向坤鵬，賀永忠，安亞運(yùn)，易成興，趙 磊，盤應(yīng)娟,陳明華

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽(yáng) 550081)

0 引 言

位于揚(yáng)子板塊西南緣的南盤江盆地在泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)發(fā)育眾多大小不一的孤立碳酸鹽巖臺(tái)地，多數(shù)于二疊紀(jì)末—三疊紀(jì)初結(jié)束了臺(tái)地生長(zhǎng)歷史[1-4]。這些孤立碳酸鹽巖臺(tái)地在早三疊世對(duì)沉積作用影響的精細(xì)過程尚存不同認(rèn)識(shí)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為微生物巖與下伏上二疊統(tǒng)以縫合線接觸，不存在明顯的暴露或剝蝕[5]；另外一種觀點(diǎn)認(rèn)為在三疊紀(jì)微生物巖沉積之前，揚(yáng)子地臺(tái)淺海區(qū)可能受剝蝕作用影響[6]；還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，揚(yáng)子地臺(tái)在二疊紀(jì)末存在一次海平面下降事件，造成區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)地層與早三疊世微生物巖之間存在沉積間斷或剝蝕[7]，并在桂西北地區(qū)形成廣泛分布的古巖溶不整合面[8]。上述爭(zhēng)議一定程度上制約了南盤江盆地二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期的古地理重建。

安然地區(qū)位于南盤江盆地西北緣，是一個(gè)自泥盆紀(jì)至二疊紀(jì)持續(xù)發(fā)育的孤立碳酸鹽巖臺(tái)地[9]，屬于原地系統(tǒng)[10]，可以作為研究盆地內(nèi)孤立碳酸鹽巖臺(tái)地沉積演化的典型代表，目前表現(xiàn)為背斜構(gòu)造。位于背斜東段的者堡一帶發(fā)育良好的晚二疊世—早三疊世地層，詳細(xì)記錄了先成臺(tái)地對(duì)后期沉積作用的控制作用，為進(jìn)行古地理演化研究提供了天然場(chǎng)所。本文在二疊系—三疊系界線(PTB)剖面測(cè)制基礎(chǔ)上，開展牙形石生物地層研究，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，為詳細(xì)解剖南盤江盆地二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期古地理演化提供沉積學(xué)證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南盤江盆地位于揚(yáng)子板塊西南緣，是在早古生代褶皺基底上經(jīng)裂陷作用發(fā)育起來(lái)的再生盆地[11-12]。由于同時(shí)受古特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的復(fù)合作用，多條斷裂控制了盆地邊界，整體輪廓呈菱形[13-14][圖1(a)]。盆地自早泥盆世晚期開始裂陷，自此形成孤立碳酸鹽巖臺(tái)地-臺(tái)間深水海槽間列的“棋盤式”盆地格局[11-12]。這一沉積格局一直持續(xù)到二疊紀(jì)末。受晚二疊世—早三疊世之交臺(tái)地淹沒事件的影響，盆地內(nèi)大部分孤立碳酸鹽巖臺(tái)地消亡，結(jié)束了臺(tái)地生長(zhǎng)歷史[2-4]。早三疊世基本延續(xù)了晚二疊世的古地理格局，在盆地內(nèi)形成一套廣泛分布的微生物巖[5]，可進(jìn)行全球?qū)Ρ?。中三疊世，伴隨著區(qū)域上廣泛的火山活動(dòng)，盆地西北緣發(fā)育延綿數(shù)百千米的臺(tái)地邊緣礁，盆地內(nèi)部則形成分布廣泛且厚度巨大的濁積巖系[15-17]。晚三疊世早期，受印支運(yùn)動(dòng)的影響，南盤江盆地發(fā)生構(gòu)造隆升，自此結(jié)束了長(zhǎng)期以來(lái)的海相沉積歷史[2,18]。

圖(a)引自文獻(xiàn)[11],圖(b)引自文獻(xiàn)[19],圖(c)引自文獻(xiàn)[20],均有所改動(dòng)圖1 南盤江盆地西北緣構(gòu)造格架及安然、者堡一帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Tectonic Framework of the Northwestern Margin of Nanpanjiang Basin and Geological Sketch Maps of Anran and Zhebao Regions

安然一帶位于南盤江盆地西北緣，是一個(gè)自泥盆紀(jì)發(fā)育起來(lái)的孤立碳酸鹽巖臺(tái)地[9]，目前表現(xiàn)為背斜構(gòu)造。背斜核部出露的最老地層為上石炭統(tǒng)黃龍組，主體巖性為淺灰色厚層狀—塊狀顆粒灰?guī)r，含有少量蟲筳、珊瑚等化石，整體為灘相沉積的產(chǎn)物；其上整合沉積了晚石炭世—中二疊世地層，組成背斜的兩翼，代表生物屑灘-礁相連續(xù)沉積[10]。受峨眉地幔柱活動(dòng)影響，該區(qū)經(jīng)歷了不均勻地殼隆升，形成中、上二疊統(tǒng)之間的假整合，并導(dǎo)致晚二疊世沉積作用的東西分異[圖1(b)]。相變帶大致呈NW走向，安然背斜西部主要是以海綿灰?guī)r為代表的礁相沉積，東部則形成含燧石灰?guī)r的局限-開闊臺(tái)地相沉積[19-20]，局部殘留少量早三疊世地層。

者堡一帶位于安然背斜東段北翼[圖1(c)]，斷裂構(gòu)造方向以NEE向和NWW向?yàn)橹?，以逆斷層為主，兼具左行走滑特征。區(qū)內(nèi)出露最老地層為中二疊統(tǒng)茅口組，整體為一套厚層狀—塊狀生物屑灰?guī)r。上二疊統(tǒng)合山組假整合于茅口組之上，主要由中—厚層狀燧石灰?guī)r組成，含大量生物化石，代表局限-開闊臺(tái)地相沉積。中—下三疊統(tǒng)為連續(xù)沉積，主體由少量碳酸鹽巖和巨厚細(xì)碎屑巖組成。其中，羅樓組底部主要由微生物巖組成；中部以碎屑巖為主，含大量克氏蛤，局部夾薄層凝灰?guī)r；上部菊石灰?guī)r段含海生爬行動(dòng)物化石[21]。者堡一帶地層詳細(xì)記錄了自二疊紀(jì)末生物大滅絕到中三疊世海相生態(tài)逐步復(fù)蘇的過程，為研究二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期孤立碳酸鹽巖臺(tái)地古地理演化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面

實(shí)測(cè)地層剖面位于廣西壯族自治區(qū)隆林縣者堡鄉(xiāng)西側(cè)約2 km處過興一帶[圖1(c)]，地理坐標(biāo)為(24°53′45.7″N，105°20′48.5″E)。露頭上地層層序、接觸關(guān)系清楚，二疊系—三疊系界線特征較為典型，羅樓組底部微生物巖發(fā)育較好，厚度接近7 m(圖2)。剖面詳細(xì)列述如下：

圖2 者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面照片及微生物巖下部樣品分布Fig.2 Photo of Permian-Triassic Boundary Section and Sample Distributions in the Lower Part of Microbialite in Zhebao Region

-------------整合-------------

中—下三疊統(tǒng)羅樓組(T1-2l)(上未見頂)

>9.2 m

6.淺灰綠色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖，水平層理發(fā)育，含少量王氏克氏蛤。頂部見灰白色薄層凝灰?guī)r夾層，厚2～4 cm

1.0 m

5.淺灰、灰色中層狀生物屑灰?guī)r，含大量小殼化石和少量棘皮，中上部含薄層黃鐵礦。于0.1 m處采集1件牙形石樣品，樣品編號(hào)為YC5-1，主要含Hindeodusparvus、Hindeodusinflatus、Hindeoduscf.changxingsis等

0.2 m

4.灰色、深灰色塊狀微生物巖，新鮮面上表現(xiàn)為明暗相間的條紋狀結(jié)構(gòu)，局部形成微生物丘,含少量介形類。層中共采集7件牙形石樣品，經(jīng)處理只有3件含牙形石。其中,樣品YC4-1位于0.1 m處，含Hindeoduspraeparvus、Hindeodussp.、Merrillinaultima；樣品YC4-2位于0.4 m處，含Hindeoduspraeparvus、Ligonodinasp.；樣品YC4-4位于1.5 m處，含Hibbardellacf.lautissima

6.9 m

3.灰色、淺灰色中—厚層狀含礫骨架灰?guī)r-生物屑灰?guī)r。生物骨架呈叢管狀，直徑為1～2 cm，含古勃貝、海百合等化石。礫石位于頂部，呈扁平狀，主要巖性為生物屑灰?guī)r，含大量蟲筳科化石。該層頂、底均發(fā)育明顯的侵蝕面，地層整體呈透鏡狀。層中采集的2件樣品經(jīng)處理，未發(fā)現(xiàn)其中含牙形石

1.1 m

-------------整合-------------

上二疊統(tǒng)合山組(P3h)(下未見底)

>9.7 m

2.深灰色中—厚層狀—塊狀含燧石生物屑灰?guī)r。該層含大量蟲筳類，局部見順層分布的燧石條帶，頂部見腕足化石大致順層密集分布。于0.75 m處采集1件牙形石樣品，樣品編號(hào)為YC2-1，含Clarkinasp.

0.8 m

1.深灰色厚層狀—塊狀含燧石生物屑灰?guī)r。生物屑由海百合莖、海綿、腹足及少量蟲筳組成。燧石呈透鏡狀，大致順層分布。采集的2件樣品經(jīng)處理后，未發(fā)現(xiàn)其中含牙形石

8.9 m

-------------整合-------------

實(shí)測(cè)地層剖面顯示，羅樓組底部存在明顯的侵蝕面[圖3(a)]，與下伏合山組在巖石組合、沉積構(gòu)造等方面顯示明顯差異。合山組頂部主要巖性為中—厚層狀—塊狀含燧石灰?guī)r，含大量生物屑[圖3(b)、(c)]，主要為海百合莖、海綿、腹足、蟲筳及植物碎屑等，在頂部含大量腕足化石。羅樓組底部發(fā)育骨架灰?guī)r[圖3(d)、(e)]，整體呈透鏡狀，含大量生物屑[圖3(f)]，局部含少量扁平狀礫石[圖3(a)]，成分主要為生物屑灰?guī)r、燧石灰?guī)r，富含蟲筳科化石[圖3(g)]。微生物巖整合沉積于骨架灰?guī)r之上[圖3(h)]，新鮮面可見明暗相間的條帶狀結(jié)構(gòu)[圖3(i)]。微生物巖之上，發(fā)育厚度為20 cm的生物屑灰?guī)r，與上覆碎屑巖段整合接觸[圖3(j)]，含大量小殼化石，中上部發(fā)育極薄層黃鐵礦[圖3(k)]，指示形成于缺氧還原環(huán)境。其上碎屑巖中富含克氏蛤，局部含薄層凝灰?guī)r夾層[圖3(l)]。

圖3 者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面典型照片F(xiàn)ig.3 Typical Photos of Permian-Triassic Boundary Section in Zhebao Region

3 牙形石生物地層

在者堡一帶二疊系—三疊系界線剖面中系統(tǒng)采集13件牙形石樣品。經(jīng)過處理，其中5件樣品含牙形石(圖4)。根據(jù)化石資料綜合分析與對(duì)比，可將其劃分為2個(gè)牙形石帶，自下而上依次為Hindeoduspraeparvus帶和Hindeodusparvus帶。

3.1 Hindeodus praeparvus帶

該牙形石帶位于剖面第4層微生物巖段下部，以含大量帶分子Hindeoduspraeparvus為特征，伴生分子包括Merrillinaultima、Ligonodinasp.及Hibbardellacf.lautissima等。由于剖面中多數(shù)樣品均不含牙形石，其底、頂界存在不確定性。

在第4層的兩件樣品中發(fā)現(xiàn)較豐富的Hindeoduspraeparvus，伴生上二疊統(tǒng)最上部的標(biāo)準(zhǔn)分子Merrillinaultima，時(shí)代屬于晚二疊世最晚期。前人研究認(rèn)為Hindeoduspraeparvus是晚二疊世最晚期的牙形石帶分子[22]，常伴生于Hindeoduschangxingensis-Clarkinazhejiangensis帶的上部[23]，代表晚二疊世長(zhǎng)興階最高層位[23-24]。

圖(a)為Hindeodus praeparvus，采自樣品YC4-1；圖(b)為Hindeodus praeparvus，采自樣品YC4-2；圖(c)～(e)為Hindeodus parvus P1分子，采自樣品YC5-1；圖(f)為Hindeodus parvus P2分子，采自樣品YC5-1；圖(g)為Hindeodus parvus M分子，采自樣品 YC5-1；圖(h)～(j)為Hindeodus inflatus，采自樣品YC5-1；圖(k)為Hindeodus cf. changxingsis，采自樣品YC5-1圖4 者堡一帶羅樓組底部牙形石分子Fig.4 Conodonts at the Bottom of Luolou Formation in Zhebao Region

3.2 Hindeodus parvus帶

因第4層中上部所采集樣品中未獲得牙形石，初步研究將該牙形石帶限定于剖面第4層中上部至第5層，以帶分子Hindeodusparvus大量出現(xiàn)為特征，伴生Hindeodusinflatus，Hindeoduscf.chang-xingsis等。其中，Hindeodusparvus是多分子器官種，目前國(guó)內(nèi)外均以P1分子的首現(xiàn)作為三疊紀(jì)的開始[25-26]。在樣品YC5-1中不僅發(fā)現(xiàn)有P1分子，還發(fā)現(xiàn)部分枝形分子，并伴生有晚二疊世最晚期至早三疊世最早期的分子Hindeodusinflatus，指示該牙形石帶的時(shí)代為印度期格里斯巴赫亞期[27]。在中國(guó)海相三疊紀(jì)牙形石生物地層序列框架中，Hindeodusparvus帶為印度階底部第一個(gè)牙形石帶[28]。

4 討 論

4.1 二疊系—三疊系界線的確定

南盤江盆地在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期沉積地層、化石記錄完整而且豐富，前人對(duì)盆地內(nèi)多個(gè)典型界線剖面均進(jìn)行過詳細(xì)的研究[圖5(a)][29]。在區(qū)域地質(zhì)填圖過程中，主要依據(jù)巖石組合、生物面貌及沉積構(gòu)造特征的差異劃分巖石地層單元[30]，以微生物巖的出現(xiàn)劃分為下三疊統(tǒng)，并據(jù)此限定二疊系—三疊系界線的大致位置。盆地內(nèi)多數(shù)二疊系—三疊系界線剖面研究結(jié)果[圖5(b)]顯示：依據(jù)牙形石生物地層所確定的界線，多數(shù)位于羅樓組微生物巖段中下部，在層位上總是略高于巖石地層單元?jiǎng)澐炙薅ǖ慕缇€位置。例如，位于大貴州灘南緣的和平剖面上，微生物巖總厚度為13.5 m，Hindeodusparvus出現(xiàn)在離微生物巖段底部0.65 m處[5]；在蘭木、田壩剖面上，微生物巖總厚度分別為7 m和4 m，Hindeodusparvus分別出現(xiàn)在離微生物巖段底部約4.5 m和1.5 m處[31]；在太平剖面上，微生物巖總厚度約4.6 m，Hindeodusparvus出現(xiàn)在離微生物巖段底部1 m處[32]。只有少數(shù)剖面資料顯示二疊系—三疊系界線位于微生物巖段底部，如位于大貴州灘北部的大文剖面[7]和打講剖面[33-34]。整體而言，南盤江盆地羅樓組微生物巖段底部在時(shí)代上仍有部分屬于晚二疊世，根據(jù)Hindeodusparvus首現(xiàn)確定的二疊系—三疊系界線多位于微生物巖段下部。

圖(a)引自文獻(xiàn)[29]；圖(b)和平剖面引自文獻(xiàn)[5]，蘭木、田壩剖面引自文獻(xiàn)[31]，太平剖面引自文獻(xiàn)[32]圖5 南盤江盆地二疊系—三疊系界線剖面位置及其與微生物巖相對(duì)位置關(guān)系Fig.5 Position of Permian-Triassic Boundary Sections and Their Relative Position Relation with Microbiolites in Nanpanjiang Basin

牙形石生物地層研究結(jié)果顯示，者堡剖面第4層下部為Hindeoduspraeparvus帶，屬于晚二疊世長(zhǎng)興晚期。盡管只在第5層中才明確含有豐富的Hindeodusparvus，可以指示二疊系—三疊系界線的上限，但剖面第4層上部厚度為5.5 m的地層中未發(fā)現(xiàn)含有牙形石，因此，未能準(zhǔn)確限定帶分子Hindeodusparvus首現(xiàn)的具體位置。結(jié)合前人關(guān)于二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期牙形石帶的劃分觀點(diǎn)，Hindeoduspraeparvus帶與Hindeodusparvus帶分別代表了二疊紀(jì)最晚期和三疊紀(jì)最早期牙形石帶，以帶分子Hindeodusparvus首現(xiàn)進(jìn)行劃分，據(jù)此可以肯定二疊系—三疊系界線位于第4層內(nèi)部。通過對(duì)比南盤江盆地主要界線剖面中Hindeodusparvus出現(xiàn)的位置與微生物巖的關(guān)系，限定二疊系—三疊系界線位于剖面第4層1.5 m處。

圖(a)中的箭頭指示為化石位置，大致順層分布圖6 者堡一帶合山組與羅樓組接觸關(guān)系特征Fig.6 Characteristics of Contact Relationship Between Heshan Formation and Luolou Formation in Zhebao Region

4.2 礫石特征及物源指示

者堡剖面二疊系—三疊系界線特征清晰，表現(xiàn)為兩期明顯的沖刷面[圖6(a)]，其間沉積的骨架灰?guī)r中含有少量礫石。礫石主要分布于第3層頂部，而底部未見，且有順層分布的大量腕足化石[圖6(b)～(d)]，指示早期隆升相對(duì)緩慢，未形成強(qiáng)烈的蝕頂作用。礫石層位指示安然一帶最大程度的隆升和蝕頂作用。礫石成分較為單一，主要見燧石灰?guī)r、生物屑灰?guī)r礫石，含有大量的蟲筳科化石。暗示礫石的物源區(qū)巖石組成不復(fù)雜，巖性以含燧石灰?guī)r、生物屑灰?guī)r為主。礫石呈橢圓狀，扁平面與層面一致，較好的磨圓指示礫石經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化作用。明顯的沖刷面構(gòu)造指示沉積時(shí)具有較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，礫石經(jīng)歷了短距離搬運(yùn)。

南盤江盆地在晚二疊世一直延續(xù)了深水盆地相與鑲嵌其間的孤立碳酸鹽巖臺(tái)地相間的古地理格局，位于盆地西北緣的安然一帶主要出露石炭紀(jì)—二疊紀(jì)碳酸鹽巖，是一個(gè)自泥盆紀(jì)開始發(fā)育的孤立碳酸鹽巖臺(tái)地。臺(tái)地在晚二疊世形成東西向沉積分異，所形成的礁相帶在古地理上表現(xiàn)為沉積水體更淺、臺(tái)地區(qū)沉積水體相對(duì)略深、臺(tái)地周緣則更深水的沉積環(huán)境，這種古地理分布格局限定者堡一帶羅樓組底部的礫石來(lái)自安然孤立碳酸鹽巖臺(tái)地之上。

4.3 對(duì)古地理演化的指示

區(qū)域地質(zhì)填圖資料顯示，安然北部地區(qū)風(fēng)化殘留了少量羅樓組地層，呈向斜構(gòu)造疊覆于合山組之上[19-20]。二疊系—三疊系界線之上未見明顯的微生物巖發(fā)育，羅樓組底部巖性主要為含砂屑泥質(zhì)條帶灰?guī)r，厚度不足2 m，發(fā)育小型斜層理，指示較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境，向上發(fā)育碎屑巖段。根據(jù)露頭特征分析認(rèn)為，該處可能受局部環(huán)境限制，導(dǎo)致微生物巖段不發(fā)育，從而形成了與微生物巖段同時(shí)異相的含砂屑泥質(zhì)條帶灰?guī)r沉積。

區(qū)域地質(zhì)資料顯示，合山組沉積的時(shí)間上限為長(zhǎng)興期[20，30]，結(jié)合本次研究獲得的牙形石資料對(duì)羅樓組底部微生物巖段沉積時(shí)代的限定，綜合分析認(rèn)為安然—者堡一帶在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期古地理經(jīng)歷了如下演化過程(圖7)：瓜德魯普世末期，受東吳運(yùn)動(dòng)的影響，南盤江盆地內(nèi)發(fā)生大規(guī)模海退，形成中二疊統(tǒng)頂部的假整合，其后沉積的上二疊統(tǒng)在安然一帶顯示明顯的東西向沉積分異，并形成西高東低的古地理格局；長(zhǎng)興晚期，安然—者堡一帶臺(tái)地整體緩慢抬升，局部地區(qū)成為高出海平面的碳酸鹽巖島嶼，強(qiáng)烈的蝕頂作用所形成的含燧石灰?guī)r團(tuán)塊具有較好的磨圓，并在搬運(yùn)過程中對(duì)下伏地層形成侵蝕；長(zhǎng)興晚期—印度期格里斯巴赫亞期，南盤江地區(qū)發(fā)生快速海侵，微生物巖開始廣泛發(fā)育，安然—者堡一帶再次淹沒并接受沉積。綜上所述，安然—者堡一帶在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期整體經(jīng)歷了緩慢隆升→局部暴露形成島嶼并接受風(fēng)化剝蝕→再次淹沒接受沉積的過程。

圖7 安然—者堡一帶二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期古地理演化過程Fig.7 Paleogeographic Evolution Process in Permian-Triassic Transition Period in Anran-Zhebao Region

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)南盤江盆地西北緣安然背斜東段者堡一帶羅樓組下部灰?guī)r段包含2個(gè)牙形石帶，自下而上依次為Hindeoduspraeparvus帶與Hindeodusparvus帶。根據(jù)區(qū)域剖面資料對(duì)比，將二疊系—三疊系界線限定于剖面第4層1.5 m處微生物巖中。

(2)根據(jù)二疊系—三疊系界線剖面露頭特征，結(jié)合同期古地理背景綜合分析，限定羅樓組底部的灰?guī)r礫石物源區(qū)為安然孤立碳酸鹽巖臺(tái)地。安然—者堡一帶先成臺(tái)地在長(zhǎng)興晚期整體隆升，局部曾短暫暴露形成島嶼，接受風(fēng)化剝蝕。安然—者堡一帶在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡時(shí)期整體經(jīng)歷了緩慢隆升→局部暴露形成島嶼并接受風(fēng)化剝蝕→再次淹沒接受沉積的過程。

牙形石鑒定得到云南地質(zhì)調(diào)查院古生物研究所董致中研究員、王偉高級(jí)工程師的大力幫助，掃描電鏡照相得到中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所茅永強(qiáng)老師的支持，在此一并表示衷心感謝！