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湖南马底驿地区晚石炭世-早二叠世地处雪峰古陆边缘,沉积了一套海陆交互相地层,古生物化石丰富,古岩溶发育,海平面变化频繁,呈现出多旋回性的沉积地层为生物地层、层序地层分析提供了良好的研究剖面。
在前人的研究基础上,本文通过对野外一条主干剖面详细测制,对岩性、沉积构造、生物类别进行观察,并采集了大量的样品,现场露头进行层序地层分析;室内对所采的珊瑚、蜓、有孔虫进行样品前期处理及后期鉴定,磨制了一套系统的岩石薄片,并对古生物和薄片进行一系列照相工作,整理归纳碳酸盐岩的碳、氧同位素和粘土矿物的地化数据,本文通过野外和室内的大量研究工作取得如下几点认识:
1.对马底驿剖面上石炭统一下二叠统古生物化石进行了系统的研究,建立起5个蜓类化石带,自下而上为Pseudostaf fella带、Fusulinella带、Pro tri tici tes-Mon tiparus带、Tritici tes带、Pseudoschwagerina带;2个四射珊瑚组合:Hillia-Antheria-Arachnastraeaasia tica组合和Pseudozaphrentoids mapinensis组合;2个有孔虫组合:Te tra taxisEndo thyra组合、Gl obi val vul ina-Pseudoglandulina组合。蜓类生物带与国外进行对比大体一致。从古生态方面来看,表现出赤道附近的低纬度地带热带-亚热带气候生物特征。
2.马底驿地区晚石炭世-早二叠世的沉积环境为碳酸盐岩台地相和混积岩相沉积,在垂向上有较大的变化,受海平面变化和陆缘供给的影响。主要为生屑泥晶灰岩夹泥质条带、岩溶岩、混积岩、砂砾岩等构成,偶见平行层理、缝合线发育,含丰富保存完好的古生物,主要有蜓类、四射珊瑚、有孔虫,其次为横板珊瑚、藻类、腕足类。对薄片和沉积相的观察共识别出:碳酸盐开阔台地、局限台地、台地边缘浅滩、冲积扇、前滨砂岩相、前滨混积岩相共6个沉积环境,可划分出包壳生屑颗粒灰岩、灰泥质颗粒灰岩、亮晶生屑颗粒灰岩、钙质绿藻灰泥质颗粒灰岩、假鲕细晶-粉晶灰岩等22个微相类型。
3.马底驿剖面晚石炭世-早二叠世地层中古岩溶构造及沉积发育,如古溶洞、溶沟、溶缝、砂岩墙、紫红色泥岩、岩溶角砾岩等。随着海平面的变化发生了多次古岩溶事件,形成了多个古岩溶旋回。
4.从马底驿剖面碳氧同位素值的变化特征显示,δ13C值区间为-3.74~2.54,海相陆相交替出现,在51-58层为最大值,同时海侵亦达到最大范围。多数Z值小于120指示为陆相环境,岩溶作用广泛发育。由于当时处于正常盐度的碳酸盐岩台地和陆棚区,蒸发作用导致的δ180值的变化可以忽略不计,因此主要由海平面变化的影响所致。
5.通过比较分析粘土矿物含量变化,能指示相对气候条件的改变。其中伊利石/蒙脱石混层矿物含量最多,一般在15%~44%之间,平均值为28%,反映出以潮湿炎热气候为主。其次是高岭石和伊利石,含量最少的绿泥石平均值仅为3.33%,但在5、22、23、34、35、58、60层数值偏高,气候向干冷条件的渐变趋势,恰好与海平面下降相对应。伊蒙混层、高岭石以及伊利石的同时出现说明该区的气候变化处于温暖的半干旱-潮湿气候环境,本区晚石炭世-早二叠世至少发生了13次比较大的古岩溶作用。
研究区晚石炭世-早二叠世海平面变化较为频繁,但变化规律明显,可识别出5个三级层序。马平组共划分出2个三级层序,大埔组共划分出3个三级层序,其旋回层序大致可以与邻区甚至世界其它地区地层进行很好的对比,表明研究区沉积层序受控于全球海平面变化,并与冈瓦纳大陆冰川活动有关。