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峡东地区震旦纪最早期风暴沉积记录及其地质意义

风暴岩作为突发性事件沉积产物,具有类似典型鲍马层序的沉积特征[3, 6]。然而,不同于鲍马序列,风暴沉积可分布在广大浅海陆棚至潮坪环境中,并且在风暴期的不同阶段以及不同构造位置,会形成各具特色的沉积序列组合,这一点已经被许多科研工作者所证实[2, 8-9, 13, 16-18]。震旦系陡山沱组沉积初期,受全球气候转暖和雪球崩解事件的影响,海平面呈现逐渐上升的趋势,整个中扬子地区处于潮坪—陆棚沉积环境,而峡东地区又属于区域构造较高的位置[43, 46, 48],因此研究区随着海平面的变化也就形成了两种具有明显不同环境背景的风暴沉积,分别是浅水潮坪风暴沉积和深水陆棚风暴沉积。

陡一段沉积期,处于上升状态的海平面仍然相对较浅,整体上以灰色—灰白色白云岩与深灰色或灰黄色泥岩互层为特征,主要发育风暴沉积序列Ⅳ和序列Ⅴ。风暴岩在该段较为频繁,但厚度普遍较小,一般不超过5 cm,且砾石主要为白云质砾石,呈长椭圆状,砾屑层局部砾石排列方向明显相反,表明风暴流淘洗砾石时间较长,并且其沉积过程受到了风暴流及其回流的影响。冲刷面构造较为发育,可见“V”型和“U”型沟槽和缓坡状不整合面,但规模较小,说明风暴在研究区的影响力较弱。在风暴沉积序列之间沉积的泥岩和白云岩层理欠发育,主要为一些表征弱水动力条件的波状层理或水平层理。从上述沉积背景和风暴序列特征及规模来看,说明陡一段风暴岩形成于平均高潮面以上及特大风暴面附近的潮上环境。非风暴中心的风暴流将浪基面之上的白云岩击碎,部分裹挟着砾石运移至潮上,并由于能量的差异在松软的白云岩上形成冲刷程度不同的侵蚀面,进而随着风暴能量的减弱形成风暴堆积序列(图 6a)。

图  6 峡东地区震旦系陡山沱组底部风暴沉积模式

Figure 6. Sedimentary models of storm deposits from lower part of the Sinian Doushantuo Formation, eastern Yangtze Gorges region

随着海平面在陡一段末期的迅速上升,陡二段底部整体以黑色泥页岩沉积为主,内部发育多期风暴沉积序列,主要为序列Ⅰ、序列Ⅱ与序列Ⅲ三种类型(图 6b,c)。与我们前人研究的风暴沉积不同,本段风暴沉积序列主要由含砾石泥岩层段组成,其内部夹风暴停歇期沉积的碳质泥页岩,显示为水体较深的陆棚沉积环境。与此同时,三种风暴沉积序列类型所代表的环境也存在差异,其中序列Ⅲ水体环境最深,尽管砾石层与碳质泥岩直接接触,但没有明显的冲刷面构造,且砾石主要为长扁平状顺层排列,内部未见到其他波浪作用层理,显示该风暴序列形成于风暴浪基面以下,是风暴回流或涡流将粗粒磷块岩砾石带入深水区降落沉积的结果。这表明在风暴浪基面以下,除了可以形成前人研究中发现的细粒风暴浊积岩外,还可以沉积粗粒的具粒序层理砾石层。序列Ⅱ底部发育具风暴搅动的撕裂泥岩沉积,之上为滞留砾石沉积且砾石直径明显增大,含量增多,这些砾石大多扁平状顺层排列,但局部可见倒小字型等散乱排列砾石,表明序列Ⅱ受风暴影响程度强于序列Ⅲ,应属于风暴浪基面附近的沉积产物。序列Ⅰ与序列Ⅱ相比,风暴浪对底部的冲刷作用更为明显,砾石层直接覆盖在泥岩冲刷面之上,杂乱排列砾石明显增多,但其顶部风暴间歇期沉积泥岩中并未见到大量波状层理,应属于风暴浪基面以上、正常浪基面以下的水体环境产物。总体上,震旦纪早期随着气候变暖、海平面的上升,研究区受到的风暴作用明显增强,风暴沉积序列也逐渐由潮坪浅水风暴沉积向陆棚深水风暴沉积过渡。

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