用，使得巖石中的原生顆粒組分發生改變。在顯微薄片下，結晶灰巖主要為淺灰色，沒有生物碎屑，方解石晶粒大小在50～100 μm左右。

(3)微生物席群

由于鉆孔揭露的地層發育波狀層理及不規則的毫米級紋層，推測研究區微生物席群亞相應相當于低能潮下帶上部，由于碳酸鹽巖自身沉積原因，潮間帶微生物巖的微生物成因沉積構造保存極少，層面僅見夷平構造;層內僅見S形紋理和不規則的多邊形網狀結構(圖5C)兩種小構造。該亞相位于碳酸鹽局限內緩坡底部，厚度0．61 m，由上部的含火山碎屑灰巖微相和中、下部的鈣質微生物巖微相與含生屑泥晶灰巖微相組成。生物化石數量少，僅零星可見腕足類、介形蟲等。

含火山碎屑灰巖微相:位于微生物席群上部，厚度0．20 m。此微相含有外源沉積物——火山碎屑，主要成分為石英顆粒(圖5D)，含量5% ～15%，灰白色，晶體晶型較好，具港灣狀充填在孔裂隙中，粒度0．3～0．5 mm，磨圓度較差，表面多見擦痕，主要沉積在孔裂隙及動物體腔內。下部發育厚度約6 cm的薄層黏土巖，火山碎屑的出現，說明該微相相當于煤山標準剖面 PTB第28層［3］。

含生屑泥晶灰巖微相:與鈣質微生物巖微相互層，累計總厚度0．29 m，巖石以灰泥為主，含少量的生物碎屑和粉屑，生物碎屑含量10% ～20%，包括少量的腕足動物殼體和介形蟲的單瓣殼。化石碎片幾乎無磨蝕和磨圓，泥晶支撐，保存較完好。該微相形成于內緩坡局限海海侵后期環境，代表了一種正常浪基面以下的較低能深水環境。

鈣質微生物巖微相:與含生屑泥晶灰巖微相互層，累計總厚度0．12 m，巖石類型有疊層狀和層紋狀微生物巖。疊層狀微生物巖(圖5E)為深褐色，含量大于70%，通常與層紋狀微生物巖共生，可見大量藍細菌化石，且呈層分布，為球粒藍細菌(圖5F，G)，常成團出現，單體大小多在15～30 μm之間。紋層狀微生物巖(圖5H)呈明顯的明暗帶相間，含量35% ～45%，由微泥晶組成的暗帶和由中粗晶組成的明帶呈帶狀相間排列分布。紋層間距變化較大，而側向延伸則非常好。此外，暗帶組分中生物化石較為少見;明帶組分中可見介形蟲的單瓣殼等化石，且常可見較多的黃鐵礦顆粒。該微生物巖中的化石以菌藻類微生物為主，伴生少量腕足類、介形蟲及棘皮動物;該微相化石最重要的特點是出現了疑源類——“蟲管”化石，含量20% ～30%，長軸直徑在500～1 000 μm，短軸在100～300 μm，形態為彎曲的管狀或瓶狀，殼壁呈一層或三層的平行片狀結構，部分體腔內亮晶發育明顯的時代現象與櫛殼狀結構，至今未定種屬。

(4)中緩坡

沉積物主要是含介形蟲粒泥灰巖和泥晶灰巖，說明所受風暴影響的程度較小，巖石中大量的不規則紋理說明泥晶顆粒可能是未經搬運的生物掘穴作用的沉積物。鉆孔揭露的地層厚度0．09 m，薄片中生物化石種類極少，僅見小型化的介形蟲。

含介形蟲粒泥灰巖微相:位于中緩坡上、中部，是中緩坡沉積亞相的主體部分，厚度7．5 cm。巖石類型有介形蟲粒泥灰巖及含黃鐵礦介形蟲粒泥灰巖等。顆粒成分以介形蟲殼體為主，還可見少量的腹足類和腕足動物，總含量15% ～25%，介形蟲完整的介殼長軸直徑在100～200 μm之間，具明顯的小型化，說明該微相沉積之前發生了全球范圍的集群滅絕事件，海生生物進入了大滅絕后的殘存階段。泥晶支撐，含量65%～75%，下部粒泥灰巖含有較多的黃鐵礦顆粒，含量10%左右。該微相形成于中緩坡海侵初期環境，代表了一種海侵初期相對較深水環境。

泥晶灰巖微相:位于中緩坡亞相最頂端與最底端，中間夾介形蟲粒泥灰巖微相，累計總厚度1．5 cm，與上部微生物席群中的泥晶灰巖不同之處在于，該微相中不含任何生物化石。泥晶支撐，含量大于90%;顆粒成分主要為粉屑，含量小于10%，粒度在20 ～30 μm 之間，磨圓度高。

(5)內緩坡

此帶內海底經常受波浪作用的攪動，以有機物障壁和臨濱沉積物為主導，位于飛仙關組最底部，與下伏長興組之間存在1 cm厚的鈣質泥巖段，該段含碳質較高，發育1 mm厚的方解石脈，為風化面的產物。主要的沉積微相有生屑泥粒灰巖微相及兩層黃鐵礦，總厚度0．08 m。生物化石種類較豐富，為三葉蟲、雙殼類、腕足動物、腹足類及少量的葉枝藻。

生屑泥粒灰巖微相:位于內緩坡上、中部，是內緩坡亞相的主體部分，厚度0．06 m，巖石類型有生屑灰巖及生屑泥粒灰巖等。顆粒成分以生物碎屑為主，含量65% ～75%，生物碎屑包括腹足類、三葉蟲、雙殼類、腕足動物等。生物顆粒支撐，填隙物為泥晶，含量5%～15%;腹足類體腔及部分粒間溶孔被黃鐵礦充填，含量小于20%，在體腔和溶孔內壁僅發育具纖柱狀形態的櫛殼狀結構的第一世代亮晶(圖5I)，長軸粒徑100 ～150 μm，短軸粒徑 10 ～20 μm，說明亮晶結晶速率較快且晚于黃鐵礦孔隙充填。

圖5 川南先鋒地區飛仙關組底部亞相的微相特征A．粉屑灰巖，具明顯的正粒序示頂及內碎屑(黑箭頭，部分已達砂屑級)，235-2上部，單偏光;B．細晶灰巖，經成巖重結晶形成，235-2下部，單偏光;C．S形紋理(黑箭頭)及不規則的多邊形網狀結構(紅箭頭)，236-3，單偏光;D．含火山碎屑灰巖，孔裂隙充填港灣狀石英顆粒(紅框內)，235-5，單偏光;E．疊層狀微生物巖，236-2，單偏光;F．球狀藍藻，外層保護鞘已鈣化，236-3，正交偏光;G．球狀藍藻，外部被纖維狀和等軸狀微亮晶包覆，236-3，單偏光;H．層紋狀微生物巖微相，近平行于層面發育，236-3，單偏光;I．生屑泥粒灰巖，僅發育第一世代亮晶(白箭頭)，236-5，單偏光;J．平行不整合面(紅箭頭)，下方為方解石脈，236-5，單偏光。Fig．5 Features of microfacies in the bottom of the Feixianguan Formation in Xianfeng area，South Sichuan

黃鐵礦層:位于內緩坡下部，為上下兩層，分布密集，總厚度0．02 m，呈斑塊狀，未見生物化石。自生黃鐵礦層兼有細菌硫酸鹽還原作用(BSR)和熱化學硫酸鹽還原作用(TSR)兩種成因類型［23］，其大量出現指示了研究區三疊紀初期遭受了強烈巖漿火山活動的作用。

2．2 局限臺地相

研究區碳酸鹽臺地類型為局限臺地(鑲邊碳酸鹽巖臺地)，是指地理上或水動力上受到限制的一種潮下淺水低能的碳酸鹽沉積環境［24］，位于大陸邊緣的淺水平頂臺地，其外緣波浪攪動強烈，在地貌上具有削減波浪能量的鑲邊(堤礁、淺灘或島嶼)，鑲邊外側較深水區有明顯傾斜的坡折，寬度一般為數公里至100 km［25］，以沉積灰巖、煤線及泥質巖為主，由于強烈的生物擾動，層理等沉積構造發育差。區內局限臺地相主要由潮坪組成，覆蓋整個長興組頂部，厚度3．10 m，與下伏地層整合接觸，相帶可細分為潮上及潮間亞相，發育有泥巖、含生屑泥巖和含藻屑泥粒灰巖等微相。需要指出的是，在該相最頂部、平行不整合面(圖5J)下出現了一層厚1 cm的鈣質泥巖，內夾1 mm的方解石脈，推測其為風化侵蝕的產物。

(1)潮上帶

以發育煤線和根土巖等泥炭坪和泥坪沉積為特征，厚度0．30 m，其中煤線厚0．10 m，說明二疊紀末期大滅絕之前該區曾短暫地處在溫暖潮濕的氣候環境中，生物組合門類極其單調、數量稀少。底部根土巖富含植物根部化石，團塊狀，層理不明顯，根化石多與層面斜交，偶見分布不均勻的團塊狀和瘤狀菱鐵礦結核。

(2)潮間帶

此帶潮汐流往復作用明顯，主要沉積的巖石為生屑粒泥灰巖及含生屑泥巖，厚度2．80 m，水動力能量由弱到中等，變動頻繁，常見不規則的毫米級至厘米級的紋層，以及小型波狀潮汐層理。由于二疊紀末期季風與颶風風暴的搬運作用強烈［12］，潮間帶內夾有一層動物群豐富的生屑粒泥灰巖，生屑主要為大殼有孔蟲，伴有雙殼類、腕足動物、藻類、棘皮類及少量的苔蘚蟲。生物碎屑大多為碎片，沿層面分布，并具有一定的定向性，是被風暴浪從潮下帶搬運至潮間帶的異地堆積物，主要呈薄的席狀分布。

生屑粒泥灰巖微相:厚度0．35 m，巖石類型有生屑灰巖及生屑粒泥灰巖等。顆粒成分主要為生物碎屑，總含量50% ～60%，生物顆粒以大殼體的有孔蟲為主，含量25% ～30%。顆粒大小分為兩個粒級，大碎屑為腕足和雙殼類，含量30% ～40%，長軸粒徑在2．5～3．5 mm之間;小碎屑為藻屑和有孔蟲，含量60% ～70%，長軸粒徑0．3～1．0 mm。泥晶支撐，含量40%～50%，可見被泥晶充填的生物移動而形成的蟲跡。

含生屑泥巖微相:位于亞相中部，是潮間帶的主體部分，厚度2．15 m，可見少量的介形蟲、雙殼類以及三葉蟲。整個生物顆粒含量小于15%，化石碎片幾乎無磨蝕和磨圓，介形蟲多見單瓣殼。該微相沉積于水體較淺的上潮間帶，受控于幕式風暴浪作用。

含藻屑泥粒灰巖微相:位于亞相底部，厚度0．30 m，巖石類型有生屑泥粒灰巖及生屑顆粒灰巖等。顆粒成分有生物碎屑和亮晶，總含量60% ～70%，其中生物碎屑以藻類和有孔蟲為主，含量20% ～30%，藻類主要為葉枝藻;亮晶含量40%，粒度20～60 μm，次圓狀，世代現象及櫛殼狀結構不發育。顆粒支撐，亮晶膠結，含量10% ～20%，粒度20～40 μm，次圓狀;基質被泥晶充填，約20%。由于位于水下低能的生物礁環境中，因此泥晶含量較高，是典型的未受風暴浪影響的潮間帶藻礁環境的產物。

3 碳酸鹽巖中的生物化石

二疊紀標志生物(蜓、非蜓有孔蟲類、苔蘚蟲、二疊鈣藻、三葉蟲等)主要出現在長興組，進入飛仙關組二疊紀生物明顯減少。在ZK1501鉆孔巖芯中，飛仙關組底部仍然發現有二疊紀化石，其中有末次出現分子，也有可延續分子。在巖石薄片中，所見主要為生物碎屑，難以準確鑒定種屬，主要類型如下。

3．1 有孔蟲

蜓(圖6A):僅產出于長興組潮間帶亞相頂部，螺旋形，殼徑0．58～0．70 mm，管狀房室最大內徑0．06～0．08 mm，初房外徑 0．04 ～0．06 mm。僅發育 3圈，1、2內圈包卷緊密，外圈突然放寬。旋壁由致密層和細蜂巢層二層組成，隔壁褶皺輕微;旋脊小，只見于早期殼圈上，放寬的外部殼圈上不發育。

非蜓有孔蟲(圖6B):主要產出于長興組潮間帶亞相，可鑒別的種屬有:奇異節房蟲Nodosaria mirabilis Lipina，多盤蟲Multidiscus，廣西強壯厚壁蟲Robustopachyphloia guangxiensis Lin．Li et Sun，卵形厚壁蟲 Pachyphloia ovata Lange，輪形半金線蟲Hemigordius rotundus Wang，規則球旋蟲Glomospira regularis Lipina等。

3．2 節肢動物

三葉蟲:主要生活在早寒武世到晚二疊紀，到二疊紀末全部滅絕，全部為海生，多數生活在淺海環境。在飛仙關組底部內緩坡亞相發現了三葉蟲化石碎屑(圖6C)，殼體均較破碎，多為胸甲碎片，長度在2．0～3．0 mm之間，呈不規則的彎曲狀，有的帶有小的彎鉤，玻纖結構。是末次出現的二疊紀化石之一，指示了二疊紀末動物群的主滅絕面。

介形蟲:遍布整個二疊系—三疊系界線地層，單瓣殼及整個殼體均可見，含量15% ～20%，殼體多呈橢圓形，長軸直徑0．20～0．65 mm，發育玻纖結構，保存較為完整。殼壁均被泥晶充填，沿殼體內徑亮晶多具明顯的時代現象，第一世代發育櫛殼狀結構，第二世代為呈粒狀鑲嵌結構的亮晶，分開的雙殼說明在埋藏時遭受了一定程度的沉積作用改造。在主滅絕面之上出現小化介形蟲富集層(圖6D)，除極少量小型螺化石、雙殼與其共生外，不見其他化石，揭示了主滅絕事件后的生物面貌。

3．3 藻類

圖6 川南先鋒地區二疊系—三疊系界線地層中可鑒別的生物化石A．蜓，237-1上部，單偏光;B．非蜓有孔蟲，237-1下部，單偏光;C．三葉蟲胸甲，玻纖結構，236-5，正交偏光;D．小型化介形蟲，236-4，單偏光;E．長條狀葉枝藻，髓質區(紅箭頭)發生了重結晶作用;皮質區(白箭頭)表現出細的分枝，方向垂直于髓質區，237-1下部，單偏光;F．苔蘚蟲，237-1上部，單偏光;G．雙殼類碎片，237-1上部，單偏光;H．腕足動物碎片，237-1上部，單偏光;I．海百合莖(橫切面)，237-1下部，單偏光。Fig．6 Biological fossils in the Permian-Triassic boundary strata in Xianfeng area，South Sichuan

在鈣質微生物巖中可看到大量的球狀或樹枝狀菌藻類，主要以藍藻為主。葉枝藻出現在飛仙關組底部內緩坡及長興組潮間帶中，呈葉片狀或蜿蜒的長條狀，長軸在2～6mm之間，短軸0．5～1．5mm，其在中石炭世至晚二疊世占據統治地位［20］。這里的葉枝藻是指廣義上的葉枝藻，即具有似葉狀形態的葉狀體，長條狀葉枝藻可以辨別出中心髓質區和皮質區(圖6E)。葉枝藻主要構成陸棚底部碳酸鹽巖的巖石成分，并且是二疊世泥丘、礁丘和灘相的重要組分，在陸棚底層和陸棚邊緣藻丘和灘沉積中占主導地位［26］。

3．4 苔蘚蟲類

主要類型為古生代末的隱口目苔蘚蟲(圖6F)，出現在長興組潮間帶，之上未發現該類化石，形態呈水滴狀，大小在0．5～1．0 mm之間，具脆的樹枝狀群落及外圍部分的短橢圓形蟲室。潮間帶苔蘚蟲普遍附著在堅硬的底質上，主要棲息在低沉降區域;同時，苔蘚蟲還是古環境和古氣候優秀的指示者，例如溫度、鹽度、水動力、底質特征和沉積速率都可被它所反映［27］。

3．5 軟體動物

腹足類:主要出現在飛仙關組，大小0．5～1 mm，呈螺管狀，螺塔可見3～5個螺旋。殼壁由柱狀方解石組成，含量10% ～15%，體腔內大部分被黃鐵礦充填。

雙殼類:見于多數生屑灰巖中，是分布最廣的生物碎屑之一。以碎片為主(圖6G)，含量在10%左右。呈柱狀或葉片狀，次生多晶結構，大小不一，多為3～5 mm。多晶結構是由較粗大(大于20 μm)的粒狀亮晶顆粒鑲嵌組成，各晶體消光位不同，由文石轉化或由微粒、纖狀、片狀結構強烈重結晶而成。雙殼類主要為海生，以底棲生活為主，分布廣泛，自淺水到深海都有發現。

3．6 腕足動物

大量出現在長興組，與有孔蟲、雙殼類及藻屑共生，含量 10% ～15%。殼體多為碎片，長1．5～3 mm，具波紋狀的平行片狀結構(圖6H)，殼面具假疹孔形成的刺，這些腕足刺通常位于二疊系陸棚碳酸鹽巖中。亦可見具雙層殼的腕足化石——外層為平行片狀結構，內層為柱狀結構，該類化石僅出現在飛仙關組的微生物席群中。

3．7 棘皮動物

大量出現在長興組潮間帶中，主要為海膽和海百合莖，大小在1～1．5 mm之間，呈明顯的連生單晶結構。海膽為橢圓形，脊刺被泥晶及后期沉積物充填;海百合莖橫縱切面均可見，縱切面為長方形，在其邊緣或整體多遭受泥晶化，橫切面(圖6I)為圓形，中央莖孔被泥晶充填，骨板上可見泥晶網格狀結構。

4 討論

4．1 碳酸鹽巖生態系統基本特征及沉積序列演化

從古地理分布特征來看，川南先鋒地區二疊系—三疊系界線附近的微生物巖僅出現在局限海內緩坡帶中，代表了一種高鹽度、弱水動力、光照強烈的特殊生態系。對其生物化石分析可知，該生態系的主要特征是發育大量底棲球粒藍藻細菌，同時伴生小型腹足類、介形類、腕足動物和棘皮類等廣鹽性底棲生物;初級生產者是數量豐富但種類單調的光能自養球粒藍細菌，次級消費者主要為寄居在其中或附近的后生動物。由沉積微相分析可知，研究區微生物巖產出一層，類型主要是疊層狀和層紋狀。不同類型微生物巖雖在水深上略有差別，但總體分布在潮間帶和潮下帶上部環境，因此，微生物巖所代表的是大滅絕后極淺水環境下的低能生態系。雖然疊層狀和層紋狀微生物巖可以形成在多種海相環境中，但總體來說，高溫度和高鹽度的淺水低能環境才是最有利的［28］。由此看來，微生物巖所代表的也是一種高生態壓力下的“非正常”生態系。

川南先鋒地區碳酸鹽巖縱向沉積演化特點是由二疊紀末期的局限臺地環境轉變為等斜緩坡環境，總體上是一個海平面下降的過程。由于存在沉積間斷，因此很難根據瓦爾索相律對兩類沉積序列進行整體解釋，只能利用沉積相模式單獨說明。等斜緩坡(圖7a)由5個不同沉積亞相組成，中緩坡、內緩坡、微生物席群、微生物席周緣、高能生屑淺灘依次出現，表明三疊紀初期海平面的動蕩程度較小，但總體仍是下降的;局限臺地(圖7b)由于厚度較小的原因，僅含部分潮坪沉積，指示了一個有障壁島鑲邊的閉塞局限海相沉積環境。微生物巖厚度0．5～1 m，頂部由于含火山碎屑灰巖的出現而中斷，指示了三疊紀初期火山活動對微生物活動的影響強烈。與上揚子臺地微生物巖形成于礁灘相灰巖之上不同，研究區的微生物巖是在長興期生屑灰巖的基礎上形成的，類型以疊層狀和層紋狀為主。

川南先鋒地區微生物巖縱向沉積演化序列與上揚子臺地礁相沉積的差異，說明不同地區微生物巖所代表的生物環境演化存在一定差別，反映了上揚子淺水臺地內部沉積古環境的多樣性。微生物巖沉積微相的深入研究，為了解二疊系—三疊系界線附近的海洋環境變化及其多樣性提供了重要的地球生物學信息。

圖7 川南先鋒地區二疊系—三疊系界線附近等斜緩坡(a)與局限臺地(b)沉積序列F ig．7 Sedimentary sequences of homoclinal carbonate ramp and rimmed carbonate platform around the Permian-Triassic boundary in Xianfeng area，South Sichuan

4．2 二疊系—三疊系界線劃分

牙形石Hindeodus parvus的首現分子廣泛分布在海相地層中，而在陸相和近海地層中難以發現，這就不得不使用黏土層、孢粉化石組合等來劃定二疊系—三疊系界面。因此，建立起不同沉積體系之間通用的對比標志成為當前緊要的任務。王永標等［6］通過對四川華鎣、廣西平果、貴州邊陽等4條剖面研究，發現微生物巖內均產有牙形石H.parvus，且與微生物巖底部(絕滅界線)有一定距離。Baud等［29］報道了土耳其南部三疊系最底部的凝塊狀微生物巖，并指出這種微生物巖在匈牙利、意大利、斯洛文亞、北阿曼、伊朗、亞美尼亞等地也有分布。Chen和Benton［30］明確厘定出微生物巖生態系緊隨主滅絕事件之后［30］。這些作者都試圖證明三疊紀初期反常的微生物活動與二疊紀末主滅絕事件有關。

吳亞生等［31］在重慶老龍洞剖面“第一層微生物巖”頂部之下0．3 m見到標準化石H.parvus，把二疊系—三疊系界線定于此處;并在界線上下0．4 m處發現了侵蝕面，揭示了兩次海平面下降事件。宋逢林等［32］在研究湖南慈利剖面時，利用碳同位素劃分二疊系—三疊系界線，“第三層鈣質微生物巖”層內2．8 m處碳同位素達到最低點，且在3．5 m處發現了H.parvus，認定其為二疊系—三疊系界線。根據煤山剖面的最新研究成果，從二疊紀生物末次出現面(主滅絕面)到三疊紀H.parvus首現面之間有一個時間間隔期;從生物演化角度講，主滅絕線之后進入三疊紀“異常”海洋生態系時代，這時生態系統基本由微生物主導，缺少與微生物在豐度上可對應的消費階層的后生動物，該時代不僅是大滅絕事件的產物，也是本次大滅絕后生物復蘇遲緩的重要原因之一［32］。

滅絕事件后的首現生物分子目前只發現H.parvus，至于蛇菊石Ophiceras和克氏蛤Claraia有時會出現在主滅絕面之下，更不宜定義為二疊—三疊系界面標志化石。雖然牙形石H.parvus的首現點不是在每個剖面都能發現，但目前為止它還是標定二疊—三疊系界面的最佳選擇。由此看來，二疊—三疊系的生物地層界面不一定在所有剖面上都可精準地鑒別。雖然二疊紀末期生物滅絕可能是多幕式發生的，但主滅絕面可以準確地標定在二疊紀末次出現生物群的頂界面上。在川南先鋒地區ZK1501鉆孔巖芯柱中，二疊紀末次出現生物群由三葉蟲、腹足類和葉枝藻等組成，層位為236-5;與其共生的有雙殼類和腕足動物，腕足動物雖屬二疊紀化石，但其幸存分子已延續到三疊系底部［30］。曾有人報道三葉蟲的Pseudophilipsia屬與克氏蛤Claraia共生，現已證實，所發現的Claraia化石也在主滅絕面之下。因此，三葉蟲的末次出現為識別主滅絕面的關鍵標志之一。在川南飛仙關組底界面之上6 cm內發現末次出現的二疊紀生物群和其上的生物主滅絕面無疑為二疊—三疊系界面附近的高分辨率地層對比和全球生物滅絕模式與原因研究提供了重要的信息。

5 結論

(1)沉積相分析表明，川南先鋒地區在長興期末由局限臺地環境轉變為等斜緩坡環境，到界線附近轉變為局限海內緩坡的較淺水環境，總體上是一個海退的過程。在等斜緩坡環境中發育一層鈣質微生物巖，主要類型為疊層狀和層紋狀，指示了該微相形成于溫度和鹽度較高的淺水低能環境。

(2)在川南先鋒地區ZK1501孔5．4 m厚的二疊系—三疊系界線地層中，共識別出14種沉積微相，分別為含藻屑泥粒灰巖、含生屑泥巖、生屑粒泥灰巖、泥坪和泥炭坪、泥晶灰巖、含介形蟲粒泥灰巖、生屑泥粒灰巖、鈣質微生物巖、含生屑泥晶灰巖、含火山碎屑灰巖、結晶灰巖、粉屑灰巖、介形蟲泥粒灰巖以及生屑顆粒灰巖等。不同的微相類型在縱向上構成了7個微相組合，代表了沉積環境依次變化的7個基本過程:潮間帶—潮上帶—中緩坡—內緩坡—微生物席群—微生物席周緣—高能生屑淺灘。

(3)在距底6 cm地層中發現豐富的三葉蟲、葉枝藻、腕足動物、腹足類和雙殼化石殼。其中，三葉蟲和葉枝藻為二疊紀末次出現化石;其上出現小型化的介形蟲和鈣質微生物巖。顯然，二疊紀末期生物主滅絕面應在飛仙關組底面之上6 cm處，而二疊系—三疊系界面應出現在小化介形蟲層的中下部。因此，以往關于四川南部二疊系長興組和三疊系飛仙關組的界線以格氏克氏蛤Claraia griesbachi的首現定在C5煤層之頂和K9灰巖之底的觀點有待修正。

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