1996年全国地层多重划分对比研究项目组做内蒙古岩石地层清理, 将东乌旗地区的巴润特花组、敖包亭浑迪组和温多尔敖包特组合并成一个岩石地层单位, 以最早的泥鳅河组称之(李文国等, 1996)。本次地质调查工作显示, 原划分的巴润特花组与敖包亭浑迪组和温多尔敖包特组之间存在较大差别, 主要表现在以下几点:

1)巴润特花组发育大量凝灰质砂岩、凝灰质(含砾)粗砂岩及凝灰质砾岩等粗碎屑岩, 细碎屑组分含量相对偏小, 而敖包亭浑迪组和温多尔敖包特组主体为一套粉砂质板岩、泥质粉砂岩和细砂岩等细碎屑岩;

2)巴润特花组、敖包亭浑迪组和温多尔敖包特组均发育腕足类、珊瑚及三叶虫等化石, 但巴润特花组中生物化石较少, 个体较小, 一般小于1~2 cm, 相对较破碎, 而敖包亭浑迪组和温多尔敖包特组中化石个体较大, 尤其是腕足类化石, 一般在2~5 cm以上, 保存完整, 并可形成生物层;

3)在东乌旗北部额日格图原划归到巴润特花组的凝灰质砂岩中新获得岩浆锆石U-Pb年龄为380.8± 1.6 Ma(据项目组未发表数据), 属中晚泥盆世。因此, 作者建议仅将敖包亭浑迪组和温多尔敖包特组合并成一个岩石地层单位, 以泥鳅河组称之, 而巴润特花组应属于泥鳅河组之上的塔尔巴格特组(D_2-3t)。这样, 东乌旗地区泥盆系就可划分为泥鳅河组和塔尔巴格特组(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 内蒙古东乌旗地区泥鳅河组综合柱状图Fig.2 Intergratively histogram of the Niqiuhe Formation in East Ujimqin Qi of Inner Mongdia

基于以上认识和对研究区剖面测量显示, 东乌旗旗镇西北部木哈尔剖面、阿日古亭乌苏黑陶勒盖剖面、巴润陶宝剖面、敖包亭浑迪剖面和才伦郭少剖面泥鳅河组发育颇为完整、露头相对较好、生物化石丰富, 可作为研究本区泥鳅河组的代表性剖面(图 1-b)。泥鳅河组厚度764~1483 m, 岩性主体为一套黄绿色薄层粉砂质板岩和泥质粉砂岩, 局部发育厚层暗灰色泥质细砂岩, 夹灰岩透镜体, 产大量腕足类、珊瑚和三叶虫等化石。

本区泥鳅河组岩性主要由细碎屑岩组成(图 3-a, 3-b, 3-c), 夹较多的灰岩透镜体(图 3-f)。碎屑岩岩相划分首先根据沉积物粒度主体分为泥岩类和粉砂岩类, 再根据次要成分含量分为泥岩、含粉砂泥岩、粉砂质泥岩、含泥粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂岩。灰岩根据其成分可分为泥晶灰岩和生物碎屑灰岩2类。另有少量的砂岩和砾岩。

图3

Fig.3

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	图3 内蒙古东乌旗地区泥鳅河组岩相特征Fig.3 Petrofacies of the Niqiuhe Formation in East Ujimqin Qi of Inner Mongolia

本次工作在东乌旗泥鳅河组中首次识别出了不完整的风暴沉积, 位于阿日古亭乌苏黑陶勒盖剖面。其沉积序列由下至上可以分为4段(图 4):

图4

Fig.4

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	图4 内蒙古东乌旗地区泥鳅河组风暴沉积序列(据郑宁等, 2010, 修改)Fig.4 Storm sedimentary sequence of the Niqiuhe Formation in East Ujimqin Qi of Inner Mongolia (modified after Zheng et al., 2010)

1)SA粒序层段(图 5-a), 为风暴高峰期沉积, 底部为发育泥砾粗碎屑层段, 层厚大于10 cm, 暗色的泥砾呈椭圆状至竹叶状, 大小0.2~2 cm, 含量20%~30%, 向上泥砾含量逐渐变小过渡为块层状细砂岩。对于生物化石较发育的层段, 可形成大量风暴打碎的生物化石碎片(图 5-b), 珊瑚破碎呈短柱状, 显示出不同的倒伏方向。

图5

Fig.5

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	图5 内蒙古东乌旗地区泥鳅河组风暴沉积构造和遗迹化石特征Fig.5 Sedimentary structures of storm deposit and trace fossils in the Niqiuhe Formation in East Ujimqin Qi of Inner Mongolia

2)SB平行层理段(图 5-c), 为风暴高峰期后发育的层段, 层厚5~7 cm, 由细砂岩和粉砂岩组成, 发育平行层理。

3)SC丘状交错层理段(图 5-d), 为风暴能量减弱期间沉积, 由风暴浪震荡作用形成, 层系厚4~5 cm, 由细砂岩和粉砂岩组成。该层段顶面为凸起的圆丘状, 纹层上部被侵蚀, 向下收敛, 与层系底界面近平行。纹层倾角约10° 。

4)SD浪成波纹层理段(图 5-e), 亦为风暴减弱期沉积, 该层段厚约3 cm, 由粉砂岩组成, 发育浪成沙纹层理。缺乏风暴期后正常波浪作用下的泥岩沉积段。

风暴沉积是由风暴作用影响海水对海底沉积物的改造和再沉积过程, 是一种特殊的事件性沉积, 主要发生于正常浪基面和风暴浪基面之间的浅海环境(Brenchley et al., 1993; Savrda and Nanson, 2003), 其影响作用水深可达200 m。

遗迹化石是生物在特定沉积条件下形成的生物成因沉积构造, 是生物各种行为习性的反映, 对古环境具有良好的指示意义(Seilacher, 1967; 杨式溥, 1999)。本次工作在巴润陶宝剖面泥鳅河组粉砂岩中首次发现遗迹化石(图 5-f), 为生物进食的管状潜穴, 在剖面上呈直— 微弯曲状, 近于平行层面, 水平展布, 不分枝。潜穴包括外部管壁和内部充填物, 外壁光滑无饰或略有凹凸, 内部充填物具水平“ V” 字型的回填纹构造, 每厘米内有3~5条回填纹。单个潜穴管具有基本一致的管径。此处有2种大小不同的潜穴, 其内径分别为4~6 mm和9~11 mm, 对应的管壁直径分别为1~2 mm和2~5 mm。

Keighley和Pickerill(1994)根据壁、衬壁和罩的特征将Beaconites区别于其他潜穴类遗迹, 再根据回填纹环节特征将Beaconites进一步分为B. antarcticus、B. capronus和B. coronus等3个种, 其中B. capronus以其尖棱状的水平“ V” 字型回填构造区别于其他2个种, 本次工作所发现的遗迹化石就属于B. capronus。

Beaconites生物活动一般需要正常的海水温度、盐度及良好的水循环条件, 具有充足的陆源碎屑物质供其食用, 多形成于正常浪基面之下的浅海(滨外带)环境(Gevers et al., 1971; Pollard, 1988; 周志澄等, 2004)。

泥盆纪初期, 海水从东北向西南方向侵入, 在牙克石地区形成乌奴耳礁灰岩(李文国等, 1996), 在东乌旗地区沉积泥鳅河组碎屑岩。通过对研究区泥鳅河组基本岩相、实体化石、Beaconites遗迹化石和风暴沉积序列的研究显示, 早中泥盆世东乌旗处于浅海沉积环境(图2, 图 6), 位于正常浪基面之下, 温度、盐度正常, 水循环条件良好, 常常是生物大量繁殖的地带。洪水期或平水期河流带来的陆源碎屑到浅海静水中堆积下来, 与浅海珊瑚、腕足类、三叶虫、钙质海绵及小个体的放射虫等生物沉积在一起, 形成泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩, 由于搬运方式多为悬浮搬运, 因此粉砂级碎屑颗粒磨圆较差, 多呈现棱角状。局部层段生物极其繁盛, 尤其是腕足类、三叶虫和珊瑚等大个体化石, 保存完整。部分生物在沉积物表层爬行、觅食或停息等, 留下其活动的痕迹, 形成遗迹化石。间歇性的枯水期河流带来的陆源碎屑较少, 区内发育少量碳酸盐沉积, 形成灰岩透镜体, 并产大量的珊瑚、腕足类、海百合和软体动物化石, 保存相对完整。期间海平面略有变化, 使得本区处于浪基面附近, 形成亮晶胶结的生物碎屑灰岩。事件性的风暴浪可以触及浅海底, 使得原先静水沉积未固结的泥和粉砂被重新搅起再沉积, 形成风暴沉积序列。

图6

Fig.6

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	图6 内蒙古东乌旗地区泥鳅河组浅海相沉积模式Fig.6 Sedimentary model of shallow marine in the Niqiuhe Formation in East Ujimqin Qi of Inner Mongolia

研究区位于西伯利亚板块与华北板块之间, 发育多条大的断裂带(图 1-a), 构造活动强烈, 火山活动频繁, 提供了SiO₂的来源, 供放射虫及普通海绵生长, 并使得本区的粉砂岩、泥岩、灰岩及钙质海绵等都有不同程度的硅化。

1)东乌旗泥鳅河组岩相主要划分为泥岩类、粉砂岩类和灰岩3大类, 岩石均有不同程度的硅化。粉砂岩中局部层段产大量实体大化石, 主要为腕足类、珊瑚和三叶虫等。

2)此次研究在本区泥鳅河组中发现风暴沉积, 其沉积序列由下至上包括粒序层理段、平行层理段、丘状交错层理段和浪成波纹层理段4个层段。

3)在该区泥鳅河组中发现的Beaconites遗迹化石, 保存完整, 具管壁和内部水平“ V” 字型的回填纹构造。

4)通过对岩相、生物化石、风暴沉积和Beaconites遗迹化石的研究表明, 东乌旗地区泥鳅河组为浅海相沉积。

致谢 成文后得到《古地理学报》审稿专家的宝贵修改意见, 在此表示衷心的感谢。