以生物化石組合特征來剖析湖南天門山寒武系牛蹄塘組底部的沉積環境

(成都理工大學沉積地質研究院 四川成都610059)

(成都理工大學沉積地質研究院 四川成都610059)

湖南天門山寒武系牛蹄塘組底部黑色炭質頁巖中保存較多的海綿骨針、藻類、放射蟲，通過與貴州早寒武世早期牛蹄塘組的生物化石對比，該生物群出現的時間較早，有可能并不屬于松林生物群，由于沒有發現高肌蟲、印?；?，推測研究區的生物群可能是在小殼動物群出現之后。通過分析薄片中生物化石組合，結合前人的研究成果，推測天門山牛蹄塘組底部的沉積環境主要為快速沉積、缺氧、溫暖的海相大陸邊緣。

化石沉積環境牛蹄塘組寒武系湖南天門山

1 前言

對于沉積環境方面的研究，寒武系牛蹄塘組是黑色頁（泥）巖為主，通常黑色巖系的沉積環境是一種高度還原環境下的缺氧沉積[1,2]但在牛蹄塘組黑色頁巖中卻發現了大量的多門類化石，包括藻類、節肢動物、腔腸動物、海綿動物及疑源類等并被譽為牛蹄塘生物群[3]，但也有學者認為是淺海的近濱環境[4]。通過化石組合對研究區的牛蹄塘組底部沉積環境的研究方面的很少有描述。本文將對湖南天門山寒武系牛蹄塘組底部黑色炭質頁巖中的海綿骨針、宏體藻類、放射蟲等生物組合方面的研究進而試圖恢復湖南天門山地區牛蹄塘組底部的沉積環境。

2 區域情況

本文涉及的采樣點及該研究區屬于湘西北地區，該地區位于揚子準地臺大地構造單元的東南緣，上揚子臺褶帶和江南地軸結合部位，與華南造山帶相鄰。主要對研究區出露地層寒武系牛蹄塘組底部的剖面進行研究，我們所研究的牛蹄塘組底部僅為燈影組界限礦層頂板之上的范圍。采樣點的置如圖1所示。

圖1 湖南天門山采樣位置圖

3 主要內容

通過偏光顯微鏡及反光顯微鏡下觀察樣品薄片中生物組合化石，觀察發現在樣品中看見了孤立分散海綿骨針和藻類化石，放射蟲等?？梢灾蓝际歉∮紊?，而對于水生生物，它們的生存分布一般與深度、光線、含鹽度、底質等有關系，目前發現的生物化石可以表明水深可以控制著生物的垂直分布，如淺海岸處生長藻類，跟光線直接關系的是水底植物植物，一般強光帶植物能進行光合作用，因此藻類比較豐富，無光帶植物絕跡，動物稀少而特殊，所以我么可以知道地層中的海生藻類化石的存在是淺海環境的重要標志。我們在所研究薄片中發現菌藻類（圖2a、2b）可以進一步確定，張家界地區早寒武世黑色巖系形成于菌藻等和低等浮游生物大量繁殖的淺海還原環境[5]，在薄片樣品中可以看見豐富的海綿骨針橫切面和縱切面（圖2c、2d、2e）牛蹄塘組下部黑色頁巖中產出有營底棲固著生活的海綿動物而生活于沉積物表面的宏體生物的生長與繁殖需要一定量的氧氣[6]，這就說明湖南天門山牛蹄塘沉積早期的海水底部可能處于有氧環境。研究區薄片發現少量放射蟲（圖2f），放射蟲為海生單細胞原生動物，不溶解的硅質殼堆積于海底，成為放射蟲軟泥，浮游生物的鈣質殼易于溶解，所以它可以成為深海沉積標志[7]，有可能研究區域為深海環境，這就對需要氧的浮游植物或動物不利生存。在研究的薄片當中我們發現了黑色金屬礦物（圖2g）利用反射顯微鏡可以進一步確定所發現的金屬為黃鐵礦（圖2h），還發現了以黃鐵礦包裹的礦化生物結構（圖2i），一般形成高含量的有機質和黃鐵礦表示缺氧，研究區中有機碳和黃鐵礦含量普遍較高，所以我們可以確定研究區為缺氧環境。

圖2 湖南天門山牛蹄塘組生物化石

4 結論

黑色頁巖代表缺氧的沉積環境[8]。另外，湖南天門山牛蹄塘組見有星點狀的黃鐵礦的黑色頁巖普遍被認為是缺氧的、還原環境下的沉積[5,9]，而與牛蹄塘沉積期繁盛的生物似乎相矛盾。微量元素比值(Ua=Utotal-Th/3)從4.53到63.54變化，顯示燈影組到牛蹄塘組為含氧-缺氧過渡的地球化學環境，表明牛蹄塘組的缺氧環境也存在突變[9]。在該地區黑色頁巖中產出有豐富的浮游植物和動物，它們需豐富的氧生活和繁殖，這就表研究區的沉積環境中的上層水體為充氧的環境，我們看到分布在礦層中未黃鐵礦化的，海綿骨針化石和一些藻類，放射蟲化石基本保持，所以認為這些浮游生物為快速堆積和沒有受到到后期的變動，并且快速沉積成巖。當然我們知道有機質的保存和演化在缺氧環境中都較為有利，經過對樣品薄片中化石的研究和對化石礦物結構的分析，結合前人的研究成果，推測湖南天門山牛蹄塘組底部的沉積環境主要為快速沉積、缺氧、溫暖的海相大陸邊緣。研究區的早寒武世黑色巖系在缺氧的環境中出現大量海綿骨針化石，使得這些有機質不會被輕易氧化，在研究區黑色巖系的成巖過程中，浮游生物豐富，生物死亡后再海底聚集了豐富的生物遺體和有機質。

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以生物化石組合特征來剖析湖南天門山寒武系牛蹄塘組底部的沉積環境

■丹增卓瑪 董正閣

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-36-2