四川江油吉安村养马坝组古生物化石特征及其环境探讨

谭耕莉, 李志伟, 赵 波, 李 瑞, 王仕海, 倪 凡

(四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队,四川 成都 610213)

0 引言

古生物化石作为地质遗迹资源的一种类型,是不可再生的自然遗产,是地球历史的见证。古生物化石可为研究古地理、古气候、古环境、地球的演变、生物的进化、动植物生活习性和繁殖方式提供十分珍贵的实物证据,特定时期特有的古生物化石出露可为区域的地层划分、对比、沉积类型、沉积相的确定提供可靠的证据[1],具有不可估量的价值。腕足动物化石以其地质历程长、地理分布广、演化较快的特点,成为古生物学研究的重要门类之一[2]。四川龙门山泥盆系发育完整、出露良好、连续、化石丰富,前人[3-7]对甘溪、平驿铺、雁门坝等区域泥盆纪腕足动物化石做过较为系统的调查研究,但养马坝一带研究资料却极少。养马坝附近的吉安村一带广泛分布着泥盆系地层,含有丰富的古生物化石,以腕足动物化石居多。本文通过对该区域内动物化石的调查,并初步探讨分析其沉积环境,为该区域古环境的研究提供有利佐证。

1 地质背景

江油市吉安村构造位置处于扬子板块北缘,位于上扬子地台西北缘的龙门山前山推覆带,北川—映秀断裂带和马角坝—通济场—双石断裂带之间[8-9](图1),仰天窝向斜的北西翼[10]。区域内构造活动频繁,特殊地理位置使吉安村地区构造类型复杂,层内断层、褶皱、劈理现象较多见。

吉安村一带分布地层为中泥盆统养马坝组,局部受构造活动影响,岩石较破碎,岩性主要为灰—灰黄色泥岩、泥质砂岩夹砂屑灰岩,分布少量灰黑色粉砂质板岩。根据前人调查资料[10],仰天窝向斜的北西翼,地层发生倒转,产状为320°～340°∠60°～80°,局部因层内构造地层产状发生变化,倾向NE;泥质砂岩层面分布的波痕沉积构造(图2)也可印证地层存在倒转。前人研究结果显示,养马坝组内部因不同的岩性可分为二台子段和养马坝段[10-14],二台子段岩性以灰岩为主,为泥晶、亮晶生物碎屑灰岩、礁灰岩,产大量珊瑚;养马坝段则以碎屑岩为主,为砂岩、粉砂质泥岩夹少量生物碎屑灰岩,下部以砂、页岩夹灰岩,顶部以泥晶生物碎屑灰岩为特征(图3)。根据岩性对比,研究区所属地层为养马坝组养马坝段。

图2 泥质砂岩层面的波痕沉积构造

图3 龙门山地区早-中泥盆世地层综合柱状图(据文献[10-14]修改)

2 实测地层剖面

综合考虑动物化石分布和基岩出露情况,此次研究选择在吉安村附近的公路壁上测制地层剖面1条。该剖面位于养马坝组养马坝岩性段内,其展布方向为近EW向,起点坐标为N32°10′38.74″、E105°1′1.07″ (图4)。

图4 吉安村养马坝组短剖面图

剖面测制产状变化如图4所示,地层层序列述如下:

中泥盆统养马坝组(D2y):未见顶。厚>17.2 m分层8岩性为灰黑色劈理化薄层粉砂质板岩夹薄层灰黄色岩屑灰岩,岩石较破碎。未见化石出露。厚12.5 m分层7岩性为灰黑色中厚层状砂屑灰岩,有石英硅化脉插入,脉宽约2 cm。未见化石出露。厚8.4 m分层6为断层破碎带。层内岩石发生强劈理化、碎裂岩化,局部可见灰岩透镜体分布,其长轴方向与断层面平行。个别灰岩透镜体中可见极少量的腕足化石,灰岩转石中可见珊瑚化石。厚30 m分层5灰黑色强劈理化薄层粉砂质板岩夹薄层灰黄色岩屑灰岩,岩石破碎严重。化石含量较高,可见较多的腕足化石,杂乱分布。厚4.3 m分层4薄—中层状砂屑灰岩,局部夹少量薄层灰黑色粉砂质板岩。可见较多弓石燕化石。厚4.7 m分层3灰黑色强劈理化薄层粉砂质板岩夹薄层灰黄色岩屑灰岩,岩石破碎严重,含较多的腕足、棘皮化石,化石分布无规律,杂乱分布。厚3.9 m分层2薄—中层状砂屑灰岩,局部夹少量薄层灰黑色粉砂质板岩。层内可见褶皱发育。在该层剖面仅可见个别腕足化石,数量极少。厚3.0 m分层1灰黑色强劈理化薄层粉砂质板岩夹薄层灰黄色岩屑灰岩,岩石破碎严重,含少量弓石燕、海百合茎化石,化石分布无规律,杂乱分布。厚1.3 m未见底。

3 生物化石组合

研究区内古生物化石沿着枫顺乡猫儿垭—吉安村—六合村的厚六路公路上均有断续分布,主要赋存于泥岩、泥质砂岩和粉砂质板岩中,砂屑灰岩中仅见少量化石分布,局部灰岩转石中可见珊瑚化石。经鉴定,研究区域内出露的主要生物化石包括腕足化石和少量棘皮化石、珊瑚化石及头足化石,腕足化石整体分布最广泛,数量最多。所采样品中共鉴定出腕足化石4个属,分属于石燕目和扭月贝目,包括有Desquamatiasp.A、Euryspiriferkumaliuensis?、Otospiriferxiejiawanensis?、Chonetessp.。腕足化石大小1～10 cm,大小不均,大部分保存较完整。此外,在研究区内还发现有珊瑚化石,经鉴定为床板珊瑚类,疑似为Parastriatoporasp.?;头足化石包括Spyrocerassp. 和Ormocerassp. (图5),棘皮化石仅有海百合茎化石出露。珊瑚化石、头足化石和海百合茎化石总体分布较少,且不完整,仅在局部可见有个别出露。从研究区内出露的动物化石种类看,均为海生动物化石,其中Otospiriferxiejiawanensis为华南区泥盆纪时期特有的腕足动物[1],与Euryspiriferkumaliuensis? 同为早泥盆世埃姆斯期生物,出露的珊瑚化石和头足化石经鉴定其时代均指向早—中泥盆世。

4 分布埋藏特征

研究区内古生物化石分布整体无明显规律。珊瑚化石主要保存在砂屑灰岩中,较破碎,不完整,数量较少,呈块状群体,外形圆柱状,形态个体多角柱状(图6a);头足化石仅发现2个不完整角石化石,体管呈串珠状,壳表可清晰见横环,保存于泥质砂岩中(图6b)。在岩层中偶可见海百合茎的碎块,多为横截面,呈短柱状,数量少散乱分布于岩层中。

研究区内腕足化石含量最高,在灰黄色泥质砂岩、灰黑色—灰褐色砂板岩及灰岩中均有分布,以泥质砂岩和砂板岩中含量最多,偶尔可见腕足化石的集群产出,分布不均匀(图6c)。大部分腕足化石背壳、腹壳均保留,部分壳体纹饰、喙部、中槽等清晰可见;整体分布杂乱、无规律,大小不一,在岩层层面上凸面向上紧密或零散排列,但啄部指向并无一致性。

研究区内腕足化石埋藏方式按照形态可分为两种:①背、腹壳连接,以腕足化石生前形态完整保存,是研究区内腕足化石主要埋藏方式;②背壳或腹壳单独保存,仅在局部有少量出露(图6d)。按照埋藏数量多少可分为群体保存和零散保存,其中群体保存的腕足化石大多个体较小,同属或不同属,仅在局部露头可见;大部分腕足化石还是以零散保存为主。据此,吉安村一带腕足化石应是属于原地埋藏或近原地埋藏。

5 沉积环境探讨

岩性组合、化石组合、沉积环境三者之间存在关联,沉积环境可影响岩性组合和化石组合组成因子,岩性组合、化石组合的揭露可帮助科研工作者分析沉积环境。

前人[11-12,15-17]已对养马坝组岩性、岩相做过较全面研究,养马坝组整体为一套位于正常浪基面以下,风暴浪基面以上的浅海陆棚沉积[14],岩性主要为浅灰—灰色中厚层状砂岩、粉砂岩夹生物屑微晶灰岩、泥岩[10],具有典型的陆源碎屑和碳酸盐在同一沉积体系或背景下混积沉积特征[17-20]。研究区内岩性主要为灰色—灰黄色泥岩、泥质砂岩夹砂屑灰岩,局部夹粉砂质板岩,此外,在泥质砂岩层面可见明显波痕沉积构造(图2)。岩性组合特征及沉积构造表明当时沉积环境具有一定水动力作用,将陆源碎屑、海底泥砂等搅动,海水变得浑浊,陆源碎屑也卷入碳酸盐岩沉积中,同时也抑制了对环境清洁度要求高的珊瑚等造礁生物的发育,应该是研究区内仅在砂屑灰岩中见到少量珊瑚碎块的主要原因;波痕沉积构造表明为浅海沉积环境,但沉积深度最大可到正常浪基面附近[14]。腕足动物生活环境是不能容忍大颗粒碎屑的,陆源碎屑的粒级变化不大,并且要求海水盐度正常[7];原地埋藏或近原地埋藏的腕足化石介壳保存较完整,数量较多,多为凸面向上平卧稳定状态沉积,无明显搬动迹象;研究区内主要的腕足化石多为石燕类,石燕类属于暖水型分子[21];部分腕足化石壳体较厚,个体较大,进一步表明当时沉积环境气候偏暖,有利于腕足动物的生长。各种迹象表明沉积环境趋于稳定,水动力作用虽有,但作用不大,更多的是一种往复的震荡运动,大部分腕足化石介壳并没有遭受其破坏;沉积环境较温暖,能够接受来自陆源碎屑的沉积,沉积深度较浅,趋向于浅海陆棚环境靠近滨岸一侧,结合前人[17]研究资料,吉安村一带腕足化石沉积环境应当为碎屑混积陆棚沉积环境。

6 结论

(1)江油市吉安村一带分布养马坝组上部养马坝段地层,岩性主要为灰色—灰黄色泥岩、泥质砂岩夹砂屑灰岩,局部受构造活动影响,分布少量灰黑色粉砂质板岩。岩性组合显示具有典型的陆源碎屑和碳酸盐在同一沉积体系或背景下混积沉积特征。

(2)吉安村一带地层中保存有丰富的古生物化石,包括腕足化石、珊瑚化石、头足化石和棘皮化石,化石时代指向均为早—中泥盆世。古生物化石含量最多的为腕足化石,大部分介壳保存完整,部分壳体纹饰、喙部、中槽等清晰可见,多为凸面向上平卧稳定状态沉积,无明显搬动迹象,属于原地埋藏或近原地埋藏。

(3)根据岩性组合特征、化石组合特征和化石埋藏特征,初步分析吉安村腕足化石沉积环境为碎屑混积陆棚沉积环境。