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白云岩在地质历史中广泛分布,其沉积特征、成因解释和环境意义一直以来是碳酸盐岩研究中的热点和难点。白云岩的丰度在地质历史中具有显著的差异,多与特殊的古气候、古海洋环境参数的变化相一致,故具有重要的古环境意义。中、晚寒武世期间全球白云岩广泛分布;同时,海洋后生动物分异度较低、微生物岩发育。这说明白云岩丰度变化与生物多样性变化之间存在必然的联系,或两者同时受控于特殊的气候和古海洋因素的变化。华南扬子台地中、上寒武统白云岩发育,但由于其厚度大、岩性单调、缺乏化石,其沉积学研究程度较低,特别是白云岩的成因存在诸多争论。 本研究对华南扬子台地内部区域(湖北兴山古洞口剖面)、台地边缘区域(湖南温塘轶事坡剖面)和台地外上斜坡区域(安徽石台梓桐剖面)的中、上寒武统进行了生物地层学、沉积学和地球化学方面的研究,结合国内外相关研究领域最新研究进展和成果、区域地质和古地理背景资料,在年代地层学、海平面变化、白云岩化作用和古环境等方面取得了以下4点新的认识和研究成果: 1.对扬子区中、上寒武统白云岩,尤其是台地内部的中、上寒武统覃家庙群和三游洞群,进行了生物地层和地层层序的研究。通过三叶虫研究,确定覃家庙群的底界为黔东统都匀阶。结合前人工作,认为湖北兴山古洞口剖面覃家庙群和三游洞群地层的时代为黔东统都匀阶的顶部至芙蓉统牛车河阶的顶部。湖南温塘轶事坡剖面的石冷水组和娄山关群的时代为武陵统台江阶的中部至牛车河阶的顶部;安徽石台梓桐剖面的团山组、青坑组、唐村组的时代为武陵统古丈阶至牛车河阶的顶部。 2.本文通过对湖北兴山古洞口、湖南温塘轶事坡和安徽梓桐3条中、上寒武统剖面的野外考察,结合室内岩石光面的观察和显微镜观察,识别出10个沉积相;4种沉积旋回类型,重建中、晚寒武世上扬子区的沉积环境:台地内部主要为浅海陆棚的潮下带环境;台地边缘出现环潮汐带环境;台地外上斜坡以深水碳酸盐盆地环境为主。通过沉积相与沉积旋回的叠置方式,本研究进行了高分辨率海平面变化曲线的恢复,在湖北兴山古洞口剖面划分出7个三级旋回,18个四级旋回,并利用Fischer图解的半定量方法进行可容纳空间的讨论;在湖南温塘轶事坡剖面划分出6个三级旋回,13个四级旋回:在湖南温塘轶事坡剖面划分出3个三级旋回,9个四级旋回。 3.按照结构-成因分类原则,将研究区中、上寒武统白云岩划分为3类:Ⅰ类型它形-半自形结构非平直晶面泥晶白云岩、Ⅱ类型半自形-自形结构平直晶面细晶白云岩和Ⅲ类型它形-半自形结构非平直晶面中-粗晶白云岩。结合岩石学和碳、氧同位素地球化学的分析,得出Ⅰ类型白云岩,形成于地表准同生期或成岩最早期蒸发海水的作用;Ⅱ类型白云岩形成于准同生期后的早成岩阶段白云岩化作用;Ⅲ类型白云岩形成于成岩作用的晚期白云岩化作用。研究认为,扬子台地内部的白云岩化主要以中等盐度白云岩化和埋藏白云岩化为主,台地边缘区为萨巴哈模式、中等盐度白云岩化和埋藏白云岩化,可能有微生物白云岩化的参与。 4.通过沉积物的时间演化序列和沉积相的空间展布形式的讨论,得出扬子区中、晚寒武世海平面整体下降。台地主体经历了从页岩盆地(或深潮下带)到浅潮下带环境的演变,沉积类型从较深水的陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积向较浅水碳酸盐岩沉积的转变。中、晚寒武世扬子台地的白云岩沉积特征反映了该时期独特的气候和古海洋条件。中、晚寒武世炎热的气候使得陆表海高盐度环境的增多和微生物作用增强影响了大规模白云岩的沉积。