徐錦龍 章誠(chéng)誠(chéng) 張晉喆 汪雅菲 張利偉

（1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院 合肥 230001；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心 南京 210016；3.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 河南焦作 454000）

岡瓦納大陸與勞亞大陸碰撞形成了泛大陸，構(gòu)成石炭紀(jì)全球板塊構(gòu)造的基本格局。石炭—二疊紀(jì)岡瓦納大陸冰蓋的發(fā)育，使得全球古氣候從泥盆紀(jì)的“溫室地球”進(jìn)入了石炭—二疊紀(jì)的“冰室地球”（Heckel，1986；Veevers and Powell，1987）。晚石炭世，全球氣候急劇變冷，南半球普遍有冰川活動(dòng)，可見(jiàn)冰磧巖分布，平均氣溫較泥盆紀(jì)降低2 ℃以上（Dowey et al.，2012）；早二疊世，岡瓦納冰川發(fā)育規(guī)模達(dá)到頂峰，冰蓋面積達(dá)到最大（Golonka and Ford，2000）。岡瓦納冰川的擴(kuò)張和消融導(dǎo)致了全球石炭—二疊紀(jì)高頻率、大振幅的冰川型海平面變化（Ross and Ross，1987；Rygel et al.，2008）。冰川的明顯擴(kuò)張引起了全球大規(guī)模的海退，在低緯度碳酸鹽臺(tái)地表現(xiàn)為暴露或沉積間斷；冰川的快速消融導(dǎo)致全球性海侵；冰川的推進(jìn)和消融導(dǎo)致全球性的高頻海平面變化，形成了廣泛的旋回性地層記錄和生物群更替，成為同期地層層序識(shí)別和對(duì)比的基礎(chǔ)（Chen et al.，1998；Wang et al.，2013）。北半球石炭—二疊紀(jì)冰川活動(dòng)的直接證據(jù)相對(duì)較少，僅在保山地塊、騰沖地塊、拉薩地塊以及羌塘地塊發(fā)育上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)冰磧巖（王洪浩等，2014），但揚(yáng)子區(qū)和華北區(qū)石炭—二疊系保存有冰川性海平面變化，及與此相關(guān)的古水溫、古氣候和大氣二氧化碳含量變化的沉積記錄。冰川性海平面變化在上揚(yáng)子區(qū)馬平組臺(tái)地相碳酸鹽建造和華北區(qū)太原組海陸交互相砂巖—頁(yè)巖含煤建造均能識(shí)別出多個(gè)三級(jí)層序，并可以完全對(duì)比，其沉積機(jī)制相同，為冰川型快速海平面上升到慢速海平面下降過(guò)程的產(chǎn)物，沉積層序界面常為沉積間斷面，并伴隨著次一級(jí)及高頻旋回（李儒峰等，1997）。

安徽省宣城地區(qū)作為揚(yáng)子地塊的重要組成部分，發(fā)育早二疊世（棲霞組梁山段）碎屑含煤地層及之下的不整合面，大體對(duì)應(yīng)全球石炭—二疊紀(jì)冰期的大海退，發(fā)育完整連續(xù)的晚石炭世—早二疊世船山組地層記錄。本文擬通過(guò)系統(tǒng)的沉積學(xué)、露頭層序地層學(xué)和沉積地球化學(xué)研究，闡述晚石炭世—早二疊世船山組冰川型海平面變化的碳酸鹽巖層序地層特征及其沉積記錄，探討冰川型碳酸鹽巖沉積地球化學(xué)指標(biāo)蘊(yùn)含的古氣候、古鹽度、古水溫等沉積記錄信息，以期為低緯度地區(qū)冰川事件提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子板塊北緣（圖1），江南造山帶與沿江褶皺帶交接部位，發(fā)育古生代—中生代地層，尤以晚古生代志留紀(jì)—中生代三疊紀(jì)地層發(fā)育齊全，剖面完整，露頭連續(xù)，化石豐富。晚石炭世—早二疊世船山組是在全球石炭—二疊紀(jì)冰期極地冰蓋背景下形成的一套以開(kāi)闊臺(tái)地—淺灘相為主特殊的碳酸鹽巖地層，普遍發(fā)育俗稱(chēng)“船山球”的核形石灰?guī)r，分布范圍廣、數(shù)量多、沉積厚度1～20 m 不等，已成為石炭—二疊紀(jì)地層劃分和對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)因子（姜月華等，1990）。區(qū)內(nèi)以灰、淺灰色厚層生物碎屑灰?guī)r和核形石灰?guī)r組成良好的旋回層，產(chǎn)豐富的?、非?有孔蟲(chóng)、藻類(lèi)、腕足類(lèi)和棘皮動(dòng)物等化石，整體反映了向上變淺的垂向沉積序列，并伴隨著周期性海平面變化。它的發(fā)育和演化受周期性海平面變化、區(qū)域構(gòu)造和物源的控制。

圖1 下?lián)P子區(qū)構(gòu)造綱要圖（據(jù)李海濱等，2011）Fig.1 Tectonic outline map of Lower Yangtze region（after Li et al.，2011）

2 層序地層劃分及特點(diǎn)

在地質(zhì)歷史中，石炭紀(jì)是聯(lián)合古陸形成的重要轉(zhuǎn)折期，晚古生代冰期廣泛發(fā)育于岡瓦納冰川增長(zhǎng)和消融同步的海平面變化，層序地層學(xué)研究對(duì)認(rèn)識(shí)石炭—二疊紀(jì)的沉積盆地演化、古地理格局、全球區(qū)域?qū)Ρ群凸艢夂蚺c古環(huán)境演化具有重要意義（劉本培等，1994；林春明等，2002）。劉本培等（1994）對(duì)黔南獨(dú)山Triticites帶識(shí)別出兩個(gè)二級(jí)層序和17 個(gè)四級(jí)海進(jìn)—海退旋回，并與北美中大陸進(jìn)行對(duì)比；李儒峰等（1997）對(duì)揚(yáng)子板塊石炭紀(jì)沉積層序與華北板塊和歐美板塊進(jìn)行對(duì)比認(rèn)為，冰川型全球海平面變化形成的沉積記錄具有同時(shí)性和可對(duì)比性；嚴(yán)雅娟等（2015）識(shí)別出黔南地區(qū)早二疊世大幅度海平面下降導(dǎo)致的碳酸鹽巖暴露構(gòu)造；Liu et al.（2017）在早二疊世末期發(fā)現(xiàn)了7 個(gè)“高頻”三級(jí)相對(duì)海平面變化旋回。

2.1 層序地層特征

根據(jù)沉積層序界面分析，宣州寶豐地區(qū)船山組與下伏黃龍組呈平行不整合接觸（圖2a），內(nèi)部可識(shí)別出1 個(gè)短暫暴露面（圖2b），與上覆棲霞組呈平行不整合接觸（圖2c），發(fā)育兩個(gè)三級(jí)層序，顯示海平面經(jīng)歷了兩次快速上升和緩慢下降過(guò)程（圖3），并伴隨著多期次一級(jí)海平面變化，與岡瓦納大陸晚石炭世史蒂芬晚期—早二疊世薩克馬爾晚期冰期P1 相對(duì)應(yīng)（Veevers and Powell，1987；Fielding et al.，2008），是冰川驅(qū)動(dòng)下的全球性海平面變化事件。引起區(qū)內(nèi)三級(jí)層序相對(duì)海平面變化主要受石炭—二疊紀(jì)岡瓦納冰期控制，次級(jí)為局部構(gòu)造活動(dòng)、碳酸鹽巖垂向生長(zhǎng)和沉降等。

圖2 宣州區(qū)寶豐剖面船山組沉積特征Fig.2 Sedimentary characteristics of Chuanshan Formation in the Baofeng sections，Xuanzhou County

2.2 層序地層格架

在充分收集前人資料的基礎(chǔ)上（劉本培等，1994；林春明等，2002；顏鐵增等，2005），開(kāi)展地層剖面測(cè)制，系統(tǒng)綜合層序地層、巖石地層、生物地層和沉積學(xué)等資料，開(kāi)展三級(jí)層序地層劃分（圖3）和皖蘇浙船山組層序地層對(duì)比（圖4），建立了船山組碳酸鹽巖臺(tái)地的沉積特征、演化過(guò)程及地層格架。

圖3 安徽宣州區(qū)寶豐剖面沉積環(huán)境與層序特征綜合柱狀圖（柱狀圖圖例見(jiàn)圖4）Fig.3 Comprehensive histogram of sedimentary environment and sequence characteristics of Baofeng section in Xuanzhou district，Anhui Province（the histogram legend in Fig.4）

圖4 皖蘇浙地區(qū)船山組剖面層序地層對(duì)比Fig.4 Sequences and correlation of Chuanshan Formation in Anhui-Jiangsu-Zhejiang region

S1 層序：位于船山組下部，相當(dāng)于Triticites帶，時(shí)代為晚石炭世晚期。底界面均為侵蝕面，均表現(xiàn)為黃龍組與船山組呈平行不整合接觸，存在長(zhǎng)時(shí)間的沉積間斷，為Ⅰ型層序界面。黃龍組沉積之后，皖蘇浙海平面下降，橫向上，自北西向南東，北西高南東低，沉積厚度整體呈北西薄南東厚，整體水體逐漸變深的沉積序列，局部受海底地形的影響下相對(duì)海水深度不同，沉積的巖相厚度存在差異。巢湖地區(qū)為潮坪相泥晶灰?guī)r沉積為主，頂部為核形石灰?guī)r；宣州寶豐地區(qū)主體為較淺的淺灘相核形石灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r沉積；江蘇南京地區(qū)為相對(duì)較深的開(kāi)闊臺(tái)地相含核形石生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r沉積；浙江句容地區(qū)海底地形較高，為開(kāi)闊臺(tái)地生物碎屑灰?guī)r沉積；浙江句容地區(qū)發(fā)育相對(duì)較深的臺(tái)盆相泥晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r沉積。

S2 層序：位于船山組中部（研究區(qū)上部），相當(dāng)于Pseudoschwagerina帶，時(shí)代為早二疊世早期。底界面除浙江桐廬地區(qū)外均表現(xiàn)為暴露面，且在巢湖鳳凰山地區(qū)缺失沉積，為Ⅰ或Ⅱ型層序界面。在大部分地區(qū)經(jīng)歷了短暫的沉積間斷后，早二疊世早期皖蘇浙遭受了大面積海侵，以開(kāi)闊臺(tái)地—淺灘相沉積為主，橫向上，自北西向南東，沉積厚度呈北西薄南東厚，沉積水體逐漸變深的過(guò)程，局部受海底地形的影響沉積厚度存在一定差異。巢湖鳳凰山地區(qū)缺失沉積；巢湖王家村—宣州寶豐地區(qū)主體為較淺的淺灘相核形石灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r沉積；江蘇南京地區(qū)為相對(duì)較深的開(kāi)闊臺(tái)地夾生物灘相泥晶灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r沉積；浙江句容地區(qū)為開(kāi)闊臺(tái)地生物碎屑灰?guī)r沉積；浙江桐廬地區(qū)發(fā)育相對(duì)較深的開(kāi)闊臺(tái)地相泥晶灰?guī)r與生物碎屑灰?guī)r互層沉積。

S3 層序：位于船山組上部（研究區(qū)缺失沉積），相當(dāng)于Eoparafusulina帶，時(shí)代為早二疊世中期，安徽巢湖—寶豐一帶缺失沉積。底界面除浙江桐廬地區(qū)外均表現(xiàn)為暴露面，為Ⅰ或Ⅱ型層序界面。早二疊世中期下?lián)P子全區(qū)海退，地勢(shì)相對(duì)較高的皖南地區(qū)缺失，南京地區(qū)發(fā)育生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和生物碎屑砂屑灰?guī)r，為開(kāi)闊臺(tái)地—淺灘相沉積。浙江長(zhǎng)興地區(qū)發(fā)育核形石灰?guī)r，為核形石灘相沉積；往南至桐廬地區(qū)發(fā)育白云質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和核形石灰?guī)r，是灘相—潮坪相沉積。早二疊世晚期，隨著岡瓦納冰川的增長(zhǎng)，皖蘇浙均暴露地表，缺失沉積。

總之，研究區(qū)船山組沉積序列的形成主要受石炭—二疊紀(jì)冰川型海平面變化的控制，并受到海底地形的制約，發(fā)育兩個(gè)（S1 和S2）三級(jí)層序，缺失1 個(gè)（S3）三級(jí)層序，具有全球同時(shí)性和可對(duì)比性。

3 樣品介紹和測(cè)試分析

碳酸鹽巖中元素的富集、分布及特征元素比值等受物源、沉積環(huán)境、成巖作用和陸源碎屑等多因素的影響，但利用碳酸鹽巖中特征元素含量、相關(guān)元素比值、微量元素異常、稀土元素異常和碳、氧同位素等方面來(lái)分析古海水的化學(xué)特征、構(gòu)造背景、形成時(shí)的古氣候和古海洋環(huán)境已取得豐富的成果（Sun et al.，2011；徐錦龍等，2012）。

3.1 樣品采集

為了解船山組的化學(xué)地層特征，選擇出露齊全的宣州區(qū)寶豐剖面黃龍組（下伏）、船山組、棲霞組（上覆）碳酸鹽巖進(jìn)行了全巖地球化學(xué)分析，采集39 塊樣品進(jìn)行了碳、氧同位素分析，其中24 塊樣品進(jìn)行了全巖主量元素、稀土元素和微量元素分析，采樣位置如圖3 所示。

3.2 樣品處理和測(cè)試

選取灰?guī)r樣品，用切割機(jī)除去表層，選用中間無(wú)裂隙且相對(duì)堅(jiān)硬的部分，粉碎至2 cm3左右的小塊，仔細(xì)挑選1～2 cm3的灰?guī)r碎屑，避開(kāi)次生的方解石脈，并用離子水進(jìn)行3 次振蕩清洗后烘干。再利用鄂式破碎機(jī)一次性高效破碎至2 mm（10 目）以下，使用來(lái)復(fù)縮分器，按“1/2+1/4+1/8 …”手工多次縮分出300 g 已破碎的樣品用以研磨，縮分出300 g，用無(wú)污染缽在振動(dòng)研磨機(jī)上研磨至85 %以上達(dá)到75 μm（200 目）。

廣州澳實(shí)分析檢測(cè)有限公司采用X 熒光光譜儀（XRF）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（IPC-MS）分析全巖樣品的主量元素、微量元素和稀土元素含量。河南理工大學(xué)河南省生物遺跡與成礦過(guò)程省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用磷酸法，測(cè)試儀器為Kiel Ⅲ碳酸鹽裝置與MAT253（Thermo Fisher）氣體質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)完成（采用PDB 標(biāo)準(zhǔn)），分析全巖的碳、氧同位素含量。

樣品主量元素檢測(cè)下限為0.01%，微量元素檢測(cè)下限為0.5×10-6～10×10-6，稀土元素檢測(cè)下限為 0.01×10-6～0.5×10-6，δ13C 優(yōu)于±0.01‰，δ18O 優(yōu)于±0.02‰。分析質(zhì)量達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1～表4。

表4 研究區(qū)碳酸鹽巖碳、氧同位素/‰測(cè)試結(jié)果Table 4 The carbon and oxygen isotope data /‰ and parameters of carbonates in the study area

4 分析與討論

4.1 數(shù)據(jù)有效性分析

碳酸鹽巖沉積期后常受不同程度的成巖作用，進(jìn)而影響其對(duì)海水信息保存的完整性、真實(shí)性。因此，在微量元素、稀土元素和碳、氧同位素分析時(shí)需進(jìn)行成巖蝕變作用評(píng)估。

沉積物中的地球化學(xué)元素特征主要受控于物源。碳酸鹽巖中的各元素主要繼承于古海水，但易受粘土礦物和Fe、Mn 氧化物、硫化物和后期成巖作用的影響。在碳酸鹽巖樣品的選擇與前期處理過(guò)程中，必須降低陸源碎屑物質(zhì)對(duì)地球化學(xué)元素的影響，才能更好地反映碳酸鹽巖的地球化學(xué)特征，SiO2含量小于5%，Al2O3含量小于1%，CaO+MgO +CO2值要大于95%（高長(zhǎng)林，1992）。Mn/Sr 值和Mg/Ca 值可用來(lái)判斷碳酸鹽巖礦物成巖蝕變程度（Derry，1994）。

研究區(qū)所選碳酸鹽巖大部分滿(mǎn)足SiO2＜0.5%、Al2O3＜0.1%和CaO+MgO+CO2＞99%要求；Mn/Sr 值主要為 0.06～0.40（Mn/Sr≤0.6 未發(fā)生成巖蝕變作用）；Mg/Ca 值主要為0.003 3～0.005 1。此外，Al 和 ΣREE（相關(guān)性系數(shù)R2= 0.09）、Mn 和 ΣREE（R2= -0.23）、δCe 和δEu（R2= -0.23）、δCe 和 ΣREE（R2= -0.31）相關(guān)性不明顯（圖 5）、（La/Sm）N為0.90～1.50，（La/Sm）N＞0.35。以上特征表明：C22-2、C23-2、C24、C25-2、C29-2、C30-3、C31-1、C34-3 共8 件樣品受陸源影響較大或成巖作用較強(qiáng)，作為無(wú)效數(shù)據(jù)處理。大部分樣品受成巖作用微弱，地球化學(xué)各參數(shù)值能代表當(dāng)時(shí)古海水的地球化學(xué)特征（Sholkovitz et al.，1994）。

圖5 宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組碳酸鹽巖相關(guān)圖Fig.5 The correlogram analysis of the Chuanshan Formation carbonates in the Baofeng sections，Xuanzhou County

d y area/%量含素元量主巖鹽data of carbonates in the stu酸/%碳區(qū)究研ajor element 1表e mTh Table 1 M 8481914931543049 SU .699.999.499.899.799.1990.20 100.12 100.39 10.3990.27 10.999.099.499.599.799.599.8990.17 10.9990.34 100.03 100.22 10.7990.30 10 ILO 5.2 471985562821036102194874 43.543.443.243.343.542.543.643.343.043.443.343.942.743.943.343.743.942.742.441.743.543.543.342.243 SrO 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.06 0.02 0.03 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03 SO3 0.17 0.02 0.15 0.05 0.02 0.01 0.05 0.03 0.26 0.01 0.08 0.03 0.02 0.02 0.02 0.06 0.22 0.16 0.43 0.04 0.13 0.17 0.12 0.68 0.05 SiO2 0.05 0.08 0.15 0.23 0.11 0.08 0.43 0.12 0.52 0.14 0.26 0.24 0.04 0.10 0.08 0.18 0.44 0.90 1.01 3.14 0.16 0.31 0.31 1.19 0.99 O1111111111 Na2.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜0.0＜00.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01.0＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜0 O 1 Mn 0.02 0.01 0.01 0.01.0＜00.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.020.01 0.01 0.0 1＜＜0.01 0.01＜0.08 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 MgO 0.30 0.26 0.33 0.27 0.26 0.26 0.25 0.31 0.30 0.22 0.27 0.29 0.26 0.34 0.35 0.28 0.58 0.17 0.15 0.19 0.29 0.27 0.26 0.24 0.28 O K20.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.010.01 0.01 0.01＜0.01＜0.01 0.01 0.01 0.03 0.13 0.10 0.37 0.02 0.03 0.04 0.14 0.05 e2 O3TF 0.13 0.07 0.10 0.08 0.05 0.11 0.44 0.14 0.24 0.09 0.11 0.10 0.07 0.10 0.11 0.13 0.12 0.15 0.30 0.25 0.17 0.17 0.15 0.42 0.30 CaO .76 55.955.255.955.955.056.455.855.655.855.056.955.755.155.055.655.354.754.954.252.755.455.655.154.954 O3Al2 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.05 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.09 0.58 0.51 2.28 0.02 0.09 0.10 0.61 0.45品6-2號(hào)3樣C27-2 C28-2 C20-1 C32-2 C33-2 C34-1 C34-2 C34-4 C34-5 C34-6 C35-2 C36-2 C37-1 C37-2 C3值C32-2 C21-1 4 3-2C2均C25-2 C29-2 C20-3 C3C34-C3灰?guī)r 巖巖巖巖巖灰?guī)r屑巖 灰?guī)r灰屑屑 屑巖巖巖 巖巖巖灰灰 灰灰?guī)r碎 巖灰?guī)r巖巖灰?guī)r碎碎 碎灰灰核巖灰灰灰?guī)r屑性屑 屑屑屑物灰灰灰灰灰屑灰物物值物屑屑結(jié)灰屑屑屑灰碎巖碎9碎 碎碎 石生 石石石石碎石生生均生碎碎巖晶碎碎碎石物物 物物物石形形形形形物形石石 含物物灰微物物物形生生生生核生核形核核核生核 質(zhì) 生形泥 生形生核生含含生核核核青 含 含含含含含瀝含型類(lèi)船山組 P2q 無(wú)效數(shù)據(jù)

數(shù)dy area參其/×10-6及量含素元eters of carbonates in the stu土稀aram巖d p鹽酸10-6 an碳區(qū)究data/×研EE 2e RTh表Table 2 7.9 Y/Ho .6747.6775.5 8.5 9 6 3533.8 6166.646604037 65.5 2562.535 37.6266047.5 38.5.537.442.64860 54.1 40.5 41.6.470.57738.9.451 e10.8 0.67 0.82 0.73 0.61 δC0.73 0.84 0.87 0.81 1.12 1.07 1.05 0.69 0.81 0.95 0.84 0.89 0.85 0.73 0.69 0.58 0.55 0.54 0.81 1.1 0.89 δE u11.07 2.29 1.32 1.55 1.16 1.66 1.02 1.43 1.12 1.11 0.97 1.38 0.94 1.07 1.21 1.27 0.84 0.98 0.9 1.03 1.04 0.96 0.79 0.98 0.95 d/10.68 Yb）N 0.67 0.65 0.62 0.66 0.91 1.39 0.71（G 0.95 1.3 1.52 1.52 1.24 1.45 1.34 1.47 1.25 1.09 1.07 1.04 1.5 1.62 1.06 0.57 1.03 1.11（L a/11.29 1.4 72 1.5 1.87 Sm）N 1.52 1.17 1.25 1.12 1.04 0.97 1.04 0.9 1.34 1.29 1.15 1.25 1.14 1.24 1.3 1.13 1.22 1.21 1.18 1.22 0.96 1.32 a/（L Yb）N 10.65 1.46 0.4 0.63 0.63 0.58 0.79 1.13 1.62 0.79 1.11 1.57 1.73 0.79 1.89 1.77 1.89 1.37 1.16 0.8 0.76 1.68 2.16 0.9 0.45 0.82 1.34 E EL/HR 6.95 3.97 2.4 3.57 3.89 3.46 4.26 5.97 8.65 6.42 8.6513.16.7 4.05.06.76.210 108.27 11106.9843.84 7.24 8.95 4.18 3.68 6.12 8.08 EE 4 HR .1200.95 0.42 0.65 0.63 0.66 0.42 0.34 0.57 0.65 0.77 0.45 0.52 0.39 0.83 1.28 1.49 0.7 0.69 2.12 4.74 3.57 4.79 3.37 1.33 4.8 3.73 EE .2 3.77 9.98 46 2.32 2.45 2.39 8 1.01 7 1.79 2.03 4.93 4.17 6.6655.58 4 1.58 8.35 13 13 LR 10.7 15.2 6.29 5.25 8.48 18.825.842 7.0144.9.329.130 3.08 3.05 EE 4 0.12 2.21 2.37 4.72 5.5 4.82 7.43 5.451 6.15 1.97 9.18 1.43.057 2.97 7.7 ΣR 16 716 156.99 5.94 10.922.429.6.647.4176.23.134.833 8 1.88 Y273.722.92.5 2.78.4 1.41.21.21.51.50.70.81.21.92.731.55 10.5 7.2 156.2.910.810 0.01 0.01 0.02 5 16 0.03 Lu0.44 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02 0.05 0.09 0.07 0.04 0.1 0.09 0.09 2.97 Yb 0.07 0.12 0.16 0.05 0.12 0.12 0.06 0.07 0.12 0.11 0.06 0.06 0.06 0.11 0.17 0.19 0.10.1 0.32 0.45 0.58 0.46 0.27 0.71 0.55 0.01 0.02 0.02 0.02 0.01 0.03 0.02 0.01 0.01 0.01 0.66 0.01.8 0.01 0.02 0.03 Tm0.5 0.02 0.03 0.02 0.02 0.05 0.11 0.07 0.09 0.08 0.04 0.11 0.09 0.19 Er3.4 0.09 0.08 0.11 0.07 0.13 0.11 0.06 0.14 0.14 0.05 0.08 0.06 0.11 0.20.20.1 0.11 0.35 0.87 0.51 0.67 0.63 0.25 0.81 0.63 1.04 Ho 0.06 0.03 0.04 0.02 0.03 0.04 0.03 0.04 0.04 0.02 0.03 0.02 0.04 0.07 0.04 0.08 0.04 0.04 0.12 0.31 0.19 0.25 0.22 0.08 0.28 0.21 0.11 0.16 Dy5.8 0.12 0.26 0.09 0.14 0.17 0.17 0.16 0.19 0.11 0.14 0.08 0.21 0.32 0.39 0.18 0.18 0.54 1.3 0.94 1.23 0.94 0.33 1.32 0.94 Tb0.79 0.02 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.04 0.06 0.08 0.04 0.03 0.09 0.2 0.16 0.23 0.12 0.05 0.19 0.15 Gd5.2 0.14 0.08 0.1 0.14 0.19 0.13 0.08 0.17 0.15 0.25 0.16 0.16 0.13 0.28 0.4 0.49 0.22 0.19 0.61.2 1.18 1.65 0.85 0.27 1.28 1.07 0.03 0.03 Eu1.18 0.03 0.04 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.06 0.04 0.04 0.03 0.06 0.1 0.12 0.05 0.05 0.09 0.22 0.23 0.41 0.16 0.04 0.26 0.22 Sm5.90.10.1 0.16 0.09 0.08 0.04 0.08 0.2 0.18 0.25 0.18 0.23 0.07 0.32 0.52 0.57 0.24 0.2 0.39 0.88 1.23 2.06 0.70.2 1.21 1.11 1.38 1.64610 Nd270.80.20.50.50.50.40.41.10.91.51.11.30.31.833.4.4 1.15 3.61.166.1 Pr7.9 0.29 0.17 0.04 0.11 0.11 0.24 0.12 0.08 0.11 0.35 0.28 0.31 0.08 0.47 0.75 0.89 0.35 0.29 0.411.58 2.69 0.82 0.26 1.5 1.61.5 Ce 66 2.76 2.27 3.36.88.8144.4214.2.3 1.50.40.80.90.90.70.82.11.83.22.42.60.63.56.26.5 13 1.49 La31.5 1.10.30.80.8 0.75 1.29 0.50.61.211.311.10.52.23.23.82.75.38134.41.36.27.8 8-2 4 0-1C3品巖6-2頁(yè)C24-4號(hào)C2 7-2值2-24-6 C2均C33-24-1 C3C34-2 C3C34-5 C3C3C3C3 5-27-1 C37-2 C3值值 C3均均2-2 3-2 C2 5-2 9 C2 6-2 C2 C2 9-2 0-3 C2C3 1-1組C3類(lèi)山標(biāo)0.07準(zhǔn) 船山組下部 船山組上部 船7.7 P2q 無(wú)效數(shù)據(jù)樣.3型

d y area數(shù)參其/×10-6及量含eters of carbonates in the stu素元aram量d p微巖0-6 an鹽酸碳ata /×1區(qū)ts d究en研3icroelem表he m Table 3 T aMg/C 09457652 4071 482779 42135452422476 446734913862578929568213119407 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3941 0.00 0.00 3846 0.00 0.00 4635 0.00 0.00 4340 0.0041 0.0052 0.0051 0.00 0.00 4343 0.0088 0.00 0.0024 0.0030 0.0045 0.0043 0.0042 0.0037 0.0045 0.00 2.8 9/3U-Th 4.39 2.73 3.38 3.35 3.54 2.53 0.65 1.02 0.78 1.02 1.75 3.56 1.53 2.21 2.23 1.89 2.28 4.92 0.96 0.38 1.08 0.65 1.97 2.08 1.46 1.28 2 U/Th .25505.9.8 9 602.0 1 37.2513.94 3647 5871.5104.05 17.3.222.631 71.83145.732.536.2261.82 0.81 0.86 5.75 7.14 6.44 1.75 2.65 V/Cr 0.63 0.82 0.39 0.93 0.691.2 0.63 0.19 0.36 0.46 0.43 0.43 0.5 1.75 0.4 0.33 0.36 0.58 0.61 1.18 0.39 0.23 0.15 0.45 0.55 0.14 0.33 Mn/S r 0.4 0.25 0.17 0.21 0.26 0.12 0.13 0.15 0.11 0.15 0.06 0.09 0.09 0.12 0.11 0.1 0.11 0.15 0.2530.58 1.01 0.33 0.27 0.26 0.2 3 2.22 V/Ni7254.52458.3 5.78 2.73 3.53 3.64 602.86 202.11 8.2457.27 5.71 9.392.3122.26 0.23 0.51252.27201.19 2.79 7.4 8 r/C a*S 8.14 6.51 7.34 7.37 7.14 6.88 7.46 6.39 5.98 008.96 6.68.7116.61 8.82 9.23 7.81 7.69 9.03 5.46 5.26 5.39 4.56 5.77 6.89 4.81 4.61.9 7 Sr/B .3 8 8 a 479 10 1055.9 67 9 7 27.5 48 8.1 15 80124.58 909493.8.676.741.7 10684.17 272.92 107.27 193.33 11.082522.88 117.73 10.18326.235.226.621.459.772.750.549 0.05 Th0.05 0.12 0.18 0.05 0.09 0.08 0.05 0.1 0.21 0.06 0.08 0.05 0.05 0.07 0.05 0.09 0.08 0.19 0.65 0.79 2.07 0.12 0.29 0.34 1.03 0.55 V751498.7512446634144886.64 7.202673651012512 3.41 3.56 2.75 U2.91 4.43 3.38 2.55 0.71 1.05 0.85 1.04 1.78 3.58 1.55 2.23 2.25 1.92 2.31 4.98 1.18 0.64 1.77 0.69 2.07 2.19 1.8 1.46 27 Sr2802 2 309 258.259 261325254 230 229 327 244 4380233286334.8214 3.0749 312019194216 272821 28267.5 173.5 16 0.17 Mg 0.15 0.18 0.17 0.15 0.17 0.17 0.13 0.15 0.13 0.16 0.15 0.15 0.19 0.19 0.16 0.16 0.31 0.11 0.09 0.11 0.17 0.16 0.16 0.14 0.16.0 Cr18815110.413.3 13 5 10211113147881024223 1322181339822223636.8 Ca 37.7.137 0.17 3639.85.8 5.737362.5.933.636.836 37.73736 36.83636.3.636.436.83536 36.93637 36.1.13836 37.9.535 3.133.87.55.57.47.83.63.63.53.3 Ba3.12.53.23.2 3.002.12.43.35.63.21.22.42.22.13.96.5值3.17 7-2均2-2品6-2 9 4 3-2 C28-20-1 C2C3C3下C3值C3 C34-2樣C24-1 C32-2 4-44-5 C3C34-6 C3C36-2 C3 5-27-1 C37-2 0.69 C3值均3-2 C25-2 C29-2 C2 C20-3號(hào)1-14-3 C2上均C3C3C3山組.8組霞分類(lèi) 船山組下部 船山組上部 船 無(wú)效數(shù)據(jù)39棲

4.2 巖石地球化學(xué)特征

（1）主量元素特征

由表1 得出：船山組CaO 含量在55.0%～56.0%之間，均值55.66%；Al2O3含量在0.01%～0.05%之間，均值0.01%；MgO 含量在0.22%～0.35%之間，均值0.28%；SiO2含量在0.04%～0.52%之間，均值0.18%；TFe2O3含量在0.07%～0.44%之間，均值0.13%；Na2O（＜0.01%）和K2O（0.01%）含量極低，Na＋、K＋參與沉積的程度不高。

（2）稀土元素元素特征

1）稀土元素總量

ΣREE 為稀土元素總量（不含Y），LREE 為輕稀土元素總量，HREE 為重稀土元素總量，LREE/HREE 為輕、重稀土元素比值，（La/Yb）N（N 代表北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，McLennan，1989）是稀土元素北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化圖解中分布曲線的斜率，（La/Sm）N反映輕稀土元素分餾程度，（Gd/Yb）N反映重稀土元素分餾程度，δCe 和δEu 反映Ce 和Eu 相對(duì)其相鄰元素的分餾程度（Eu = 2（Eu/EuN）/（Sm/SmN+Gd/GdN）（韓吟文等，2003）。

由表2 得出：船山組灰?guī)r所含的稀土元素總量（ΣREE）較低，在1.43×10-6～16.77×10-6之間，均值 5.94×10-6。其中，下部 ΣREE 在 1.43×10-6～4.72×10-6之間，均值 3.05×10-6；上部ΣREE在1.97×10-6～16.77×10-6之間，均值6.99×10-6。核形石灰?guī)rΣREE在4.82×10-6～9.18×10-6之間，均值6.41×10-6。以上特征表明：船山組ΣREE 均明顯低于北美頁(yè)巖的平均值160.1×10-6，與碳酸鹽巖中ΣREE偏低，多小于100×10-6，甚至只有20×10-6～30×10-6相吻合（王中剛等，1989）；船山組下部較上部稀土總量偏少，可能與沉積水體深淺有關(guān)；核形石灰?guī)r的ΣREE 較高，可能指示核形石內(nèi)藻類(lèi)對(duì)稀土元素吸收具有一定的選擇性（田正隆等，2005；徐錦龍等，2012）。

2）輕重稀土元素分餾程度的特征量

LREE/HREE 為輕重稀土元素比值，在一定程度上反映了樣品的輕重稀土元素的分餾程度。由表2 得出：船山組的輕稀土LREE 值在1.01×10-6～15.28×10-6之間，均值為 5.25×10-6； 下 部 LREE 在 1.01×10-6～3.77×10-6之 間 ， 均 值 2.39×10-6； 上 部 LREE 在1.58×10-6～15.28×10-6之間，均值 6.29×10-6。重稀土 HREE 在 0.34×10-6～1.49×10-6之間，均值為 0.69×10-6；下部 HREE 在 0.42×10-6～0.95×10-6之間，均值 0.66×10-6；上部 HREE在 0.34×10-6～1.49×10-6之間，均值 0.70×10-6。輕重稀土之比 LREE/ HREE 值在 2.40～11.11 之間，均值為6.98；下部LREE/ HREE 值在2.40～3.97 之間，均值3.46；上部LREE/HREE 值在 4.05～10.76 之間，均值 8.27。（La/ Sm）N值在 0.90～1.87 之間，均值為1.24；下部（La/ Sm）N值在 1.29～1.87 之間，均值為 1.52；上部（La/ Sm）N值在 0.90～1.25之間，均值為 1.14。（Gd/ Yb）N在 0.62～1.52 之間，均值為 1.09；下部（Gd/Yb）N在 0.62～0.68 之間，均值為0.66；上部（Gd/Yb）N在0.71～1.52 之間，均值為1.25。以上特征表明：船山組上部較下部更有利于輕稀土的富集；重稀土差異不大；LREE/HREE 值均值接近于北美頁(yè)巖的比值（6.95），下部明顯低于北美頁(yè)巖的比值，上部明顯高于北美頁(yè)巖的比值，不含核形石在2.40～6.12 之間，均值為4.01，低于北美頁(yè)巖的比值；輕稀土元素分餾程度不高，上部較下部分餾程度高；重稀土元素分餾程度存在較大差異，下部重稀土元素分餾程度不高，上部重稀土元素分餾程度較高。

總之，研究區(qū)船山組下部灰?guī)rLREE 相對(duì)虧損，HREE 相對(duì)富集，輕稀土元素分餾程度富集，重稀土元素分餾程度虧損；上部灰?guī)rLREE 相對(duì)富集、HREE 相對(duì)虧損，輕稀土元素分餾程度虧損，重稀土元素分餾程度富集；可能與沉積水體深淺或核形石內(nèi)藻類(lèi)更易吸收輕稀土元素有關(guān)，產(chǎn)生輕稀土元素分餾程度較高，重稀土元素分餾程度虧損（徐錦龍等，2012）。

3）δCe 和δEu

海洋碳酸鹽的稀土元素記錄了海水的Ce 異常（Webb and Kamber，2000），碳酸鹽巖的Ce 異?？杀怀晒Φ赜脕?lái)判別古海洋氧化還原條件的變化（Piper，1974；Elderfild and Greaves，1982；Debaar et al.，1988；Liu et al.，1988；German and Elderfield，1990；吳明清等，1992；Holser，1997）。

由表2 得出：船山組灰?guī)r的δCe 值在0.61～1.12 之間，均值為0.85；下部δCe 值在0.61～0.82 之間，均值為0.73；上部δCe 值在0.69～1.12 之間，均值為0.89；核形石灰?guī)rδCe 值在0.81～1.12 之間，均值為0.96。以上特征顯示Ce 虧損，且下部較上部虧損嚴(yán)重，表明船山期的古海水總體屬?gòu)?qiáng)氧化環(huán)境（δCe＜1），與船山組的沉積環(huán)境（邊緣海）相吻合（王中剛等，1986）；核形石δCe 位于1 附近，指示海水處于還原條件，但核形石灰?guī)r為核形石灘相沉積，為強(qiáng)氧化環(huán)境，δCe 的異常可能與核形石內(nèi)藻類(lèi)差異吸附稀土元素有關(guān)，藻類(lèi)更易吸收輕稀土Ce 元素。

Eu 含有Eu2+和Eu3+兩種價(jià)態(tài)，現(xiàn)代海水中Eu 以三價(jià)態(tài)出現(xiàn)，在強(qiáng)酸性還原環(huán)境中，Eu3+將被還原成Eu2+而與相鄰元素發(fā)生分餾，使Eu2+更易代替Ca2+進(jìn)入碳酸鹽巖晶格中而造成Eu 正異常，即Eu3++e-= Eu2+。同時(shí)，碳酸鹽巖的Eu 正異常易受熱液、塵埃和淡水的影響（Michard and Albarede，1986；Kamber et al.，2004）。

由表2 得出：船山組灰?guī)rδEu 在0.94～2.29 之間，均值為1.27；下部δEu 在1.07～2.29 之間，均值為1.46；上部δEu 在0.94～1.66 之間，均值為1.21；核形石灰?guī)rδEu 在0.94～1.43 之間，均值為1.10；大部分呈正異常，且下部較上部正異常明顯，較核形石灰?guī)r更明顯。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和沉積學(xué)特征顯示，δEu 正異常非溫度200 ℃以上熱液影響（丁振舉等，2000），可能與淡水注入程度不同和核形石內(nèi)藻類(lèi)對(duì)稀土元素差異吸附有關(guān)。即下部較上部水體深，鹽度低，冰融淡水注入相對(duì)較多；不同生物門(mén)類(lèi)發(fā)育也影響稀土元素值，核形石內(nèi)藻類(lèi)較?、非?有孔蟲(chóng)、腕足類(lèi)和棘皮動(dòng)物等不富集Eu元素，更易富集Sm 和Gd 元素。

4） Y/Ho 異常分析

Y 和Ho 具有相似的離子半徑、化合價(jià)和地球化學(xué)行為，Y/Ho 值常作為區(qū)別海相和非海相沉積環(huán)境的有用指標(biāo)（Nozaki et al.，1997；Nozaki and Alibo，2003）。由表2 得出：船山組下部灰?guī)rY/Ho 值在61.67～72.5 之間，均值為65.84，均高于現(xiàn)代海水的Y/Ho 值范圍 44～74 的下限（Bau and Dulski，1996），但高于上地殼的 Y/Ho 值（27.5）（Taylor and Mclennan，1985）和北美頁(yè)巖的Y/Ho 值（25.96）（Mclennan，1989），主體處于正常海水環(huán)境。船山組上部灰?guī)rY/Ho 值在26.67～60.00 之間，均值為42.45，大部分灰?guī)r的Y/Ho 值低于現(xiàn)代海水的Y/Ho 值下限，可能存在兩種解釋。即一種為核形石內(nèi)藻類(lèi)較正?；?guī)r相對(duì)利于吸收Ho，不利于吸收Y，造成Y/Ho 值偏低；另一種為船山組上部存在淡水的注入影響了淺層海水的稀土元素值，進(jìn)而減低Y/Ho 的值（冰融淡水的Y/Ho 值為25～28，等于或稍高于上地殼，但低于海水（Bau and Dulski，1996））；從前文輕重稀土元素分餾特征和區(qū)域地質(zhì)背景分析，上部較下部淡水注入少，后者解釋與事實(shí)不合理，故Y/Ho 值的異常應(yīng)與核形石內(nèi)藻類(lèi)差異吸收重稀土元素（Y 和Ho）相關(guān)。

4.3 碳氧同位素組成

宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組碳酸鹽巖δ13C 值在0.75‰～3.24‰之間，均值為1.85‰；下部13C 值在0.75‰～2.08‰之間，均值為1.59‰；上部13C 值在1.24‰～3.24‰之間，均值為 2.02‰；船山組δ13O 值在-12.24‰～-6.9‰ 之間，均值為-9.83‰；下部δ13O 值在-12.24‰～-9.67‰之間，均值為-11.28‰；上部δ13O 值在-11.86‰～-6.9‰之間，均值為-8.9‰。以上特征表明：同位素組成與全球船山組碳酸鹽巖和腕足類(lèi)的同位素組成基本一致（楊振宇等，2009）；碳、氧同位素?cái)?shù)值組成在縱向上呈規(guī)律性變化，變化幅度不大；碳、氧同位素值自下而上呈現(xiàn)小幅度增大的趨勢(shì)，峰值變化呈較好的對(duì)應(yīng)性；同位素演化趨勢(shì)與全球晚石炭世史蒂芬晚期—早二疊世薩克馬爾晚期先增加后減小趨勢(shì)基本一致。

5 地質(zhì)意義

海相碳酸鹽巖作為內(nèi)源沉積巖，記錄了古溫度、古降水、古鹽度及古生產(chǎn)力等古海洋環(huán)境要素的變遷歷史（羅順社等，2010），其地球化學(xué)特征和碳、氧同位素?cái)?shù)據(jù)，可作為示蹤古海洋環(huán)境特征及演化的重要手段，能有效表征古海洋的古氧相、古溫度、古鹽度、古氣候與海平面相對(duì)變化，對(duì)地層劃分對(duì)比和沉積環(huán)境恢復(fù)具有重要意義（羅貝維等，2013）。

5.1 地球化學(xué)指標(biāo)對(duì)古環(huán)境和古氣候的響應(yīng)

（1）古氧相

Re、Cd、U、V、Mo、Cr、Co、Cu 和Zn 是氧化—還原敏感元素，容易在缺氧的沉積環(huán)境沉積物中富集，在氧化的沉積環(huán)境中易溶不富集，它們的含量低或缺失代表沉積物形成于氧化環(huán)境（Jones，1994）。由表3 得出：船山組灰?guī)rV/Cr 值為0.19～1.75，均值為0.61（V/Cr＜2 代表富氧環(huán)境）；下部為0.39～0.93，均值為0.69；上部為0.19～1.75，均值為 0.58；核形石灰?guī)r為 0.36～0.50，均值為0.43。*Uau值（*Uau= U-Th/3）為0.65×10-6～4.39×10-6，均值為2.28×10-6（*Uau＜5.0×10-6代表富氧環(huán)境）；下部為2.73×10-6～4.39×10-6，均值為 3.35×10-6；上部為 0.65×10-6～3.56×10-6，均值為 1.89×10-6；核形石灰?guī)r為0.65×10-6～1.75×10-6，均值為1.125×10-6。以上參數(shù)顯示：船山組整體處于富氧環(huán)境，與其開(kāi)闊臺(tái)地—淺灘環(huán)境基本一致；上部較下部富氧，與向上水體變淺基本一致；核形石灰?guī)r更為富氧，與淺灘相沉積一致。

（2）古氣候

Mg/Ca 值對(duì)氣候變化非常敏感：高值指示干熱氣候，低值指示潮濕氣候。由表1 和表3 得出：船山組K+、Na+參與沉積的程度不高，MgO/CaO 值分布在0.003 5～0.005 2 之間，顯示船山期屬潮濕氣候，變動(dòng)幅度較小，并具有小幅度的周期性變化。

（3）古鹽度

古海洋鹽度研究的具體手段主要是分析碳酸鹽巖的Sr/Ba 值、m值與鹽度Z值。

由表3 得出：研究區(qū)船山組灰?guī)rSr/Ba 值為41.79～274.17，均值為107.73。其中，下部Sr/Ba 值為80.94～108.00，均值為93.57；上部Sr/ Ba 值為41.79～274.17，均值為112.87。棲霞組Sr/Ba 值為83.16。以上特征表明：船山組上部較下部鹽度高，船山組比棲霞組鹽度高；船山組上部受石炭—二疊紀(jì)冰蓋擴(kuò)張，水體變淺，海水鹽度升高，與岡瓦納冰期的演化（Fielding et al.，2008）和沉積環(huán)境演化基本一致。此外，船山組鎂鋁比值m（m= 100 * MgO/Al2O3）大，在600～3 500（m＞500 代表陸表海環(huán)境），指示了船山組為陸表海環(huán)境（楊振宇等，2009），與開(kāi)闊臺(tái)地—淺灘相沉積基本一致。

Keith and Weber（1964）把δ13C 和δ18O 結(jié)合起來(lái)，總結(jié)出了區(qū)分淡水相和海相灰?guī)r的經(jīng)驗(yàn)公式，當(dāng)Z＞120 時(shí)為海相，Z＜120 時(shí)為淡水相，Z= 120 時(shí)為未定型（盧武長(zhǎng)等，1986；馮洪真等，2000）。由表4 得出：船山組下部灰?guī)rZ值為123.1～126.7，均值為125.0；船山組上部灰?guī)rZ值為123.1～130.5，均值為127.0；指示了上部較下部Z值大，鹽度相對(duì)高，上部較上部受冰期影響更強(qiáng)烈，古海水鹽度變高；船山組自下而上整體呈現(xiàn)Z值逐漸增大的趨勢(shì)，顯示了古鹽度逐漸升高，與沉積環(huán)境演化和海平面變化曲線基本一致。

總之，船山組不同程度受岡瓦納石炭—二疊紀(jì)冰期影響，Sr/Ba 值和Z 值均顯示上部較下部鹽度高，往上受冰期冰蓋影響逐漸增強(qiáng)，鹽度逐漸變高。

（4）古水深

1 000 * Sr/Ca 值對(duì)指示碳酸鹽巖古水深具有良好應(yīng)用，并呈現(xiàn)由淺水相到深水相由低變高的趨勢(shì)。

由表3 得出：船山組灰?guī)r1 000*Sr/Ca 值在5.98～11.79，均值為7.69。其中，下部在6.51～8.14，均值為7.37；上部在5.98～11.79，均值為7.81；核形石灰?guī)r在5.98～8.96，均值為7.01。棲霞組為9.03。船山組整體水體相對(duì)較淺，且上部與下部差異不大，核形石灰?guī)r相對(duì)最淺，均淺于棲霞組沉積水深。

（5）古溫度

Urey（1947）最早發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖從水中沉淀時(shí)的溫度變化導(dǎo)致碳酸鹽巖δ13C/δ18O 比值的變化，提出通過(guò)測(cè)定碳酸鹽巖δ18O 含量確定古海洋溫度的可能性。最常見(jiàn)的運(yùn)用氧同位素計(jì)算古氣候的關(guān)系式是Urey 提出，由Craig（1965）進(jìn)一步修改的經(jīng)驗(yàn)公式（1）：

其中，T為沉積時(shí)海水古溫度，單位為℃，δ18Oc為樣品實(shí)測(cè)值，單位為‰，δ18Ow為沉積時(shí)海水值（SMOW 標(biāo)準(zhǔn)），單位為‰。

根據(jù)Keith and Werer（1964）通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出的石炭紀(jì)δ18O樣品校正值為Δδ18O=-8.19‰；利用公式（1）對(duì)寶豐地區(qū)碳酸鹽巖樣品的碳、氧同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析（表4）。船山組下部古水溫在22.4 ℃～34.9 ℃，平均溫度為30.1 ℃；上部在10.9 ℃～32.9 ℃，平均溫度為19.3 ℃；棲霞組為16.9 ℃?？赡苤甘玖舜浇M早期（晚石炭世晚期）處于較為溫暖的正常海水沉積；晚期（早二疊世早期）隨著岡瓦納大陸薩克馬爾晚期冰期P1 的擴(kuò)張影響，冰蓋面積擴(kuò)大，全球氣溫下降，處于一個(gè)相對(duì)較冷碳酸鹽巖沉積；古溫度T值自下而上逐漸變小，指示越向上受P1 冰期冰蓋影響逐漸增強(qiáng)，全球氣溫逐漸下降；至早二疊世中晚期缺失部分沉積，全球冰蓋面積最大，氣候最為寒冷；中二疊世早期隨著冰川融化，再次接受棲霞組碳酸鹽巖沉積。

5.2 沉積記錄對(duì)古環(huán)境和古氣候演化的耦合

位于東特提斯低緯區(qū)的華南地區(qū)普遍發(fā)育碳酸鹽巖沉積序列，可進(jìn)行高分辨率低緯度古海水化學(xué)成分、古水溫和古氣候恢復(fù)和重建（Chen et al.，2016），并與中高緯冰期沉積序列進(jìn)行對(duì)比研究，為深入理解全球和區(qū)域氣候的轉(zhuǎn)變機(jī)制和影響因素提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

根據(jù)宣州寶豐地區(qū)層序地層分析（圖3）、三級(jí)層序地層對(duì)比（圖4）、巖石地球化學(xué)和碳、氧同位素的含量和比值指標(biāo)分析（表2，表3，表4），結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，闡述了沉積記錄與古氧相、古鹽度、古溫度和古氣候演化的耦合關(guān)系（圖6）。

圖6 研究區(qū)船山組巖性、沉積相、古氧相、古氣候、古鹽度和古水深曲線圖（柱狀圖圖例見(jiàn)圖4）Fig.6 The curves of lithology，sedimentary facies，paleo-oxygen facies，paleo-climate，paleo-salinity and paleo-water depth of Chuanshan Formation in the study area（the histogram legend in Fig.4）

（1）根據(jù)沉積學(xué)、沉積相特征和相關(guān)地球化學(xué)指標(biāo)表明：船山組碳酸鹽巖沉積為富氧環(huán)境；V/Cr 和*Uau指標(biāo)曲線高度相似；下部曲線變化不大，變化幅度??；上部曲線變化大，變化幅度大，并呈現(xiàn)兩個(gè)周期性變化旋回；整體顯示上部較下部富氧環(huán)境，與下部生物碎屑灰?guī)r開(kāi)闊臺(tái)地相、上部多個(gè)生物碎屑灰?guī)r—核形石灰?guī)r韻律層淺灘相沉積旋回基本一致。

（2）根據(jù)Sr/Ba 值、m值與鹽度Z值指標(biāo)表明：船山組為陸表海海相沉積，上部較下部鹽度高，較棲霞組鹽度高；指標(biāo)曲線Sr/Ba 值與m值呈負(fù)相關(guān)性；鹽度Z值曲線多變，與δ13O 曲線基本一致；船山組下部沉積水體鹽度變化不大，上部沉積水體鹽度變化較大，呈多個(gè)韻律，與船山組下部整體為生物碎屑灰?guī)r，上段為多個(gè)生物碎屑灰?guī)r—核形石灰?guī)r韻律層的沉積演化旋回基本一致。

（3）船山組1 000*Sr/Ca 指標(biāo)曲線顯示：船山組沉積水體相對(duì)較淺，上部和下部水體深度變化幅度不大；下部古水深變化幅度小；上部古水深變化幅度大，并呈現(xiàn)多個(gè)韻律旋回；核形石灰?guī)r沉積水體相對(duì)最淺；棲霞組沉積水深最深；與沉積學(xué)特征和沉積相演化基本一致。

（4）依據(jù)Craig（1965）經(jīng)驗(yàn)公式，并結(jié)合Y/Ho 特征比值顯示：船山組下部Y/Ho 值均在現(xiàn)代海水的Y/Ho 值范圍44～74 內(nèi)，碳、氧同位素顯示古水溫為22.4 ℃～34.9 ℃，平均溫度為30.1 ℃；Z值為123.1～126.7，均值為125.0。上部大部分灰?guī)r的Y/Ho 值低于現(xiàn)代海水的Y/Ho 值下限；古水溫10.9 ℃～32.9 ℃，平均溫度為19.3 ℃；Z值為123.1～130.5，均值為127.0。棲霞組Y/Ho 為48.68，古水溫16.9 ℃，Z值為128.4。船山組上部較下部古水溫低，下部為正常的海相沉積，上部為溫度相對(duì)較低的海相沉積；上部Y/Ho 值的異?？赡芘c核形石藻類(lèi)吸附和捕捉稀土元素有關(guān)；岡瓦納石炭—二疊紀(jì)P1 冰蓋擴(kuò)張的影響較為有限，在早二疊世頂峰期（Pseudoschwagerina帶）明顯影響本區(qū)；棲霞組受冰融淡水影響，古溫度較低，古鹽度較小，古水深較深，為二疊紀(jì)冰期P1 消融海平面緩慢上升的產(chǎn)物。

（5）δ18C、δ18O、Z值、Sr/Ba 值和1 000Sr/Ca 縱向變化曲線相似，具有相似的正相關(guān)；V/Cr 值、*Uau、Sr/Ba 值和1 000*Sr/Ca 縱向變化曲線相似，具有很好的正相關(guān)；前者與后者呈較好的負(fù)相關(guān)。以上特征也顯示了船山組下部為水體較淺、鹽度正常、溫暖濕潤(rùn)的正常海相沉積，上部為水體較淺、鹽度上升、相對(duì)變冷的海相沉積。船山組存在兩個(gè)三級(jí)層序，并發(fā)育至少8 個(gè)次一級(jí)海平面變化。

6 結(jié) 論

（1）宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組沉積較好地反映了冰川型海平面變化，與岡瓦納冰川增長(zhǎng)和消融具有同步性和可對(duì)比性。海退旋回相當(dāng)于Fielding 二疊紀(jì)冰期P1，共識(shí)別出兩次明顯的暴露事件，劃分為兩個(gè)三級(jí)層序（S1 和S2），缺失1 個(gè)三級(jí)層序（S3），S1 相當(dāng)于Triticites帶，時(shí)代為晚石炭世晚期，S2 相當(dāng)于Pseudoschwagerina帶，時(shí)代為早二疊世早期，整體經(jīng)歷了兩次快速上升和緩慢下降的海平面變化過(guò)程。

（2）宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組沉積時(shí)，受陸源物質(zhì)的影響微弱，能較好地反映古海水的地球化學(xué)特征。船山組碳酸鹽巖CaO 含量高，SiO2、Al2O3、MgO、Na+和K+含量低；稀土元素總量較低，下部LREE 相對(duì)虧損，HREE 相對(duì)富集，輕稀土元素分餾程度富集，重稀土元素分餾程度虧損；上部LREE 相對(duì)富集、HREE 相對(duì)虧損，輕稀土元素分餾程度虧損，重稀土元素分餾程度富集；可能與沉積水體深淺或核形石內(nèi)藻類(lèi)更易吸收輕稀土元素有關(guān)；δCe 虧損，且下部比上部虧損嚴(yán)重，整體為強(qiáng)氧化環(huán)境；δEu 呈正異常，且下部較上部正異常明顯；核形石灰?guī)rδCe、δEu 和Y/Ho 的異常可能與核形石內(nèi)藻類(lèi)差異性吸附稀土元素有關(guān)。

（3）宣州區(qū)寶豐地區(qū)船山組地球化學(xué)指標(biāo)比值和碳、氧同位素特征表明：船山組整體為溫暖濕潤(rùn)、富氧的淺水開(kāi)闊臺(tái)地—淺灘相環(huán)境；早二疊世早期較晚石炭世晚期沉積水體淺，水體變化頻繁，鹽度高、水溫低；岡瓦納石炭—二疊紀(jì)P1 冰蓋擴(kuò)張的影響范圍有限，早二疊世對(duì)區(qū)內(nèi)影響明顯，至早二疊世中晚期冰蓋擴(kuò)張達(dá)到頂峰；中二疊世早期P1 冰川消融，冰融淡水注入，海平面快速上升、古溫度降低、古鹽度降低，開(kāi)始接受棲霞組碳酸鹽巖沉積。