四川涼山下三疊統(tǒng)江湖組一段遺跡組構(gòu)的發(fā)現(xiàn)

四川涼山下三疊統(tǒng)江湖組一段遺跡組構(gòu)的發(fā)現(xiàn)

遺跡群結(jié)構(gòu)是指沉積（巖石）中生物擾動(dòng)和生物侵蝕所留下的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。這是每個(gè)時(shí)期干擾生物活動(dòng)的最終記錄。遺跡組構(gòu)分析強(qiáng)調(diào)生物活動(dòng)與沉積物之間的相互關(guān)系,不僅僅局限于遺跡化石的識(shí)別、鑒定和解釋,而是擴(kuò)展到了沉積物中遺跡化石之間在時(shí)間和空間上的相互關(guān)系,以及不同深度(或梯階)遺跡化石保存的可能性與特定條件等方面,因而能更精確地解釋沉積環(huán)境(作者首次對(duì)四川峨眉山龍門洞剖面下三疊統(tǒng)嘉陵江組一段中的遺跡化石和遺跡組構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)描述,初步探討了該地區(qū)沉積環(huán)境中的遺跡化石特征和遺跡組構(gòu)分布,為闡明該地區(qū)的沉積演化提供了新的遺跡學(xué)信息。1背斜斷裂帶的發(fā)育峨眉山龍門洞下三疊統(tǒng)剖面位于四川省峨眉山市西南約5km的天景鄉(xiāng)挖斷山至龍門洞地段。該剖面全長(zhǎng)約1.5km(圖1),屬挖斷山背斜北東翼。剖面中地層沿公路及龍門河畔連續(xù)裸露,近于直立,部分地層略有倒轉(zhuǎn)。剖面層序完整、沉積相標(biāo)志豐富,且周邊交通方便,是研究濱岸沉積相的理想剖面之一。中生代末期的燕山運(yùn)動(dòng),奠定了峨眉山地質(zhì)構(gòu)造的輪廓,新構(gòu)造期的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)及其伴隨的青藏高原的抬升,造就了峨眉山。受東西向主壓應(yīng)力的擠壓,山體出現(xiàn)了強(qiáng)烈的褶皺和斷裂,并沿峨眉山大斷層的斷裂面迅速抬升達(dá)海拔2000,m左右,形成峨眉山背斜。峨眉山背斜開初還是一個(gè)呈南北向隆起的整體,但是其邊緣又形成了一系列的斷層,將背斜分割成若干大斷塊,特別是主壓應(yīng)力在北西、北東方向的“X”分壓應(yīng)力所造成的北西向斷層,更進(jìn)一步分割了峨眉山背斜,形成一系列復(fù)背斜及復(fù)向斜,斷裂極為發(fā)育。龍門洞剖面位于次一級(jí)褶曲構(gòu)造單元———挖斷山背斜的北東翼。龍門洞剖面出露地層由上二疊統(tǒng)沙灣組、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、嘉陵江組和中三疊統(tǒng)雷口坡組等組成,分布穩(wěn)定,各巖性段和亞段在全區(qū)范圍內(nèi)具有良好的可對(duì)比性,表明區(qū)內(nèi)基本無(wú)地層缺失。嘉陵江組主要由海相碳酸鹽巖、陸源碎屑巖和硬石膏巖組成,含雙殼類、腹足類、介形類、有孔蟲、菊石和牙形石等生物化石,與下伏飛仙關(guān)組呈整合接觸。由下至上劃分為4個(gè)巖性段。其中,下部嘉一、二段以近岸的海相碳酸鹽巖與陸源碎屑巖混積為特征,中部的嘉三段以海相灰?guī)r占優(yōu)勢(shì),上部的嘉四段主要由白云巖和硬石膏巖組成。文中的研究層段為嘉一段,該段發(fā)育各種良好的原生沉積構(gòu)造和形態(tài)清晰的遺跡化石,缺乏實(shí)體化石。2本段中、下沉積型作者通過(guò)對(duì)嘉陵江組的巖石類型組合、古生物化石、沉積構(gòu)造、沉積序列等沉積相標(biāo)志的詳細(xì)研究,并結(jié)合早三疊世嘉陵江期四川盆地為一碳酸鹽臺(tái)地的區(qū)域沉積背景(嘉一段巖性主要為介屑亮晶灰?guī)r、交錯(cuò)層理砂巖及具波狀、透鏡狀層理的暗紅色粉砂質(zhì)泥巖,厚約65,m,由3種基本組合形式(圖2)構(gòu)成的50多個(gè)序列組成。單個(gè)序列厚0.3～2.1,m,一般1,m左右。最完整的序列如圖2-b所示,但多出現(xiàn)于本段的中、下部;最普遍存在的序列如圖2-c所示;圖2-a的組合形式多見(jiàn)于本段下部。介屑亮晶灰?guī)r主要由介形蟲、有孔蟲(砂盤蟲)、腹足類、雙殼類及牙形石的骨骸組成,底面常呈沖刷接觸,在同一層灰?guī)r中,時(shí)見(jiàn)多次沖刷疊加,沖刷面上含滯留礫石或?yàn)闇艚樾级逊e。斜層理、羽狀交錯(cuò)層理較常見(jiàn)。單層厚0.1～0.7,m,在本段上部較穩(wěn)定,在下部則呈透鏡狀或常尖滅。交錯(cuò)層砂巖呈透鏡狀,灰色,細(xì)至中粒,分選好,常具中至大型板狀層理或交錯(cuò)層理,也見(jiàn)有中型羽狀交錯(cuò)層理及脈狀層理。在砂、泥巖互層時(shí),常發(fā)育重荷模、包卷層理等泄水構(gòu)造。單層厚0.1～0.5,m,在本段下部相對(duì)較發(fā)育。暗紅色粉砂質(zhì)泥巖,以具波狀及透鏡狀層理為特征,波痕十分發(fā)育,但其類型、大小、方向變化很快遺跡化石也很豐富并常與波痕共生但形態(tài)單調(diào),以針柱狀潛穴為主。在本段下部,粉砂質(zhì)泥巖常被沖刷切割,充填向上變細(xì)的小型河口壩沉積。粉砂質(zhì)泥巖層頂面,鉆孔多且集中,可能代表潮上硬底,發(fā)育干裂、障礙痕等。本段頂部為內(nèi)碎屑白云巖,顆粒支撐,含有少量有孔蟲碎屑,顆粒含量達(dá)80%以上,可能屬于高潮灘沉積,白云巖化是潮上成巖作用形成的。從沉積序列上看,嘉陵江組一段總體(圖3)是潮下渠道及潮間坪沉積,潮上(白云巖)及河流沉積只在局部序列中存在。3關(guān)于u形潛穴的爭(zhēng)議根據(jù)生態(tài)或造跡生物的行為習(xí)性分類,本區(qū)嘉一段中所發(fā)現(xiàn)的遺跡化石可分為3大類:1)居住跡(Domichnia):Arenicolitesisp.,Diplocraterionisp.,Skolithosisp.,Psilonichnusupsilon,Palaeophycustubularis;2)進(jìn)食跡(Fodinichnia):Cochlichnusanguineus,Helminthopsisisp.,Protovirgulariaobliterata;3)逃逸跡(Fugichnia)。根據(jù)個(gè)體遺跡的分析推測(cè),這些化石的造跡生物主要為甲殼類,軟體動(dòng)物以及蠕蟲動(dòng)物等。遺跡化石大多為全浮痕(fullrelief)和上浮痕(epirelief)保存,文中遺跡屬特征描述參見(jiàn)《中國(guó)遺跡化石》一書(似沙蠋跡Arenicolites(Salter,1857)似沙蠋跡未定種Arenicolitesichnosp.(圖4-A,4-B,Ar.)描述:簡(jiǎn)單無(wú)蹼狀構(gòu)造的U形潛穴,U形管垂直于層面,在巖層表面上橫切面為一對(duì)圓形管,有襯里,管徑4～8,mm,兩管之間間距為15～25,mm,深約20,mm,內(nèi)跡保存。被動(dòng)充填,充填物砂質(zhì)含量較多。討論:Arenicolites與Diplocraterion、Rhizocorallium均為U形潛穴,區(qū)別是Diplocraterion與層面垂直,并具蹼狀構(gòu)造;Rhizocorallium亦具蹼狀構(gòu)造,但與層面平行或略傾斜。Arenicolites是蠕蟲類環(huán)節(jié)動(dòng)物和小型甲殼動(dòng)物的居住構(gòu)造,多在低能濱岸混合潮坪環(huán)境中發(fā)現(xiàn),一般為水體能量較低的淺水環(huán)境。此處Arenicolites與Psilonichnus共生,其形成于潮間坪環(huán)境。分布:14層,16層,17層,19層,20層,25層,29層,32層,34層。討論:該遺跡屬為廣相遺跡,常見(jiàn)于復(fù)理石相,在潮坪、潟湖等淺海臺(tái)地和陸相河湖沉積及洪積平原也有所發(fā)現(xiàn)。分布:26層,30層。雙杯跡Diplocraterion(Torell,1870)雙杯跡未定種Diplocraterionichnosp.(圖4-C)描述:不規(guī)則的U形潛穴,垂直層面,具蹼狀構(gòu)造。層面上常見(jiàn)成對(duì)的圓形管口,兩管口之間為直線形或弧線,多數(shù)管口間可見(jiàn)紫紅色充填物,顏色一般與圍巖不同,管口直徑約5,mm,兩管間距2～4,cm,潛穴深度3～4,cm,一般不超過(guò)6cm。該遺跡大多數(shù)發(fā)現(xiàn)在細(xì)砂巖層中。討論:該構(gòu)造為濾食性動(dòng)物(如多毛類、甲殼動(dòng)物等)的居住潛穴,一般分布在高能波浪地帶,其蹼狀構(gòu)造可以反映環(huán)境侵蝕和沉積的階段性變化。Diplocraterion與Rhizocorallium的區(qū)別是前者垂直層面,后者與層面近平行或斜交,且后者個(gè)體一般比前者大很多。Diplocraterion常見(jiàn)于濱海地區(qū)潟湖、潮坪、港灣水道沉積和潮下三角洲體系,屬Skolithos相。分布:14層,16層,17層,19層,20層,25層,27層,29層,32層,34層。擬蠕形跡Helminthopsis(Heer,1877)擬蠕形跡未定種Helminthopsisichnosp.(圖4-F)描述:簡(jiǎn)單彎曲,與波痕共生,無(wú)分叉,直徑約3～5,mm左右,長(zhǎng)約4～5,cm,充填物顏色與圍巖相同。討論:分布:19層,26層。原小枝跡Protovirgularia(McCoy,1850)斜形原小枝跡ProtovirgulariaobliterataKsiazkiewicz1977(圖4-H)描述直或微彎曲的柱狀遺跡表面有中溝和模糊的V形紋飾,直徑約4,mm,有的有分枝,保存長(zhǎng)短不等,短的約2.5～3,cm,較長(zhǎng)的可達(dá)十幾厘米,常與波痕共生,一般為底跡保存。討論:該遺跡在泥盆紀(jì)及之前常見(jiàn)于深海濁流環(huán)境,石炭紀(jì)之后則主要產(chǎn)于淺水和開放陸架環(huán)境的沉積物中(HanandPickeriu,1994)。分布:25層,26層,28層,30層,31層,32層,33層。古藻跡Palaeophycus(Hall,1847)管狀古藻跡Palaeophycustubularis(Hall,1847)(圖4-G)描述:柱狀潛穴,直到彎曲,與層面平行,外表光滑,襯壁薄,直徑3～5,mm,長(zhǎng)度從幾厘米到十幾厘米不等,多數(shù)互相疊復(fù),少見(jiàn)穿叉。討論:與該屬其他類型的區(qū)別在于沒(méi)有紋飾。分布:15層,19層,23層,25層,26層,28層,30層,31層,32層,33層。螃蟹跡Psilonichnus(分叉形螃蟹跡Psilonichnusupsilon(圖4-A,Ps)描述:近垂直、柱狀且無(wú)襯壁的居住潛穴,內(nèi)跡保存,形態(tài)變化大,有J形、Y形分叉或不規(guī)則U形等。直徑4～8,mm,長(zhǎng)20～60mm。潛穴充填物以砂質(zhì)較多。討論:這類遺跡的造跡生物主要是甲殼類的螃蟹或其他生態(tài)習(xí)性類似的動(dòng)物,常見(jiàn)于前濱最上部、海灘濱后、沖溢扇和潮上坪沉積環(huán)境,反映中低能的濱淺海環(huán)境(CurranandPemberton,1984)。分布:14層,16層,17層,19層,20層,25層,27層,29層,32層,34層。石針跡Skolithos(Haldemann,1840)石針跡未定種Skolithosichnosp.(圖4-A,Sk)描述:垂直或近垂直層面分布的圓柱狀潛穴,偶爾有呈J型構(gòu)造的潛穴。潛穴多發(fā)育在灰白色細(xì)砂巖中具暗紫紅色襯壁與圍巖邊界清晰寬約4,mm,長(zhǎng)8～20,mm,有的潛穴被截頂,有的潛穴之間有明顯的梯階現(xiàn)象。討論:Skolithos是時(shí)空分布都很廣泛的遺跡屬,從前寒武紀(jì)晚期到全新世地層均有發(fā)現(xiàn),空間上也廣泛存在于各種環(huán)境,主要是高能海洋環(huán)境、尤其是近岸淺海環(huán)境,在深海下峽谷和水道中也有發(fā)育。造跡生物為環(huán)節(jié)動(dòng)物(Annelids)和帚蟲動(dòng)物(Phoronida)(層位:14層,16層,17層,19層,20層,25層,29層,32層,34層。4遺跡組構(gòu)的特征根據(jù)嘉一段遺跡化石的形態(tài)特征和梯階分布,識(shí)別出2個(gè)遺跡組構(gòu):Arenicolites遺跡組構(gòu)和Palaeophycustubularis遺跡組構(gòu)。作者主要從遺跡組構(gòu)的豐度和分異度、生物擾動(dòng)強(qiáng)度及潛穴在剖面上的變化等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。遺跡組構(gòu)豐度指生物擾動(dòng)在剖面上的豐富程度,用一定層內(nèi)每平方米遺跡的數(shù)量來(lái)表示,單位為n/m式中:μ4.1關(guān)于in執(zhí)行的遺跡組構(gòu)動(dòng)物聯(lián)系特征該遺跡組構(gòu)主要發(fā)育在嘉一段細(xì)砂巖中,底層較松軟,因此遺跡化石大多具有厚度不同的泥質(zhì)襯壁,組成分子包括:Arenicolitesisp.,Diplocraterionisp.,Skolithosisp.,Psilonichnusupsilon,豐度較高,有疊覆現(xiàn)象。遺跡化石條帶在剖面上頻繁出現(xiàn)。該組構(gòu)在剖面上出現(xiàn)了6次(圖5),潛穴直徑多為4～8,mm,深約3,cm;局部層面有較細(xì)小的遺跡,分布于灰白色砂屑灰?guī)r上部,層面下部伴生有魚骨狀層理,潛穴直徑約為2～3,mm,深度約2～3,cm;分布于較厚層細(xì)砂巖中的潛穴,直徑稍粗,深度略大,一般處于正常砂坪環(huán)境。對(duì)Arenicolites遺跡組構(gòu)進(jìn)行逐層生物擾動(dòng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)可知(圖6),擾動(dòng)指數(shù)為2、3的層在整套沉積物中所占百分比較高,約為25%,未擾動(dòng)層為30%,擾動(dòng)指數(shù)為1的層為10%,擾動(dòng)指數(shù)為4、5的層厚均為5%,均質(zhì)層沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。平均擾動(dòng)指數(shù)為1.8,說(shuō)明Arenicolites遺跡組構(gòu)的總體擾動(dòng)水平不高。由此可見(jiàn),物理過(guò)程對(duì)Arenicolites遺跡組構(gòu)的形成有重要的控制作用4.2種遺跡組構(gòu)的擾動(dòng)特征該遺跡組構(gòu)主要發(fā)育在暗紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖底層,常與波痕伴生,組成分子包括Cochlichnusanguineus,Helminthopsisisp.,Palaeophycustubularis,Protovirgulariaobliterata。該組構(gòu)在層面上共出現(xiàn)了7次(圖7),直徑約3～6,mm,短的只有2～3,cm,長(zhǎng)可達(dá)20～30,cm,一般短的和中等長(zhǎng)度的比較常見(jiàn),長(zhǎng)遺跡較少。該組構(gòu)以Palaeophycustubularis為主,多與層面平行分布,也有垂直層面的,底層面上可見(jiàn)圓狀凸起;Cochlichnusanguineus僅有零星分布,一般遺跡都比較長(zhǎng),約有20～30,cm;Helminthopsis在底層面上常呈波狀或馬蹄狀彎曲,偶有短小分枝;較短的Protovirgulariaobliterata一般呈雁式排列,同一方向的遺跡大致平行分布,較長(zhǎng)的Protovirgulariaobliterata則呈不規(guī)則S形彎曲。該遺跡組構(gòu)生物擾動(dòng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)如圖8所示,擾動(dòng)指數(shù)為2的層厚度百分比約為35%,未擾動(dòng)層為25%,擾動(dòng)指數(shù)為1的為10%,指數(shù)為3的為20%,指數(shù)為4的為10%,指數(shù)為5的為5%,平均擾動(dòng)指數(shù)為2,總體擾動(dòng)水平較低。組構(gòu)分異度較高,中等—較高豐度,多數(shù)為沿平面分布的遺跡化石,梯階結(jié)構(gòu)較淺,圍巖中伴生有波痕、脈狀層理、透鏡狀層理,反映了水體能量強(qiáng)弱的交替性變化。而遺跡化石的低密度和高豐度則反映了水體能量總體相對(duì)較低,水體及沉積物中食物豐富。因此,Palaeophycus遺跡組構(gòu)總體上反映了水深較淺、水面變化比較頻繁的潮間泥坪環(huán)境。4.3泥質(zhì)粉砂巖遺跡嘉一段的Arenicolites遺跡組構(gòu)和Palaeophycustubularis遺跡組構(gòu)垂向分布具有一定規(guī)律性,含Palaeophycustubularis的泥質(zhì)沉積物與含Arenicolites的砂質(zhì)沉積物在剖面上交替出現(xiàn)(圖9)。剖面最下部最早出現(xiàn)的是植物根跡,該層位處于飛仙關(guān)組沉積時(shí)期向嘉陵江組沉積時(shí)期的過(guò)渡期,開始時(shí)鹽度變化不是很大,淺水地區(qū)仍然有植物生存。向上5m的泥質(zhì)粉砂巖層面上發(fā)育Palaeophycustubularis遺跡組構(gòu),再向上砂質(zhì)沉積物中開始發(fā)現(xiàn)Arenico-lites遺跡組構(gòu),砂、泥沉積物大致上呈互層分布。該體系以沉積進(jìn)食構(gòu)造和濾食構(gòu)造并存為特征。低沉積速率、中—高生物擾動(dòng)的泥質(zhì)層與高沉積速率、低生物擾動(dòng)的砂層在剖面上交替出現(xiàn)。砂質(zhì)沉積物中發(fā)育重荷模、包卷層理等泄水構(gòu)造,平行層理、羽狀交錯(cuò)層理及脈狀層理等,每個(gè)層理的紋層或前積紋層面上還發(fā)育有很薄的暗紫紅色泥層(泥披),以穿層遺跡為主;暗紫紅色泥質(zhì)沉積物則以發(fā)育緩波狀層理和透鏡狀層理為特征,并有大量的水下收縮裂隙,這類構(gòu)造常常與半咸水環(huán)境有關(guān)(Pembertonetal.,1992)。波痕十分發(fā)育,層面或近層面遺跡化石呈底跡或表跡保存。砂泥沉積中偶爾含厚度較大的砂屑灰?guī)r,以生物碎屑、鮞粒、內(nèi)碎屑為主,側(cè)向上厚度變化大,發(fā)育斷續(xù)狀波紋層理、羽狀交錯(cuò)層理等,遺跡化石罕見(jiàn),推測(cè)是水動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng)的潮溝沉積,遺跡化石不容易保存。根據(jù)上述特征,Arenicolites遺跡組構(gòu)和Palaeophycus遺跡組構(gòu)代表了河口灣環(huán)境中的潮坪沉積(潮間砂泥混合坪),沉積速率快慢交替,巖性變化較快,鹽度不正常,只有少數(shù)適應(yīng)半咸水條件的底棲生物生存。其生物分異度比正常潮坪環(huán)境的要低,因此遺跡化石的分異度也不是很高,