扬子区为浅水沉积区, 分为上扬子区、中扬子区和下扬子区。上扬子区包括陕南、川北、川中和川南、滇北、滇东、黔西等地区。在汉中、川北、川中地区陡山沱组同期地层以粗碎屑岩为主, 称喇叭岗组, 不整合于新元古中期变质岩系或花岗岩之上, 缺失陡山沱组中、下部地层, 代表性剖面有四川南江杨坝和峨眉高桥等剖面。川南、滇北地区相当于陡山沱组的地层为碎屑岩、碳酸盐岩混合沉积序列, 称观音崖组, 其代表性剖面为甘洛凉红剖面。在滇东地区相当于陡山沱组的地层称鲁那寺组, 其为碎屑岩、碳酸盐岩混合沉积序列, 类似于川南、滇北的观音崖组, 其代表性剖面为晋宁王家湾剖面。而介于普渡河、小江断裂之间的澄江、宜良地区则陡山沱组以碳酸盐岩沉积序列为主, 代表性剖面为澄江飞大田— 东大河剖面。

中扬子区包括重庆、黔北、黔中、湘西北和湖北大部等地区。该区陡山沱组为细碎屑岩、碳酸盐岩混合沉积序列, 局部地区夹上、下2层磷矿层。其代表性剖面为贵州瓮安北斗山、湖北宜昌三斗坪头顶石剖面和钟祥王集剖面。

下扬子区包括皖南沿江地区、皖东、江苏宁镇、苏中地区。该区陡山沱组下部以泥质岩、细碎屑岩沉积为主, 上部以浅水碳酸盐岩为主, 代表性剖面为江苏丹阳周山和龙王山剖面(图 1)

江南区的范围包括贵州沿河、印江、余庆、黄平一线以东, 湖南花垣、张家界、慈利、澧县、临湘和湖北咸宁、通山以南, 向东至安徽东至、青阳, 江苏溧阳一线以南, 浙江马金— 乌镇断裂、萍乡— 鹰潭一线以北, 萍乡、攸县、零陵、灌阳、贺州、凭祥一线以西的黔东、黔东南、黔东北、湘西、湘中、赣北、皖南、苏南和浙西北地区, 以及桂东北地区。其中皖南、浙西北地区相当于陡山沱组的地层称蓝田组, 该组以黑色泥质岩为主夹碳酸盐岩沉积序列, 代表性剖面为安徽休宁县蓝田和黟县石盂剖面(图1)。在湘中地区相当于陡山沱组的地层称金家洞组, 该组以黑色碳质泥页岩为主夹碳酸盐岩沉积序列, 代表性剖面为溆浦县木溪金家洞剖面(图1)。在湘中南部祁东、衡阳和广西三江龙胜一带, 陡山沱组以黑色碳硅质板岩为主, 如湖南隆回大水田剖面(图1)。此外, 在江南区东部浙江省开临地区陡山沱组下部以含碳硅质页岩为主, 上部为白云岩夹石灰岩和碎屑岩, 代表性剖面为淳安县下占家剖面。在江山、建德一带陡山沱组以碳酸盐沉积为主夹黑色页岩, 代表性剖面为建德煤灰山剖面(图 1)。

该区位于城巴断裂南侧的重庆市城口明月、高燕地区和四川万源大竹河一带, 陡山沱组为黑色泥质岩为主夹碳酸盐岩, 上部夹菱锰矿层, 代表性剖面为城口明月剖面。

上述各地层分区的陡山沱组及其相当的地层单位, 除汉中、川北和川中地区的喇叭岗组缺失相当于陡山沱组中下部地层外, 其他各组(观音崖组、蓝田组、金家洞组)都是陡山沱组的同时异相的岩石地层单位(表 1)。

在中扬子区陡山沱组浅水碎屑岩、碳酸盐岩沉积序列中发育有3层黑色岩系。第1层黑色岩系分布在陡山沱组下部, 主要为黑色含碳泥页岩, 局部地区夹暗色薄层含泥碳酸盐岩, 有机碳含量较高, 含黄铁矿晶粒, 局部地区含钾量较高。在深水地区为碳质页岩和含碳硅质板岩, 它们广泛分布于贵州北部、东部和东南部、重庆、湖北、湖南(除湘南地区外)、江西北部和苏浙皖相邻地区。该层黑色岩系代表了陡山沱早期海平面快速上升的事件沉积, 局部地区显示为缺氧的沉积环境(Li et al., 2010)。第2层黑色岩系分布于上述地区陡山沱组中部, 在宜昌三峡地区、遵义松林、石门中岭等剖面黑色岩系中富含硅质结核。该层黑色岩系区域上分布稳定, 是海平面快速上升的事件沉积, 局部地区显示为缺氧的沉积环境(Li et al., 2010)。第3层黑色岩系广泛分布于陡山沱组顶部, 主要为黑色碳质页岩、含碳粉砂质泥岩和含碳泥质粉砂岩, 局部地区夹碳酸盐岩透镜体、薄层硅岩和硅质磷块岩。在秭归庙河、贵州江口瓮会, 黑色粉砂质泥岩中含丰富的多细胞藻类和海绵动物等庙河生物群(丁莲芳等, 1996; 王约等, 2007; Zhu et al., 2008)。局部地区如湖北白果园黑色页岩中富含V、Ag等多种金属元素, 贵州湄潭凉桥和丹寨南皋九门冲陡山沱组顶部为碳质页岩夹磷块岩和薄层硅岩。该层黑色岩系分布广泛, 是陡山沱末期一次海平面上升事件沉积, 局部地区显示为缺氧的沉积环境(Li et al., 2010)。

陡山沱时期发生与洋流上升有关的3次广泛的成磷事件, 在浅水相区形成厚薄不一的含磷岩系。第1次成磷事件出现在陡山沱早期, 在黑色岩系与白云岩沉积转换时期沉积了以磷块岩为主的含磷岩系。在贵州息烽、开阳、瓮安西部、福泉西北部, 湖北宜昌樟村坪、兴山白果园、钟祥、宜城、保康、房县和湖南泸溪县洗溪、溆浦西坪一带形成了以均质磷块岩、球粒磷块岩、颗粒磷块岩、藻叠层石磷块岩为主的磷矿层, 相当于贵州瓮安磷矿的下磷矿层。第2次成磷事件出现在陡山沱中期, 形成了贵州息烽、开阳、瓮安、福泉, 湖北钟祥、房县保康, 江西上饶、广丰, 浙江江山和湖南怀化花桥以及浏阳永和等地的磷块岩矿层, 相当于瓮安北斗山的上磷矿层。在瓮安北斗山上磷矿层和湖北宜昌晓峰河、樟树坪等地陡山沱组中上部富含大型刺状疑源类、多细胞藻类和动物胚胎化石。第3次成磷事件出现在陡山沱组顶部和灯影组底部。该期成磷事件形成的磷块岩矿层薄、规模小, 主要分布在湖南石门县东山峰、中岭和杨家坪陡山沱组顶部或灯影组底部, 以及湖南浏阳永和金家洞组顶部(游国君和张祖圻, 2000)。这次成磷事件在其他地区也有显示, 在贵州湄潭凉桥和丹寨南皋等地陡山沱组顶部黑色泥岩页岩中夹薄层黑色硅质磷块岩条带、团块以及结核, 在贵州瓮安县北斗山陡山沱组顶部白云岩层间夹磷质条带。

含锰岩系主要由黑色页岩、菱锰矿和锰白云岩组成, 主要分布在扬子陆块北边缘城口明月、高燕和万源大竹河仙鹅坝一带陡山沱组上部及陕西西乡司上一带陡山沱组下部。在扬子陆块南边缘的广西三江及安徽宁国、绩溪等地陡山沱组下部也有发现。它们是与陡山沱期第1次和第2次成磷事件的等时异相沉积。磷块岩矿层主要形成于台地边缘浅滩环境, 而菱锰矿层形成于深水低能碱性CO₂分压较高的弱氧化— 还原环境(范德廉等, 2004)。因此, 深水区形成的锰矿层和含锰岩系亦可作为与浅水区相当层位的含磷岩系地层对比的标志。

陡山沱时期曾发生过多次火山喷发事件, 发现至少有4层分布广泛的火山灰蚀变黏土夹层。其中:(1)在湖北宜昌三斗坪一带, 陡山沱组底部盖帽白云岩之顶部夹有火山灰蚀变黏土层, 其锆石U-Pb同位素年龄值为635.2± 0.6 Ma(Condon et al., 2005); (2)在湖北秭归县冀家湾、湖南石门县中岭、贵州江口县瓮会和湖南沅陵县岩屋潭陡山沱组下部碳质页岩中夹2~3层火山灰蚀变黏土层, 其中冀家湾火山灰层锆石U-Pb同位素年龄为632.3± 0.3 Ma(Condon et al., 2005); (3)在宜昌樟树坪和湖南泸溪县洗溪等地, 陡山沱组下部磷矿层与上覆白云岩之间夹火山灰层, 其中樟树坪的火山灰层锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄为614± 7.6 Ma(刘鹏举等, 2009); (4)湖北秭归县冀家湾、湖南沅陵县岩屋潭和贵州三穗县兴隆等地陡山沱组顶部夹火山灰层。其中冀家湾陡山沱组顶部的火山灰层锆石U-Pb同位素年龄为551.1± 0.7 Ma(Condon et al., 2005)。

上述火山灰蚀变黏土层不但是地层对比的标志层, 而且确定了陡山沱组时限, 即635.2~551.1 Ma。

陡山沱组底部的盖帽白云岩是新元古代全球大冰期后, 由极端寒冷转变为极端炎热的气候事件的沉积物, 在中、下扬子区和江南区(除江南区东南部)均有分布。其广布性和同时性使它成为扬子区和全球对比的标志层。

上述事件沉积可以作为陡山沱组地层划分对比的重要标志, 亦是二级层序各体系域在区域上进行对比的重要依据。

该剖面位于碳酸盐岩台地边缘, 陡山沱组底部盖帽白云岩整合于成冰系南沱组冰碛杂砾岩之上, 与上覆地层灯影组白云岩之间呈假整合接触, 厚63.3 m(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 贵州瓮安北斗山剖面埃迪卡拉系陡山沱组综合柱状图Fig.2 Comprehensive column of the Ediacaran Doushantuo Formation at Beidoushan section of Weng'an, Guizhou Province

盖帽白云岩厚1.75~2.0 m, 为海侵初期浅缓坡相潮间亚相沉积, 向上由浅水潮下微晶白云岩变为较深水潮下灰绿色泥岩与暗灰色薄层泥晶白云岩互层夹黑色薄层磷块岩, 其上变为条纹状球粒磷块岩和硅质磷块岩, 显示海水不断加深, 海平面上升。球粒磷块岩、硅质磷块岩为最大海泛期凝缩层沉积。

条纹状磷块岩之上为潮间潟湖微晶白云岩(又称中白云岩), 该段白云岩横向厚薄不一, 为3.1~7.8 m, 顶部为核形石浅滩, 顶面为喀斯特侵蚀面, 显示海平面快速下降, 含核形石的白云岩暴露, 遭受侵蚀, 次生硅化, 并发育有溶洞, 上覆黑色磷块岩充填于溶洞中。暴露侵蚀面之上为暗灰色薄层泥晶白云岩与黑色薄层磷块岩互层, 向上变为黑色硅碳质磷块岩, 区域上分布不稳定为潮下潟湖相沉积, 显示海平面快速上升, 形成最大海泛期沉积的凝缩层。向上变为含磷颗粒白云岩与颗粒磷块岩互层, 颗粒磷块岩具有明显的潮汐和波浪作用等高能改造作用沉积特征, 属浅滩相沉积。其上变为潮间含磷微晶白云岩和微晶白云岩, 顶面为起伏不平的喀斯特侵蚀面, 侵蚀面之下微晶白云岩被次生硅化, 表明海平面下降海水变浅, 暴露遭侵蚀。该侵蚀面之上为潮下亚相微晶白云岩夹灰黑色磷块岩条带, 显示海平面再次上升的海侵沉积(图 2)。

该剖面陡山沱组沉积相的演变, 表明有2次大的海平面升降和另一次海平面上升的海侵沉积, 可识别出3个海平面下降与上升转换面和3个层序底界面。它们分别位于陡山沱组盖帽白云岩底、陡山沱组中部暴露侵蚀面和陡山沱组上部暴露侵蚀面, 构成2个半层序。

3.1.1 层序1

由盖帽白云岩底界面(SB1)与中部白云岩顶的暴露侵蚀面(SB2)之间的陡山沱组下、中部组成。盖帽白云岩和下部浅褐灰色微晶白云岩、暗灰色薄层泥晶白云岩与灰绿色泥岩互层夹黑色薄层磷块岩, 以及条纹状球粒磷块岩为海侵体系域。其中, 条纹状球粒磷块岩为最大海泛期沉积的凝缩层。该海泛面之上微晶白云岩和硅化核形石白云岩为高水位体系域, 其顶面为喀斯特侵蚀面(SB2)。层序1底界面为盖帽白云岩底与下伏南华系南沱组冰碛杂砾岩(4.4 m)之顶部31 cm的褐灰色含铁锰质泥岩之间的岩相突变面。

3.1.2 层序2

由陡山沱组中、上部SB2与SB3之间的沉积序列组成。其中部暴露侵蚀面(SB2)之上黑色磷块岩为海侵体系域或凝缩层(CS), 之上的浅滩相含磷颗粒白云岩与颗粒磷块岩互层, 向上变为潮间微晶白云岩夹含磷微晶白云岩, 顶部暴露侵蚀, 为高水位体系域。该层序的底界面(SB2)为喀斯特侵蚀不整合面。

陡山沱组顶部潮下暗灰色薄层微晶白云岩夹薄层磷块岩条带为另一个层序的海侵体系域沉积, 其底界面(SB3)为层序2顶面的喀斯特侵蚀不整合面。

该剖面位于碳酸盐岩台地西边缘, 临近台盆, 由晓峰河村北山坡剖面(陡山沱组中下部)和村南山坡(陡山沱组中、上部)组成, 厚度大于202 m(图3)。陡山沱组底部盖帽白云岩厚4.9 m, 为海侵初期浅缓坡相沉积, 盖帽白云岩之上1.1 m厚的暗灰色硅岩标志着海平面快速上升, 淹没盖帽白云岩, 在盖帽白云岩顶面形成海泛作用的间断面。硅岩之上为浅褐灰色含锰微晶白云岩夹暗灰色页岩, 向上变为风暴浪基面之下的潮下灰黑色泥岩, 顶部夹薄层球粒磷块岩和透镜状球粒磷块岩, 显示为最大海泛期沉积的凝缩层。向上为暗灰色中层状微晶白云岩含较多的黑色燧石结核, 其顶面为起伏不平的暴露侵蚀面(图 6-B), 显示向上变浅的海平面下降海退序列。陡山沱组中部暴露侵蚀面之上以暗灰色团粒微晶石灰岩为主, 具水平层理。其下部夹黑色碳质页岩, 含黑色燧石结核。微晶灰岩之上为黑色页岩, 显示为海平面上升, 海水加深。在晓峰河村南山坡黑色泥岩之上碳酸盐沉积作用增强, 变为暗灰色中层状泥质微晶白云岩夹黑色页岩, 其上变为含砾砂屑白云岩夹水平层状含泥微晶白云岩, 顶部夹鲕粒白云岩, 显示由浅水潮下向上变为浅滩滩间相, 表明海平面再次下降。该剖面陡山沱组顶部大部分被掩盖, 其顶灰黑色泥质微晶白云岩含磷质颗粒, 具水平层理, 上覆地层灯影组蛤蟆井段底, 为浅灰白色厚层状颗粒白云岩, 显示陡山沱末期海水再度加深的另一次海平面上升, 随后向上变浅。

图3

Fig.3

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	图3 湖北宜昌晓峰河剖面埃迪卡拉系陡山沱组综合柱状图Fig.3 Comprehensive column of the Ediacaran Doushantuo Formation at Xiaofenghe section of Yichang, Hubei Province

从该剖面陡山沱组岩相、沉积相的演化, 表明有3次海平面上升事件和2次海平面下降事件, 可识别3个层序底界面, 构成2个半层序。

3.2.1 层序1

由陡山沱组底部盖帽白云岩和陡山沱组中部的暴露侵蚀面之下的暗灰色硅岩, 含锰微晶白云岩、黑色泥岩和中层状微晶白云岩组成。盖帽白云岩为海侵初期的浅缓坡潮下微晶白云岩, 之上为风暴浪基面之下的潮下硅质岩和含锰微晶白云岩, 向上变为灰黑色泥页岩, 显示向上变深的退积型海侵体系域沉积序列。陡山沱组下部的黑色泥页岩层顶部夹薄层状、透镜状球粒磷块岩, 是最大海泛期沉积的凝缩层。向上以浅水潮下中层状微晶白云岩为主, 含黑色燧石结核, 顶面为起伏不平的暴露侵蚀面(SB2), 显示为向上变浅的加积型高水位体系域。该层序的底界面(SB1)为盖帽白云岩与下伏南沱组冰碛杂砾岩之间的岩相突变面。

3.2.2 层序2

由陡山沱组中、上部组成, 陡山沱组中部侵蚀面(SB2)之上, 为风暴浪基面之下的较深水潮下暗灰色微晶石灰岩, 具水平层理, 其下部夹黑色碳质页岩, 含大量黑色硅质结核, 向上变为黑色泥页岩, 显示向上变深的退积型序列, 为海侵体系域。陡山沱组上部由浅水潮下泥质微晶白云岩夹黑色页岩, 向上变浅为滩间相含砾砂屑白云岩, 为高水位体系域沉积。

该剖面顶部大部分被掩盖, 但其顶为较深水潮下灰黑色泥质微晶白云岩, 含磷块岩砂屑, 具水平层理, 显示海水再次加深为另一个二级层序的海侵体系域。其上覆灯影组底部浅灰色内碎屑白云岩为高水位体系域沉积。

该剖面位于台盆东边缘, 由九龙湾剖面(陡山沱组下、中部)和乡党坪剖面(陡山沱组上部至灯影组底部)组成, 厚170.3 m(图4)。陡山沱组底部盖帽白云岩, 厚4.1 m, 为海侵初期沉积。盖帽白云岩之上为灰黑色薄层状泥微晶白云岩与碳质页岩互层, 向上泥质岩增厚并演变为黑色碳质页岩夹暗灰色薄层含泥微晶白云岩, 具水平层理, 显示盖帽白云岩后的海平面快速上升, 海水加深, 沉积环境为缺氧环境。向上碳酸盐沉积作用增强。含泥微晶白云岩夹层增多, 单层相对变厚, 为相对向上变浅的序列。海水由缺氧向贫氧环境转变(Li et al., 2010), 显示海平面下降, 但下降幅度不如浅水台地边缘, 无明显变浅暴露侵蚀的特征。陡山沱组中部, 以黑色碳质页岩为主, 夹暗灰色薄层泥晶白云岩, 底部富含黑色磷硅质小结核。沉积环境复又变为缺氧环境, 显示海水相对变深, 标志着第2次海平面上升。

图4

Fig.4

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	图4 湖北宜昌三斗坪头顶石剖面埃迪卡拉系综合柱状图Fig.4 Comprehensive column of the Ediacaran Doushantuo Formation at Toudingshi section of Sandouping of Yichang, Hubei Province

陡山沱组上部(在乡党坪出露好)为浅水潮下微晶白云岩夹黑色燧石条带和燧石结核, 向上变浅为潮间灰色中层状微晶白云岩, 其层面起伏不平, 具方解石充填的溶洞。在乡党坪东北邻近的田家园子剖面相当层位为鲕粒、核形石白云岩, 具斜层理, 顶面为起伏不平的侵蚀暴露面(图 6-E), 这标志着第2次大海平面下降(Lu et al., 2012)。

陡山沱组顶部为暗灰色层纹状微晶白云岩— 条带状泥晶白云岩— 条带状泥晶灰岩, 向上变为黑色碳质泥页岩夹白云岩、硅岩透镜体, 含黄铁矿晶粒, 这表明海平面又再次上升, 海水变深, 沉积环境由贫氧变为缺氧环境(Li et al., 2010)。上述岩相、沉积相与氧化还原环境时间上的演变, 表明该剖面呈现出3次全球海平面上升事件和2次全球海平面下降事件, 可识别3个海平面升降转换面和层序底界面, 构成了2个半层序。

3.3.1 层序1

由陡山沱组底部盖帽白云岩和陡山沱组下部组成, 盖帽白云岩厚4.1 m, 为浅缓坡相微晶白云岩, 属于海侵初期沉积, 向上为台盆相黑色碳质页岩夹薄层微晶白云岩, 具水平层理为海侵体系域沉积; 向上变为较深水潮下暗灰色薄层状泥晶石灰岩含黑色硅质结核, 和灰黑色含粉砂质页岩夹暗灰色薄层微晶白云岩, 顶部单层增厚, 为中层状微晶白云岩, 显示向上相对变浅的加积型高水位体系域沉积, 其层序底界面为盖帽白云岩底与下伏南沱组冰碛杂砾岩之间的岩相突变面。

3.3.2 层序2

由陡山沱组中部和上部组成, 中部以黑色页岩为主, 富含硅磷质结核夹薄层微晶白云岩台盆较深水潮下相沉积, 表明海水复又变深, 属海侵体系域。上部由暗灰色微晶白云岩夹暗灰色页岩, 向上变为灰色中层状微晶白云岩夹黑色燧石条带和结核, 为早期高水位体系域; 再向上为潮间灰色微晶白云岩, 具冲刷和溶蚀孔洞, 显示为海平面下降的晚期高水位体系域。该层序的底界面为层序1顶的中层状微晶白云岩与层序2底部的含硅质结核的黑色碳质页岩之间岩相结构转换面(SB2)(图 6-D)。

3.3.3 层序3

由该剖面陡山沱组顶部组成, 自下而上为薄层钙质泥岩— 暗灰色层纹状微晶白云岩— 条带状泥晶白云岩, 向上变为条带状泥晶石灰岩, 再向上变为黑色碳质页岩夹结晶白云岩透镜体, 显示向上变深的退积型海侵体系域。其顶部的黑色碳质页岩为最大海泛期沉积的凝缩层。最大海泛面之上的灯影组白云岩为高水位体系域。该层序的底界面为层序2顶面的暴露侵蚀面(SB3)。

该剖面位于台地边缘斜坡, 厚123.2 m, 其底部盖帽白云岩厚4.5 m, 为海侵初期沉积, 平行不整合于南沱组冰碛杂砾岩之上(图5)。盖帽白云岩后沉积了暗灰色薄层泥晶白云岩与黑色碳质页岩互层, 向上变为黑色碳质页岩和薄层暗色硅岩与页岩互层, 显示海平面快速上升, 淹没了中缓坡相盖帽白云岩。这期间滑塌岩块和揉皱构造发育, 为斜坡相沉积。中部由暗灰色条带泥晶石灰岩, 向上变为暗灰色中层状微晶白云岩, 具揉皱、滑塌构造, 显示海平面相对下降, 由下斜坡向上变浅为上斜坡。陡山沱组上部为薄层状泥晶石灰岩夹薄层硅质岩, 局部具揉皱构造, 显示海水又变深为下斜坡上部, 表明为第2次海平面相对上升。向上为开阔台地相的暗灰色薄层夹中层状微晶白云岩, 显示海平面下降, 海水相对变浅。在陡山沱组顶部由条带状微晶白云岩, 向上变为黑色碳质页岩夹黑色薄层硅岩和薄层泥晶白云岩, 显示海平面再次上升, 海水再次相对加深。由于该剖面处于深水斜坡相, 不如浅水碳酸盐岩台地边缘海平面升降幅度差异大。但从该剖面陡山沱组岩相和沉积相演变可识别出受全球海平面升降的影响, 仍显示有3次海水相对变深和2次变浅以及3个海平面升降转换面, 可划分2个半层序。

图5

Fig.5

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	图5 湖南张家界桑树坪剖面埃迪卡拉系综合柱状图Fig.5 Comprehensive column of the Ediacaran Doushantuo Formation at Sangshuping section of Zhangjiajie, Hunan Province

3.4.1 层序1

该层序由陡山沱组中、下部组成。层序底界面为中缓坡盖帽白云岩与下伏南华系南沱组冰碛杂砾岩之间的平行不整合面或岩相突变面。底界面之上由盖帽白云岩变为黑色碳质页岩夹暗灰色条带状硅岩和条带状泥晶白云岩, 具强烈揉皱、滑塌角砾构造, 为下斜坡相, 显示向上变深的退积型序列, 为海侵体系域沉积; 中部灰黑色条带状泥晶石灰岩, 具水平层理, 向上变为上斜坡灰色中层状微晶白云岩, 具揉皱和滑塌构造, 显示海水相对变浅的高水位体系域。

3.4.2 层序2

该层序由陡山沱组上部组成。层序底界面为层序1顶的中层状微晶白云岩与层序2底部暗灰色薄层状泥晶石灰岩之间的岩相结构转换面。底界面之上为暗灰色薄层状泥晶石灰岩夹黑色薄层状硅岩, 显示海水相对加深的海侵体系域, 向上变为开阔台地相灰色中薄层状微晶白云岩, 表明海水相对变浅为高水位体系域。

3.4.3 层序3

该剖面陡山沱组顶部由条带状微晶白云岩向上变为碳质页岩夹黑色薄层硅岩, 显示海水再次变深的退积型海侵体系域, 其上覆为灯影组下部暗灰色微晶白云岩, 向上夹块砾流沉积, 表明由高水位体系域转变为低水位体系域沉积。

深水盆地相的陡山沱组以碳质页岩、含碳硅质板岩为主的凝缩层, 沉积厚度薄, 难以划分层序。但局部地区黑色岩系中夹泥晶白云岩或泥晶石灰岩, 如湖南溆浦县金家洞、安化县留茶坡和新宁县洪水江等剖面。由于受全球二级海平面升降的影响, 在海平面下降过程中形成碳酸盐沉积, 可能对深水盆地的层序划分对比提供参考。

该二级层序介于SB1至SB2之间, 包括陡山沱组底部盖帽白云岩和陡山沱组下、中部, 其时限为635~600 Ma, 厚32~619 m, 由海侵体系域和高水位体系域组成。陡山沱组底部与下伏南沱组及其同期地层洪江组、雷公坞组冰碛杂砾岩之间的整合或平行不整合面为该超层序的底界面(SB1)。

5.1.1 海侵体系域(TST)

TST中扬子区由陡山沱组底部盖帽白云岩和陡山沱组下部黑色岩系组成。南沱冰期后, 冰盖消融, 全球海平面上升, 在极端热的环境中沉积的盖帽白云岩是海侵初期沉积物。它广泛分布于中扬子区、下扬子区和江南区北部地区。其岩相单一, 以含锰微晶白云岩和微晶白云岩为主, 颗粒白云岩不甚发育, 以水平层理和层纹状构造为主, 显示为潮间至深水之间的碳酸盐岩缓坡相沉积。在江南区安化、溆浦、靖州、三江一线以东的湘中南部、桂东北和赣东北地区, 为黑色碳质页岩覆盖于冰碛杂砾岩之上。

盖帽白云岩沉积后海平面快速上升, 海水向西、北、东北快速漫侵。在上扬子区西南部, 包括川南、滇北、滇东地区为滨岸相碎屑沉积, 在古陆、古岛边缘为前滨相中细粒长石石英砂岩、含砾石英砂岩和石英砂岩, 局部地区如永胜、华坪一带长石石英砂岩之间夹含磷细砂岩和磷块岩, 并发育交错层理和冲选层理。远离陆区为近滨相粉砂岩夹紫色、紫红色页岩沉积; 在澄江一带为灰质微晶白云岩、泥晶石灰岩夹泥质条带的潟湖相沉积, 其下伏地层为湖泊相紫色紫红色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩沉积, 相当于盖帽白云岩沉积时期。而川中、川北和陕西省南郑县一带缺失该体系域沉积。

在中扬子区, 盖帽白云岩之上为暗色薄层状微晶白云岩夹黑色页岩向上为黑色碳质页岩, 局部地区如湖北钟祥、保康一带为含钾泥页岩, 显示向上变深的退积型沉积序列。在贵州开阳、瓮安北斗山、湖北兴山白果园、宜昌樟村坪和钟祥、宜昌晓峰河和浙江江山等地, 由上升洋流形成的磷块岩矿层为最大海泛期沉积。

在下扬子区北部滁州一带, 盖帽白云岩之上为深水陆棚相黑色千枚岩。在宁镇地区的丹阳周山一带, 盖帽白云岩之上为黑色千枚状泥岩、千枚状含铁钙质泥岩夹薄层铁锰矿层。

在江南区东北部的皖南浙西地区, 盖帽白云岩之上为深水陆棚含碳泥岩, 硅质泥岩沉积。在淳安下占家陡山沱组下部为陆棚黑灰色钙质泥页岩; 余杭泰山陡山沱组下部为青灰色微晶白云岩夹黑色含碳硅质页岩, 向上变为黑色泥岩与微晶白云岩互层的潮下相沉积, 再向上为黑色碳质泥岩(石煤层), 均显示向上变深的退积型沉积序列, 石煤层为最大海泛期沉积。江南区北部的湘西、湘中北部、鄂东南和浙皖相邻地区, 盖帽白云岩之上为斜坡相条带状泥晶白云岩夹黑色碳质页岩; 在张家界四都坪一带为黑色碳质页岩夹条带状硅岩、条带状微晶白云岩, 具揉皱滑塌角砾构造。江南区的湘中南部、黔东南地区, TST为盆地相黑色碳质页岩凝缩层。

在扬子北缘地区的重庆市城口明月和四川万源大竹河一带, TST为深水陆棚黑色含碳质泥岩夹暗灰色薄层状含泥微晶石灰岩。其下伏为湖泊相紫褐色含凝灰质粉砂岩夹砂岩沉积, 相当于盖帽白云岩沉积时期。

5.1.2 高水位体系域(HST)

在上扬子区, HST由观音崖组中部微晶白云岩和石英砂岩组成, 局部夹鲕粒白云岩、砂屑亮晶白云岩和硬石膏。在四川甘洛, HST下部为浅水潮下含石英砂微晶白云岩, 团粒微晶白云岩夹砂屑微晶白云岩。HST上部为潮间含砂微晶白云岩, 顶部为浅滩砂屑亮晶白云岩; 在云南华坪、永胜一带, HST上部白云岩中夹多层硬石膏层, 为膏质潟湖, 均显示向上变浅的加积型沉积序列, 表明这些地区HST晚期在海平面下降过程中出现含膏潟湖和砂屑浅滩相沉积。在滇东晋宁王家湾, HST下部为近滨紫色灰色白云质石英砂岩, HST上部为潮坪微晶白云岩夹鲕粒白云岩; 在滇东澄江飞大田— 东大河, HST下部为浅水潮下泥晶石灰岩, HST上部为潮间中层状微晶白云岩沉积, 也显示了向上变浅的加积型沉积序列。

中扬子区, HST由陡山沱组中部微晶白云岩和颗粒白云岩组成。在贵州瓮安北斗山, HST位于最大海泛期沉积的磷块岩之上, 为潮间灰色中薄层状微晶白云岩, 向上变为潮坪浅滩硅化核形石白云岩, 其顶面为起伏不平的喀斯特侵蚀面。在湖北钟祥刘坪、王集, 宜昌樟树坪、晓峰河等地, HST位于最大海泛期沉积的磷块岩之上, 为凝块石白云岩夹燧石条带和不规则团块, 顶面为起伏不平的侵蚀面。由此表明, HST晚期上述地区发生海退, 并暴露遭受侵蚀。

在下扬子北部地区, HST由陡山沱组中部浅水陆棚粉砂质泥岩夹细砂岩和粉砂质泥灰岩组成。其中在江苏丹阳周山一带, HST下部为灰黄色砂质千枚状泥岩夹泥质砂岩和含砾粗砂质泥灰岩, 上部为千枚状粉砂质泥岩夹泥质砂岩和铁质泥岩。上述地区HST均显示向上变浅的加积型高水位体系域沉积。

江南区东北部的皖南浙西地区, HST由相当于陡山沱组中部微晶石灰岩、微晶白云岩和长石石英砂岩组成。其中在富阳钟家庄, HST下部为浅水潮下深灰色微晶白云岩、泥晶白云岩夹钙质页岩, 其上部为灰白色细至中粒长石石英砂岩, 为潮坪浅滩相沉积, 显示向上变浅的加积型序列。在浙江淳安下占家, HST则为泥质粉砂岩、白云质细砂岩向上变为砂质浅滩中粗粒石英砂岩, 具有交错层理和平行层理。在皖南黟县石盂、休宁蓝田一带, HST为暗灰色薄层状含泥质粉砂岩。

江南区北部的斜坡相区, HST由微晶白云岩组成, 局部地区发育揉皱和滑塌角砾。在湘西泸溪洗溪一带, HST位于最大海泛时期沉积的黑色磷块岩之上, 由灰色厚层微晶白云岩组成。在张家界桑树坪, HST下部为下斜坡暗灰色微晶石灰岩、微晶白云岩, 具水平层理和滑塌角砾构造, 其上部为上斜坡灰色中层状微晶白云岩具揉皱构造。在浙江淳安一带, HST下部为薄层碳质泥岩夹条带状泥晶石灰岩, HST上部变为黑色粉砂质泥岩, 显示由斜坡相向上变为深水陆棚相。

在江南区湘中地区, HST为盆地相黑色页岩、硅质板岩凝缩层沉积。但局部地区, 如贵州铜仁锁溪、溆浦金家洞、怀化花桥、新宁洪水江和广西融安、融水、灵山等地, HST位于黑色碳质页岩之上, 由深水泥晶白云岩组成。显示了这些地区受全球海平面下降影响, 海水相对变浅, 有利于碳酸盐沉积。

在扬子北缘地区城口明月一带, HST为灰黑色含锰白云岩, 下部含磷质结核。

该二级层序介于SB2至SB3之间, 包括陡山沱组中、上部序列, 其时限为600~565 Ma, 一般厚39~382.9 m, 由海侵体系域和高水位体系域组成。其底界面在浅水沉积区, 与下伏地层之间为暴露侵蚀不整合面, 在深水沉积区为岩相转换面(SB2)。

5.2.1 海侵体系域(TST)

在上扬子区川南的汉源、甘洛、越西、普格和滇东地区的晋宁、澄江等地, TST由观音崖组中部紫红色粉砂岩、微晶石灰岩、泥质条带状石灰岩夹扁平状砾屑石灰岩组成。其中普格大槽河, TST下部为暗紫色页岩夹微红色泥质石灰岩, 向上变为中层状微晶石灰岩; 在甘洛凉红, TST下部为褐紫色含泥白云质微晶石灰岩与浅灰色球粒微晶石灰岩互层, 具水平层理夹扁平状砾屑微晶石灰岩透镜体, 其上部为泥晶石灰岩, 含黄铁矿晶粒。在晋宁王家湾一带, TST下部为紫红色粉砂质页岩夹紫红色泥质细砂岩, 向上变为灰黑色泥质微晶石灰岩, 夹扁平状砾屑微晶石灰岩。在盐边阿米罗, TST下部灰色粉砂质页岩, 紫灰色白云质微晶石灰岩, 向上变为青灰色微晶石灰岩。上述地区均显示由潮坪向上变为浅水潮下或潟湖的退积型序列。其他地区, 如昆明、富民、马龙纳章和石屏一带, TST为滨岸相石英砂岩沉积。在川中峨眉、威远, 川北, 陕南南江、南郑等地缺失TST沉积。

在中扬子区, TST由陡山沱组中部黑色页岩和暗灰色含泥微晶白云岩组成, 局部地区夹磷块岩。其中瓮安北斗山一带, TST为凝缩层, 其底部为0.4 m暗灰色薄层泥晶白云岩夹灰黑色薄层磷块岩, 向上变为黑色碳泥质磷块岩, 含硅磷质结核。在遵义松林, TST下部为灰黑色中层状粉砂质泥岩, 向上变为黑色薄层状碳质泥岩含黑色硅磷质结核, 显示向上变深的退积型海侵序列。在宜昌晓峰河附近, TST下部由微晶白云岩、碳质页岩和微晶石灰岩组成, 具水平层理, 向上变为黑色页岩夹薄层含泥微晶白云岩。在石门中岭, TST下部为斜坡相灰黑色含泥微晶石灰岩与灰色含砂屑泥晶石灰岩互层, 具水平层理、揉皱构造, 其上部为台盆相含碳质泥岩, 含黑色硅磷质结核。上述剖面退积型海侵序列明显。

在下扬子区的苏皖沿江地区, TST由陡山沱组中部粉砂质泥灰岩、硅质灰岩、泥岩和千枚岩组成, 局部地区夹黑色微晶石灰岩, 沥青质微晶石灰岩。其中江苏丹徒一带, TST下部为浅水潮下, 灰色粉砂质泥灰岩与砂质泥灰岩互层, 向上变为较深水潮下, 深灰色泥灰岩夹硅质灰岩和黑色微晶石灰岩, 局部含沥青质微晶灰岩含燧石结核, 显示向上变深的退积型海侵序列。

在江南区东北部的皖南黟县休宁一带, TST为黑色含碳质页岩, 薄层状含碳泥岩组成。在浙西地区, TST由泥晶白云岩, 泥质白云岩、灰质微晶白云岩组成。局部地区为含钾粉砂质泥岩和含粉砂质硅岩。其中淳安严家、闻家一带, TST为台地相, 黑色碳质泥岩夹暗灰色薄层状泥晶白云岩, 向上变为条带状微晶白云质灰岩, 具滑塌构造, 显示由深水陆棚向上变为斜坡相退积型序列。在淳安下占家一带, TST为灰黑色薄层状硅岩、泥质硅岩为凝缩层沉积。

江南区北部的黔东、湘西和湖北东南一带, TST由陡山沱组中部斜坡相条带状微晶白云岩和条带状微晶石灰岩组成, 具揉皱滑塌构造。其中张家界桑树坪一带, TST为下斜坡暗灰色薄层状微晶石灰岩夹黑色薄层硅岩, 具揉皱构造。湖北崇阳泉冲一带, TST为斜坡相, 灰黑色薄层微晶石灰岩夹黑色硅岩具滑塌构造。

在江南区的湘中和赣北地区, TST为深水盆地相黑色碳质页岩、黑色碳硅质板岩夹黑色薄层硅岩组成的凝缩层。

扬子北缘地区的城口明月和四川省万源县大竹河一带, TST为黑色碳质页岩, 上部夹黑色菱锰矿凝缩层, 显示TST上部为最大海泛期沉积。

5.2.2 高水位体系域(HST)

在上扬子区的川南地区汉源、甘洛、越西、普格、会理、盐边和滇东澄江等地, HST由观音崖组上部微晶石灰岩、泥灰岩和微晶白云岩浅水潟湖相沉积组成。其中澄江一带, HST下部为灰色中层状微晶石灰岩, 具丘状层理, 向上变为浅黄色中层状含泥微晶白云岩, 夹薄层泥质微晶白云岩和竹叶状砾屑微晶白云岩透镜体, 显示由浅水潮下向上变浅为潮间的加积型序列。上扬子区其他地区, HST为紫色页岩、粉砂岩、灰白色石英砂岩和紫红色含砾砂岩夹砾岩的滨岸相沉积。其中马龙纳章一带为前滨亚相, 由灰白色中层状石英细— 粗砂岩夹含砾砂岩组成, 具交错层理。在晋宁王家湾一带, HST下部为灰色、暗灰色中薄层状微晶白云岩具水平层纹, 向上变为灰白色厚层状细— 中粒石英砂岩, 显示由浅水潮间潟湖, 向上变浅为前滨的加积型序列。在川中峨眉、威远、武胜和川北南江一带缺失HST沉积。

在中扬子地区, HST由陡山沱组上部微晶白云岩、鲕粒亮晶白云岩、内碎屑石灰岩和核形石亮晶白云岩组成, 局部地区夹磷块岩。其中瓮安北斗山一带, HST下部为浅滩相颗粒磷块岩与颗粒白云岩互层, HST上部为潮间含磷砂屑微晶白云岩、微晶白云岩, 其顶部为起伏不平的喀斯特侵蚀面, 侵蚀面之下白云岩被次生硅化。在宜昌田家园子, HST下部为浅水潮下浅灰色中层状微晶白云岩夹黑色燧石条带和结核, HST上部为颗粒(鲕粒、核形石)亮晶白云岩, 具斜层理, 顶面为起伏不平的暴露侵蚀间断面(图 6-E), 侵蚀间断面之下发育喀斯特溶洞, 显示由浅水潮下向上变浅为浅滩, 并暴露、侵蚀, 淡水溶蚀的加积型海退序列。在宜昌晓峰河附近, HST下部为泥质白云岩夹黑色页岩, HST上部含砾砂屑微晶白云岩, 鲕粒亮晶白云岩夹层纹状微晶白云岩, 显示由浅水潮下向上变浅为浅滩、滩间的加积型序列。

在下扬子苏皖沿江地区, HST由陡山沱组上部砂屑石灰岩、千枚状粉砂岩和砂泥质微晶石灰岩组成。其中江苏丹徒一带, HST下部为浅水潮下含砂质泥质微晶石灰岩, HST上部为浅滩相内碎屑石灰岩, 具斜层层理, 均显示向上变浅的加积型沉积序列。

在江南区东北的浙西地区, HST由蓝田组上部砂质微晶白云岩、白云质砂岩、微晶白云岩和石英砂岩组成。其中淳安下占家, HST下部为潮下灰色薄层状砂质微晶白云岩, 含粉砂碳质泥质硅岩夹黑色薄层硅质微晶白云岩, 具水平层理; HST上部为潮间团粒微晶白云岩夹砂屑微晶白云岩, 顶面呈起伏不平的侵蚀面, 显示由较深水潮下向上变浅为潮间, 并暴露遭受侵蚀。在富阳钟家庄, HST下部为灰色砂质灰岩夹黑色泥晶石灰岩, HST上部为灰色白云质中粗粒石英砂岩, 显示由浅水潮下向上变浅为砂质浅滩的加积型海退序列。在皖南休宁、黟县一带, HST下部为黑色薄层泥岩夹灰黑色中层状微晶白云岩, 上部为灰色厚层状微晶白云岩, 显示向上变浅加积型序列。

江南区北部的湘西、鄂东南一带, HST由陡山沱组上部微晶白云岩、微晶石灰岩组成。其中张家界桑树坪, HST为开阔台地暗灰色薄层状微晶白云岩, 含砂屑微晶白云岩夹暗灰色、灰黑色页岩; 在湖北通山西庄, HST为灰黑色薄层状微晶石灰岩, 具水平层纹和揉皱构造。

江南区的湘中地区, HST为深水盆地相, 深灰色板岩、硅质板岩和黑色碳质页岩构成的碳硅质板岩凝缩层。但局部地区, 上升为水下高地, 在海平面下降过程中出现碳酸盐岩, 显示向上相对变浅的沉积序列。HST为微晶白云岩, 如怀化花桥一带为暗灰色中层状泥晶白云岩, 广西三江县银矿冲HST为青灰色细晶白云岩, 含黄铁矿晶粒。显示了该地区属于以碳质、硅质、泥质沉积为主的深水沉积区。但在海平面下降过程中, 局部水下高地位于碳酸盐溶解补偿线之上, 出现碳酸盐沉积。

在扬子北边缘地区城口明月、万源大竹河一带, HST为开阔台地相浅灰、灰色含泥微晶白云岩, 具水平层理, 下部夹菱锰矿条带。

该二级层序包括陡山沱组顶部和灯影组, 其时限为565~542 Ma, 其中陡山沱组顶部为该层序的海侵体系域, 而灯影组为高水位体系域沉积。其底界面在浅水沉积区, 与下伏地层之间为暴露侵蚀间断面; 在深水区, 与下伏地层之间为岩相转换面。

陡山沱组顶部为海侵体系域(TST), 由黑色碳质页岩、黑色硅岩、灰色条带状泥晶石灰岩、纹层状微晶白云岩和石英砂岩组成。局部地区夹硅质磷块岩, 其时限为565~551 Ma, 厚度一般为13.2~48.6 m。

在上扬子区川北— 陕南地区, TST由喇叭岗组滨岸相含泥粉砂岩、石英砂岩和含砾砂岩组成。在川中地区峨眉、威远、乐山一带, TST由喇叭岗组潮坪相粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹粉砂质微晶白云岩和中— 细粒含长石石英砂岩组成, 而四川绵竹县王家坪一带为深水潮下含碳质页岩夹微晶白云岩和硅岩透镜体。在川南甘洛、会理和普格, TST为观音崖组顶部暗灰色微晶石灰岩, 是较深水的潟湖沉积。在滇东澄江一带, TST为潟湖相灰黑色泥岩夹薄层泥质微晶白云岩, 向上微晶白云岩含石膏假晶; 在宜良羊街一带, 陡山沱组顶部TST为砂质砂屑微晶白云岩, 沙庆安(2001)认为该类混积岩为海侵沉积。

在中扬子区的湖北西部、西南部、渝东南和黔东北地区, TST由陡山沱组顶部黑色碳质页岩、泥质页岩、条带状泥晶灰岩组成。其中宜昌三斗坪一带, TST底为一薄层白云质页岩, 向上变为纹层状微晶白云岩和条带状泥晶石灰岩, 上部为最大海泛期沉积的黑色碳质页岩夹白云岩透镜体, 显示向上变深的退积型海侵序列。在恩施(钻井)和重庆秀山溶溪, TST为台内盆地相黑色碳质页岩。在湖北中部和贵州中部地区, TST由陡山沱组顶部浅水潮下泥晶白云岩、钙质泥岩夹磷质条带组成。其中, 海水较浅的地区, 如贵州瓮安北斗山, TST为暗灰色薄层状微晶白云岩夹磷块岩条带; 湖北宜昌樟树坪陡山沱组顶部TST为灰黑色含碳球粒微晶白云岩, 含黑色磷硅质结核; 湖北钟祥王集TST为暗灰色泥质微晶白云岩, 含磷质结核, 局部夹磷块岩; 湖南石门中岭TST为黑色泥岩夹薄层泥质白云岩, 均显示SS2的HST之后海水相对变深的海侵沉积。

在下扬子区苏皖沿江地区, TST由陡山沱组顶部泥质微晶石灰岩、白云质微晶石灰岩夹泥灰岩和泥岩组成。其中江苏丹徒一带, TST为浅水潮下深灰色中薄层状含砂屑微晶石灰岩夹暗灰色泥灰岩, 其下伏地层为内碎屑浅滩相HST沉积。安徽滁县一带, TST为潮下灰黑色泥灰岩夹微晶石灰岩, 其下伏地层灰红色灰质白云岩潮坪HST沉积。

在江南区的浙西衢州、杭州地区, TST由暗灰色微晶石灰岩、微晶白云岩、泥质微晶白云岩和黑色页岩组成。其中淳安下占家, TST为黑色页岩, 其底为起伏不平的侵蚀面。富阳钟家庄TST为灰黑色中薄层状含砂质砂屑微晶白云岩, 该类白云岩为混积岩, 被认为是海侵沉积物, 其下伏的灰色中— 粗粒石英砂岩为浅滩相HST沉积。在建德煤灰山, TST下部为黑色中层状含泥微晶白云岩, 水平层纹发育, 向上变为灰黑色、黑色碳质页岩凝缩层。上述地区TST均显示向上变深的退积型海侵序列。

江南区北部的黔东、湘西、鄂东南, TST由陡山沱组顶部黑色页岩、粉砂质泥岩、泥晶白云岩和条带状泥晶石灰岩组成。其中贵州江口桃映一带TST底部为灰色薄层状条带状泥晶石灰岩, 夹少量微晶白云岩滑动角砾为斜坡相沉积, 向上为台内盆地相沉积的黑色中层状粉砂质泥岩, 其上部为黑色含硅页岩为凝缩层; 在张家界桑树坪, TST下部为灰色薄层微晶白云岩, 上部为黑色碳质页岩夹黑色薄层硅岩和暗灰色薄层状微晶白云岩; 在古丈龙鼻咀, TST下部为条带状泥晶石灰岩向上变为黑色碳质页岩凝缩层; 在湖北通山、皖南黟县石盂、休宁蓝田等地, TST下部为灰色薄层状条带状泥晶石灰岩, 含黄铁矿晶粒, 具水平微层理, 向上变为黑色碳质泥岩夹薄层硅岩。上述地区向上变深的退积型海侵序列特征明显。

江南区的黔东南、湘中、桂东北地区, TST为黑色碳质页岩、碳硅质板岩和黑色薄层硅岩组成的凝缩层, 局部地区如贵州丹寨南皋一带夹薄层硅质磷块岩凝缩层。

在扬子北缘区, 如重庆市城口明月高燕一带为薄层状黑色硅岩凝缩层。