安徽巢湖平頂山西坡剖面下三疊統(tǒng)殷坑組瘤狀灰?guī)r特征

林春明+張妮+張霞+于進(jìn)+王淑君

摘 要：對(duì)安徽巢湖平頂山西坡剖面下三疊統(tǒng)殷坑組瘤狀灰?guī)r中瘤體與基質(zhì)的礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、化學(xué)成分及地球化學(xué)等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：瘤狀灰?guī)r在殷坑組極其發(fā)育，由瘤體和基質(zhì)兩部分組成；瘤體主要多為灰色、淺灰色或灰白色微晶灰?guī)r、泥晶微晶灰?guī)r和微晶泥晶灰?guī)r，主要礦物是方解石，占整個(gè)瘤體的54%～85%，次為石英、斜長(zhǎng)石和黏土礦物等陸源物質(zhì)，還含少量的黃鐵礦；基質(zhì)顏色較深，以黃色、褐黃色和黃灰色鈣質(zhì)泥巖為主，泥質(zhì)微晶灰?guī)r次之，與瘤體相比，基質(zhì)中方解石礦物明顯減少，石英、黏土礦物明顯增加，斜長(zhǎng)石含量變化不大；按瘤體的排列方式將瘤狀灰?guī)r劃分為斷續(xù)狀、條帶狀和雜亂狀3種類型，其是后期差異性壓實(shí)與壓溶作用逐漸增強(qiáng)的結(jié)果；剖面中斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r最先出現(xiàn)，而且出現(xiàn)的層位多，厚度大，主要發(fā)育在上斜坡環(huán)境，僅少量出現(xiàn)在下斜坡，然后為條帶狀瘤狀灰?guī)r，分布在下斜坡，雜亂狀瘤狀灰?guī)r出現(xiàn)的層位最少，厚度最小，最不發(fā)育，僅分布在深水盆地環(huán)境。

關(guān)鍵詞：沉積特征；沉積環(huán)境；瘤狀灰?guī)r；礦物組成；地球化學(xué)；殷坑組；下三疊統(tǒng)；安徽

中圖分類號(hào)：P588.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The mineral composition， structure， chemical composition and geochemistry characteristics of nodules and matrix from Lower Triassic Yinkeng Formation at West Pingdingshan section in Chaohu of Anhui， China were systematically studied. The results show that nodular limestones are composed of nodules and matrix， and develop well in Yinkeng Formation； nodules are mainly composed of microcrystalline limestone， micritic micrite and microcrystalline micrite calcite with the color dominated by gray， light gray and gray white； the main minerals of nodules are mainly calcite， accounts for 54%-85%， the rest part is made up of quartz， plagioclase and clay minerals， and also contain a small amount of pyrite； the matrix occurs predominantly of yellow， brown-yellow and yellow-gray calcareous mudstones， followed with pelmicrite； compared to nodules， matrix contains less calcite mineral， more quartz and clay minerals； there are three types of the nodular limestone， including banded nodular limestone， discontinuous nodular limestone and random nodular limestone； the three types are the result of combined processes of the differential compaction， and gradually enhance pressure solution during the diagenesis； discontinuous nodular limestone occurs first within many layers and thicker， and develops mainly in the upper part of slope； then， banded nodular limestone distributes in the lower part of slope； at last， random nodular limestone is thinner and develops poor， only appears in deep water basin environment.

Key words： sedimentary characteristic； sedimentary environment； nodular limestone； mineral composition； geochemistry； Yinkeng Formation； Lower Triassic； Anhui

0 引 言

地質(zhì)歷史中，凡是具有瘤狀形態(tài)及相似產(chǎn)出特征的灰?guī)r被統(tǒng)稱為瘤狀灰?guī)r[1]。這種灰?guī)r在中國(guó)前寒武紀(jì)、古生代和中生代地層中均廣泛分布，如廣東凡口和廣西大廠地區(qū)中上泥盆統(tǒng)[2]、云南東北部及貴州北部二疊系[3]、四川西北地區(qū)下志留統(tǒng)王家灣組和寧強(qiáng)組[1]、中揚(yáng)子地區(qū)下三疊統(tǒng)大冶組[4]、新疆庫(kù)魯塔格地區(qū)下奧陶統(tǒng)巷古勒塔格組[5]、河北燕山地區(qū)中元古界高于莊組[6]、浙江常山地區(qū)奧陶系硯瓦山組[7]等地層中均有不同程度的瘤狀灰?guī)r發(fā)育。在沉積地層中，瘤狀灰?guī)r巖石特征明顯，層位穩(wěn)定，具有一定厚度，是地層劃分和對(duì)比的良好標(biāo)志層[2]，它還可以為分析沉積環(huán)境和沉積條件提供可靠的信息[1]，因此，深入研究瘤狀灰?guī)r具有十分重要的地層對(duì)比和古環(huán)境恢復(fù)意義。

安徽巢湖地區(qū)下三疊統(tǒng)發(fā)育齊全，出露良好，是下?lián)P子地區(qū)進(jìn)行地層學(xué)、古生物學(xué)、巖石及沉積學(xué)、巖石地球化學(xué)等方面研究的理想場(chǎng)所[8-12]。該區(qū)早三疊世研究一直備受重視，主要涉及生物地層[13-16]、層序地層[17-18]和碳氧同位素演化[16，19-21]等方面，而針對(duì)下三疊統(tǒng)瘤狀灰?guī)r的研究則主要集中在巖石學(xué)和成因方面[22-25]，對(duì)瘤狀灰?guī)r礦物學(xué)、巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)方面的研究仍顯薄弱。本次研究采集15個(gè)殷坑組樣品分別做了薄片鑒定、X射線衍射、碳氧同位素、主量和微量元素測(cè)試，通過(guò)野外露頭觀察描述和室內(nèi)分析，對(duì)安徽巢湖平頂山西坡剖面下三疊統(tǒng)殷坑組瘤狀灰?guī)r的巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)特征等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，并在此基礎(chǔ)上恢復(fù)了瘤狀灰?guī)r形成時(shí)的古環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

巢湖地區(qū)位于安徽省中部（圖1），平頂山位于巢湖地區(qū)西北近郊，離城中心不足5 km，平頂山西坡剖面為采石修路所掘，基本垂直地層走向，十分有利于野外地質(zhì)工作的開(kāi)展。平頂山的最高點(diǎn)海拔不超過(guò)200 m，山體基本上都由早三疊世地層構(gòu)成為一緊閉向斜的核部，核心軸部位于山頂及相連的山脊處。向斜朝NNE向仰起，故整個(gè)地層序列基本上由北往南變新，二疊系—三疊系界線及下伏二疊系見(jiàn)于北部地區(qū)的山坡上和南部地區(qū)的山腳下，北部的平頂山一帶保留最新地層為下三疊統(tǒng)上部南陵湖組下段，其上的地層及中三疊統(tǒng)僅見(jiàn)于南部的馬家山一帶[18]。

安徽巢湖地處下?lián)P子地塊西北緣，西以郯城—廬江斷裂帶與華北板塊相分隔（圖1）。根據(jù)地層的巖性、巖相、古生物等特征，巢湖早三疊世地層由老至新分別為殷坑組（T1y）、和龍山組（T1h）和南陵湖組（T1n），各組之間呈整合接觸，與下伏上二疊統(tǒng)大隆組灰黑色放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖連續(xù)過(guò)渡[16，25]。瘤狀灰?guī)r十分發(fā)育，主要分布在殷坑組以及和龍山組中，平面上出露在平頂山北坡、西坡剖面以及馬家山剖面，平頂山西坡剖面最為發(fā)育。殷坑組沉積時(shí)期的海域具有自東南向西北依次為淺水碎屑巖臺(tái)地、淺水碳酸鹽巖臺(tái)地、深水斜坡和深水盆地“四分”的古地理格局[26]（圖1）。在和龍山組沉積時(shí)期，古地理地貌仍然保持“四分”格局，但南部的淺水環(huán)境有所擴(kuò)張，深水環(huán)境向北退縮，北部的深水斜坡逐漸變?yōu)闇\水碳酸鹽巖臺(tái)地。在南陵湖組沉積時(shí)期，“四分”的特點(diǎn)已不甚清楚，淺水沉積區(qū)繼續(xù)向北擴(kuò)張，深水沉積區(qū)則繼續(xù)向北退縮；至南陵湖組沉積后期，本區(qū)已全部變成以灘、局限海為特征的淺水沉積區(qū)[26]。

2 垂向分布特征和巖石學(xué)特征

2.1 垂向分布特征

根據(jù)野外露頭實(shí)測(cè)資料[8]，安徽巢湖平頂山西坡剖面殷坑組劃分為25層，厚36.54 m（圖2），這與前人提出的平頂山北坡、西坡剖面殷坑組厚度約38 m的數(shù)據(jù)相當(dāng)[27-28]。

殷坑組整體分為上、下兩套巖性組合（圖2）：下組合由第1～19層組成，以泥巖、泥頁(yè)巖、泥質(zhì)微晶灰?guī)r、含泥微晶灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r呈韻律性沉積為特征，菊石以O(shè)phiceras和Lytophiceras為主，雙殼類以殼瓣薄、紋飾細(xì)弱的Claraia griesbachi和Claraia concentrica為主，牙形石以Hindeodus typicalis 和Neogondolella krystyni為主；上組合由第20～25層構(gòu)成，為泥頁(yè)巖夾少量瘤狀灰?guī)r，菊石以Prionolobus和Gyronites為主，雙殼類以Eumorphotis inaequicostata和Eumorphotis huancangensis為主，牙形石以Neosspathodus kummeli和Neosspathodus dieneri為主[15，28]。殷坑組還見(jiàn)有少量水平覓食潛穴生物遺跡，以Palaeophycus、Ophiomorpha、Chondrites、Brookvalichnus、Planolites為主，這些化石個(gè)體保存完整，大小參差分布，顯示原地埋藏特點(diǎn)，生活在較閉塞的潮下帶靜水環(huán)境[29]。泥巖和泥頁(yè)巖呈青灰色、灰色和灰黑色，含黃鐵礦，產(chǎn)雙殼類、菊石等化石，水平層理發(fā)育，反映低能較深水強(qiáng)還原環(huán)境沉積的特點(diǎn)。

瘤狀灰?guī)r由瘤體和基質(zhì)兩部分組成，按瘤體的排列方式將瘤狀灰?guī)r劃分為條帶狀、斷續(xù)狀和雜亂狀 3種類型（圖3）。條帶狀瘤體為邊緣波狀起伏的層狀微晶灰?guī)r，微晶灰?guī)r已發(fā)生細(xì)頸化或局部被拉斷，其與泥巖為互層沉積，且平行于層面；斷續(xù)狀者則表現(xiàn)為瘤體相互分離，斷續(xù)排列，具有明顯的方向性；雜亂狀者表現(xiàn)為瘤體相互分離，雜亂排列，其間充填基質(zhì)，方向性不明顯[7]。條帶狀、斷續(xù)狀和雜亂狀瘤狀灰?guī)r在巢湖平頂山西坡剖面上呈規(guī)律性分布，斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r分布在殷坑組第12～19層[圖2和圖3（a）、（b）]，條帶狀瘤狀灰?guī)r主要分布在殷坑組第19～20層[圖3（b）]，雜亂狀瘤狀灰?guī)r零星分布在殷坑組第22、24層[圖2、圖3（c）]。總體上，斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r最先出現(xiàn)，而且出現(xiàn)的層位多，厚度大，最為發(fā)育，然后為條帶狀瘤狀灰?guī)r，且在第19層中條帶狀瘤狀灰?guī)r與斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r呈不等厚互層[圖3（b）]，雜亂狀瘤狀灰?guī)r出現(xiàn)的層位最少，厚度最小，最不發(fā)育（圖2）。

2.2 巖石學(xué)特征

研究剖面殷坑組瘤狀灰?guī)r由瘤體和基質(zhì)兩部分組成[圖3（d）]。瘤體多為灰色、淺灰色或灰白色[圖3（d）、（e）]，常呈不規(guī)則條帶狀、似橢球狀和疙瘩狀，無(wú)明顯搬運(yùn)、磨圓和分選的跡象，大小不一，小者0.4 cm×1.2 cm，大者呈條帶與基質(zhì)互層分布，占巖石體積的40%～80%，大都順地層走向分布。瘤體主要為微晶灰?guī)r、泥晶微晶灰?guī)r和微晶泥晶灰?guī)r，組成礦物以微晶或泥晶方解石為主。微晶方解石直徑在1～4 μm，電子顯微鏡下透射光能夠透過(guò)巖石薄片，但視域比較暗，標(biāo)本上可見(jiàn)白、灰、灰黃、灰藍(lán)色渾濁狀很細(xì)的物質(zhì)，肉眼難辨別出顆粒；泥晶方解石直徑更小，在4 μm 以下，電子顯微鏡下透射光不能透過(guò)巖石薄片，視域黑暗。根據(jù)全巖X射線衍射實(shí)驗(yàn)分析，瘤體主要礦物是方解石，占整個(gè)瘤體的54%～85%，次為石英、斜長(zhǎng)石和黏土礦物等陸源物質(zhì)，黏土礦物主要包括伊利石、綠泥石（表1），此外，瘤體還含少量的黃鐵礦[圖4（a）]。瘤體內(nèi)生物碎屑含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）很少，一般小于5%，以菊石類和薄殼扁平型雙殼類為主，也有少量腕足類和牙形石化石[17]。瘤體內(nèi)部縫合線和黏土膜發(fā)育，大致呈放射狀、束狀、鋸齒狀分叉合并，尖滅再現(xiàn)，將瘤體分隔成大小不一的不規(guī)則塊體[圖3（f）、（g）]，有時(shí)可見(jiàn)瘤體邊緣因縫合線穿切而呈撕裂狀[圖3（d）]。微晶或泥晶方解石中CaCO3含量在44.33%～76.95%之間，平均為64.87%，不溶組分含量在23.05%～55.67%之間，平均為35.14%（表2），這也表明瘤體礦物組成是以方解石為主。

Qz為石英；Cal為方解石；Pl為斜長(zhǎng)石；Pyt為黃鐵礦；I為伊利石；I/S為伊蒙混層；θ為衍射角基質(zhì)顏色較深，呈黃色、褐黃色和黃灰色[圖3（d）、（e）]，顆粒細(xì)小。與瘤體相比，基質(zhì)中方解石礦物明顯減少，石英、黏土礦物明顯增加，斜長(zhǎng)石含量變化不大（表1），基質(zhì)中CaCO3含量在29.00%～49.79%之間，平均為40.42%，不溶組分含量在50.21%～71.00%之間，平均為59.63%（表2），這表明基質(zhì)礦物組成主要為黏土礦物，包括伊利石、綠泥石、蒙皂石及伊蒙混層，方解石次之，也見(jiàn)少量的黃鐵礦[圖4（b）]，生物碎屑含量在2%左右，個(gè)別可達(dá)3%，因此，基質(zhì)巖性以鈣質(zhì)泥巖為主，泥質(zhì)微晶灰?guī)r次之，在沉積時(shí)接受了較多的陸源物質(zhì)的供應(yīng)。

瘤體與基質(zhì)接觸關(guān)系主要有兩種不同的表現(xiàn)：一種為接觸界線截然明顯，呈港灣狀或波狀[圖3（d）左側(cè)和圖3（e）]；另一種則表現(xiàn)為接觸界線不甚分明，呈逐漸過(guò)渡關(guān)系，方解石含量向瘤體方向逐漸增加[圖3（d）右側(cè)和圖3（f）]。瘤體在基質(zhì)中的排列方式有條帶狀、斷續(xù)狀和雜亂狀3種。條帶狀瘤體為邊緣波狀起伏的層狀灰白色微晶灰?guī)r，微晶灰?guī)r已發(fā)生細(xì)頸化或局部被拉斷，其與黃灰色鈣質(zhì)泥巖互層沉積，且平行于層面，瘤體的成層性極好[圖3（b）]，重結(jié)晶和溶蝕作用較弱[圖3（e）]；泥灰比低，瘤體中CaCO3含量在65.22%～76.95%之間，平均為72.26%，不溶組分含量在23.05%～34.75%之間，平均為27.74% （表2），方解石含量比較高，占整個(gè)條帶狀瘤體的80%～85%（表1）。斷續(xù)狀者則表現(xiàn)為瘤體相互分離，斷續(xù)排列，瘤體之間被泥質(zhì)充填，成層性較好，具有明顯的方向性[圖3（a）、（b）]，一些小的微晶方解石瘤體“漂浮”在基質(zhì)中，內(nèi)部發(fā)育縫合線[圖3（h）]，部分定向或雁行排列，重結(jié)晶較弱，但溶蝕作用明顯變強(qiáng)[圖3（d）、（h）]；富泥貧灰，泥灰比高，瘤體中CaCO3含量在44.33%～76.26%之間，平均為60.77%，不溶組分含量在23.74%～55.67%之間，平均為39.23%，與條帶狀瘤狀灰?guī)r相比，灰質(zhì)含量明顯減少，泥質(zhì)明顯增加（表2），方解石含量明顯減少（表1）。雜亂狀者為瘤體相互分離，雜亂排列，其間充填基質(zhì)，方向性不明顯，瘤體呈懸浮狀分布于基質(zhì)中[圖3（c）、（f）]，重結(jié)晶變化不大，溶蝕作用更為強(qiáng)烈[圖3（f）、（i）]；泥灰比居于條帶狀和斷續(xù)狀瘤體之間，瘤體中CaCO3含量在62.84%～69.27%之間，平均為66.05%，不溶組分含量在30.73%～37.16%之間，平均為33.95%（表2），方解石含量居于條帶狀和斷續(xù)狀瘤體之間（表1）。上述3種形式瘤體所對(duì)應(yīng)的碳酸鹽巖分別稱為條帶狀瘤狀灰?guī)r、斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r和雜亂狀瘤狀灰?guī)r。

綜上所述，瘤體和基質(zhì)在顏色、礦物組成、化學(xué)成分組成及顯微構(gòu)造等方面均存在明顯差異（表3）。這種差異在巖石的風(fēng)化面顯得尤為突出，表現(xiàn)為瘤體易遭受風(fēng)化淋濾，而基質(zhì)不易遭受風(fēng)化淋濾，由于瘤體的溶解流失，從而使瘤狀灰?guī)r表面呈孔洞狀或蜂窩狀，如浙江常山國(guó)家地質(zhì)公園門(mén)口展示出的黃泥塘剖面奧陶系硯瓦山組瘤狀灰?guī)r樣品從1998年豎立到2008年，經(jīng)歷10年時(shí)間風(fēng)化淋濾，瘤狀灰?guī)r樣品頂部表面呈孔洞狀或蜂窩狀[7]，越靠近上部孔洞越大。

3 沉積環(huán)境恢復(fù)

瘤狀灰?guī)r在沉積環(huán)境恢復(fù)中具有重要的科學(xué)意義。瘤狀灰?guī)r是特殊沉積環(huán)境的產(chǎn)物[1]，它對(duì)有關(guān)沉積環(huán)境和沉積條件可以提供可靠的信息[30]。但前人對(duì)瘤狀灰?guī)r形成的沉積環(huán)境爭(zhēng)論較大，相應(yīng)提出了瘤狀灰?guī)r形成于較淺水的碳酸鹽臺(tái)地[31-32]、臺(tái)地邊緣斜坡[5，24，33-35]、深水盆地及陸棚[2，36-38]、孤立的深海高地[39-41]等不同認(rèn)識(shí)。本文從巖石學(xué)、礦物學(xué)、古生物學(xué)和地球化學(xué)等方面對(duì)安徽巢湖平頂山殷坑組瘤狀灰?guī)r形成的沉積環(huán)境進(jìn)行論述。

根據(jù)地層的巖性、沉積構(gòu)造、成巖作用、特殊沉積物、古生物組合等，殷坑組自下而上發(fā)育4個(gè)沉積旋回（圖2），即4個(gè)四級(jí)層序，整體構(gòu)成一個(gè)Ⅱ類三級(jí)層序的上升半旋回。第1個(gè)沉積旋回由第1～10層構(gòu)成，厚2.4 m，形成1個(gè)四級(jí)層序，層序底界面為Ⅱ類層序界面，因?yàn)槎B紀(jì)末的海水沒(méi)有完全退出本地區(qū)，二疊紀(jì)—三疊紀(jì)地層和生物群連續(xù)過(guò)渡，沒(méi)有明顯的沉積間斷[17]；本旋回巖性由灰色泥質(zhì)微晶灰?guī)r與灰（青灰） 色中層泥巖和灰色薄層泥頁(yè)巖構(gòu)成韻律沉積，明顯包含6個(gè)小韻律沉積；本旋回泥質(zhì)微晶灰?guī)r向上逐漸變薄，泥巖及泥頁(yè)巖向上逐漸變厚，灰泥比逐漸變小，這種在不足1 m范圍內(nèi)韻律旋回中灰?guī)r層快速減少，即被泥巖強(qiáng)烈優(yōu)勢(shì)韻律旋回所取代，表明沉積水體快速加深[42]；本旋回地層可能處于碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地環(huán)境[43-45]。第2個(gè)沉積旋回發(fā)育在第11～18層，厚10.1 m，底部巖性為灰色厚層微晶灰?guī)r，中部為8.34 m厚的灰色、青灰色斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r與青灰色、灰色、灰黑色泥巖薄互層，頂部為1.1 m厚的青灰色、灰色、灰黑色中層泥巖與灰色中薄層斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r互層，瘤狀灰?guī)r無(wú)論瘤體還是基質(zhì)的δ13C值總體上處于穩(wěn)定正漂移階段（圖2），表明海水持續(xù)變深，可能達(dá)到較深水上斜坡環(huán)境。第3個(gè)沉積旋回為第19～20層，厚6.1 m，下部為灰色厚層斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r，在12.85～13.20 m夾有條帶狀瘤狀灰?guī)r，條帶狀瘤狀灰?guī)r次生溶孔發(fā)育，被后期亮晶方解石充填，上部為青灰色薄層泥巖夾灰色薄層條帶狀瘤狀灰?guī)r；相對(duì)第2個(gè)沉積旋回來(lái)說(shuō)，本旋回地層的灰泥比要小些，而且瘤狀灰?guī)rδ13C值也持續(xù)正漂移，反映水體略有變深，可能處于較深水下斜坡環(huán)境。第4個(gè)沉積旋回發(fā)育在第21～25層，厚17.94 m，以青灰色、灰色薄層泥頁(yè)巖為主，夾少量雜亂狀瘤狀灰?guī)r，本旋回地層的灰泥比在殷坑組最低，瘤狀灰?guī)rδ13C值最大，反映水動(dòng)力極為平靜，水體繼續(xù)變深，是4個(gè)旋回中水體最深階段，可能達(dá)到了深水盆地環(huán)境[8]。綜上所述，殷坑組自下而上劃分為開(kāi)闊臺(tái)地、上斜坡、下斜坡和深水盆地4個(gè)沉積環(huán)境（圖2），其中斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r主要發(fā)育在上斜坡，僅少量出現(xiàn)在下斜坡，條帶狀瘤狀灰?guī)r分布在下斜坡，雜亂狀瘤狀灰?guī)r則出現(xiàn)在深水盆地環(huán)境。條帶狀、斷續(xù)狀和雜亂狀瘤狀灰?guī)r在剖面上呈規(guī)律性分布，也與后期成巖作用強(qiáng)度密切相關(guān)；顯微鏡下巖石學(xué)觀察表明[8]，溶蝕作用依次增強(qiáng)，重結(jié)晶作用強(qiáng)度有所波動(dòng)，但整體趨勢(shì)變?nèi)酰▓D2）。

自下而上，殷坑組開(kāi)闊臺(tái)地環(huán)境灰?guī)rδ13C值由-5.97‰上升到-3.75‰，正漂移幅度達(dá)到2.22‰；之后進(jìn)入上斜坡環(huán)境斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r發(fā)育層段，瘤體δ13C值由-4.83‰緩慢上升至-1.80‰，最大正漂移幅度達(dá)到3.03‰；進(jìn)入下斜坡環(huán)境條帶狀瘤狀灰?guī)r發(fā)育層段，δ13C值略有下降；之后在深水盆地泥頁(yè)巖和雜亂狀瘤狀灰?guī)r發(fā)育層段，δ13C值又緩慢上升至-1.17‰；進(jìn)入和龍山組底部，δ13C值上升至0.71‰?？傮w上，殷坑組灰?guī)rδ13C值處于負(fù)值區(qū)，由下到上，碳酸鹽巖（灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r） δ13C值由-5.97‰變?yōu)?1.17‰（表2、圖2），記錄了一個(gè)明顯的δ13C值正向大漂移，幅度達(dá)到4.80‰，反映了水體逐漸加深過(guò)程。這個(gè)正向大漂移本身包括了3個(gè)小的緩慢正漂移和3個(gè)小的短暫快速負(fù)向漂移（圖2），由此構(gòu)成的正向大漂移表現(xiàn)為階梯狀、旋回性的上升過(guò)程。

從微量元素分析來(lái)看，當(dāng)陸相淡水流入海洋中時(shí)，與海水混合，淡水中攜帶的Sr和Ba分別與海水中豐富的SO2-4反應(yīng)并生成SrSO4和BaSO4，但是由于BaSO4的溶解度相比于SrSO4要小，所以通常SrSO4較BaSO4遷移得遠(yuǎn)，至遠(yuǎn)海通過(guò)生物作用的途徑沉積下來(lái)。Chen等認(rèn)為沉積物中w（Sr）/w（Ba）值大于0.35便顯示淺海環(huán)境[46]，王益友等認(rèn)為淡水沉積物中w（Sr）/w（Ba）值小于1，而海相沉積物中w（Sr）/w（Ba）值大于1，w（Sr）/w（Ba）值為0.6～1.0，則為半咸水環(huán)境[47]。研究區(qū)殷坑組淺水開(kāi)闊臺(tái)地微晶灰?guī)rw（Sr）/w（Ba）平均值為0.54，上斜坡和下斜坡瘤狀灰?guī)r基質(zhì)w（Sr）/w（Ba）平均值分別為0.67和0.73，到深水盆地為0.43（表2）。前3個(gè)沉積旋回的w（Sr）/w（Ba）值顯示了該區(qū)沉積環(huán)境由淺海向深海過(guò)渡的特征，但對(duì)于深海沉積物，可能受海底熱液噴流作用的影響，其Ba含量顯著增加，例如樣品PY14的基質(zhì)和瘤體中Ba含量突然增大至1 346.18×10-6和 1 372.35×10-6（表2），此時(shí)海、陸相判定就變得不準(zhǔn)確[46]，因此，最后一個(gè)沉積旋回的低w（Sr）/w（Ba）值可能無(wú)法正確反映殷坑組的深海沉積特征。Frimmel研究認(rèn)為，非海相（湖相）灰?guī)r具有高的Sr含量（（1 078～2 483）×10-6），濱海近岸帶灰?guī)r動(dòng)蕩水體條件導(dǎo)致碎屑物質(zhì)混入，具有高的Y、Zr含量[48]。研究區(qū)瘤狀灰?guī)r基質(zhì)中Y 含量為（9.65～24.40）×10-6，平均值為18.08×10-6，Zr含量為（5.72～9.31）×10-6，平均值為6.73×10-6（表2），具有較高值，表明灰?guī)r受到陸源碎屑影響較大，因而更近于濱海近岸帶環(huán)境。深海沉積物與淺海沉積物相比，較富集Cl、Ag、Cd、Mo、Mn、Cu、Co、Ba等微量元素[49]。當(dāng)w（Mo）>5×10-6、w（Cu）>90×10-6、w（Co）>40×10-6、w（Ba）>1 000×10-6、w（Ce）>100×10-6、w（Pr）>10×10-6、w（Nd）>50×10-6、w（Ni）>150×10-6、w（Pb）>40×10-6，沉積深度可能大于250 m[50]。研究區(qū)殷坑組各樣品中Mo、Co、Ba、Ni等元素的含量普遍較低（表2），說(shuō)明該區(qū)雖然存在水體深度的變化，但普遍深度應(yīng)該小于250 m。一些以黏土吸附形式存在的元素（如Cr、Ni、V、Ba等），因黏土礦物含量常有隨水深及離岸距離的增大而增大的特點(diǎn)，這些元素也可間接指示古水深信息[51]。殷坑組樣品位置（樣品與殷坑組底界的距離）與樣品中微量元素含量的相關(guān)圖表（圖5、表2）顯示，隨樣品位置升高（樣品深度變淺），瘤狀灰?guī)r樣品中瘤體和基質(zhì)中所含Ni、V含量均逐漸增加，說(shuō)明殷坑組的沉積水體深度呈逐漸增加的趨勢(shì)。其中，瘤狀灰?guī)r樣品基質(zhì)中的Ni含量普遍高于瘤體，而V含量普遍低于瘤體，可能與瘤狀灰?guī)r形成過(guò)程中的元素分異有關(guān)。

從稀土元素分析來(lái)看，灰?guī)r及水體中稀土元素用澳大利亞后太古宙頁(yè)巖均值（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化。La、Ce 等元素異常計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[48]和[52]，即假設(shè)相鄰元素之間的差值為常數(shù)，則標(biāo)準(zhǔn)化后稀土元素異常的線性表示方法為

本剖面瘤狀灰?guī)r基質(zhì)的稀土元素總含量為（62.29～103.64）×10-6，瘤體的稀土元素總含量相對(duì)基質(zhì)較低，為（42.78～93.87）×10-6。圖6（a）為用PAAS 標(biāo)準(zhǔn)化的REE+Y分布模式，本區(qū)瘤狀灰?guī)r以輕稀土元素富集（瘤體和基質(zhì)的[Pr/Yb]PAAS值分別為1.60和1.58，[Sm/Yb]PAAS值分別為2.02和2.01），La和Ce具有明顯的負(fù)異常（瘤體和基質(zhì)的[La/La*]PAAS值分別為0.81和0.75，[Ce/Ce*]PAAS值分別為0.65和0.68），Eu基本無(wú)異常（瘤體和基質(zhì)的[Eu/Eu*]PAAS值分別為0.97和1.00）為特征（表4）。

PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的正常海水具有La正異常、Ce負(fù)異常、Gd正異常，輕稀土元素和中稀土元素相對(duì)于重稀土元素虧損[55][（圖6（a）]。熱液則以強(qiáng)烈的Eu正異常為特征，河水和其他淡水以較平緩的稀土元素配分模式為特征[56-57]。研究區(qū)殷坑組瘤狀灰?guī)rPAAS標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式與湖泊淡水、湖泊灰?guī)r的平坦分布模式有所不同，但與河口、海岸和淺海相具有一定類似性[58-59][圖6（b）]，說(shuō)明研究區(qū)瘤狀灰?guī)r的沉積環(huán)境受到大量涌入海口的陸源碎屑物質(zhì)的影響[29]，稀土元素被吸附沉淀，導(dǎo)致其與湖泊淡水的稀土元素配分模式不同，發(fā)生異常。

圖6（a）顯示，除了底部的樣品PY1處在最下端以及樣品PY2處在最上端，即最接近河口和潮間帶相的稀土元素配分模式外，其余樣品隨其與殷坑組底界的距離增大，稀土元素配分模式從河口和潮間帶相逐漸向淺海相方向移動(dòng)。整體而言，研究區(qū)樣品的稀土元素配分模式更接近淺海相特征[圖6（b）]。這說(shuō)明殷坑組沉積時(shí)期，巢湖平頂山地區(qū)海域逐漸向內(nèi)陸入侵，海水深度逐漸增加，而樣品PY1、PY2的異?？赡芘c殷坑組沉積初期東特提斯地區(qū)大規(guī)模海侵發(fā)生前的水體動(dòng)蕩有關(guān)。

成巖過(guò)程使碳酸鹽巖中元素和同位素組成可能發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō)，該過(guò)程對(duì)多數(shù)稀土元素和元素Y影響較小，即使經(jīng)歷較強(qiáng)蝕變，碳酸鹽巖中稀土元素和元素Y也十分穩(wěn)定。這是由于稀土元素和元素Y替代了方解石晶體中Ca2+的位置，且孔隙流體中含量很低。然而，稀土元素中的Eu和Ce受到氧化-還原電位的影響，改變價(jià)態(tài)而與其他稀土元素發(fā)生分異，在孔隙流體存在的情況下可形成異常[46]。殷坑組灰?guī)r中[Ce/Ce*]PAAS值同[Pr/Yb]PAAS值、[Pr/Sm]PAAS值均不具有相關(guān)性（圖7），[Eu/Eu*]PAAS值同[Pr/Yb]PAAS值、[Pr/Sm]PAAS值具有輕微的正相關(guān)性（圖8）。總體而言，上述參數(shù)之間相關(guān)性極弱，表明元素Eu、Ce在殷坑組沉積層中發(fā)生了明顯分異，指示成巖過(guò)程中稀土元素遭受明顯蝕變。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）安徽巢湖平頂山西坡剖面下三疊統(tǒng)殷坑組瘤狀灰?guī)r極其發(fā)育，橫向上分布穩(wěn)定，成層性良好，縱向上常與鈣質(zhì)泥巖、微晶灰?guī)r交替成層，具有明顯的韻律性。

（2）平頂山西坡剖面殷坑組瘤狀灰?guī)r由瘤體與基質(zhì)組成。瘤體多為淺灰色或灰白色微晶灰?guī)r、泥晶微晶灰?guī)r和微晶泥晶灰?guī)r，組成礦物以微晶或泥晶方解石為主，次為伊利石、綠泥石等黏土礦物，瘤體內(nèi)部縫合線和黏土膜發(fā)育，將瘤體分隔成大小不一的不規(guī)則塊體?；|(zhì)顏色較深，以黃色、褐黃色和黃灰色鈣質(zhì)泥巖為主，泥質(zhì)微晶灰?guī)r次之，與瘤體相比，基質(zhì)中方解石礦物明顯減少，石英、黏土礦物明顯增加，斜長(zhǎng)石含量變化不大。

（3）殷坑組自下而上劃分為開(kāi)闊臺(tái)地、上斜坡、下斜坡和深水盆地4個(gè)沉積環(huán)境。其中，斷續(xù)狀瘤狀灰?guī)r主要發(fā)育在上斜坡，僅少量出現(xiàn)在下斜坡，條帶狀瘤狀灰?guī)r分布在下斜坡，雜亂狀瘤狀灰?guī)r則出現(xiàn)在深水盆地環(huán)境。條帶狀、斷續(xù)狀和雜亂狀瘤狀灰?guī)r在剖面上呈規(guī)律性分布，也與后期成巖作用強(qiáng)度密切相關(guān)，它們的溶蝕作用依次增強(qiáng)，重結(jié)晶作用強(qiáng)度有所波動(dòng)，但整體趨勢(shì)變?nèi)酢?/p>

（4）殷坑組碳酸鹽巖δ13C值處于負(fù)值區(qū)，自下而上，由-5.97‰變?yōu)?1.17‰，記錄了一個(gè)明顯的δ13C值正向大漂移，表明沉積水體逐漸加深，因此，殷坑組碳同位素垂向上變化所反映的海平面變化趨勢(shì)與沉積相演化是一致的。微量元素、稀土元素變化也表明殷坑組沉積時(shí)期，巢湖平頂山地區(qū)海域逐漸向內(nèi)陸入侵，海水深度逐漸增加，但深度應(yīng)該小于250 m，瘤狀灰?guī)r形成的古環(huán)境應(yīng)該是處于離陸地不遠(yuǎn)、水深又較大的斜坡或深水盆地環(huán)境，瘤狀灰?guī)r形成時(shí)受到大量涌入陸源碎屑物質(zhì)的影響。

樣品測(cè)試過(guò)程中，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院賴?guó)Q遠(yuǎn)、劉倩等提供了熱忱幫助，曲長(zhǎng)偉、李達(dá)、陳順勇、王兵杰、壽昊蘊(yùn)、汪謙等參加了部分研究工作，黃志誠(chéng)、鄧程文、馮旭東等提供了熱心幫助，成文中中國(guó)石油大學(xué)（北京）吳勝和教授、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）童金南教授、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)李壯福教授提供了有益幫助，在此一并致謝！

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