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二叠纪末生物大灭绝后的早三叠世时期生物与环境十分异常,是显生宙最为特殊的时期之一。南盘江盆地早三叠世地层剖面发育完整,碳酸盐岩沉积较厚,特殊沉积现象丰富,微生物岩、蠕虫状灰岩和巨鲕等“错时相”沉积已经引起了广泛关注,而该地区台地边缘斜坡相的下三叠统剖面普遍发育厚层碳酸盐岩角砾岩沉积则受到较少关注,本文以古生物学与地史学、沉积岩石学、沉积古地理学和层序地层学等学科理论为指导,通过对该时期碳酸盐岩角砾岩的宏观沉积特征和微观特征综合研究来详细分析其成因类型,研究其环境指示意义,总结其时空分布规律,探讨其早三叠世特殊的沉积背景下与生物复苏之间的关系。
碳酸盐岩角砾岩属于粗碎屑岩的范畴,它是指一类砾石以碳酸盐岩为主要成分(通常大于75%)的角砾岩,碳酸盐岩角砾岩属于异地沉积,沉积多发育在浅水碳酸盐岩台地向深水盆地过度的台缘斜坡带,指那些已固结或半固结的碳酸盐岩沉积物由于一定的诱因经过一定距离的搬运再沉积到其他沉积地层中而沉积下来的岩体,角砾的时代一般要老于基质的时代或者与基质时代大致相当。碳酸盐岩角砾岩常见类型主要包括风暴成因的竹叶状灰岩、岩崩或垮塌角砾岩、碎屑流角砾岩等。
本文选取代表上扬子台地边缘上斜坡相的小摆托剖面、下斜坡相的四大寨剖面和孤立台地边缘斜坡相的明塘剖面三条剖面为研究对象,分别对其碳酸盐岩角砾层进行产出层位、厚度、上下层沉积和接触关系、角砾大小、种类、含量、磨圆度、支撑类型、粒序特征和特殊沉积等宏观特征描述,采集不同层位不同类型的角砾和围岩,通过室内的岩石薄片的单偏光显微镜下观察,研究角砾和基质的组成成分,区分角砾与围岩的异同,角砾之间、角砾和围岩之间的接触关系,根据角砾和基质中的沉积物(鲕粒)和化石(有孔虫、管壳石等)进行分析角砾物源分析,综合碳酸盐岩角砾宏观特征和微观特征分析其成因类型。
综合每个剖面的碳酸盐岩角砾宏观特征和产出特征,对其宏观沉积类型进行分类并建立模式图,其中小摆托剖面具有两种沉积类型,分别为高密度透镜体灰岩角砾层和高密度正粒序灰岩角砾层;四大寨剖面具有三种类型,分别为块状高密度灰岩角砾层、块状高密度正粒序灰岩角砾层和中厚层低密度角砾层;明塘剖面分为四种类型,分别为巨厚层-块状灰岩角砾层、块状白云岩角砾层、紫红色灰岩-泥灰岩厚层角砾层和中厚-巨厚生屑灰岩角砾层。结合微观显示角砾和基质中沉积物的特征(鲕粒等沉积现象和化石等),分析各剖面碳酸盐岩角砾岩的成因类型。小摆托剖面的碳酸盐岩角砾岩沉积为具有正粒序和无粒序两种碎屑流沉积,四大寨剖面为同生垮塌角砾灰岩沉积、高密度正粒序碎屑流沉积和低密度颗粒碎屑流沉积,明塘剖面主要为高密度碎屑流沉积,部分层位为竹叶状灰岩的风暴沉积和含同生角砾碎屑流沉积。
通过对该地区典型剖面的碳酸盐岩角砾岩的时空分布分析,早三叠世碳酸盐岩角砾岩时空分布具有明显特征,时间上,碳酸盐岩角砾主要分布于早三叠世中晚期,其中代表孤立台地边缘斜坡相的明塘剖面、关刀剖面和稍深水的边阳剖面角砾分布时间跨度较大,角砾层占总地层的比例也较厚;空间上,代表斜坡相的小摆托、拉来槽、明塘、关刀、边阳和四大寨剖面下三叠统均或多或少含有碳酸盐岩角砾沉积,而代表台地相的大文、打讲剖面则不含,其中孤立台地边缘相的明塘剖面和关刀剖面角砾层最厚,含量和类型均较多。
早三叠世中晚期发育的碳酸盐岩角砾沉积可能是在早三叠世到中三叠世南盘江盆地演化,加以台地沉积速率高于盆地,斜坡变陡的地形因素,由风暴作用或地震作用等外力因素诱导等综合因素形成的。早三叠世大量发育的碳酸盐岩角砾沉积一定程度上反映了该时期的环境因素的动荡,之后中三叠世仅有关刀剖面和青岩剖面等有部分小规模角砾沉积,大多剖面均发育正常的碳酸盐岩沉积,而大规模的生物复苏也从中三叠世安尼期开始。因而早三叠世晚期的碳酸盐岩角砾反映了当时海洋环境的动荡,这种动荡的环境可能是导致二叠纪末大灭绝之后的生物迟缓复苏的原因之一。