王翼君，王振宇，唐洪明，楊光，張?jiān)品?，屈海?/p>

西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500

0 引言

生物礁碳酸鹽巖是碳酸鹽沉積體系的重要組成部分。國(guó)內(nèi)外油氣勘探開(kāi)發(fā)的實(shí)踐也表明，生物礁相往往孕育著大中型油氣田和豐富的固體礦產(chǎn)資源[1-6]。自20世紀(jì)70年代末，伴隨著我國(guó)南方生物礁油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐，對(duì)于我國(guó)南方二疊系生物礁的研究有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，相關(guān)研究論文眾多。21 世紀(jì)初，伴隨著塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)，對(duì)于塔里木盆地奧陶系生物礁的研究也取得了重大突破[7-14]。但是，與此同時(shí)，對(duì)于塔里木二疊系生物礁的研究進(jìn)展卻相對(duì)緩慢。20 世紀(jì)80年代末，江漢石油學(xué)院的地質(zhì)人員在塔里木盆地西南緣皮山、葉城、莎車(chē)一帶發(fā)現(xiàn)了豐富的石炭系—二疊系生物礁，并有針對(duì)性地選擇了皮山縣桑株鎮(zhèn)克孜里奇曼組村附近的桑株剖面二疊系克孜里奇曼組生物礁進(jìn)行了描述，對(duì)其生物特征、微相特征和油氣地質(zhì)意義進(jìn)行了初步探討[15-17]；也有學(xué)者對(duì)于塔里木盆地西北緣的二疊系礁灰?guī)r有所涉足[18-19]。但總體來(lái)看，對(duì)于塔里木盆地及其周緣二疊系生物礁的研究成果較少，且多集中在宏觀地質(zhì)層面，缺乏微觀上的研究，對(duì)于其成巖作用、礁體演化模式等方面的研究相對(duì)欠缺。因而，對(duì)塔西南石炭系—二疊系生物礁進(jìn)行深入研究，對(duì)于深入研究該地區(qū)二疊紀(jì)的古氣候、古環(huán)境以及指導(dǎo)該地區(qū)二疊系生物礁油氣勘探具有重要意義。在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外露頭觀察和室內(nèi)分析，深入分析了桑株剖面克孜里奇曼組生物礁發(fā)育特征（包括古生物特征、礁相特征等），提出了礁體演化模式，并初步討論了礁體的成巖作用類(lèi)型等，以期為塔西南地區(qū)二疊系生物礁的深入研究提供有益的參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

從早石炭世開(kāi)始，塔西南地區(qū)自西向東開(kāi)始海侵，此時(shí)塔西南地區(qū)為淺海陸棚環(huán)境；早石炭世晚期，在原有的混積陸棚的基礎(chǔ)上，塔西南地區(qū)開(kāi)始發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地相；到晚石炭世—早二疊世初期，海侵達(dá)到高潮，塔西南地區(qū)整體上為東高西低的古地貌特征，與此同時(shí)，塔西南地區(qū)的碳酸鹽巖臺(tái)地也達(dá)到了最大規(guī)模。早二疊世中—晚期，海水開(kāi)始退出塔西南地區(qū)，塔西南地區(qū)開(kāi)始變成海陸過(guò)渡相沉積。到了晚二疊世時(shí)期，海水全面退出塔西南地區(qū)，塔西南完全進(jìn)入陸相沉積階段[20-23]。總體上看，塔西南地區(qū)石炭系—二疊系是一個(gè)較為完整的“海進(jìn)—海退”旋回。

早二疊世早期，塔西南地區(qū)的海侵進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期。此時(shí)，克孜里奇曼組村以東為潟湖—潮坪環(huán)境，以西為廣闊的淺海陸棚環(huán)境，桑株—克孜里奇曼組地區(qū)為二者之間的過(guò)渡帶，整體上為一潮下高能淺灘環(huán)境，發(fā)育了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十千米的臺(tái)地邊緣淺灘。在此基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)育了桑株—克孜里奇曼組臺(tái)地邊緣生物礁（圖1）。

圖1 塔西南早二疊世沉積相平面展布圖Fig.1 Plane distribution of the Early Permian sedimentary facies in the southwestern Tarim Basin

在塔西南露頭區(qū)，克孜里奇曼組主要分布于英吉莎、莎車(chē)、葉城等地，該組整合覆于塔哈奇組之上。該組巖性以碳酸鹽巖為主，局部含陸源碎屑巖類(lèi)，自下而上顯示為退積層序?yàn)樘卣?。其下部為淺灰色、深灰色厚層—塊狀生物屑砂屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r，中部為深灰色、灰黑色生屑灰?guī)r夾白云巖，上部為灰色、灰黑色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r與紫紅色、灰綠色灰?guī)r、砂巖、粉砂巖和泥巖的不規(guī)則互層。厚283～551 m，自西向東有變薄趨勢(shì)。而克孜里奇曼組之上的地層，在不同地區(qū)則有所不同。其中，在葉城地區(qū)，克孜里奇曼組為近岸淺灘相的棋盤(pán)組整合覆蓋；在和田地區(qū)，則被陸相至河口相的普司格組整合覆蓋，自西向東表現(xiàn)為碳酸鹽巖比例減少和碎屑巖類(lèi)比例遞增的趨勢(shì)。這一切，都反映了當(dāng)時(shí)塔西南西區(qū)“東高西低”的地貌格局。

具體到桑株剖面，克孜里奇曼組主要為潮間帶泥粉晶云巖（云坪）和灘間海泥巖、泥晶灰?guī)r，局部為砂屑灰?guī)r（砂屑灘）、鮞粒灰?guī)r（鮞粒灘），總體上水動(dòng)力條件較弱。但是，到了克孜里奇曼組上部，發(fā)育厚約70 m的生物礁和5.4 m的砂屑灰?guī)r。再往上，為普司格組，巖性突變?yōu)殛懴嘧霞t色泥巖、褐灰色砂礫巖等（圖2），說(shuō)明在生物礁發(fā)育之后，塔西南地區(qū)出現(xiàn)了快速海退，塔西南地區(qū)結(jié)束了海侵史，開(kāi)始由海轉(zhuǎn)陸。

圖2 桑株剖面克孜里奇曼組巖性柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of the Keziliqiman Formation in the Sangzhu profile

2 生物礁的巖石類(lèi)型

對(duì)于碳酸鹽巖的分類(lèi)是研究碳酸鹽巖的巖相古地理的基礎(chǔ)和重要依據(jù)。參考馮增昭的碳酸鹽巖的分類(lèi)方案[24]，可將克孜里奇曼組生物礁的巖石類(lèi)型分為海綿障積灰?guī)r、珊瑚骨架灰?guī)r、生粒石灰?guī)r、生屑顆粒質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r以及泥—粉晶白云巖。

2.1 海綿障積巖

通過(guò)串管海綿的障壁作用捕獲沉積物而形成的巖石。在沉積期，由于串管海綿多為長(zhǎng)條狀（縱截面長(zhǎng)10～15 cm）且在平面上呈叢狀分布，可以減緩水流的流速，使得沉積物易于沉積。值得一提的是，海綿個(gè)體之間往往被泥晶充填，其余各類(lèi)生物碎屑含量相對(duì)較少，顯示其沉積時(shí)期所處環(huán)境的水動(dòng)力較弱。此外，部分串管海綿局部或整體遭受了白云石化，但串管海綿的外形輪廓仍然可見(jiàn)（圖3b）。主要見(jiàn)于礁核偏向于礁后低能帶的部分，從礁后到礁前，逐漸由海綿障積巖過(guò)渡為珊瑚骨架巖（圖3c）。

圖3 桑株剖面克孜里奇曼組生物礁灰?guī)r類(lèi)型（a）礁基部分，生屑顆粒質(zhì)灰?guī)r，生屑類(lèi)型以棘屑為主；（b）礁核串管海綿障積巖，海綿多遭受白云石化；（c）礁核上部珊瑚骨架灰?guī)r，可見(jiàn)群體四射珊瑚；（d）礁后部分灰黑色泥晶灰?guī)r，成層性較好；（e）礁前部分生粒石灰?guī)r，可見(jiàn)溶蝕孔隙；（f）礁蓋部分，泥—粉晶云巖Fig.3 Outcrop photographs showing lithological characteristics of reef limestone in the Keziliqiman Formation in the Sangzhu profile(a) in the reef base,bioclastic limestone is the main bioclastic type;(b) in the reef core,there are tubular sponge baffles,and most of the sponges are dolomitized;(c) the coral framework limestone in the reef core shows the group of tetragonal corals;(d) part of the reef wing is gray black micrite limestone with good stratification;(e) there are bioclastic granular limestones in the reef frontier with dissolution pores;(f) reef cover part,mud to powder crystal dolomite

2.2 珊瑚骨架巖

沉積期間，由原地生長(zhǎng)且具有建造堅(jiān)硬格架的塊狀群體四射珊瑚構(gòu)成了該類(lèi)巖石的骨架（圖3c）。在顯微鏡下顯示，群體四射珊瑚骨架間往往被海百合莖、?類(lèi)、苔蘚蟲(chóng)等各類(lèi)附礁生物充填，灰泥含量極少，加之珊瑚格架孔基本被亮晶方解石充填。這一切，使得礁體具有堅(jiān)固的抗浪性。反過(guò)來(lái)，也說(shuō)明其沉積期所處環(huán)境的水動(dòng)力較強(qiáng)。珊瑚骨架巖主要分布于礁核偏向于礁前的部分。

2.3 生粒石灰?guī)r

巖石顏色以灰—淺灰為主，結(jié)構(gòu)為生屑顆粒支撐，生屑顆粒含量可達(dá)90%，生屑類(lèi)型主要包括?類(lèi)、腕足類(lèi)、棘皮生屑等（圖3e），局部還可見(jiàn)少量單體珊瑚，泥晶含量極低。由于波浪的作用，生物碎屑的分布往往無(wú)規(guī)律可循。主要見(jiàn)于礁前部分。

2.4 生屑顆粒質(zhì)灰?guī)r

巖石顏色主要為灰—灰白色，結(jié)構(gòu)主要為灰泥支撐，局部為生屑顆粒支撐，生屑顆粒含量介于40%～50%，生屑類(lèi)型包括海百合莖、腕足殼體、?類(lèi)等。生屑顆粒間以及生物體腔孔往往被灰泥（泥晶基質(zhì)）充填，顯示其沉積時(shí)期的水動(dòng)力條件較弱。主要見(jiàn)于礁基部位，在礁后也局部可見(jiàn)（圖3a）。

2.5 泥晶灰?guī)r

巖石顏色以灰黑色—黑色為主，泥晶結(jié)構(gòu)，成層性較好（圖3d），鏡下可見(jiàn)泥晶基質(zhì)局部微晶化。生物碎屑含量較少，在鏡下偶見(jiàn)較為完整的苔蘚蟲(chóng)、腕足、?類(lèi)、棘皮生屑，顯示其所處的水動(dòng)力條件較弱。巖石整體結(jié)構(gòu)致密，膠結(jié)作用強(qiáng)，儲(chǔ)集性能較差，主要見(jiàn)于礁后的低能環(huán)境。

2.6 泥—粉晶白云巖

巖石的顏色主要為灰白—淺灰色，泥—粉晶結(jié)構(gòu)。藻紋層較為發(fā)育，局部可見(jiàn)溶孔和刀砍紋（圖3f）。主要見(jiàn)于礁蓋部分。

3 礁體的古生物特征

3.1 造礁生物類(lèi)型

3.1.1 海綿動(dòng)物

主要為普通海綿綱居串管海綿屬（colospongia）?？v向上，其房室的形態(tài)往往呈球形、環(huán)形等，直徑1.5～3.5 cm（圖4b）；房室自上而下的疊置排列，使得海綿個(gè)體往往呈串珠狀，居串管海綿的長(zhǎng)度4.5～20 cm，多呈密集叢狀產(chǎn)出（圖4a），少數(shù)為單體。在橫截面上，可見(jiàn)明顯的“中央腔”，直徑約1 cm?？傮w而言，串管海綿的形態(tài)保存較為完整，但部分海綿也出現(xiàn)了白云石化（圖4a～b）。還可見(jiàn)少數(shù)海綿呈腦紋狀產(chǎn)出（圖4c）。除此之外，在鏡下可見(jiàn)少量的亞扭囊海綿屬（Subascosymplegma），其房室往往呈新月形在垂向上疊置呈板狀（圖4d）。而且，從顯微鏡下的觀察來(lái)看，即使出現(xiàn)了白云石化的串管海綿，其總體形態(tài)乃至微觀結(jié)構(gòu)仍然保存較好，在其房室外壁的微孔以及房室內(nèi)部殘存的網(wǎng)格狀的骨纖結(jié)構(gòu)仍然依稀可見(jiàn)（圖4e）。

圖4 居串管海綿（a～c）為野外照片；（d，e）為薄片照片F(xiàn)ig.4 Colospongia(a-c) are outcrop photos showing colospongia;(d,e) are photomicrographs showing colospongia

海綿動(dòng)物主要分布于礁核靠近礁后的位置，為礁核主要造礁生物。礁核靠近礁前的部分也可見(jiàn)居串管海綿，但已經(jīng)不占主導(dǎo)地位。

3.1.2 珊瑚

數(shù)量不多，且主要分布在礁核靠近礁前的部分。以四射珊瑚亞綱的柯坪珊瑚科（Kepingophyllidae）為主，主要呈塊狀復(fù)體，少數(shù)為單體。均垂直于層面生長(zhǎng)，縱向上高10～50 cm，往往順層分布，有時(shí)和串管海綿共生。其中，復(fù)體珊瑚方面，可見(jiàn)珊瑚個(gè)體間在橫向上呈多角狀鑲嵌接觸（圖5a～c）。

圖5 珊瑚（a，b）為柯坪珊瑚野外照片（紅色框所示）；（c，d，f）為柯坪珊瑚Kepingophyllidae普通薄片照片，其中，d中可見(jiàn)個(gè)體珊瑚間以隔壁壁（紅圈所示）分界，f中可見(jiàn)個(gè)體珊瑚間以鱗片壁（黃色圈所示）、棘片壁（紅色框所示）分界；（e，g）分別為單體珊瑚的野外照片（紅圈所示）和鏡下照片F(xiàn)ig.5 Coral(a,b) are outcrop photos of Kepingophyllidae(shown in red boxes);(c,d,f) are thin section photos of Kepingophyllidae;in d,individual corals are separated by Septal theca (shown by red circles);in f,individual corals are divided by squamo-theca (shown in yellow circles) and brambly-theca (shown in red boxes);(e,g) are outcrop (shown by red circles) and microscopic photos of simple corals

在顯微鏡下，可見(jiàn)珊瑚個(gè)體的隔壁較為發(fā)育，隔壁中間發(fā)育規(guī)則鱗板和人字形鱗板，個(gè)體珊瑚中心部位發(fā)育較為復(fù)雜的軸部構(gòu)造，在橫切面上其形態(tài)大多似“核桃”狀，中板發(fā)育，幾乎將軸部構(gòu)造“一分為二”；也有部分珊瑚的軸部構(gòu)造簡(jiǎn)單，為致密的中軸。泡沫帶較為發(fā)育；隔壁大多為二級(jí)，個(gè)別可見(jiàn)三級(jí)隔壁，隔壁的始端往往參差不齊地延伸至泡沫帶內(nèi)。

此外，柯坪珊瑚的外壁也極具特色。吳望始等[25]認(rèn)為，和多數(shù)四射珊瑚不同，柯坪珊瑚外壁的最外側(cè)有時(shí)候不存在極薄的鞘膜（全壁），進(jìn)而不發(fā)育外鞘壁，而由棘片狀、層片或鱗片狀、隔壁狀這三種類(lèi)型的外壁（假壁）所取代，這是柯坪珊瑚的一種特殊的體壁結(jié)構(gòu)。本次觀察到的復(fù)體柯坪珊瑚中，珊瑚個(gè)體間也多以假壁間隔。其中，多數(shù)隔壁較為發(fā)育的復(fù)體珊瑚間由于隔壁相互穿插、加厚形成了隔壁狀外壁（圖5d），但還可以見(jiàn)到不同類(lèi)型的假壁（如棘片壁、鱗片壁，圖5f）同時(shí)出現(xiàn)在不同的珊瑚個(gè)體間，假壁類(lèi)型的分布呈現(xiàn)出一定的非均質(zhì)性。

此外，在礁前部分還可見(jiàn)無(wú)鱗板的單體珊瑚（5e，g），其橫截面近圓形，直徑1～2 cm。根據(jù)前人的研究表明，這種單體珊瑚往往產(chǎn)于較深水、貧氧、多泥質(zhì)的靜水環(huán)境或冷水環(huán)境[26]。

3.1.3 苔蘚蟲(chóng)

苔蘚蟲(chóng)類(lèi)型較為多樣。在顯微鏡下，可識(shí)別出隱口目窗格苔蘚蟲(chóng)屬（Fenestella）、多孔苔蘚蟲(chóng)屬（Polypora）、桿苔蘚蟲(chóng)屬（Rhabdomesid）及翼網(wǎng)苔蘚蟲(chóng)屬（Ptilodictyina）、環(huán)口目蜂房苔蘚蟲(chóng)（Cerioporoid）、泡孔目笛苔蘚蟲(chóng)屬（Fistulipora）等。其中，以隱口目窗格苔蘚蟲(chóng)屬最為常見(jiàn)，在鏡下常見(jiàn)其網(wǎng)狀硬體（圖6a，b）。其中，窗孔呈長(zhǎng)方形—橢圓形，其兩側(cè)清晰可見(jiàn)兩列蟲(chóng)室，蟲(chóng)室主要呈卵形和似圓形，少數(shù)近似五角形、菱形。網(wǎng)格硬體往往由許多橫枝相連，其中大多數(shù)橫枝上也帶有蟲(chóng)室。有些窗格苔蘚蟲(chóng)周?chē)梢?jiàn)纖狀—葉片狀亮晶方解石，這些同沉積期海底膠結(jié)物往往是苔蘚蟲(chóng)賴以生長(zhǎng)的硬底。在礁后低能帶中，還可見(jiàn)到有些窗格苔蘚蟲(chóng)的蟲(chóng)室常常相互連接形成鏈狀結(jié)構(gòu)，外形近似“項(xiàng)鏈”狀（有時(shí)還會(huì)分出一些“支鏈”，圖6d）。此外，具有雙層對(duì)稱狀硬體的翼網(wǎng)苔蘚蟲(chóng)屬（圖6e）和具有分枝的多孔苔蘚蟲(chóng)屬也較為常見(jiàn)（圖6c）。

圖6 苔蘚蟲(chóng)（a）窗格苔蘚蟲(chóng)（Fenestella），可見(jiàn)清晰的窗格和蟲(chóng)室，可見(jiàn)?類(lèi)等附礁生物；（b）窗格苔蘚蟲(chóng)（Fenestella），可見(jiàn)清晰的窗格和蟲(chóng)室；（c）多孔苔蘚蟲(chóng)（Polypora）碎片，其與纖維狀方解石相連；（d）窗格苔蘚蟲(chóng)（Fenestella），蟲(chóng)室相互連接形成鏈狀，在主鏈中還分出了數(shù)條支鏈；（e）翼網(wǎng)苔蘚蟲(chóng)屬（Ptilodictyina），具有雙層對(duì)稱狀硬體Fig.6 Bryozoans(a) Fenestella,with clear fenestra and insect chamber,and reefs such as mollusks;(b) Fenestella,with distinct panes and chambers;(c) the polypora fragment is connected with fibrous calcite;(d) Fenestella,the main chain (indicated by yellow arrow) is divided into several branches (indicated by red arrow);(e) the genus ptilodictyina has bilayer symmetrical hard bodies

隱口目苔蘚蟲(chóng)在向上直立生長(zhǎng)的過(guò)程中，其網(wǎng)狀硬體可以阻滯和攔擋泥級(jí)的碳酸鹽沉積物，其窗孔和蟲(chóng)室也易被灰泥充填，從而利于形成障積巖。苔蘚蟲(chóng)主要見(jiàn)于礁前部分，也見(jiàn)于礁基和礁后，常與海膽、海百合等共生。由于苔蘚蟲(chóng)的鈣質(zhì)硬體脆弱易碎，抗擊海浪的能力較差，因此礁前部分的苔蘚蟲(chóng)大多以碎片的形式產(chǎn)出。位于礁后泥晶灰?guī)r中的苔蘚蟲(chóng)硬體部分保存大多較為完整。

3.1.4 藍(lán)綠藻

主要為藍(lán)綠藻，其形態(tài)特征較為多樣。在顯微鏡下，它們常以大小不一且密集分布的泥晶塊或球粒的形式出現(xiàn)（圖7a）；有時(shí)也呈不規(guī)則的片狀包殼藻絲體，和微晶碳酸鹽互層產(chǎn)出，形成藻黏結(jié)巖（圖7b，c）；在靠近礁前地區(qū)，局部還可見(jiàn)藍(lán)綠藻包繞形成的結(jié)核狀構(gòu)造（核形石，圖7d）。

圖7 藍(lán)綠藻（a）球粒狀的藍(lán)綠藻微生物，單偏光；（b）藍(lán)綠藻和粉—細(xì)晶碳鹽酸互層的片狀包殼，單偏光；（c）藍(lán)綠藻和粉—細(xì)晶碳酸鹽互層的片狀包殼，單偏光；（d）核形石灰?guī)rFig.7 Cyanobacteria(a) globular blue-green algae with single polarized light;(b) the lamellar cladding of cyanobacteria and powder fine-grained carbonaceous hydrochloric acid is monopolarized;(c) the lamellar cladding of blue-green algae and powder fine-grained carbonate interbedding,single polarized light;(d) oncolitic grainstones

3.1.5 管殼石

礁核中可見(jiàn)大量的管殼石（Tubiphytes）。關(guān)于它的歸屬問(wèn)題，過(guò)去存在著很大的爭(zhēng)議，曾經(jīng)被認(rèn)為是藍(lán)綠藻、海綿或苔蘚蟲(chóng)等，近來(lái)的研究認(rèn)為它屬于“藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）—有孔蟲(chóng)共生體”[27-28]。常見(jiàn)于各種生屑顆粒之間。其橫切面多為圓形且往往具有同心圈層構(gòu)造，其中心還有一圓形空腔，這是Tubiphytes的一般特征[29]。但它更多是呈長(zhǎng)條狀、葉狀乃至無(wú)定形的聚集體，有著兩個(gè)及以上的空腔（圖8a）。它常常黏附、定殖在居串管海綿、苔蘚蟲(chóng)等生物碎屑的硬體表面，起著黏結(jié)造礁作用。

圖8 各類(lèi)附礁生物（a）可見(jiàn)較為完整的希瓦格?（黃色箭頭所指）和擬紡綞?（紅色箭頭所指），與居串管海綿（藍(lán)色箭頭所指）、苔蘚蟲(chóng)（橙色箭頭所指）共生，其中有管殼石黏結(jié)依附（綠色箭頭所指）；（b）可見(jiàn)較完整的希瓦格?（黃色箭頭所指）和擬紡綞?（紅色箭頭所指），其周?chē)梢?jiàn)棘皮生屑（藍(lán)色箭頭所指）和窗格苔蘚蟲(chóng)（綠色箭頭所指）Fig.8 Various reef-inserted organisms(a) the relatively complete Schwagerina (indicated by the yellow arrow) and Parafusulina (indicated by the red arrow) coexist with the colospongia (indicated by the blue arrow) and Bryozoa (indicated by the orange arrow),among which the Tubiphytes are attached (indicated by the green arrow);(b) complete Schwagerina (indicated by the yellow arrow) and Parafusulina (indicated by the red arrow) are shown,around which we can see crinoids (indicated by the blue arrow) and bryozoans (indicated by the green arrow)

總而言之，克孜里奇曼組生物礁的造礁生物主要為居串管海綿，其次為柯坪珊瑚，隱口目苔蘚蟲(chóng)也較為常見(jiàn)，它們構(gòu)成了礁體的格架，對(duì)于灰泥、生屑顆粒等具有障積功能，加之管殼石和藍(lán)綠藻的黏結(jié)作用，使得礁體具有一定的抗浪性。但是，由于居串管海綿和苔蘚蟲(chóng)抗浪性較差，抗浪性較強(qiáng)的群體四射珊瑚數(shù)量相對(duì)較少。因此，整體上可將克孜里奇曼組生物礁歸為廣義的“地層礁”范疇。這與華南地區(qū)二疊紀(jì)生物礁的結(jié)構(gòu)較為相似[30]。

3.2 附礁生物類(lèi)型

桑株二疊系生物礁中的附礁生物類(lèi)型較為多樣。包括?類(lèi)、腹足類(lèi)、非?有孔蟲(chóng)、棘皮動(dòng)物等。其中，?類(lèi)既是石炭系—二疊系的標(biāo)準(zhǔn)化石，往往也是石炭系—二疊系生物礁的重要附礁生物。在克孜里奇曼組生物礁薄片中，可識(shí)別的?的種類(lèi)較多，具體包括紡綞?（Profusulinella）、擬紡綞?（Parafusulina）、麥?（Triticites）、費(fèi)伯克?（Verbeekini dea）、希瓦格?（Schwagerina）等。其中，以擬紡綞?和希瓦格?最為常見(jiàn)（圖8）；腹足類(lèi)的殼體主要呈圓錐形，為右旋殼；棘皮動(dòng)物主要為海百合和海膽，在顯微鏡下，主要以骨板的形式出現(xiàn)，有時(shí)還可以見(jiàn)到海膽棘刺（圖8b）。

4 礁相特征

根據(jù)野外露頭觀察來(lái)看，桑株剖面克孜里奇曼組生物礁位于桑株鎮(zhèn)下屬克孜爾伊格爾村以東，整體呈近東西向展布。由于受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，巖層近乎直立，但仍能大致觀察出礁體的整體面貌、空間展布及構(gòu)成。其中，礁體沿東西向最大展布寬度約520 m，礁體厚約70 m（圖9a），為臺(tái)地邊緣孤立的“點(diǎn)礁”。根據(jù)野外觀察測(cè)量的結(jié)果，繪制了礁剖面圖（圖9b）。

圖9 皮山縣桑株剖面克孜里奇曼組生物礁（a）生物礁衛(wèi)星影像圖；（b）生物礁剖面圖Fig.9 Reef from the Permian Keziliqiman Formation in the Sangzhu profile in Pishan county(a) satellite image;(b) profile of reef

4.1 礁基

礁基為生物礁的生長(zhǎng)基座，橫向上連續(xù)穩(wěn)定。主要為生屑顆粒質(zhì)灰?guī)r（生屑灘），局部夾鮞?；?guī)r（鮞粒灘，部分白云巖化），野外露頭可見(jiàn)大量白色的海百合莖，在顯微鏡下還可以見(jiàn)到大量的海膽棘刺，粒徑普遍小于0.5 cm，占生屑總量的70%～80%。其他生屑（雙殼類(lèi)、?類(lèi)、介形蟲(chóng)等）含量為20%～30%。顯微鏡鏡下顯示，這些生物的原生體腔孔隙往往被泥晶充填（圖8b），說(shuō)明礁基形成時(shí)期水動(dòng)力相對(duì)較弱，缺乏簸選。局部可見(jiàn)一定的溶蝕孔隙，厚約28 m。其底部與砂屑灰?guī)r（砂屑灘）整合接觸。

4.2 礁核

礁核為生物礁的主體，造礁生物包括居串管海綿、四射珊瑚、苔蘚蟲(chóng)、藍(lán)綠藻等，附礁生物有瓣鰓類(lèi)、腹足類(lèi)和棘皮等底棲生物。其中，礁核在橫向上生物分帶性較為明顯，其中，偏礁后一側(cè)以居串管海綿占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為單一的海綿礁灰?guī)r，藻黏結(jié)為主，也可見(jiàn)一定數(shù)量的苔蘚蟲(chóng)黏附居串管海綿生長(zhǎng)，附礁生物較少，海綿間的孔隙往往被灰泥充填；偏礁前一側(cè)，造礁生物則逐漸過(guò)渡為群體珊瑚，珊瑚周?chē)Ｒ?jiàn)海百合莖、?類(lèi)等附礁生物。在各種造礁、附礁生物之間，往往有管殼石、藍(lán)綠藻的黏結(jié)依附。?類(lèi)、腹足類(lèi)、棘皮類(lèi)等附礁生物大量發(fā)育，厚約24 m。

4.3 礁后

位于礁核后側(cè)，下部與礁基接觸，上部與呈薄層狀藻灰?guī)r（多已白云巖化）組成的礁蓋有明顯的突變接觸關(guān)系。巖性主要為灰色薄—中層泥晶灰?guī)r，成層性較好。含少量生物碎屑，可見(jiàn)棘皮、雙殼、?、苔蘚蟲(chóng)、腹足類(lèi)以及少量串管海綿化石，由于波浪能量較弱，因此化石的完整性較好。厚約12 m。

4.4 礁前

巖性主要為生屑灰?guī)r，生屑含量高達(dá)90%，局部可見(jiàn)灰色—深灰色核形石灰?guī)r。常見(jiàn)珊瑚、海綿、苔蘚蟲(chóng)碎片以及海百合莖、?類(lèi)化石等。由于波浪能量較強(qiáng)，由于波浪的簸選作用，灰泥不易沉積，生屑含量可超過(guò)90%。而且，在碎浪作用下，礁前的造礁、附礁生物經(jīng)常被打碎，并很容易沿著礁前斜坡出現(xiàn)滑動(dòng)，使得棘皮生屑（海百合莖）、群體珊瑚等易沿其長(zhǎng)軸方向出現(xiàn)定向排列。此外，由于礁核部分經(jīng)常暴露在水面之上，時(shí)常遭受大氣淡水的淋濾作用，使得礁頂附近溶蝕孔洞較為發(fā)育。在礁前斜坡的位置，還可見(jiàn)少量小型無(wú)鱗板單體珊瑚。厚約8 m。

4.5 礁蓋

礁蓋與下伏礁核呈過(guò)渡關(guān)系，主要由薄層狀藻灰?guī)r組成，其間可見(jiàn)明顯的暴露構(gòu)造。局部遭受強(qiáng)烈的白云巖化（藻云巖），刀砍紋較為發(fā)育。這一切，具有明顯的潮上帶沉積特征。厚約10 m。

5 礁體的演化階段

5.1 生物礁碳氧同位素特征

碳、氧同位素是分析古氣候、古環(huán)境的重要手段[31-32]。生物礁發(fā)育往往和當(dāng)時(shí)的生物演化和分布、氣候變遷、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、海平面升降密切相關(guān)。這一切，都可以通過(guò)δ13C 值的變化來(lái)反映。為此，在桑株剖面克孜里奇曼組采集新鮮巖樣13 塊進(jìn)行碳氧同位素測(cè)試。其中，有6 塊樣品采自克孜里奇曼組頂部生物礁的不同部位，其余樣品則采自克孜里奇曼組中下部（涵蓋了潮間云坪、顆粒灘、灘間海等亞相）。

在樣品采集過(guò)程中，避開(kāi)了受溶蝕作用、膠結(jié)作用、構(gòu)造作用改造較強(qiáng)的部分，盡量排除重結(jié)晶程度較高的巖石樣品，以保證樣品的可用性。樣品送西南石油大學(xué)油氣地質(zhì)與勘探實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，在Isoprime100型同位素質(zhì)譜儀上進(jìn)行測(cè)試。碳氧同位素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 克孜里奇曼組不同巖性碳氧同位素測(cè)試結(jié)果Table 1 Carbon and oxygen isotope test results of different lithologies in the Keziliqiman Formation

在應(yīng)用碳酸鹽巖的碳氧同位素?cái)?shù)據(jù)解釋古環(huán)境之前，需剔除受成巖改造較強(qiáng)的樣品。而δ18O的大小及碳、氧同位素的相關(guān)性可以大致判斷樣品受成巖改造的程度。其中，當(dāng)δ18O＜-10‰時(shí)，說(shuō)明樣品遭受了較強(qiáng)的成巖改造，難以代表原始的碳、氧同位素組成。表1顯示，大多數(shù)樣品的δ18O的數(shù)值大于-10‰，且碳氧同位素的相關(guān)性小于0.5（圖10），說(shuō)明樣品總體上受成巖改造的程度較低，可以代表樣品的原始碳、氧同位素組成。

圖10 桑株剖面克孜里奇曼組δ13CPDB 和δ18OPDB 相關(guān)性統(tǒng)計(jì)Fig.10 δ13CPDB and δ18OPDB correlation statistics of Keziliqiman Formation in the Sangzhu profile

影響海相碳酸鹽巖δ13C值變化的因素很多，包括海平面變化、有機(jī)碳含量和埋藏速率、海水溫度和鹽度變化、大氣淡水作用等。其中，有機(jī)碳埋藏速率是最為重要的。由于有機(jī)碳中往往富集12C，因此當(dāng)大量有機(jī)碳快速埋藏時(shí)期，更多的12C 進(jìn)入埋藏的有機(jī)碳中，將使同期海相碳酸鹽巖的13C 值向正的方向移動(dòng)，反之則向負(fù)的方向移動(dòng)。其中，在海平面上升時(shí)期，由于生物有機(jī)碳的埋藏量增加，海洋中的有機(jī)碳數(shù)量顯著減少，溶解于海水中的CO2含有大量的13C，由此形成的碳酸鹽巖也富含13C，所以對(duì)應(yīng)δ13C 的高值；反之，在海平面下降時(shí)期，則對(duì)應(yīng)δ13C的低值[33-34]。

從本次測(cè)試結(jié)果來(lái)看，桑株剖面克孜里奇曼組生物礁的δ13C皆為正值（大多介于2‰～4‰），且數(shù)值遠(yuǎn)大于克孜里奇曼組下部的樣品。由此可見(jiàn)，桑株克孜里奇曼組生物礁是在塔西南地區(qū)晚石炭世—早二疊世海平面上升背景下形成的，而且在礁體形成過(guò)程中，由于珊瑚、串管海綿、苔蘚蟲(chóng)等造礁生物大量繁盛，它們死后被快速埋藏，從而吸收大量的12C，導(dǎo)致海水中的13C相對(duì)富集。但是，在礁蓋的暴露面部分的藻紋層白云巖，δ13C 的數(shù)值又迅速下降至0.119‰，這符合潮坪白云石的碳同位素特征[35]。這說(shuō)明，在礁蓋發(fā)育的時(shí)期，海平面急劇下降，桑株地區(qū)的沉積環(huán)境已經(jīng)由臺(tái)地邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)闅夂蜓谉岣稍锏某鄙蠋?，在此環(huán)境中，珊瑚、海綿、苔蘚蟲(chóng)等造礁生物根本無(wú)法生存，使得海洋中的生物作用減弱，海水中的13C 出現(xiàn)虧損，礁體徹底消亡。前人研究表明，早二疊世（烏拉爾世）為石炭系—二疊紀(jì)大冰期的延續(xù)階段，當(dāng)時(shí)的氣候較為寒冷，發(fā)育冷水動(dòng)物群[36]。而如前所述，桑株生物礁的礁前出現(xiàn)了適應(yīng)冷水環(huán)境的小型無(wú)鱗板珊瑚以及礁蓋部分δ13C急劇下降，極有可能指示了此次冰期，早二疊世中—晚期塔西南地區(qū)的海退也極有可能和這次冰期有關(guān)。

5.2 礁體演化史

5.2.1 礁基形成

在早二疊世初期，塔西南地區(qū)的海侵達(dá)到最大范圍，在塔西南地區(qū)形成了窄長(zhǎng)的臺(tái)緣帶，與之相應(yīng)的，發(fā)育窄長(zhǎng)的臺(tái)緣砂屑灘體。而溫暖、清潔的砂屑灘吸引了大量的海膽、海百合等棘皮動(dòng)物以及?類(lèi)、苔蘚蟲(chóng)等前來(lái)定居，隨后海膽、海百合等生物大量繁盛。但由于缺乏堅(jiān)硬的格架，易被波浪打碎。海膽和海百合死后，其骨板上的骨片會(huì)解體，海膽的棘刺也會(huì)從骨片上脫落，成為碳酸鹽沉積物的重要來(lái)源。從鏡下觀察來(lái)看，棘皮生屑往往集中富集，且生屑顆粒間有泥晶充填，可推測(cè)當(dāng)時(shí)的水動(dòng)力條件較之下部的砂屑灘沉積時(shí)弱，使得棘皮生屑不易被長(zhǎng)距離搬運(yùn)，易于原地堆積，形成正向地貌凸起。這易于改變水深、增加光照和氧氣，為礁體的發(fā)育奠定了良好的基礎(chǔ)（圖11a）。

圖11 皮山縣桑株剖面二疊系克孜里奇曼組生物礁演化模式圖Fig.11 Modeled evolution of the reef in the Permian Keziliqiman Formation in the Sangzhu profile in Pishan county

5.2.2 礁體發(fā)育

在前期發(fā)育的棘皮生屑灘的基礎(chǔ)上，居串管海綿、群體珊瑚等造礁生物開(kāi)始在淺水透光帶大量地繁衍生息。其中，群體珊瑚主要在靠近迎風(fēng)面一側(cè)定殖，形成了堅(jiān)固的“抗浪構(gòu)造”，大量的棘皮動(dòng)物、苔蘚蟲(chóng)、?類(lèi)等居礁生物在其中棲居；與此同時(shí)，抗浪性較弱的居串管海綿等生物在靠近背風(fēng)面的一側(cè)大量定殖，形成了“海綿叢林”（圖11b），海綿與管殼石、鈣藻等形成纏繞格架，黏結(jié)并障積各種灰泥、生屑。隨著礁體礁體持續(xù)生長(zhǎng)，逐漸出現(xiàn)了礁前和礁后的分異（圖11c）。

5.2.3 礁體衰亡階段

海平面快速下降，桑株地區(qū)氣候變得炎熱干燥，礁體暴露在大氣中，失去了賴以生存的基礎(chǔ)，使得造礁生物大量死亡，有利于藻類(lèi)大量繁殖。在此情況下，也容易出現(xiàn)準(zhǔn)同生白云巖化和回流滲透白云巖化，因此出現(xiàn)了藻紋層白云巖（圖11d）。

6 生物礁的成巖作用

6.1 礁灰?guī)r的陰極發(fā)光特征

克孜里奇曼組生物礁形成后，也經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖變化。包括白云巖化、膠結(jié)作用、硅質(zhì)交代、溶解作用等。其中，陰極發(fā)光技術(shù)是研究沉積巖成巖作用、成巖演化史、成巖流體性質(zhì)的最有效手段之一?；诖?，為了研究桑株剖面克孜里奇曼組生物礁成巖作用，從不同礁相中分別選取代表性樣品進(jìn)行陰極發(fā)光測(cè)試，樣品為標(biāo)準(zhǔn)光薄片，實(shí)驗(yàn)的真空度為0.3 Pa，束電壓8.0 kV，束電流6 000 μA，曝光時(shí)間為1.5 s。為了便于對(duì)陰極發(fā)光特征進(jìn)行精細(xì)描述，將樣品的陰極發(fā)光強(qiáng)度分為極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱、極弱、不發(fā)光等五個(gè)等級(jí)。根據(jù)前人的研究成果，碳酸鹽巖的陰極發(fā)光性主要受Fe、Mn 的含量和Fe/Mn 比值的影響[37-38]。因此，本次研究中針對(duì)某些不同陰極發(fā)光特征的顆粒和填隙物進(jìn)行電子探針測(cè)試，主要分析其中的Fe、Mn、Sr 等元素。陰極發(fā)光和電子探針測(cè)試都在西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院進(jìn)行。

根據(jù)60塊克孜里奇曼組生物礁的陰極發(fā)光圖像來(lái)看，礁核下部（串管海綿富集部分）、礁蓋、礁后（泥晶灰?guī)r部分）的陰極發(fā)光較弱，礁核上部、礁前（生屑灰?guī)r部分）、礁基陰極發(fā)光相對(duì)較強(qiáng)，但顯示出明顯的非均質(zhì)性。此外，不同結(jié)構(gòu)組分的陰極發(fā)光特征也有明顯差別，特征如下。

（1）未經(jīng)重結(jié)晶（新生變形）改造的泥晶基質(zhì)（包括包裹著生物碎屑的泥晶套）多數(shù)發(fā)弱—中等的棕紅色光，而泥晶基質(zhì)重結(jié)晶成為亮晶膠結(jié)物后，則發(fā)極弱的棕紅色光—不發(fā)光。?類(lèi)、苔蘚蟲(chóng)等生物體腔普遍被泥晶充填，其中有重結(jié)晶的部分的陰極發(fā)光普遍偏暗（圖12f）。電子探針測(cè)試結(jié)果顯示，泥晶和重結(jié)晶后的亮晶膠結(jié)物之間的FeO/MnO差了將近10 倍，由此可見(jiàn)，重結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致Fe 元素相對(duì)富集（表2）。

表2 電子探針結(jié)果Table 2 Electron microprobe analyses of reef limestones

圖12 礁體的陰極發(fā)光特征（a，b）中（礁基）可見(jiàn)管殼石包繞生物碎屑（發(fā)極弱棕紅色光，綠色箭頭所指），局部可見(jiàn)生物鉆孔（發(fā)極弱棕紅色光，藍(lán)色箭頭所指）。溶蝕孔隙發(fā)育，孔隙邊緣可見(jiàn)方解石膠結(jié)物，膠結(jié)物核心部位不發(fā)光，有發(fā)亮色的邊緣（黃色箭頭所指）；（c，d）中（礁核下部）可見(jiàn)海膽的棘刺（斜切面），被裂縫切割（裂縫中的方解石不發(fā)光）。海膽棘刺上半部分不發(fā)光，下半部分發(fā)中等的橘紅色光（重結(jié)晶）；（e，f）中（礁核上部）可見(jiàn)窗格苔蘚蟲(chóng)體腔中被泥晶和亮晶膠結(jié)物充填，其中泥晶充填部分發(fā)弱棕紅色光（黃色箭頭所指），亮晶膠結(jié)物（重結(jié)晶）充填部分發(fā)極弱棕紅色光—不發(fā)光（綠色箭頭所指）。此外，還可見(jiàn)棘皮生屑（發(fā)中等橘紅色光）發(fā)育兩個(gè)世代的膠結(jié)物（白色箭頭所指）；（g，h）中（礁后）可見(jiàn)腕足動(dòng)物和居串管海綿碎屑，它們的骨骼不發(fā)光（黃色箭頭所指）。腕足的莖孔、海綿的腹腔皆被泥晶充填，其中充填海綿腹腔的泥晶已經(jīng)部分重結(jié)晶，發(fā)弱紅色光；（i，j）中（礁后）可見(jiàn)翼網(wǎng)苔蘚蟲(chóng)和棘皮生屑共生，其中翼網(wǎng)苔蘚蟲(chóng)基本不發(fā)光，棘皮生屑發(fā)中等橘紅色光；（k，l）中可見(jiàn)柯坪珊瑚個(gè)體，體腔被泥晶和亮晶充填，隔壁軸部發(fā)中等—強(qiáng)橘紅色光，隔壁兩側(cè)羽屑發(fā)弱棕紅色光，但隔壁靠近軸部的位置基本不發(fā)光（;m，n）（礁前）中可見(jiàn)亮晶膠結(jié)物充填粒間溶蝕孔隙，其中，亮晶膠結(jié)物的發(fā)光較之周?chē)嗑Щ|(zhì)暗；（o，p）中可見(jiàn)窗格苔蘚蟲(chóng)和棘皮生屑共生，其中，棘皮生屑基本不發(fā)光，窗格苔蘚蟲(chóng)發(fā)亮紅色光Fig.12 Cathode luminescence features of reefsIn (a) and (b) (reef base),there is a bioclastic surrounded by Tubiphytes (with very weak brownish red light,indicated by the green arrow),and there is a biological drilling hole (with very weak brownish red light,indicated by the blue arrow).Dissolution pores are developed,calcite cement can be seen at the edge of pores,and the core part of the cement does not emit light,but has a bright edge (indicated by the yellow arrow);In (c) and (d) (the lower part of the reef core),crinoids (oblique section) can be seen and cut by cracks (calcite in the cracks does not emit light).The upper part of the crinoids does not emit light,and the lower part emits medium orange light (recrystallization);In(e) and (f) (the upper part of reef core),the cavity of bryozoans was filled with micritic and bright crystal cements.The micritic filling part showed weak brownish red light (yellow arrow),and the bright crystal cement (recrystallization) filling part showed very weak brownish red light -no light (green arrow).In addition,two generations of cement (indicated by the white arrow) can be seen in the spines;In (g) and (h) (reef wing),the debris of brachiopod and colospongia are seen,and their bones do not emit light (indicated by the yellow arrow).The stem pores of the brachiopods and the abdominal cavity of the sponge were filled with micrite,and the micrite filled with the abdominal cavity of the sponge had partially recrystallized,with weak red light;In (i) and (j) (reef back),Ptilodictyina and echinoderm are symbiotic.Ptilodictyina does not emit light,and echinoderm shows medium orange light;In (k) and (l),Kepingophyllidae is seen,the body cavity is filled with mud crystal and bright crystal,the axis of the next wall emits medium strong orange light,and the feather debris on both sides of the next wall emits weak brown red light,but the position near the axis of the next wall does not emit light;In (m)and (n) (reef frontier),the intergranular dissolution pores are filled with luminescent cements,and the luminescent intensity of the cements is darker than that of the surrounding micrite matrix;In (o) and (p),Fenestella and echinoderm are symbiotic,in which echinoderm is not luminous and Bryozoa teneriformis is bright red

（2）管殼石普遍發(fā)較強(qiáng)的橘紅色光（圖12b），?類(lèi)發(fā)弱—中等橘紅色光（圖12f），腕足動(dòng)物多不發(fā)光（圖12h）。棘皮生屑發(fā)光性強(qiáng)弱不一，發(fā)弱—強(qiáng)橘紅色光（圖12d，f，h，j，p）不等，海膽棘刺多不發(fā)光，但其局部重結(jié)晶后發(fā)中等橘紅色光?？缕荷汉鞯拟}質(zhì)骨骼總體上發(fā)中等—強(qiáng)的橘紅色光（強(qiáng)于充填于其體腔中的泥晶基質(zhì)和粒狀膠結(jié)物），其中，其隔壁的軸部發(fā)光較強(qiáng)，其隔壁兩側(cè)的“羽屑”部分發(fā)光弱—中等，而隔壁靠近軸部的部分基本不發(fā)光（圖12f，j）。窗格苔蘚蟲(chóng)普遍發(fā)中等—強(qiáng)橘紅色光，但翼網(wǎng)苔蘚蟲(chóng)則普遍發(fā)弱棕紅色光—不發(fā)光（圖12f，i，j，p）。

（3）部分棘皮生屑加大邊具有兩個(gè)世代的發(fā)光性。第一世代膠結(jié)物發(fā)極弱棕紅色光—不發(fā)光，第二世代的膠結(jié)物發(fā)弱棕紅色光（圖12f）。

（4）充填裂縫中的方解石為極弱發(fā)光（圖12d，j，p）。充填與溶蝕孔隙空間壁面的馬牙狀方解石膠結(jié)物內(nèi)部無(wú)陰極發(fā)光，但其邊緣具有中等—強(qiáng)的橘紅色發(fā)光邊。充填孔隙中間部分的粒狀方解石發(fā)極弱—弱的棕紅色光，它們的發(fā)光強(qiáng)度普遍弱于周?chē)哪嗑Щ|(zhì)。

總體而言，桑株剖面克孜里奇曼組生物礁灰?guī)r的泥晶基質(zhì)部分具有弱—中等程度的陰極發(fā)光，說(shuō)明在成巖過(guò)程中，Mn含量較低的海相流體起主導(dǎo)作用。局部受重結(jié)晶（新生變形）改造的部分發(fā)光極弱—不發(fā)光，這可能和大氣水的參與有關(guān)，但是影響較為局限。此外，不同類(lèi)型的生物碎屑、同一類(lèi)型生屑不同顆粒間乃至同一生屑顆粒不同部位的發(fā)光程度往往差別較大，但其周?chē)哪嗑Щ|(zhì)基本未受影響，這說(shuō)明Mn 含量較高的非海相流體對(duì)桑株組生物礁的改造具有一定程度的“組構(gòu)選擇性”，即主要針對(duì)生屑顆粒而非泥晶基質(zhì)。

6.2 成巖階段劃分

1）準(zhǔn)同生—同生成巖階段

桑株克孜里奇曼組生物礁灰?guī)r中可識(shí)別的準(zhǔn)同生—同生成巖階段的成巖標(biāo)志主要有：（1）粉—細(xì)白云石是桑株克孜里奇曼組生物礁中最發(fā)育的白云石類(lèi)型，主要為自形晶—半自形晶，是選擇性交代居串管海綿骨骼作用的結(jié)果（圖4d）；（2）藻類(lèi)的包殼作用和管殼石對(duì)生物的黏結(jié)、包裹作用；（3）可見(jiàn)生物鉆孔，這些鉆孔往往被泥晶充填，這些泥晶碳酸鹽巖主要是文石或高鎂方解石。其中，大多數(shù)泥晶為弱發(fā)光，部分生物碎屑為極弱—不發(fā)光，記錄了低Mn 含量的海水特征；（4）部分棘皮生屑可見(jiàn)早期具有極弱陰極發(fā)光的加大邊（圖12e）；（5）部分海綿骨骼出現(xiàn)了泥晶化，由不發(fā)光向發(fā)弱棕紅色光轉(zhuǎn)變。

2）早成巖階段

桑株克孜里奇曼組生物礁灰?guī)r在成巖過(guò)程中主要經(jīng)歷了淡水潛流和淡水滲流環(huán)境。淡水潛流環(huán)境的主要成巖標(biāo)志包括：（1）充填于粒間、粒內(nèi)溶蝕孔隙中的亮晶方解石膠結(jié)物（圖12b，n）。這些膠結(jié)物往往顯示出淡水膠結(jié)物的環(huán)帶狀陰極發(fā)光，即具有不發(fā)光—弱發(fā)光的核部和明亮的發(fā)光邊緣；（2）棘皮多期共軸加大邊（圖12e）。棘皮動(dòng)物可發(fā)育于海水潛流環(huán)境，而在淡水潛流環(huán)境中繼續(xù)生長(zhǎng)的共軸加大邊通常由于錳含量相對(duì)較高而具比第一期膠結(jié)物的陰極發(fā)光較強(qiáng)；（3）組構(gòu)選擇性溶解作用，如某些棘皮生屑被完全溶解再充填，僅剩一個(gè)外形輪廓；（4）重結(jié)晶作用。泥晶向亮晶轉(zhuǎn)變、文石或鎂方解石等不穩(wěn)定組分新生變形成低鎂方解石，如充填部分生物體腔的泥晶轉(zhuǎn)變成了亮晶膠結(jié)物，這部分膠結(jié)物的陰極發(fā)光強(qiáng)度比泥晶低。部分海膽棘刺局部也出現(xiàn)了重結(jié)晶，重結(jié)晶的部分發(fā)光強(qiáng)度比原始的鈣質(zhì)骨骼高。淡水滲流環(huán)境的成巖標(biāo)志主要有：非組構(gòu)選擇性溶解作用、示底構(gòu)造（下部泥晶弱—中等橘紅色陰極發(fā)光，上部亮晶方解石為極弱—不發(fā)光）。

3）中—晚成巖階段

中—晚成巖階段的主要成巖標(biāo)志包括：（1）化學(xué)壓溶作用使得顆?；蛏镏g呈凹凸—縫合接觸，局部沿縫合線有方解石充填；（2）生長(zhǎng)于溶蝕孔隙中心、晶體較粗大極弱—不發(fā)光的塊狀方解石（圖12n）；（3）充填于后期構(gòu)造裂縫中的粒狀或塊狀方解石，它們發(fā)光極弱—不發(fā)光（圖12d，p）。

7 結(jié)論

（1）早二疊世早期，塔西南地區(qū)的海侵達(dá)到最大規(guī)模，發(fā)育數(shù)十千米的臺(tái)地邊緣淺灘。在此基礎(chǔ)上發(fā)育了克孜里奇曼組生物礁，它為一沿臺(tái)地邊緣生長(zhǎng)的“點(diǎn)礁”。礁體可分為礁基、礁核、礁前、礁后、礁蓋五個(gè)沉積相單元。其中，靠近礁前部位的造礁生物主要為群體四射珊瑚，巖性主要為珊瑚骨架巖；靠近礁后部位的造礁生物主要為居串管海綿，巖性主要為海綿障積巖。在此過(guò)程中，藍(lán)綠藻和管殼石也起到了重要的黏結(jié)作用。

（2）桑株剖面克孜里奇曼組生物礁的演化主要受海平面升降的控制。在海平面上升的背景下，在適合的水深、光熱條件下，棘皮動(dòng)物、?類(lèi)等開(kāi)始在砂屑海灘上棲息，形成礁基。在此基礎(chǔ)上，居串管海綿和珊瑚等先后參與造礁，逐漸形成了礁前和礁后的分異。后來(lái)，隨著海平面快速下降，桑株地區(qū)變成了炎熱干燥的潮上帶，藻類(lèi)大量發(fā)育，造礁生物大量死亡，最終導(dǎo)致礁體消亡。

（3）礁體接近桑株剖面克孜里奇曼組頂部，向上巖性快速突變?yōu)槠账靖窠M底部的陸相紫紅色泥巖。由此可見(jiàn)，塔西南早二疊世中期的海平面下降速率較快。同時(shí)，結(jié)合桑株生物礁礁前出現(xiàn)了適應(yīng)冷水環(huán)境的小型無(wú)鱗板珊瑚來(lái)看，塔西南在早二疊世中晚期的海退極有可能和早二疊世的冰期有關(guān)。因此，克孜里奇曼組的生物礁發(fā)育可以看作是塔西南地區(qū)早二疊世大規(guī)模海退前的“回光返照”。

（4）克孜里奇曼組生物礁受成巖改造的影響較小，但是礁體不同部位、不同沉積物類(lèi)型受成巖改造的程度存在明顯的非均質(zhì)性。其中，礁核部位受成巖改造的程度最大，包括串管海綿骨骼的白云石化、溶解作用產(chǎn)生一定數(shù)量的次生孔隙、部分泥晶基質(zhì)新生變形成為亮晶、次生孔隙被亮晶膠結(jié)物再充填等；礁后和礁基受成巖改造的影響相對(duì)較小，但其中的部分生物碎屑顆粒（如苔蘚蟲(chóng)、棘皮生屑等）也出現(xiàn)了不同程度的新生變形改造。而且，在成巖過(guò)程中，海相流體起了主導(dǎo)作用，沉積期后非海相流體的改造主要針對(duì)生屑顆粒，對(duì)泥晶基質(zhì)的影響較小。