濱岸—淺海混合沉積對海平面與氣候變化的響應
——以塔里木盆地巴麥地區石炭系為例

伏美燕，李娜，黃茜，劉磊

1.成都理工大學能源學院，成都 610059 2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059 3.杜倫大學地球科學系，英國杜倫 DH1 3LE

濱岸—淺海混合沉積對海平面與氣候變化的響應
——以塔里木盆地巴麥地區石炭系為例

伏美燕1,2,3，李娜1,2，黃茜1，劉磊1

1.成都理工大學能源學院，成都 610059 2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059 3.杜倫大學地球科學系，英國杜倫 DH1 3LE

陸源碎屑—碳酸鹽混積作用發生的環境特征尚不明確，導致對混積巖分布規律認識不足。以塔里木盆地巴麥地區石炭系為例，通過薄片觀察、礦物組成分析、主微量元素分析，對沉積環境和古環境特征參數進行了研究。研究區混積巖發育在障壁濱岸、碳酸鹽巖局限臺地和開闊臺地。利用與混積強度相關性極好的Ti、Rb、K和Al的含量，將混積巖定量劃分為4級。利用Na/Ca比值、Na含量分析了古鹽度特征，Mn/Fe比值和Sr含量分析了古水深，用V/(V+Ni)比值反映了氧化還原條件，并利用Ti/Al，Mg/Sr反映了古氣候特征。研究結果表明II級以上混積均發生在濕潤氣候下，而干旱氣候無明顯混積，并且混合沉積大部分發生在海平面下降階段。碳酸鹽巖開闊臺地的混積強度僅達I級，障壁濱岸和碳酸鹽巖局限臺地的混積強度較高，發育III級和IV級高度混積巖。不同沉積環境的混合沉積均對古氣候變化與相對海平面變化具有良好的響應，是詳細的古環境變化記錄。

塔里木盆地；混合沉積；古環境；古氣候；海平面變化

0 引言

陸源碎屑—碳酸鹽混合沉積在當前沉積學中研究較為薄弱，但又是一種常見的沉積過程。許多學者都希望能解釋各類混積物的形成原因，并在構造運動、海平面變化兩大控制因素上開展了大量研究工作[1-6]。同時，也有學者認為陸架形態是控制混合沉積的重要因素之一[7-8]。然而，各個地質時期在不同的構造背景下似乎都發育著混合沉積，如震旦系[9]、寒武系[10-11]、奧陶系[12]、志留系[13-14]、泥盆系[1,15]、石炭系[16-17]、新近系[18-19]等。相比而言，海平面變化對混合沉積的影響似乎更加明顯，特別是冰室氣候下頻繁的海平面波動更容易造成陸源砂—碳酸鹽組分混合沉積的發育[6,20]。從較小的尺度上來說，物源和氣候變化也被解釋為影響混合沉積發育的因素[2-3]。筆者通過對塔里木盆地石炭系混合沉積的研究[17]發現在同一沉積環境中混合沉積的程度是不同的，何種差異導致混積特征的變化目前尚不能被很好地解釋。

本文以塔里木盆地巴麥地區石炭系混積巖為例，通過地球化學參數來分析古環境特征。在海平面頻繁波動的背景下，該地區石炭系發育碳酸鹽巖與碎屑巖交互沉積，并且層內普遍發育陸源砂—碳酸鹽組分混積巖。混積巖類型包括碳酸鹽組分含量較低的混積型碎屑巖、陸源碎屑含量較低的混積型碳酸鹽巖，以及陸源碎屑—碳酸鹽比例相似的高度混積巖。通過巖石礦物組成和主微量元素組成來區分不同混積環境的差異，明確混合沉積發生的古環境差異，并以解釋混合沉積的控制因素。

1 地質背景

塔里木盆地是位于我國西部的一個大型疊合盆地。石炭紀時，塔里木板塊從南至北漂移至北緯20度附近[21]，盆地西部為穩定的克拉通上發育的內坳陷盆地。隨著全球海平面上升，石炭紀是繼奧陶紀之后塔里木板塊的又一次大范圍海侵[22]。至晚石炭世，海侵范圍達到最高峰[23]，整個盆地甚至包括周緣隆起帶也部分被海水淹沒[24]。同時，石炭—二疊紀是全球最長的大冰期，受岡瓦納成冰事件影響，從晚石炭世開始發育多個冰期—間冰期旋回[25-26]，導致海平面的頻繁波動。早二疊世，塔里木板塊劇烈的構造活動導致火山噴發，大量基性巖脈發育，成為海西晚期重要的構造事件[27]。

研究區位于塔里木盆地西北部的巴麥地區，包括巴楚隆起和麥蓋提斜坡，地理位置見圖1。石炭紀時期兩個構造單元之間尚未形成明顯的地形差異。麥蓋提斜坡石炭系發育大范圍硫酸鹽沉積[28]，指示了當時干旱的氣候條件。

石炭系自下而上劃分為巴楚組、卡拉沙依組和小海子組，地層巖性、沉積環境與巖相分析確定的海平面變化見圖1。本文選取的混積巖樣品分布在巴麥地區的巴楚組下泥巖段，生屑灰巖段和小海子組(圖1)。下泥巖段沉積背景為障壁濱岸砂泥質互層沉積，中部夾約4 m厚的砂質白云巖。生屑灰巖段發育在碳酸鹽局限臺地，以重結晶生屑灰巖、粉晶白云巖、泥微晶白云巖為主。小海子組發育在開闊臺地—臺地邊緣，分為上下兩個亞段，上亞段發育泥質灰巖，下亞段發育顆粒白云巖/灰巖。

2 樣品與方法

本研究從塔里木盆地巴麥地區采集了3口井的巖芯樣品。巴楚組下泥巖段樣品采自BT3井、生屑灰巖段樣品采自BK2井，小海子組樣品采自BT4井和BT3井。除普通薄片觀察外，還測定了礦物組成、元素組成和混積型碳酸鹽巖中不溶物的含量。利用不溶物含量與元素組成的相關性進行混積強度的劃分，在此基礎上討論不同混積強度下混積巖的地球化學指標差異，以指示沉積環境的鹽度、水深、氧化還原條件、古氣候和海平面變化情況。

將7塊小海子組混積型碳酸鹽巖樣品用5%的稀鹽酸溶蝕，除去其中的碳酸鹽礦物，再通過恒重的方法確定不溶物含量。利用日本理學DMAX-3C型 X射線衍射儀(XRD)分析確定了11塊巖石的礦物組成，以明確陸源碎屑和碳酸鹽組分的含量。17個全巖樣品的主要主微量元素組成使用ICP-AES(美國 PE 公司 Optima 系列5300 V電感耦合原子發射光譜儀)分析確定。并且，利用Perkin-Elmer 公司ELAN DRC-e 型電感耦合等離子體質譜儀( ICP-MS)補充檢測了17塊全巖樣品的V和Ni元素的組成。實驗測試均在成都理工大學分析測試中心完成。

3 混積巖組成

石炭系縱向上交互的碳酸鹽巖和砂泥巖層構成了混積層系。然而，在每一類相對較“純”的碳酸鹽巖或碎屑巖中，普遍發育著狹義的混積巖。按照筆者2012年的分類[17]，巖石混合組分中陸源碎屑或碳酸鹽組分含量超過5%的即可定義為混積巖。該地區狹義的混積巖可分為混積型碎屑巖、混積型碳酸鹽巖和高度混積巖。筆者[17]還使用混積強度的概念分析了該地區同一沉積環境中陸源碎屑與碳酸鹽組分混合的程度，并建議按陸源碎屑礦物和碳酸鹽礦物的相對含量將混積強度分為4級，劃分標準見文獻[17]。按照沉積環境來劃分，混積巖分別分布在障壁濱岸、碳酸鹽巖局限臺地和開闊臺地。

3.1 障壁濱岸相混積巖

早石炭世研究區沉積環境處于障壁濱岸潮間帶和潮下帶。潮間帶沉積泥質粉砂巖夾粉砂質條帶，有時可見石膏團塊，發育透鏡狀層理、蟲孔、泄水構造，指示了生物量豐富的淺水環境。潮下帶發育膏云質細砂巖，為一類混積型碎屑巖，含較多鈣質顆粒以及硬石膏膠結物(圖2A)。該沉積環境中還發育厚度約4 m且穩定分布的砂質白云巖[17]，可能指示了海平面的上升。本文針對混積型碎屑巖和砂質白云巖這兩類混積巖進行了研究(圖2A，B)。混積型碎屑巖類型為膏云質細砂巖，其中陸源碎屑占27%，碳酸鹽組分占20%，硬石膏占53%(表1)。按照筆者之前的分類[17]，膏云質細砂巖陸源碎屑與碳酸鹽組分相當，按照文獻[17]的劃分，屬于IV級高度混積巖。砂質白云巖的陸源碎屑占20%，碳酸鹽組分占77%(表1)，屬于II級混積型碳酸鹽巖。

圖2 巴麥地區石炭系混積巖薄片照片A.含較多碳酸鹽顆粒的膏云質細砂巖，硬石膏膠結，正交偏光，BT3井2 409.58 m；B.砂質白云巖，被硬石膏部分膠結，正交偏光，BT3井2 424.9 m；C.粉砂質云質混積巖，單偏光，BK2井4 781.4 m；D.含砂微晶白云巖，單偏光，BK2井4 764.4 m；E.含砂重結晶生屑灰巖，見較多陸源砂，正交偏光，BK2井4 774.92 m；F.殘余粒屑白云巖，含少量陸源砂，單偏光，BT3井1 918.02 m，藍色為鑄體；TD.陸源碎屑。Fig.2 Photo pictures of thin sections from mixed rocks of Carboniferous in Bamai area

圖3 巴麥地區石炭系巖芯照片A.砂泥交互沉積，見蟲孔，下泥巖段，BT3井；B.含石膏團塊的微晶白云巖，生屑灰巖段，BK2井；C.重結晶生屑灰巖，見大量生物碎屑，生屑灰巖段，BT3井；D.亮晶粒屑云質灰巖，BT4井Fig.3 Photo pictures of cores from Carboniferous in Bamai area

井號深度/m巖性分類混積強度[17]黏土礦物/%陸源碎屑/%碳酸鹽/%其他蒙脫石伊利石高嶺石石英白云母鉀長石方解石白云石硬石膏黃鐵礦BK24762．45泥粉晶白云巖碳酸鹽巖031273124764．4微晶白云巖混積型碳酸鹽巖I5137924774．92重結晶生屑云質灰巖混積型碳酸鹽巖I680144781．4粉砂質云質混積巖高度混積巖IV222849BT31918．02殘余粒屑含灰云巖碳酸鹽巖012971921．48砂屑灰質白云巖碳酸鹽巖01148501924．11粒屑云質灰巖碳酸鹽巖0139511924．11粒屑云質灰巖碳酸鹽巖013962409．58膏云質細砂巖高度混積巖III32202218532424．9砂質白云巖混積型碳酸鹽巖II121341762BT44312．11殘余粒屑灰質白云巖混積型碳酸鹽巖I69841

3.2 碳酸鹽臺地相混積巖

碳酸鹽臺地相混積巖分別發育在局限臺地和開闊臺地相。早石炭世生屑灰巖段沉積期研究區發育碳酸鹽局限臺地，以泥微晶白云巖、粉晶白云巖、重結晶生屑灰巖(圖2，3)為主，該段沉積末期常見較多石膏團塊(圖3B)，逐步向膏云坪演化。局限臺地受陸源物質影響較明顯，從I級混積的含砂泥微晶白云巖至IV級粉砂質云質混積巖均發育(圖2)。晚石炭世小海子組沉積期是海侵范圍最大的時期，研究區發育開闊臺地—臺地邊緣相。小海子組顆粒粒徑相對較細的開闊臺地相灘相殘余粒屑白云巖(圖2)普遍存在混積特征，但陸源碎屑的輸入量相對其他環境少，混積巖類型主要以I級混積型碳酸鹽巖為主(表1)。然而，臺地邊緣相顆粒粒徑較大的亮晶礫屑灰巖和核形石灰巖無明顯混積作用。

4 古環境分析

4.1 陸源的影響

大離子親石元素Rb和高場強元素Ti幾乎全部來自陸源碎屑，自生礦物中富集程度非常低，隨陸源物質搬運沉積[29]。Al、K也與陸源碎屑密切相關，在陸源鋁硅酸鹽礦物中富集。而Mg是海相元素，在海水中富集[14]。通過相關性分析，小海子組不溶物重量百分比與陸源元素Ti、Rb、K均具有極好的正相關性，與元素Al的正相關性較好，而與元素Mg具有極強的負相關性(圖4)。這種相關關系表明了陸源輸入量能夠通過Ti、Rb、K、Mg來定量表達。利用主微量元素判斷混積強度比利用XRD鑒定的礦物組成具有明顯優勢，因為對于含量較低的礦物利用X射線衍射法并不能準確測定。通過對本研究中所有混積巖的主微量元素分析進行投點后，建立了混積強度判別的元素含量標準(表2)，并按照該標準劃分了研究區不同等級混積巖的混積強度(表3)，與XRD劃分結果有一定差異。

按此表2的劃分標準，IV級混積的粉砂質云質混積巖發育在碳酸鹽巖局限臺地，III級混積的砂質白云巖和膏云質砂巖發育在障壁濱岸，II級混積的含砂重結晶生屑云質灰巖發育在碳酸鹽巖局限臺地，I級混積的含砂泥微晶白云巖發育在碳酸鹽巖局限臺地。另外，I級混積巖也發育在開闊臺地相沉積的含砂殘余粒屑白云巖。障壁濱岸—碳酸鹽巖臺地的沉積背景下混積巖的分布特征見圖5。

4.2 古鹽度

古鹽度是混合沉積發生環境的重要參數。元素Na的含量，Na/Ca、K/Na比值通常能反映沉積水體鹽度，隨鹽度增大而增大[14]。碎屑障壁濱岸的III級混積的膏云質細砂巖中石膏的大量沉淀可能指示了高鹽度的沉積或成巖環境，K/Na比值相對較高，為2.021。但該混積巖中的石膏均為膠結物，形成于成巖階段。該混積巖中Na含量僅為3 833 μg/L，Na/Ca比值也較小，為0.028(表4)。較高的K/Na比值與該樣品中陸源碎屑的比例較大且Na含量較低有關。因此， III級混積的膏云質細砂巖的沉積古鹽度較低。陸源碎屑的大量輸入與淡水影響有關。類似Tucker[6]的研究，海平面下降造成的河流下切作用增強導致濱岸帶陸源碎屑的輸入增多。K/Na比值針對陸源砂為主的樣品并不能很好地指示古鹽度。同樣具有III級混積的砂質白云巖的鹽度則較高，Na含量7 068 μg/L，Na/Ca比值相對較高，為0.048，高于正常海相沉積的碳酸鹽巖開闊臺地相的樣品。這套厚約4 m的砂質白云巖夾在砂泥互層沉積物中，指示了海平面上升導致相帶從淺水的潮上/潮間帶向潮下帶過渡，來自潮上帶的蒸發回流導致潮下普遍發生白云石化引起鹽度增高。

圖4 小海子組不溶物重量百分比與Ti, K, Rb, Al的相關性分析圖Fig.4 The cross plots among weight percentage of insoluble material and element Ti, K, Rb, Al

混積強度RbTiKAl0級<1．5<75<46<4064I級1．5～1075～25046～20774064～8049II級10～30250～5002077～49798049～13741III級30～94500～18054979～2012813741～43453IV級>94>1805>20128>43453

表3巴麥地區石炭系混積巖混積強度判別結果

Table3ThemixeddegreesofCarboniferousmixedrocksinBamaiarea

井號深度/m層位混積強度元素/(μg/L)KTiAlRbBT31918．02小海子組0級351．6948．794993．071．621921．480級358．0055．506090．000．771924．11I級2171．52225．679619．018．891924．11I級1907．77236．829415．5410．111924．11I級2300．25251．007262．5025．622409．58下泥巖段III級7745．57876．1716843．4927．622424．9III級5217．07758．9813083．3326．87BK24762．45生屑灰巖段I級1565．69162．755973．049．864764．4I級1956．55198．616901．699．694774．92II級3045．00333．758732．5021．644779．69I級1100．7599．255087．5023．034781．4IV級32100．002735．0067950．00150．564783．910級774．5875．224533．273．00BT44312．11小海子組I級643．00193．756555．003．694306．97I級586．5099．206792．482．364316．090級327．0937．733698．150．964317．550級535．2546．503880．00

圖5 濱岸—淺海沉積環境混合沉積物的混積強度分布模式圖Fig.5 The distribution model of mixed sedimentation degree in shoreline-neritic environment

碳酸鹽巖局限臺地IV級混積的粉砂質云質混積巖的鹽度明顯高于其他樣品，Na含量7 053 μg/L， Na/Ca比值為0.072(表4)。這表明局限臺地環境中的IV級混積發生在高鹽度的蒸發較強的環境。II級混積巖含砂重結晶生屑灰巖的古鹽度較低，Na含量5 322 μg/L，Na/Ca比值為0.015(表4)，明顯低于生屑灰巖段其他白云巖，指示了生屑灘可能受到大氣降水的影響。其他I級混積巖的鹽度相對中等，Na/Ca比值0.021～0.033，Na含量6 861～8 107 μg/L。另外，無明顯混積作用的白云巖的鹽度最低。

碳酸鹽巖開闊臺地I級混積發生在兩類環境中。一類是局部暴露面之下的I級混積的粒屑灰質白云巖，具有較低的鹽度，Na/Ca比值0.017～0.019，Na含量6 170～7 261 μg/L，可能受大氣降水影響。另一類I級混積的泥晶生屑白云巖的鹽度則較高，Na/Ca比值0.034，Na含量7 810 μg/L，沉積在低能灘。由于低能灘可能受周圍灘體包圍，海水交換不暢，蒸發過程造成鹽度偏高。BT3井1 918.02 m無明顯混積作用的灘相殘余粒屑白云巖的鹽度較高，Na/Ca比值0.033，可能在海侵背景下因為晚石炭世的冰室氣候造成了海水濃縮鹽度升高。其余無混積作用的碳酸鹽巖鹽度中等。

4.3 氧化還原條件

沉積環境的氧化還原條件可依據Cr含量， Ce異常，(La/Yb)N，V/ (V+ Ni)，Cu/Zn等指標分析[29-31]。然而，這些參數對于礦物組成復雜、且同時具有陸源碎屑與碳酸鹽巖特征的混積巖的指示結果有較大偏差，尚難以準確分析。結合具體沉積環境特征，V/ (V+ Ni)能夠較好反映混積巖的氧化還原性。V/ (V+ Ni) ≥0.6指示海水弱分層的弱還原環境，V/ (V+Ni) ≥0.84指示海水強分層的靜海還原環境[32]。

按照V/ (V+Ni)比值(表4)，碎屑障壁濱岸III級混積的膏云質細砂巖沉積在氧化環境，III級混積的砂質白云巖沉積在弱還原環境。碳酸鹽巖局限臺地的IV級混積的粉砂質云質混積巖沉積在還原環境，可能為局限滯留水體造成的還原條件。局限臺地的I～II級混積巖均沉積在氧化環境，指示了含氧量較高的淺水環境。碳酸鹽巖開闊臺地I級混積樣品由于處于局部暴露面之下也具有氧化環境特征，而界面之上的無混積作用的樣品表現為還原環境特征。

4.4 古水深

元素Sr相對含量和Mn/Fe比值均可指示沉積水體的深淺[14,33]。元素Sr主要存在于碳酸鹽礦物中，但也有其他賦存方式，因此對于陸源碎屑含量較高的混積巖并不適用。碳酸鹽局限臺地相的IV級粉砂質云質混積巖以白云母和石英為主，硅酸鹽來源Sr較少，Sr含量明顯較低，僅129 μg/L(表4)，可指示較淺的沉積水體。同一環境中無明顯混積的生屑灰巖的Sr含量最高，指示了沉積環境水體較深。

Mn/Fe比值越大表明水體越深，離物源越遠[14,33]。碳酸鹽局限臺地IV級粉砂質云質混積巖的Mn/Fe最小，為0.005，Mn含量低且Fe含量達24168 μg/L，表明離物源較近。其他樣品的沉積水體均稍深，Mn/Fe，0.010～0.068。障壁濱岸相的III級混積砂質白云巖的Mn/Fe最高，達到0.159，Mn含量高達539 μg/L，表明碎屑潮坪的混積發生在較深水的潮下地區，并且具有較高的鹽度和弱還原特征。膏云質細砂巖的Mn/Fe僅為0.022，陸源碎屑比例高于砂質白云巖的情況下Mn含量僅為132 μg/L，表明其沉積在較淺的水體中，對應于氧化環境和較低的鹽度。

4.5 古氣候

古氣候通常認為是控制混合沉積的因素之一[2-4]。濕潤或干旱氣候，以及氣溫的變化對物源供給和碳酸鹽產率都存在直接影響。Ti/Al比值越大代表氣候越濕潤，由于濕潤氣候下Ti比Al更穩定[29]。IV級混積的粉砂質云質混積巖，III級混積的膏云質細砂巖和砂質白云巖的Ti/Al比值都較大，代表氣候更加濕潤的環境。在濕潤氣候條件下陸源碎屑供給具有明顯增多的趨勢。無明顯混積作用的樣品Ti/Al比基本小于0.012，I級混積Ti/Al比基本在0.012～0.035之間，II級混積Ti/Al比為0.038，III級以上混積的Ti/Al大于0.038。由此可見，在研究區濕潤和干旱條件對于混合沉積的程度存在重要影響。

Mg/Sr能反映海水溫度，Mg與溫度變化正相關，而Sr基本不受溫度影響[14]。碳酸鹽巖開闊臺地相沉積的粒屑白云巖，處于局部暴露面之上，無明顯混積作用，其Mg/Sr比最大，而在界面之下Mg/Sr非常低，表明暴露階段氣溫較低，氣候寒冷。隨著暴露之后的海平面再次上升，明顯變為溫暖的氣候條件。碳酸鹽巖局限臺地相的IV級粉砂質云質混積巖的Mg/Sr比值高出相鄰樣品一個數量級，代表了混積發生時存在氣溫的突然升高。接近生屑灰巖段頂界面的兩個樣品的Mg/Sr為449～629比下伏白云巖的比值高一個數量級，反映了該段沉積末期氣候變得炎熱，并且在巖芯中常見石膏(圖3B)。障壁濱岸的III級混積膏云質細砂巖的Mg/Sr比較低，指示了較低的氣溫。III級混積的砂質白云巖的Mg/Sr相對較高，表明溫度高于膏云質細砂巖沉積期。

5 混合沉積對相對海平面變化和氣候的響應

通過古環境分析，可以發現混合沉積的發生絕不單純是普遍發生的相緣混合或是事件作用導致的間斷混合，而是詳細記錄了古環境的變化。石炭紀塔里木板塊處于北緯20度附近[21]，熱帶季風氣候導致該地區干濕交替。在濕潤條件下，化學風化增強，物源輸入增加，較強的混合沉積首先發生在臨近物源的地區。根據對不同混積巖古環境分析的結果，II級以上混合沉積均發生在濕潤的氣候條件，并大部分發生在海平面下降階段(表5)。僅在略偏低I級混積強度下時才發生在炎熱較干燥的環境。無混積作用的純碳酸鹽沉積發生在干冷或干熱氣候下。干燥氣候造成的非常弱的化學風化導致此時缺乏陸源碎屑來源。因此，研究區混合沉積的發育主要體現了對氣候的響應，是古氣候變化的重要指示。

氣溫的變化還可能與水動力強度有關。偏寒冷的氣候伴隨著沿岸強勁的風，從而形成較強的沿岸流，使得在水體較深的環境中也能產生混積，例如III級混積的砂質白云巖。然而，在炎熱氣候下，風力減弱，沿岸流的影響范圍縮小，但在潮間的藻類能夠在較弱的物源輸送下捕集陸源碎屑，同樣能夠形成混積巖，例如潮間帶含砂微晶白云巖。

混合沉積同時對海平面周期性變化有所響應。障壁濱岸和碳酸鹽巖局限臺地存在由海平面波動造成的混合沉積環境。相對海平面下降能造成河流下切作用增強，導致濱岸帶的陸源輸入量增加[6]。混合程度最高的IV級粉砂質云質混積巖發育在海平面下降、水體變淺的環境中，并且鹽度較高，還原性較強，發育在濕熱氣候下的局限滯留水體中(表4，5)。在碳酸鹽巖局限臺地的灘相環境，由于海平面下降，水體變淺，由沿岸流搬運作用造成低能灘相泥晶生屑灰巖中混入較多陸源碎屑，經成巖改造，形成II級混積的含砂重結晶生屑灰巖。而在海平面上升過程中產生的混積存在兩種情況：1)隨海平面上升，從碎屑巖沉積環境過渡為碳酸鹽混積環境，碳酸鹽產率增高，在碎屑巖與碳酸鹽巖沉積交互區形成混積巖，如潮下沉積的砂質白云巖(表5)。2)在潮濕氣候下潮間藻類的發育有助于在近物源方向捕獲相對更多的陸源碎屑，如含砂泥微晶白云巖(表5)。

表4 巴麥地區石炭系混積巖地球化學參數對古環境的指示

表5 混積巖的古環境特征及其對海平面變化和古氣候的響應

6 結論

本文針對塔里木盆地石炭系混積巖進行了巖石組成和沉積相分析，利用混積巖的地球化學參數分析了古環境特征，指出了混合沉積對古氣候和相對海平面變化存在明顯響應，并得到以下結論：

(1) 塔里木盆地石炭系發育在濱岸—淺海沉積環境中，形成了縱向上碳酸鹽巖與碎屑巖交互沉積的混積層系，并且層內也存在不同程度組分上的混合沉積。根據Ti、Rb、K、Al元素含量將混積巖的混合程度重新劃分為4級。II、III、IV級混積均發育在濕潤氣候下，僅I級混積發育在半濕潤氣候下，大部分混積過程伴隨著海平面的下降。

(2) 能夠用于混積巖的古環境分析的地球化學參數包括Na含量、Na/Ca比、Ti/Al、Mg/Sr、V/(V+Ni)和Mn/Fe，分別反映古鹽度、古氣候、氧化還原條件和古水深。

(3) III級以上的混積巖對環境的記錄最明顯。膏云質細砂巖發育III級混積，沉積在鹽度較低，氧化的淺水環境，氣候濕冷，伴隨海平面下降；砂質白云巖發育III級混積，沉積在鹽度較高，弱還原的較深水環境，氣候溫暖濕潤，伴隨海平面上升。IV級混積發育在碳酸鹽巖局限臺地還原性淺水滯留水體環境中，伴隨海平面下降。

關于“思維的無意識性”，雷可夫和約翰遜認為:“我們大多數腦力運動和智力操作是無意識的，保守一點說，至少有95%的思維是無意識的，我們的所有知識和信念都是在概念系統的框架內，而這個概念系統大多處在認知的無意識中。”［3］11-13這一論斷與當今認知科學的觀點相悖。當今認知科學認為，認知是有意識和無意識共同作用的結果，認知過程既需要大腦無意識的自動性作用，也需要有意識的主動性控制［7］，需要一連串有意識的大腦活動［8］。體驗哲學“絕大多數認知都是無意識的”觀點過于極端，而認知科學的“認知的有意識加無意識性”的觀點相對比較客觀。

致謝：感謝成都理工大學鄧苗、胡子文副教授和彭秀紅教授為本文提供實驗分析測試。

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Shoreline-neriticMixedSedimentationResponsetoSeaLevelChangeandPaleoclimate:AcasestudyfromCarboniferousinTarimBasin

FU MeiYan1,2,3, LI Na1,2, HUANG Qian1,2, LIU Lei1

1.CollegeofEnergyResources,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation(ChengduUniversityofTechnology),Chengdu610059,China3.DepartmentofEarthScience,DurhamUniversity,DurhamDH1 3LE,UK

The characteristics of siliciclastic-carbonate mixed sedimentary environment still remains unknown, resulting in poor understanding of distribution of mixed rock. In this study, the sedimentary environments and environmental parameters of Carboniferous in Bamai area, Tarim Basin are deeply studied, using observation of thin sections, measurement of minerals composition, and elements composition. The mixed rocks were deposited, carbonate restricted platform and open platform. The concentrations of Ti, Rb, K, Al are used to divide the degrees of mixed sedimentation into four levels due to their good relationship with the degree of mixing. The salinity was reflected by Na content and Na/Ca. The depth of water was reflected by Mn/Fe and Sr content. The redox condition was reflected by V/(V+Ni). And, the paleoclimate was analyzed from Ti/Al and Mg/Sr. The result of geochemical indices shows the mixed sedimentation beyond II level occurred at humid climate, while there was no obvious mixing at arid climate. Meanwhile, most mixed sedimentation accompanied by sea level fall. On the open platform, there was only I level mixed sedimentation, while III-IV level mixed sedimentation developed on the barrier coast and restricted platform. The mixed sedimentation in each depositional environment can record the change of sea level and paleoclimate.

Tarim Basin; mixed sedimentation; paleo-environment; paleoclimate; sea level change

1000-0550(2017)06-1110-11

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.06.003

2017-04-20；收修改稿日期2017-05-29

國家自然科學基金項目(41402096)[FoundationNational Natural Science Foundation of China, No. 41402096]

伏美燕，女，1982年出生，博士，副教授，油氣儲層評價與油藏地球化學，E-mail: fumeiyan08@cdut.cn

P512.2 P595

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