川東南地區(qū)龍馬溪組頁巖筆石與沉積環(huán)境關(guān)系的探討

邵方勇+王坤宇+孟祥鑫

摘 要：筆石是川東南地區(qū)龍馬溪組頁巖中宏觀上唯一可識別生物大化石，其廣泛分布與特殊的沉積環(huán)境具有相關(guān)性。研究區(qū)龍馬溪組劃分7個筆石帶，下段魯?shù)るA為深水陸棚沉積環(huán)境，上段埃朗階為淺水陸棚沉積環(huán)境。沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致筆石基本生存條件及遺體保存條件變化，從下到上呈現(xiàn)筆石豐度降低，分異度升高的特征。筆石與沉積環(huán)境具有相關(guān)性，筆石的深度分帶模式指示了沉積環(huán)境類型：深水相筆石到淺水相筆石的變化反映了沉積水體由深變淺；生物特征的演化反映出水體開放程度、水動力條件增強(qiáng)，生物競爭加劇；化石的保存特征反映出腕足生物擾動、細(xì)菌分解及氧化性等條件；層面上筆石雜亂無序、聚集或分散式分布反映了水動力條件整體不強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：龍馬溪組；筆石；沉積環(huán)境；關(guān)系

中圖分類號：P62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0179-02

川東南地區(qū)龍馬溪組發(fā)育典型的黑色筆石頁巖相，筆石作為研究區(qū)龍馬溪組頁巖中宏觀上唯一可識別大化石類型，其廣泛分布與特殊的沉積環(huán)境具有相關(guān)性。筆者總結(jié)川東南地區(qū)龍馬溪組頁巖中筆石分帶模式、生物特征、分布保存方式等，結(jié)合該地區(qū)的沉積環(huán)境分析，進(jìn)而探討筆石與沉積環(huán)境的關(guān)系。

1 川東南地區(qū)筆石分帶及生物特征

川東南地區(qū)龍馬溪組富含筆石化石，大多以碳質(zhì)硬體薄膜形式順層分布，黃鐵礦化立體-半立體筆石在中上部可見。代表剖面綦江觀音橋剖面、石柱打風(fēng)坳剖面整個地層均含筆石，底部地層中較為富集，但以觀音橋剖面龍馬溪組底部20m范圍內(nèi)筆石化石最為豐富[1]。

龍馬溪組筆石類生物屬種多樣，各類型發(fā)育較為齊全，根據(jù)林寶玉、金淳泰等對綦江觀音橋剖面的研究[2，3]，由于剖面未見盤旋半耙筆石帶內(nèi)所屬化石，以通常奧氏筆石帶代替，筆石帶從下到上依次為：賽氏單筆石帶；通常奧氏筆石帶；三角半耙筆石帶；李氏鋸筆石/曲背鋸筆石帶；泡沫直筆石帶；尖削尖筆石帶；雕刻雕筆石帶。

觀音橋剖面底部筆石豐度最高，所見筆石化石種類均為正筆石目有軸亞目，共計可見4科19屬68種[1，3]。剖面從下往上，由雙筆石科逐漸演化為單筆石科，中間存在尖筆石科、兩形筆石科的過渡，且豐度降低，分異度升高。

剖面下部筆石以半立體碳質(zhì)硬體薄膜形式沿層面密集分布，并形成巖石力學(xué)薄弱面；黃鐵礦化立體-半立體筆石較少見，多在中上部分布[4]。筆石體長度在幾厘米至幾十厘米不等。壓扁狀態(tài)的筆石化石由于受到強(qiáng)烈的沉積構(gòu)造擠壓，體壁易碳化降解，形成基本只保存外形輪廓、宏觀構(gòu)造特征的筆石化石印痕，而超微構(gòu)造較少；半立體-立體的筆石化石空腔內(nèi)存在充填的微細(xì)黃鐵礦晶粒，排列較為緊密，鏡下可見超微構(gòu)造。龍馬溪組筆石均屬單枝期，筆石枝生長方向為為攀合式，線管硬化，發(fā)育中軸，以支撐筆石體。底部地層中筆石枝多為雙列胞管，向上可見單列胞管筆石枝的出現(xiàn)，且胞管結(jié)構(gòu)由簡單的直管結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，更好的保護(hù)筆石蟲。筆石體在層面表面上多呈疊加式或分散式分布，這種無序的單列或疊加形態(tài)，筆石枝、胞管未顯示較大損壞，顯示出水動力不強(qiáng)水體條件下，筆石遺體在重力作用下自然沉積到海底，沉積狀態(tài)基本未受到較大擾動。但也偶見筆石體沿某個方向展布排列，可能由水體的定向流動造成。

2 川東南地區(qū)沉積環(huán)境淺析

四川地區(qū)早志留世龍馬溪期沉積環(huán)境是主體受限的深水陸棚沉積環(huán)境，綦江觀音橋一帶為灰泥質(zhì)深水陸棚沉積環(huán)境。隨著深水陸棚面積逐漸縮小，淺水陸棚擴(kuò)張，至石牛欄早期四川地區(qū)演變?yōu)樘妓猁}臺地、淺水陸棚、深水陸棚并存的沉積格局[7]。研究區(qū)龍馬溪期主要為淺海陸棚沉積相，沉積亞相為深水陸棚、淺水陸棚。龍馬溪組下段魯?shù)るA對應(yīng)深水陸棚沉積相，底部為陸棚邊緣深水盆地沉積微相，向上變?yōu)槟噘|(zhì)深水陸棚沉積相，巖性為灰-黑色碳質(zhì)頁巖，水平層理發(fā)育[6]，大量筆石疊加聚集或分散式保存，富含黃鐵礦，多呈層狀發(fā)育[5]，指示水體處于靜水、缺氧環(huán)境，水體還原性強(qiáng)。下段魯?shù)るA頁巖沉積厚度僅為上段埃朗階的10%～30%，但沉積時間卻超過龍馬溪的一半，沉積水體相對較深，沉積速率相對較慢，處于欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境[8]。上段埃朗階沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水陸棚，陸源物質(zhì)注入量增加，鈣質(zhì)、砂質(zhì)及粉砂質(zhì)含量增多，由泥質(zhì)深水陸棚演變?yōu)槟噘|(zhì)、砂質(zhì)、灰泥質(zhì)淺水陸棚等沉積環(huán)境，沉積的巖性主要為灰色、灰黃色或綠黃色粉砂質(zhì)頁巖或泥質(zhì)粉砂巖，夾有灰質(zhì)瘤核，頂部表面風(fēng)化為土黃色，夾透鏡狀灰?guī)r。這一時期水體開放程度增加，水體循環(huán)能力變強(qiáng)，沉積速率加快，水體含氧量相對增加，氧化性增強(qiáng)，沉積筆石有機(jī)質(zhì)多被氧化，豐度降低。

3 筆石與沉積環(huán)境關(guān)系探討

不同的筆石動物群組合可以指示不同的沉積環(huán)境。不同深度水體當(dāng)中存在不同種類的筆石動物群組合，即筆石的深度分帶現(xiàn)象，并存在相應(yīng)的分帶模式[9]。

在深水環(huán)境生存的筆石生物沉積于深水相水體環(huán)境中[3]。下段魯?shù)るA靜水缺氧的深水陸棚環(huán)境，以尖筆石、柵筆石類化石為代表[9]。其體重略重于淺水筆石，筆石枝攀合的堅固結(jié)構(gòu)可以抵御一定的水動力條件，復(fù)雜的胞管口部增大了撲食面積。筆石遺體基本不會被較弱的水動力條件及生物擾動所破壞，在緩慢的沉積速率下，散亂無序的聚集或分散式沉積于頁巖層面。

在淺水環(huán)境生存的筆石生物群主要沉積保存在臺地相、陸棚相的水體環(huán)境中[3]。上段埃朗階的淺水陸棚沉積環(huán)境，以螺旋筆石、弓筆石以及耙筆石等為代表[9]。淺水筆石體形態(tài)適應(yīng)流體運(yùn)動，其體重較輕，更適應(yīng)于漂浮生活，受較強(qiáng)水動力條件的影響小。開放性水體內(nèi)新生態(tài)系統(tǒng)的建立、完善利于筆石生存分異，水循環(huán)的加劇使食物及含氧量均升高，但生存空間隨水體變淺而縮小。在與腕足等生物的生存競爭中，更適應(yīng)撲食的筆石，如胞管外翻完全孤立的耙筆石相對繁盛。此段筆石的豐度降低，分異度升高。氧化性及較強(qiáng)水動力條件的破壞，腕足生物擾動及細(xì)菌分解，均導(dǎo)致筆石的遺體難以保存完整，頁巖中筆石化石較少。endprint

筆石與沉積環(huán)境具有相關(guān)性。筆石的深度分帶模式指示了沉積環(huán)境類型；深水相筆石到淺水相筆石的變化反映了沉積水體的深度由深變淺；生物特征由結(jié)構(gòu)堅固、體重大、復(fù)雜胞管結(jié)構(gòu)等轉(zhuǎn)變?yōu)檫m宜漂浮的體形態(tài)、較輕體重、更強(qiáng)的捕食能力等，反映出水體開放程度、水動力條件增強(qiáng)，生物競爭加劇；保存的化石形貌反映出腕足生物擾動、細(xì)菌分解及氧化性等條件；層面上筆石雜亂無序、聚集或分散式分布反映了水動力條件整體不強(qiáng)。而從深水陸棚到淺水陸棚沉積環(huán)境，改變筆石基本生存條件及遺體保存條件，導(dǎo)致在龍馬溪組地層中從下到上呈現(xiàn)出豐度降低，分異度升高的特征。

4 結(jié)束語

綜合對川東南地區(qū)筆石生物特征與沉積環(huán)境的研究，本文得出以下幾個結(jié)論：

（1）川東南地區(qū)龍馬溪組筆石共劃分7個筆石帶，筆石雜亂無序的聚集或分散分布于頁巖層面上。底部富筆石水平層理發(fā)育，且底部筆石豐度高，向上筆石豐度降低，分異度升高。

（2）研究區(qū)沉積環(huán)境為局限的淺海陸棚，下段魯?shù)るA為靜水缺氧深水陸棚，上段埃朗階為水體開放程度增加、含氧量升高、水動力較強(qiáng)的淺水陸棚。

（3）筆石與沉積環(huán)境具有相關(guān)性。從深水陸棚到淺水陸棚改變筆石基本生存條件及遺體保存條件，導(dǎo)致筆石豐度降低，分異度升高。而筆石的深度分帶模式指示了沉積環(huán)境類型，筆石種類、生物特征、演化、分布、保存情況也反映出沉積環(huán)境的各種條件。

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