[精品论文]豫西太原组碳酸盐岩微相类型及其沉积背.doc

精品论文豫西太原组碳酸盐岩微相类型及其沉积背景宋慧波1，张璐2，胡斌1，史来亮2，刘顺喜15（1. 河南理工大学资源环境学院，河南焦作 454003；2. 山西省地球物理化学勘查院，山西运城 044000） 摘要：本文选择河南焦作和禹州太原组剖面作为豫西下二叠统代表性剖面进行了详细实测和 描述，利用偏光显微镜观察了各层碳酸盐岩中的晶粒结构、颗粒类型及微相特征，得出研究10区太原组碳酸盐岩的晶粒结构主要有 4 种，包括泥晶、细粉晶、粗粉晶和极细晶；颗粒类型主要由生物碎屑组成。依据晶粒大小、颗粒组分丰度、生物组合及其古生态等特点，将研究 区太原组碳酸盐岩划分出 15 种微相类型，并通过对沉积特征、遗迹化石和各微相类型中生物碎屑组成特点的综合分析，可将这 15 种微相类型的沉积背景解释为形成于以下四个相带，即：海湾-潟湖相带（mf-1 和 mf-2）、局限台地相带（mf-3、mf-4、mf-5 和 mf-6）、台15内浅滩相带（mf-7）和开阔台地相带（mf-8、mf-9、mf-10、mf-11、mf-12、mf-13、mf-14 和 mf-15），从而建立了豫西太原组碳酸盐岩微相类型的沉积环境分布模式。关键词：沉积学；碳酸盐岩微相；下二叠统；太原组；豫西中图分类号：q911.2820the carbonatite microfacies types and sedimentarybackground of the taiyuan formation, western henanprovincesong huibo1, zhang lu2, hu bin1, shi lailiang2, liu shunxi1(1. institute of resource and environment，henan polytechnic university，jiaozuo, henan，454003，252. geophysical and geochemical exploration institute of shanxi province，yuncheng, shanxi044000 )abstract: based on the detail measurement and description of the lower permian taiyuanformation exposed in jiaozuo and yuzhou areas in the western henan province, this paper mainly30observed crystal structure, particles types and microfacies characteristics in the each layer of carbonatite by using polarized light microscope, and 4 types of crystal structure of carbonatite were found in this formation, including micrite, fine powder crystal, coarse powder crystal and very fine crystal. bioclasts are the chief particle types in the carbonatites. according to the characteristics of grain size, particles type and their abundance, biological assemblages and their35paleoecology, 15 kinds of carbonatite microfacies may be recognized. through the comprehensive analysis of depositional features, trace fossils and the composition characteristics of biodetritus indifferent microfacies, the 15 types of microfacies were explained to form infour facies belts, namely, the bay-lagoon (mf-1and mf-2), restricted platform (mf-3, mf-4, mf-5 and mf-6), shoal in the platform (mf-7) and open platform (mf-8, mf-9, mf-10, mf-11, mf-12, mf-13,40mf-14 and mf-15). thus the sedimentary environment model of the carbonatite microfacies types in the taiyuan formation was put foward.key words: sedimentology; carbonatite microfacies; lower permian; taiyuan formation; western henan province基金项目：国家自然科学基金项目（41102002，41272117）；国家高校博士点专项基金（20094116110002）； 河南省科技计划项目（092300410167）作者简介：宋慧波（1979-），女，副教授，博士，主要研究方向：古生物地层学、遗迹学、沉积学通信联系人：胡斌（1952-），男，教授，博士生导师，主要研究方向：古生物地层学、遗迹学、沉积学. e-mail:- 11 -0引言45河南省豫西地区下二叠统太原组系一套以碳酸盐岩和陆源碎屑岩为主的沉积，研究区位 于河南省内京广线以西、栾川-固始深断裂以北地区（图 1），含有较丰富的煤炭资源和其 他有益矿产。前人已经对太原组的古生物地层学1-12、遗迹化石13-16、聚煤规律和沉积古地 理研究17-28等方面做过专门调查与研究工作，取得了许多成果，但是由于受研究方法、理论 依据及研究程度等因素的限制，专门对研究区太原组中碳酸盐岩的研究相对甚少。因此，本50文对豫西地区下二叠统太原组典型剖面中碳酸盐岩的微相进行较详细分析，为提高研究区太 原组碳酸盐岩沉积环境分析的精度和恢复豫西地区早二叠世岩相古地理提供了精细资料。图 1 研究区范围简图（: 剖面位置）fig.1 simplified map of study area (: profile positions)551研究区太原组的地层概况焦作和禹州两地太原组灰岩出露良好，在焦作西部的刘庄西北沟可见 9 层，附近的硫磺 矿剖面见有 8 层，在豫西禹州大风口太原组剖面仅有 7 层，灰岩中均含有丰富的实体化石、 遗迹化石和生物碎屑，为本次研究工作提供了良好的基础材料。总体来看，焦作和禹州两地 太原组在纵向上都可以分为明显的三个岩性段（图 2），即，下部和上部为灰岩段，中部为60碎屑岩段，在豫地地区广泛分布。图 2 焦作和禹州太原组地层柱状图fig. 2 stratigraphic column of the taiyuan formation, jiaozuo area and yuzhou area652太原组碳酸盐岩中的颗粒类型碳酸盐岩的颗粒类型及特征是划分微相类型、分析沉积环境的重要依据。研究区太原组 中所含的颗粒类型主要为生物碎屑，次为少量团块，各种碎屑的组成及产状特征分述如下：1. 生物碎屑 生物碎屑在豫西太原组的剖面中分布极为广泛，几乎每一层碳酸盐岩中都有产出。生物70类别主要包括有孔虫类、棘皮类、苔藓虫类、介形类、腕足类、腹足类、双壳类，其次还有 少量的三叶虫碎片、钙质海绵骨针及钙藻类等，基本上为正常浅海相底栖生物。在参考前人 对钙质生物化石的研究基础上29-35，本次工作对某些分类进行了调整，各类生物碎屑的形态、 显微结构及其古生态环境等分别描述如下：（1）有孔虫75有孔虫类化石在石炭二叠系是最常见且分布广泛的化石，尤其是蜓类有孔虫，属种繁盛，几乎每一层都有产出，不仅对于划分和对比地层具有重要意义，而且是一种重要的造岩成分。研究区内的有孔虫类多为底栖有孔虫，属种比较多，包括蜓亚目、串珠虫亚目、内卷 虫亚目和轮虫亚目，其中最多的是蜓类化石（见图 3-1,2），非蜓类化石（见图 3-3,4）包括12345678图 3 豫西太原组中生物碎屑显微特征（单偏光，50）80fig.3 the microscopy characteristics of biodetritus in the taiyuan formation of western henan (plane-polarized light，50)1.蜓类碎片,见致密层和蜂巢层,隔壁轻微褶皱（禹州 l1）; 2.似纺锤蜓属（quasifusulina）,包卷较松,旋壁薄, 轴积很发育,初房较大（焦作 l8）; 3.筛串虫（cribrogenerina）,房室初具筛孔,壳壁外层为暗色隐粒结构,内 层为浅黄色纤状结构（禹州 l4）; 4.德克虫（deckerella）,房室单列至双列,先期隔壁交错生长,后期变为相对85生长,隔壁末端加厚,壳壁具双层结构（焦作 l2 下部）; 5.海胆棘刺,棘刺呈规则放射状排列（焦作 l4）; 6.海 百合茎,单晶结构,茎圆,在边缘显示有机质网格,中空被泥晶充填（禹州 l5）; 7.变口目苔藓虫,弦切面,虫室呈圆形或卵圆形,具较多的间隙孔和刺孔（禹州 l2）; 8.隐口目苔藓虫,具平行片状结构,虫室呈近圆形（禹州 l4）。9095100105110115120125内卷虫亚目古串珠虫科的德克虫属、筛串虫属和四排虫科中的四排虫属，及内卷虫科的布雷迪虫亚科化石，此外还包括轮虫亚目中的节房虫科化石。大多化石保存比较完整，也有许多 破碎较严重，外壳成分多为钙质壳，化石中的矿物成分以低镁方解石为主，其显微结构大多 呈微粒、隐粒结构，也有少数为玻纤结构。大多数有孔虫适合于正常海水生活，其最适应的 盐度为 3336，其中蜓类大多生活于海水清澈、透光性强、海底处于氧化环境的较开阔 浅海内缘，而浊度高、透光弱、海底处于还原环境的半封闭浅海，不利于蜓类的生存和发育。（2）棘皮动物 研究区内发现的棘皮类化石碎屑分布比较广泛，主要为海百合和海胆碎屑（见图 3-5,6），其原始成分都是高镁方解石，化石已转化为低镁方解石。海百合易于解体，故在镜下多为具 不同破碎磨蚀程度的骨板，单个骨板呈连生单晶结构，也可为双晶，偶见多晶，具有机质网 格和斑点，透光性差，常具暗灰色色调，常见次生加大。茎骨板横断面为圆形、椭圆形、五 边形或卵形，有中央孔，具网格状构造。在研究区的岩石薄片中茎骨板横切面以圆形和椭圆 形最多，有时可见外形规则且铰合在一起的茎骨板纵切面，偶见轴腔。海胆类碎片多为棘刺， 具网格单晶结构。其中，海百合喜欢生活于浑浊度低、水深约 50m130m 的清澈水底；海 胆类从浅海至深海均能生活，主要分布于水深 100m 之内盐度正常的海水中。（3）苔藓动物 苔藓动物通称苔藓虫，包括三个纲六个目。在研究区发现的多为窄唇纲，以变口目和隐口目居多（图 3-7,8）。苔藓动物的大多数硬体原始矿物成分为低镁方解石，有些现代属种有文石和高镁方解石的成分。显微结构以纤状和平行片状结构为主，褶曲较明显，似绒毛状， 一般薄片状越接近虫管越密，虫管四周似有暗色圈，并且具有多虫室构造。其中变口目虫室 为圆管或多边柱状，内外界线不清，横板和泡沫板发育，间隙孔和刺孔一般亦较发育；隐口 目苔藓虫的虫室横断面为圆形、椭圆形、正方形和多边形，内外带界线清楚。苔藓虫大多繁 盛于正常盐度、清澈而稍弱动荡的温暖浅海中，以深度 25m60m 的浅海最为适宜。（4）介形虫 介形虫纲属于甲壳超纲的一种，壳体强度单一，硬体厚度小，壳断面呈不同的弧形。在化石切面上常见有机质，且多呈褐色或深棕色，钙质成分为低镁方解石，有时可见磷质。介形虫多为单层壳，玻纤结构和层纤结构，形态常呈杏仁状，无内部显微构造（见图 4-1,2）。 据统计，在研究区内禹州太原组中的介形类比焦作太原组中的含量要多一些，但是分布不均 匀。介形虫生活的深度范围跨度很大，尤其喜欢有机质污泥丰富的湖底和咸淡水混合的河口 地区，以及光线阴暗、氧气不充分的泻湖静水环境。（5）腕足动物 腕足类分类方法各异，但通常是根据铰合器官的有无和壳质成分分为无铰纲和有铰纲。在岩石薄片中，很少见完整的腕足壳，多以各种形态的碎屑存在（见图 4-3,4）。碎屑形态 极不规则，但多数都呈一定弧度的弯曲状。无铰纲壳体成分多为几丁质与磷质，多具倾斜于 壳面的层片状结构；而有铰纲壳体成分一般均为低镁方解石，壳层 12 层，显微结构主要 为纤状、片状、粒状和柱状，以平行片状结构常见，有的具特殊的有疹孔（管）和假疹孔（管）。 在镜下经常可见有铰纲腕足类的棘刺，横断面呈圆形、椭圆形，具平行片状结构，片体绕棘 刺形成同心环状，棘刺内腔常为亮晶方解石或围岩物质所充填。腕足类为海生底栖固着生物， 要求特定的水深、盐度和底质，是很好的指相化石。盐度要求正常，即 35最适宜于腕足 类生活，并喜欢清洁、富氧、无强力水流冲刷的宁静海水或略动荡的水域。12345613013514078图 4 豫西太原组中生物碎屑显微特征（单偏光，50）fig.4 the microscopy characteristics of biodetritus in the taiyuan formation of western henan (plane-polarized light，50)1.介形虫（ostracoda）,完整双瓣壳,双壳不对称,单个壳体边缘下弯呈鱼钩形,具层纤结构,内部为方解石 充填（焦作 l4）; 2.介形虫,完整双瓣壳,具玻纤结构,内部亮晶方解石充填（焦作 l8）; 3.腕足动物的壳壁,片状结构,具有假疹壳（焦作 l8,单偏光,50）; 4.长身贝类腕足动物的棘刺,横切面呈圆形，内腔被围岩充填（禹州 l6）。5.双壳类壳体，壳体呈典型的伞形弯曲，具晶粒结构（禹州 l6）; 6.腹足类,两个一大一小的高旋螺 壳的横切面,壳体薄厚不一,具次生多晶结构（焦作 l8,单偏光,50）;7.三叶虫背甲碎片,呈弯钩状,壳壁光滑且 均匀,无明显的结晶体（焦作 l8）; 8.蠕孔藻（vermiporella）,斜横切面,侧枝孔呈圆管状,多而且密,孔间钙壁薄,内部被围岩充填,微晶粒结构（焦作 l5）145150155160165170175（6）双壳动物双壳类壳体矿物成分多为文石，也见有方解石，或二者互层。在化石中文石壳多转变为 低镁方解石组成的次生晶粒结构。薄片中多弯曲呈伞形，在铰合部位变厚（图 4-5），多见 两层钙质壳，即交错纹片和柱状结构。双壳类生活领域极广，多为海生，少数生活于半咸水 或淡水中。（7）腹足动物研究区内腹足类的含量也比较少，只有禹州 l5 的中部和 l6 的下部、顶部含量稍多一些。 在镜下多见原始文石质的结构多转变为低镁方解石而成次生晶粒结构，在高旋螺的横切面可 明显看到壳轴（图 4-6）。在镜下易与双壳类碎屑和某些单列有孔虫混淆，可根据其高弯曲 度、明显的次生晶粒结构和无隔壁的特点将其区分开。腹足动物是一种广盐性生物，从潮间 带到深海都有分布，多为海生，一般生活在水深小于 100m 的浅水区。（8）三叶虫 研究区内三叶虫类化石碎片不常见，只有个别层偶尔有发现。背甲各部位碎屑常具不同的形态，如弯钩状和拐杖状等（见图 4-7），有的具平行壳面的树皮状花纹。在镜下显浅棕 黄色，单层玻纤结构，正交光下可具典型的滚动波状消光，具强烈向内弯曲的钩状，或呈多 向弯曲或具反折现象。体刺横断面呈中空的环状，正交镜下呈十字消光。完整的甲壳很少发 现，一般多呈碎片异地埋藏。三叶虫全为海生，常生活于海水动荡、气候温暖或燥热、氧气 充分的正常浅海中。（9）钙藻和可疑化石除了以上的各种钙质动物碎屑外，偶见少量的钙藻（图 4-8）碎屑，含量非常少，主要 包括绿藻和红藻，以及分类不明确的叶状藻等。发现的绿藻主要包括粗枝藻和松藻类，粗枝 藻常出现在受保护的浅水礁后泻湖及强波浪活动带以下的低能环境中，水深 5m6m 处最繁 盛；松藻类生活深度从低潮面以下延伸至水深 100m，主要分布于潮下带上部（浅海内缘）。 红藻中可见翁格达藻和二叠钙藻，多数生长于低潮线附近或潮下带，水深一般不超过 23m。在研究区内，还可观察到一些形态、显微构造或归类不明确的碎屑，无法归属到以上任 一类中的化石，统一归为可疑化石，如 palaeoaplysina 骨板和 tubiphytes 等。2. 团块 团块在岩石薄片中呈圆形、椭圆形或不规则形状，颗粒边缘较暗，内部结构不显或杂乱。可能由生物碎屑强烈泥晶化形成，也可能与藻类的黏结作用有关。在研究区内，团块的含量 较少，而且分布比较分散，仅个别层有分布，如焦作的 l7 和 l8 的局部以及禹州的 l4 灰岩。3. 其他颗粒剖面上还出现了较多的燧石团块或条带和内碎屑，仅在极少数层内见到。燧石团块或条 带在野外剖面上比较常见，内碎屑多为很小的不易识别的生物碎屑颗粒。3太原组碳酸盐岩微相类型划分与沉积相分析1803.1碳酸盐岩微相类型通过对晶粒大小、颗粒类型和含量的统计（表 1），并结合生物化石组合及其古生态等特征， 对焦作和禹州两地太原组碳酸盐岩微相类型进行划分，其命名原则主要是生物碎屑含量与不 同大小晶粒的各种组合。其中晶粒结构是根据何幼斌等（2007）的划分方法36，晶粒大小 分为极细晶、粗粉晶、细粉晶和泥晶等。经综合分析，研究区太原组碳酸盐岩共划分出十五种微相类型及四种沉积环境（图 5），各类微相的主要特征如下。表 1 焦作和禹州地区太原组碳酸盐岩晶粒结构和颗粒组分丰度统计表tab.1 the statistical table showing carbonatite grain structure and abundance of particle types of the taiyuan formation in jiaozuo and yuzhou area185190195mf-1 含介形类生物碎屑质细粉晶灰岩微相（图 5，mf-1） 岩石结构为细粉晶，生物碎屑含量可达 2550%，整体比较破碎而杂乱，主要为介形类碎屑，大都为单个壳体碎屑，未发现保存完好且没有变形的介形虫，其次包含有孔虫类和 少量的棘皮类、苔藓虫类、腕足类、双壳类和三叶虫头甲碎片，此外可见少量团块，并发育 缝合线构造。该类型仅分布在禹州 l7 的第 3 分层，可解释形成于潮间泻湖或局限海湾环境。mf-2 含生物碎屑-藻类粗粉晶灰岩微相（图 5，mf-2）岩石结构为粗粉晶，藻类广泛分布，生物碎屑含量约为 25%，主要包括有孔虫、棘皮类、 介形类，其次含有腕足类和双壳类碎屑等，生物碎屑破碎严重，其中大部分蜓类有孔虫的内 部结构遭到破坏，只保留了外部形态，藻类多富集于生物碎屑的边缘。该类型分布于焦作刘 庄 l9 的中部和上部，生物碎屑多为窄盐性生物，并且比较破碎，推测可能形成于高能环境。 但是在野外该层灰岩的层面上发现了大量的遗迹化石 gordia 和 dichasialichnus，利用化石 的原地保存特性，代表了较平静的水体，生物碎屑和藻屑可能是异地搬运堆积形成的。故可 认为该微相形成于海湾-潟湖环境。200205图 5 豫西太原组碳酸盐岩微相类型沉积环境分布模式图fig.5 sedimentary environment model of the carbonatite microfacies types in thetaiyuan formation, western henan mf-3 含生物碎屑粗粉晶灰岩微相（图 5，mf-3） 该微相类型在研究区分布较广，岩石结构以粗粉晶为主，局部可见细粉晶和极细晶，生物碎屑在有些层位比较破碎，含量平均约为 1025%，主要包括有孔虫类和棘皮类，其次 为较多的苔藓虫类和介形虫类，另外包含少量的腕足类、双壳类和腹足类，偶尔可看到三叶 虫碎片、保存较差的可疑化石 palaeoaplysina 骨板、少量团块和藻类，在个别遗迹化石薄片210215220225230235240245中也可清晰地看到遗迹化石 zoophycos 的蹼纹与蹼间的差别，蹼间粒度较细，扰动过的蹼都是粗粉晶级别。该微相类型可解释形成于潮间带中等能量环境。 mf-4 生物碎屑质细粉晶灰岩微相（图 5，mf-4） 岩石结构为细粉晶，生物碎屑含量约占 2550%，种类繁多，但都比较破碎，有的原始文石质的有孔虫壳体已被溶蚀，只保留了外部轮廓。生物碎屑主要包括有孔虫类，其次含 有介形类、棘皮类和苔藓虫类，这三类化石在数量上大致相同，还包括少量的双壳类、腹足 类和腕足类，在少数层位可看到三叶虫胸甲碎片、藻类和保存较差的可疑化石 palaeoaplysina骨板，局部有具方向性的细长构造裂隙，被方解石充填。该类型生物碎屑较多，可能形成于 潮下或潮间近岸浅水较动荡的环境。mf-5 含生物碎屑细粉晶灰岩微相（图 5，mf-5）该微相类型是研究区分布最广的类型，生物碎屑含量和种类大致类似，只是不同层位中 优势生物碎屑种类有所差别。岩石结构整体以细粉晶为主，局部可看到粗粉晶和重结晶现象， 生物碎屑比较破碎，含量约为 1025%，种类丰富，主要包括研究区普遍出现的有孔虫类、 棘皮类和介形类，在禹州出现较多的苔藓虫类、双壳类和腹足类，此外含有少量的腕足类和 其他甲壳类碎屑，偶尔可看到三叶虫碎屑、碳屑、钙藻类和团块分布，在少数层位可观察到 岩石表面的构造裂隙、缝合线构造、生物腔体内的示底构造及分类不明确的可疑化石 tubiphytes 和 palaeoaplysina 骨板。生物组合特征表明，该微相类型应形成于正常浪基面以 上的中低能环境。mf-6 粉晶灰岩微相（图 5，mf-6） 该微相类型包括细粉晶灰岩和粗粉晶灰岩，局部由于后期重结晶作用而形成极细晶细晶，除了晶粒大小有所差别外，生物碎屑含量很少，不超过 10%，包括有孔虫类、棘皮类、 双壳类、腕足类、介形类、苔藓虫类、腹足类和疑似藻屑，还可看到一些碳屑和少量团块。 该微相的生物碎屑含量很少，而且晶粒较粗，这表明其形成的环境可能为潮下带且靠近浅滩 较为动荡的高能环境。mf-7 含生物碎屑极细晶灰岩微相（图 5，mf-7） 岩石结构为极细晶，生物碎屑含量在 1025%之间，主要包括棘皮类，其次为含量大致相当的腕足类、苔藓虫类和有孔虫类，少量的双壳类、腹足类和介形类等，其中可看到结 构清晰的变口目苔藓虫，偶尔可见缝合线构造，并伴生有较多的 skolithos 遗迹化石和高角 度生物潜穴。该微相类型分布于禹州 l1 和 l2 灰岩中。棘皮类生活于浊度低、清澈的较深水 底，或浅水弱光带，但是晶粒结构又比较粗，所以推测可能所处环境为潮下带、水体相对较 浅的高能地带或台内浅滩环境，较多的海百合茎堆积是浅海地区海浪冲刷分选的结果。mf-8 含棘皮-有孔虫类生物碎屑质粗粉晶灰岩微相（图 5，mf-8） 岩石结构为粗粉晶，生物碎屑含量约为 2550%，以棘皮和有孔虫类为主，但有孔虫含量稍微多一些，种类较丰富，结构比较清晰，其次还含有较少的介形类壳体、双壳类、腹 足类和苔藓虫等碎屑，另外可发现极少量的钙球和疑似藻类。该微相类型仅分布于焦作 l8 灰岩中，应形成于适合生物繁盛的浪基面附近，海水流畅、有波浪作用的环境。mf-9 含有孔虫-棘皮类粗粉晶灰岩微相（图 5，mf-9） 岩石结构为粗粉晶，生物碎屑种类比较少，主要为棘皮和有孔虫类，二者含量约占 1525%，其次含有介形类碎屑，另外还可看到少量团块。该微相类型仅分布于焦作 l8 灰岩中， 应形成于浪基面附近的浅水中低能量环境。mf-10 含有孔虫类生物碎屑质细粉晶灰岩微相（图 5，mf-10）250255260265270275280285岩石结构为细粉晶，生物碎屑的个体形貌及结构保存较完整，含量约为 3050%，其中有孔虫含量约为 25%，其次含有含量都小于 10%的棘皮类、腕足类、苔藓虫类，其中苔 藓虫多为隐口目，可看到保存较好的细针管苔藓虫，而双壳类、介形类、腹足类，含量都小 于 3%，另外还有约 5%左右的疑似甲壳类棘刺碎屑。该类型分布于焦作 l8 灰岩中-下部，所 含生物类型多为正常盐度的浅海生物，位于潮下带、中低能环境。mf-11 含腕足类细粉晶灰岩微相（图 5，mf-11） 岩石结构为细粉晶，生物碎屑含量为 1025%，最主要的是腕足类碎屑，包括平行片状的腕足类壳体碎片和较多的腕足类棘刺，其次含有棘皮类、苔藓虫类、双壳类和介形类， 偶尔可见非常小的有孔虫。该类型分布于禹州 l6 灰岩中，由于腕足类的生长需要一种浑浊 度低且略有动荡的水体，所以该类型的主要出现在潮下带中低等能量环境。mf-12 含腕足类生物碎屑泥晶灰岩微相（图 5，mf-12） 岩石结构为泥晶，生物碎屑含量非常丰富，约占 50%以上，主要为腕足类生物碎屑，含量大于 25%，其中包括平行片状和具疹孔状两种形态，腕足类棘刺有大有小，直径在0.2mm0.7mm 之间，边缘和内部都有遭到破坏的现象，可看到棘刺内部充填有细小的颗粒， 另外还包括较多的棘皮类、有孔虫类和少量苔藓虫类、双壳类等，偶尔可看到绿藻分布。该 类型分布于焦作 l8 灰岩的上部，腕足类对盐度要求较高，35最适宜生活，并且喜欢清洁、 富氧且略动荡的海水，除了腕足类外，还包含较多的其它窄盐性生物，所以该微相类型形成 于开阔台地的中低能环境。mf-13 含棘皮类生物碎屑质细粉晶灰岩微相（图 5，mf-13） 岩石结构为细粉晶，生物碎屑含量平均约占 2550%，主要含棘皮类碎屑，其中包括海百合茎碎片和海胆棘刺，其次为个体较小的有孔虫，个别层位包含较多的苔藓虫和平行片 状的腕足类碎屑，另外含有少量的介形类、双壳类、腹足类和藻屑及团块，局部可观察到示 底构造和生物碎屑的定向排列，可能局部与风暴流作用相关，少数层位岩石表面还具有方向 性强的构造裂隙。该微相类型形成于浪基面之下的中-低等能量环境。mf-14 含棘皮类生物碎屑质泥晶灰岩微相（图 5，mf-14）岩石晶粒小于 0.005mm，为泥晶级别，生物碎屑含量约为 2550%，以棘皮类为主， 其次包含苔藓虫和有孔虫类，还可看到少量介形类、双壳类、腕足类和三叶虫碎片，局部可 看到缝合线构造，有的沿着碎屑边缘通过，有的则直接穿过生物碎屑。该类型分布于焦作 l4 中部灰岩中。所含的主要生物多营为底栖生活，要求盐度正常，浑浊度低的清澈水底， 该微相类型形成于浪基面之下的低能环境。mf-15 含生物碎屑泥晶灰岩微相（图 5，mf-15） 岩石晶粒大小为泥晶级别，生物碎屑含量约占 1025%，主要包括有孔虫类，苔藓虫类、介形类和棘皮类，这三种生物的数量大致相同，可见少量的腕足类、伞形的双壳类、腹 足类和极少数的三叶虫碎片、藻类和可疑化石 palaeoaplysina 骨板，少数层位见碳屑、团块 和溶解裂隙。从生物类型上看，除介形虫类外，其余多为正常盐度的浅海相生物，数量上大 致相同，反映其形成时的水动力较弱，并且在野外发现有强生物扰动层，应该代表风暴浪基 面以下的低能静水环境。3.2碳酸盐岩沉积相与微相分布特征综合上述碳酸盐岩微相分析，研究区太原组碳酸盐岩主要形成于海湾-潟湖、局限台地、 台内浅滩和开阔台地四种沉积环境（图 5）。各相带沉积特征及包含微相类型简述如下。- 14 -2902953003053103153203251 海湾-潟湖相带海湾-潟湖相带，是指因有障壁岛或滩坝的阻挡，在海湾地带所形成的以潟湖沉积为主 体的相带。主要发育在太原组的中上部，包括较多的碎屑岩和少量的碳酸盐岩。在研究区内 该相带的碳酸盐岩中发现了较多的介形类单壳碎屑，少见保存完好且没有变形的介形虫，其 次包含有孔虫类和少量的棘皮类、苔藓虫类、腕足类、双壳类和三叶虫头甲碎片，此外可看 到少量的团块分布。在野外岩层的层面上常见有大量的菱铁质和黄铁矿结核，在层面还有遗 迹化石 thalassinoides（海生迹），gordia（线形迹）和 dichasialichnus（二分叉迹），剖面 上可看到被铁质充填的 zoophycos 遗迹化石，呈红色充填。从生物类型和野外岩性特征分析， 该相带形成于一种比较闭塞、光线阴暗、氧气不充分的半咸水盆地环境。该相带中发育的微 相类型有 mf-1 和 mf-2，分布于禹州的 l7 灰岩和焦作的 l9 灰岩上部。2 局限台地相带局限台地（近岸浅海）相带，离陆地较近，位于浪基面之上，因浅滩遮挡导致水体循环 受限的低洼浅海区域，盐度变化较大，不利于大量广海生物发育，分布着较多的广盐性的生 物，如介形虫类、双壳类和腹足类，还有较多的窄盐性生物碎屑，主要包括有孔虫和棘皮类 和相对较少的苔藓虫类及三叶虫碎片，腕足类少见，生物碎屑的磨蚀程度不等，多无分选。 岩性以含生物碎屑的细粉晶灰岩、生物碎屑质细粉晶灰岩和粉晶灰岩为主，颗粒组分以生物 碎屑为主，在靠近陆地一侧的浅水地带，水动力较强，生物碎屑比较破碎，在离陆地较远的 潮下高能地带，生物碎屑含量很少，晶粒粒度较粗，岩性更纯净，泥质成分比较少。在野外剖面可看到波状层理和不太规则的丘状交错层理，遗迹化石比较发育，常见动藻迹 zoophycos，此外还包含少量的管状潜穴漫游迹 planolites、根珊瑚迹 rhizocorallium 和墙迹 taenidium。研究区内大部分碳酸盐岩产生于这个相带。该相带发育的碳酸盐岩微相类型包 括 mf-3、mf-4、mf-5 和 mf-6，其中以类型 mf-5 分布最为广泛。3 台内浅滩相带 台内浅滩相带，指开阔台地中的浅水高能地带。沉积时水体能量较高，粒度很粗，达到极细晶，甚至局部达到细晶。颗粒组分以棘皮类生物碎屑为主，其次包含数量大致相当的腕 足类、苔藓虫类和有孔虫类碎屑，少量的双壳类、腹足类和介形类等广盐性生物。在野外剖 面上可看到较多的海百合茎碎屑分布，表面上还有与层面垂直分布的石针迹 skolithos 和高 角度倾斜的生物潜穴。综合来看，该相带的水体相对较浅，水动力较强，使得大量的海百合 茎破碎并堆积在一起，推测这些生物碎屑是从异地搬运过来的。台内浅滩相带只出现在研究 区的禹州太原组，微相类型仅发现 mf-7 一种，岩性以含棘皮类极细晶灰岩和含生物碎屑极 细晶灰岩为主。4 开阔台地相带 开阔台地（远岸浅海）相带，离陆地较远，位于台地相区内浪基面之下及风暴浪基面附近水体相对较深的区域，无陆源碎屑注入，波浪作用较弱或非常微弱，水动力能量指数较低。 岩性以含生物碎屑泥晶灰岩和含棘皮类的生物碎屑质泥晶灰岩为主，颗粒组分以生物碎屑为 主，此外含有少量的团块。该区域海水的循环程度中等良好，盐度正常，水体温暖，适合 大量的生物生存和发育，所以生物分异度较高，基本属底栖生物组合，生物碎屑以半自形为 主，主要包括窄盐性的有孔虫、棘皮类、腕足类、苔藓虫类、三叶虫和珊瑚类，有时会出现 较完整的介形类和腹足类，在水体较浅的透光性好的地带，有一些藻屑堆积。此外，在野外 还可观察到大量的遗迹化石，以出现大量的具黑色充填物的 zoophycos（动藻迹）为特点， 另外还见有 chondrites（丛藻迹）和 nereites（类沙蚕迹）等，这些遗迹化石也多分布于离330335340345350355360365370375海岸较远，水体相对较深的海底沉积物中。在研究区的这个相带分布的微相类型以 mf-13、mf-14 和 mf-15 这 3 种为主，其次还含有 mf-8、mf-9、mf-10、mf-11 和 mf-12。4结论本文通过选取豫西焦作和禹州两地太原组露头剖面作为该区下二叠统太原组的代表性 剖面，进行了详细的碳酸盐岩微相类型划分及其沉积环境分析，取得以下几点新认识：1)利用偏光显微镜对研究区太原组各层碳酸盐岩的显微特征进行观察、统计和描述， 得知研究区太原组碳酸盐岩的晶粒结构主要有 4 种，粒度从小到大分别为泥晶、细粉晶、粗 粉晶和极细晶；颗粒类型主要由生物碎屑组成，其次含少量的团块，其中生物碎屑包含有孔 虫类、棘皮类、苔藓虫类、介形虫类、腕足类、腹足类、双壳类、三叶虫碎片和钙藻类等， 这些生物碎屑的含量及其生物碎屑类型的组合在每一层碳酸盐岩中都有所不同。2)根据晶粒大小、颗粒类型和含量、生物化石组合及其古生态等特征，将研究区太原 组碳酸盐岩划分出 15 种微相类型，分别为：mf-1 含介形类生物碎屑质细粉晶灰岩微相、 mf-2 含生物碎屑-藻类粗粉晶灰岩微相、mf-3 含生物碎屑粗粉晶灰岩微相、mf-4 生物碎屑 质细粉晶灰岩微相、mf-5 含生物碎屑细粉晶灰岩微相、mf-6 粉晶灰岩微相、mf-7 含生物 碎屑极细晶灰岩微相、mf-8 含棘皮-有孔虫类生物碎屑质粗粉晶灰岩微相、mf-9 含有孔虫- 棘皮类粗粉晶灰岩微相、mf-10 含有孔虫类生物碎屑质细粉晶灰岩微相、mf-11 含腕足类细 粉晶灰岩微相、mf-12 含腕足类生物碎屑泥晶灰岩微相、mf-13 含棘皮类生物碎屑质细粉晶 灰岩微相、mf-14 含棘皮类生物碎屑质泥晶灰岩微相和 mf-15 含生物碎屑泥晶灰岩微相。3)通过对 15 种微相类型的综合沉积特征分析，将碳酸盐岩的沉积背景解释为形成于 以下 4 个相带，即：海湾-潟湖相带（mf-1 和 mf-2）、局限台地相带（mf-3、mf-4、mf-5 和 mf-6）、台内浅滩相带（mf-7）和开阔台地相带（mf-8、mf-9、mf-10、mf-11、mf-12、 mf-13、mf-14 和 mf-15），并建立了豫西太原组碳酸盐岩微相类型的沉积环境分布模式。参考文献 (references)1 王德有，阎国顺，姜瑗等. 河南石炭纪和早二叠世早期地层古生物m. 北京：中国展望出版社，1987：3-31.2 夏国英，丁蕴杰，赵松银. 河南石炭-二叠纪含蜓地层划分及生物群特征a. 地层古生物论文集编委会编.地层古生物论文集 l7c.北京：地质出版社.1987，98-128.3 阎国顺，王德有，姜瑗等. 河南华北型石炭及-二叠纪早期地层的划分与对比a. 地层古生物论文集c（第十七辑），1987，17:72-97.4 汪曾荫，尚冠雄. 河南禹县大风口石炭、二叠纪含蜓地层初步研究j. 地层学杂志，1989，13(4)：290-295. 5 姚庚云. 豫西焦作地区上石炭统太原组的蜓及其分带j. 焦作矿业学院学报，1989，(1)：32-40（总第11 期）.6 姚庚云. 豫西焦作地区太原组蜓类古生态初探j. 焦作矿业学院学报，1990，(1)：23-29.7 裴放. 河南省华北型石炭-二叠纪地层多重划分与对比j. 河南地质，1998，16(4)：273-280.8 裴放. 河南省华北型石炭纪-二叠纪蜓和牙形石生物地层j. 地层学杂志，2004，28(4)：34