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上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式

蔡全升 陈孝红 王传尚 张保民 韩京 张国涛 刘安 罗胜元 李海 张淼 李培军 李炎桂

蔡全升, 陈孝红, 王传尚, 张保民, 韩京, 张国涛, 刘安, 罗胜元, 李海, 张淼, 李培军, 李炎桂. 上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 43-53. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0205
引用本文: 蔡全升, 陈孝红, 王传尚, 张保民, 韩京, 张国涛, 刘安, 罗胜元, 李海, 张淼, 李培军, 李炎桂. 上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 43-53. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0205
Cai Quansheng, Chen Xiaohong, Wang Chuanshang, Zhang Baomin, Han Jing, Zhang Guotao, Liu An, Luo Shengyuan, Li Hai, Zhang Miao, Li Peijun, Li Yangui. Occurrence characteristics and depositional model of graptolites from the black shale in the Upper Ordovician Wufeng Formation and Lower Silurian Longmaxi Formation[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 43-53. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0205
Citation: Cai Quansheng, Chen Xiaohong, Wang Chuanshang, Zhang Baomin, Han Jing, Zhang Guotao, Liu An, Luo Shengyuan, Li Hai, Zhang Miao, Li Peijun, Li Yangui. Occurrence characteristics and depositional model of graptolites from the black shale in the Upper Ordovician Wufeng Formation and Lower Silurian Longmaxi Formation[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 43-53. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0205

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0205
基金项目: 

中国地质调查局地质调查项目 DD20179615

国家重大科技专项 2016ZX05034001-002

湖北省自然科学基金项目“鄂西地区五峰组-龙马溪组富有机质页岩时空分布与古地理研究” 2018CFB330

详细信息
    作者简介:

    蔡全升(1988—),男,助理研究员,主要从事沉积地质与页岩气基础地质调查研究工作。E-mail: cqsh0713@163.com

    通讯作者:

    陈孝红(1964—),男,研究员,主要从事地层古生物研究和页岩气地质调查工作。E-mail: yccxiaohong@163.com

  • 中图分类号: Q915.813+1

Occurrence characteristics and depositional model of graptolites from the black shale in the Upper Ordovician Wufeng Formation and Lower Silurian Longmaxi Formation

  • 摘要: 在总结前人研究的基础上,综合岩石矿物、地球化学等分析测试资料对宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩层系中笔石的赋存状态及其沉积环境进行了深入研究。结果显示:五峰组-龙马溪组黑色页岩中笔石的赋存状态存在显著差异,笔石的丰度由下至上呈现由高到低的变化趋势,硅质炭质页岩中的笔石丰度最高,以杂乱堆积为主,部分可见弱定向排列特征;灰绿色泥岩与黑色硅质页岩中笔石丰度低,以碎片为主,且硅质页岩中的笔石碎片细小。笔石的分异度在纵向上也呈现出规律性变化,赫南特阶笔石分异度最低,埃隆阶与凯迪阶对应的笔石分异度高。综合研究表明,不同笔石赋存状态所对应的有机碳质量分数w(TOC)、围岩性质、氧化还原条件、古海洋环境与水动力条件均有所差异:高笔石丰度的页岩往往对应着较高的w(TOC);石英质量分数在40%~60%的黑色页岩中笔石最为发育;笔石在弱氧化和还原环境中均能保存,但还原环境更有利于笔石的大规模富集;纵向上笔石丰度与分异度变化均受到了古环境的显著影响, 赫南特冰期造成了笔石的大量死亡和分异度的显著降低;笔石的大量混杂堆积显示悬浮沉积是主要的沉积作用方式,而定向排列的笔石应是深水底流作用的结果。基于上述页岩中笔石赋存状态差异及其沉积地质指示,深入分析了不同笔石赋存状态的沉积环境并建立了五峰组-龙马溪组沉积期的笔石堆积模式。

     

  • 图 1  晚奥陶世-早志留世华南古地理研究区位置及五峰组-龙马溪组笔石带划分(据文献[16, 20]修改)

    Figure 1.  Paleogeographic location of the study area during the Late Ordovician to Early Silurian and subdivision of the graptolite biozones within the Wufeng and Longmaxi Formations in the Yangtze region

    图 2  宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩层系笔石丰度特征

    a.硅质炭质页岩,笔石数量大于80,面笔率约70%,龙马溪组,鄂宜页2井;b.硅质炭质页岩,笔石数量大于70,面笔率约42%,五峰组,鄂宜页3井;c.硅质炭质页岩,见少量笔石,面笔率小于5%,五峰组,鄂宜页3井;d.硅质页岩,仅见2个笔石碎片,龙马溪组,鄂宜页3井;e.灰黑色含炭页岩,笔石数量13,面笔率约7%,部分笔石破碎,龙马溪组,鄂宜页3井;f.灰绿色泥页岩,未见笔石,龙马溪组,鄂宜页2井

    Figure 2.  Typical photos of graptolites abundance in different lithological rocks in the Wufeng and Longmaxi Formations, Yichang area

    图 3  笔石定向性特征及五峰组-龙马溪组黑色页岩笔石排列特征照片

    a.笔石无定向排列模型,笔石体混杂堆积;b.笔石弱定向排列模型,存在一个主体笔石方向;c.笔石定向排列模型,基本上所有笔石体均指向同一方向;d.硅质炭质页岩,笔石无定向排列,五峰组,鄂宜页3井;e.硅质炭质页岩,笔石弱定向排列,五峰组,鄂宜页2井;f.硅质炭质页岩,笔石定向排列,五峰组,鄂宜页2井

    Figure 3.  Features of graptolites directionality and typical photos from the Wufeng and Longmaxi Formations, Yichang area

    图 4  鄂西地区五峰组-龙马溪组笔石分异度特征(数据引自文献[22, 24, 27-28])

    Figure 4.  Changes of the graptolite diversity from the Wufeng Formation to Longmaxi Formation in west Hubei Province

    图 5  宜昌地区鄂宜页3井五峰组-龙马溪组黑色岩系笔石丰度与有机碳变化特征

    Figure 5.  The variation of graptolites abundance and TOC in black shale of the Wufeng and Longmaxi Formations from Well EYY3, Yichang area

    图 6  宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色岩系笔石丰度与有机碳含量相关性特征

    Figure 6.  The relationship between graptolites abundance and TOC of the black shale in the Wufeng and Longmaxi Formations, Yichang area

    图 7  宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩笔石丰度与围岩矿物组分的相关性

    Figure 7.  The relationship between graptolites abundance and mineral content of black shale in the Wufeng and Longmaxi Formations in Yichang area

    图 8  五峰组-龙马溪组黑色页岩笔石丰度与氧化还原环境的关系

    Figure 8.  The relationship between graptolites abundance and oxidation-deoxidation environment of black shale in the Wufeng and Longmaxi Formations

    图 9  宜昌地区鄂宜页2井五峰组赫南特阶笔石丰度变化

    a.大灭绝期大量笔石化石与赫南特贝共存,笔石体数量超过90个,赫南特阶Normalograptus extraordinarius带;b.大灭绝后期页岩笔石丰度较低,赫南特阶Normalograptus persculptus带顶部

    Figure 9.  The variation of graptolites abundance in black shale of the Hirnantian in the Wufeng Formation from Well EYY2, Yichang area

    图 10  鄂宜页3井五峰组受深水底流改造的的黑色页岩镜下特征

    a.黑色硅质炭质页岩,可见陆源碎屑及硅质海绵骨针定向排列,五峰组;b.黑色含粉砂质炭质页岩,可见由砂质碎屑与富有机质黏土层组成水平纹层

    Figure 10.  Arthroscopic characteristic of the black shale in the Wufeng Formation from Well EYY3, Yichang area

    图 11  五峰组-龙马溪组沉积期浮游类笔石赋存堆积模式

    Figure 11.  The depositional model of planktonic graptolites during the sedimentary stage of Wufeng and Longmaxi Formations

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  • 收稿日期:  2019-06-29

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