周志鴻，朱章雄，楊圳，唐望才，余繼

?

華鎣山中侏羅統(tǒng)沙溪廟組頁巖葉肢介化石分析

周志鴻，朱章雄，楊圳，唐望才，余繼

（重慶科技學(xué)院 石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 401331）

華鎣山地區(qū)的中侏羅世—晚侏羅世沙溪廟組頁巖中有一葉肢介化石富集層“葉肢介頁巖”。葉肢介化石一般出現(xiàn)在陸相地層中，由于它數(shù)量多、演化快、分布廣泛，近年來已成為中國(guó)和鄰近地區(qū)中生代非海相生物地層劃分和對(duì)比研究的重要手段之一。通過對(duì)葉肢介化石形態(tài)功能和現(xiàn)代葉肢介生活環(huán)境的分析和華鎣山地區(qū)葉肢介埋藏情況的研究，對(duì)其在中侏羅統(tǒng)的古環(huán)境進(jìn)行了重塑，該文著重論述了葉肢介的演變和古環(huán)境的變化以及古環(huán)境變化對(duì)“葉肢介頁巖”形成的影響。

化石；古環(huán)境；中侏羅統(tǒng)；華鎣山

葉肢介在生物分類上是節(jié)肢動(dòng)物門（)甲殼綱（)鰓足亞綱（)的一個(gè)目（介甲目)。葉肢介從泥盆紀(jì)開始出現(xiàn)，中生代時(shí)其演化中心從歐洲遷移到了東亞，侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)時(shí)它們的分異和演化達(dá)到頂峰，新生代則進(jìn)入衰亡階段，延續(xù)至今。葉肢介個(gè)體一般在幾毫米到兩厘米之間，軟體像蝦，具有很多附肢，外裹一對(duì)幾丁質(zhì)殼瓣，形似蚌殼。

華鎣山地區(qū)隸屬于四川盆地，在中生代，四川西部受晚三疊世的印支運(yùn)動(dòng)影響褶皺成山，此時(shí)氣候亦轉(zhuǎn)變?yōu)檠谉?、干旱。在這種古構(gòu)造和古氣候背景下形成了四川東部侏羅紀(jì)大型紅色內(nèi)陸盆地。

中侏羅世早期，四川東部地區(qū)處于淺湖—濱湖或?yàn)I湖沼澤環(huán)境。隨后燕山運(yùn)動(dòng)波及本區(qū)，四川西部山區(qū)的強(qiáng)烈隆升，盆地區(qū)也相繼隆升，這一時(shí)期沉積巖層被剝蝕殆盡，下沙溪廟組超覆于中下侏羅統(tǒng)自流井組之上。中侏羅世中、晚期的氣候更趨干旱，為河流—洪泛盆地環(huán)境，沉積了一套巨厚的多韻律的紅色碎屑巖。但四川盆地在中侏羅世中期末存在間歇的湖泊環(huán)境，沙溪廟期末沉積的層位穩(wěn)定，富含葉肢介、雙殼類和有機(jī)質(zhì)及少量植物等灰黑、灰綠色頁巖 “葉肢介頁巖”[1]，但對(duì)四川盆地中侏羅統(tǒng)沙溪廟組頁巖中為何有大量葉肢介化石堆積并最終形成特征的“葉肢介頁巖”一直沒有統(tǒng)一的說法。該文通過葉肢介埋藏的巖性分析及對(duì)比現(xiàn)生葉肢介的生活環(huán)境，恢復(fù)中侏羅世古環(huán)境、古地理，對(duì)“葉肢介頁巖”的成因做出解釋。

1 葉肢介化石的埋藏分析

查閱資料了解到[2]華鎣山地區(qū)含有葉肢介的地層有重慶群的蓬萊鎮(zhèn)組，遂寧組，沙溪廟組還有新田溝組。四川盆地西部缺失侏羅系，東部較為發(fā)育，層序完整，化石豐富。屬不變質(zhì)的河湖碎屑巖及泥質(zhì)巖相地層,厚1 500～3 500m，整合、假整合、不整合于三疊系之上。

根據(jù)唐慶[3]的調(diào)查，沙溪廟組以中部葉肢介層為界分為上下2段，下段由2～4個(gè)砂泥巖韻律組成，砂巖中長(zhǎng)石、雜基含量高, 碎屑分選、磨圓差, 含低穩(wěn)定的副礦物，成熟度低。層理為大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理及平行層理, 向上則出現(xiàn)水動(dòng)力減弱的小型板狀交錯(cuò)層理及沙紋層理，底部沖刷強(qiáng)烈，常見滯留泥礫，反映砂體為物源豐富、水動(dòng)力強(qiáng)、快速搬運(yùn)、快速堆積的下部河道—邊灘沉積。泥巖則為氣候炎熱、干旱的洪泛沉積。沙溪廟組雙殼類急劇消亡，葉肢介和植物受巖性和巖相(葉肢介層)控制明顯，這些即反映了古生物的突變特點(diǎn)。

野外實(shí)測(cè)剖面劃分了華鎣山地區(qū)沙溪廟組的巖性，共分為上下2段。沙溪廟組第1段厚約15m，下伏巖層為新田溝組土黃色粉砂質(zhì)泥巖，第1層（0~2.5m）為灰綠，暗綠，灰黃色粉砂質(zhì)泥頁巖，巖層為明顯層狀，單層厚約3cm。第2層（2.5~5.7m）為暗綠色含葉肢介粉砂質(zhì)泥頁巖，化石豐富，稱“葉肢介層”。第3層（5.7~10m）為棕黃色粉砂質(zhì)泥頁巖夾藍(lán)灰色泥巖。第4層（10~11m）為一套藍(lán)灰色泥巖。第5層（11~13m）為紫紅色粉砂質(zhì)泥頁巖夾50~60cm厚的灰綠色粉砂質(zhì)泥巖。第6層（13~14.8m）為黃灰色細(xì)砂巖。上覆巖層為沙溪廟組第2段的紫紅色泥巖。

本次發(fā)現(xiàn)的所有的葉肢介化石，幾乎都產(chǎn)于泥質(zhì)巖以及粉砂質(zhì)泥巖中。這些泥質(zhì)巖包括灰綠，暗綠，灰黃色粉砂質(zhì)泥頁巖、暗綠色含葉肢介粉砂質(zhì)泥頁巖、棕黃色粉砂質(zhì)泥頁巖、藍(lán)灰色泥巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥頁巖。葉肢介于暗色泥質(zhì)巖中富集。上列巖石指示其沉積環(huán)境為古湖泊中的低能水體環(huán)境或比較寧靜的水體環(huán)境。

在大學(xué)城地區(qū)沙溪廟組第1段第2層（2.5~5.7m）的暗綠色含葉肢介粉砂質(zhì)泥頁巖“葉肢介層”中，大量葉肢介化石密集堆積在一起，絕大多數(shù)葉肢介化石殼體保存完整，殼表面的紋飾保存較好，顯示原地埋藏或者是搬運(yùn)聚集但搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)，屬準(zhǔn)原地埋藏[4]，在其上下地層有數(shù)量較少的葉肢介化石堆積，這些化石殼體保存也都十分完整，且化石在巖層內(nèi)的分布大都是零散且隨機(jī)的，這些特征指示上下地層的葉肢介化石為原地埋藏。綜合可能是葉肢介死亡后在湖邊淺水地帶原地沉積或是經(jīng)短距離搬運(yùn)至深湖集中，沉積于湖中心的暗色泥質(zhì)沉積物中，最終埋藏固結(jié)成“葉肢介頁巖”。

2 華鎣山地區(qū)的葉肢介化石

中國(guó)大陸侏羅系和白堊系主要是陸相沉積，按古地理和生物地理區(qū)系，早、中侏羅世中國(guó)南北具有統(tǒng)一的葉肢介動(dòng)物地理區(qū)系，中侏羅世早期的自流井真葉肢介動(dòng)物群；從中侏羅世晚期開始南北開始分異，在南方西南湖群發(fā)育了古狹葉肢介群；到晚侏羅世南方西南湖群發(fā)育了滇中似東方葉肢介動(dòng)物群[5]。

圖1 自流井真葉肢介

圖2 靖遠(yuǎn)真葉腋介

在華鎣山地區(qū)的下部中生界含有葉肢介化石的地層比較發(fā)育，在中侏羅統(tǒng)的沙溪廟組還有大量葉肢介化石，有等屬，此次發(fā)現(xiàn)的葉肢介種屬大致有以下幾類：

自流井真葉肢介描述：殼瓣小，近方圓形。背緣直，略短殼高，殼頂位于其中前部。前緣較直，腹緣及后緣稍圓。殼瓣后端微有收縮。前高略大于后高。生長(zhǎng)帶寬，接近腹緣時(shí)變窄，有20條左右。生長(zhǎng)帶上具有細(xì)小的網(wǎng)狀裝飾（圖1）。

靖遠(yuǎn)真葉腋介描述：殼瓣小，橢圓—卵形。長(zhǎng)4.7～5.7mm，高3.2～3.8mm。背緣短，殼頂小，稍凸起位于其近前端。前緣上部向外圓凸，下部較平直腹緣向下拱曲后緣比較圓，前高小于后高，殼瓣的后腹部略形擴(kuò)大。生長(zhǎng)線細(xì)，生長(zhǎng)帶窄平而密集，約30條。個(gè)體發(fā)育前期的生長(zhǎng)帶的后端都在殼頂之后依次與背緣相交，交角比較大個(gè)體發(fā)育后期的生長(zhǎng)帶的后端則強(qiáng)烈收縮靠攏，都趨向于背緣后端一點(diǎn)交匯。生長(zhǎng)帶上具有細(xì)小的網(wǎng)孔狀裝飾，印在印模上為一個(gè)個(gè)的小點(diǎn)粒，排列密集（圖2）。

南川真葉肢介描述：殼瓣長(zhǎng)橢圓形。背緣直而長(zhǎng)，胎殼小。殼頂凸出，位于其前端。前高小于后高。生長(zhǎng)帶窄而密，約30條（圖3）。

扁形真葉肢介描述：殼瓣中等大小，扁橢圓形。長(zhǎng)5.8mm，高3mm。背緣直而長(zhǎng)，禿頂小，位于其中前部。前、后緣對(duì)稱向外彎曲，腹緣呈寬弧狀向下拱曲。前高等于后高。生長(zhǎng)線細(xì)，生長(zhǎng)帶寬而平，總數(shù)在20條左右。生長(zhǎng)帶在中腹區(qū)最寬，兩端接近背緣時(shí)變窄，靠近腹緣的生長(zhǎng)帶也變窄變密。生長(zhǎng)帶上具有像嚴(yán)家灣種一樣的小網(wǎng)狀裝飾（圖4）。

圖3 南川真葉肢介

圖4 扁形真葉肢介

圖5 嚴(yán)家灣真葉肢介

嚴(yán)家灣真葉肢介描述：殼瓣中等大小，近圓形。長(zhǎng)4.8～5.9mm，高3.7～4.7mm。背袋比較直，禿頂小，位于其中前部。前緣較直，后緣與腹緣均圓。前、后高大致相等，売形較正。生長(zhǎng)線細(xì)，生長(zhǎng)帶寬而平，總數(shù)多于20條。生長(zhǎng)帶在中腹區(qū)較寬，接近背緣吋變窄，生長(zhǎng)帶的前、后端與背緣相交都有一個(gè)明顯的角度?？拷咕壍纳L(zhǎng)帶比較窄而密。生長(zhǎng)帶上具有小的網(wǎng)孔狀裝飾印在外模上為小點(diǎn)粒狀（圖5）。

地層中可見少量未知生物化石，因化石數(shù)量少，不知是完整個(gè)體還是單單保留下來的硬體部分。該類生物與葉肢介共生于相同環(huán)境且同時(shí)大量死亡，從化石保存比例來看，該生物數(shù)量大大少于葉肢介，但若其有指示環(huán)境的作用，可幫助恢復(fù)古環(huán)境（圖6）。

圖6 未知生物化石

3 葉肢介的形態(tài)與生活環(huán)境

現(xiàn)生的葉肢介常生活的池塘、水溝、水田等小水域中，在長(zhǎng)期性的水域如大的湖泊等主要生活于湖邊的淺水地帶[7]。葉肢介生活水體一般為堿性水，水動(dòng)力很弱。但是研究表明，三疊紀(jì)和現(xiàn)代葉肢介相比，前者可以在含鹽度比較高的水中生活，在海岸的鹽灘和半沙漠區(qū)快干涸的半咸水湖里，有時(shí)也能找到它們的蹤跡。它們的生活條件可以在淡水和微咸水之間改變，但不能適應(yīng)正常海水，不能遠(yuǎn)渡重洋，基本上是一種陸相沉積的指向化石(偶爾也發(fā)現(xiàn)它與海豆芽等非典型海相化石共生，可能是在河口三角洲區(qū)沉積的)[8]。此次采集的葉肢介化石葉肢介軀皆體扁平，被兩個(gè)左右對(duì)稱的很薄的殼瓣包圍，殼瓣上有數(shù)量不等生長(zhǎng)帶，生長(zhǎng)帶內(nèi)有各種紋飾(裝飾)。背視呈流線型，表明葉肢介適合在水中游泳生活。且線脊裝飾的葉肢介比網(wǎng)格裝飾的葉肢介具有優(yōu)越性，大網(wǎng)格裝飾的葉肢介比小網(wǎng)格裝飾的葉肢介也具有優(yōu)越性，可以消耗更少能量獲得更大速度[6]。但葉肢介化石小，只有幾毫米至2mm左右，證明這種生物體積小，這就決定了它的游動(dòng)速度慢，這種體積小、殼瓣薄、游速慢的動(dòng)物，為了生存，只能在水中停留覓食，交配時(shí)也需要停留在某處，殼薄也決定其難以在水動(dòng)力強(qiáng)的環(huán)境中生存，只能適合在靜水淺水等水動(dòng)力弱的環(huán)境生活。

現(xiàn)生葉肢介生態(tài)環(huán)境的適宜水深從幾厘米至數(shù)十厘米，最深可能不超過2m，最適宜的水深是幾厘米至20余厘米，因?yàn)閷庫o的淺水水域氧氣充足，透明度高、陽光充足有利于微體藻類和微體浮游動(dòng)物（幾個(gè)微米大?。┑姆敝成?，可為葉肢介提供豐富的食料。葉肢介生活水體的PH值從6.6~9.5，即淡水至微咸水或半咸水。而華鎣山地區(qū)的葉肢介都產(chǎn)于各種頁巖、泥巖，為淡水環(huán)境?，F(xiàn)生葉肢介的分布受水溫控制明顯，表明古葉肢介的分布也應(yīng)受水溫的控制。在湖水的邊緣淺水地帶或湖的其他部分的淺水水域，易接受太陽的熱能為葉肢介生活創(chuàng)造適宜的水溫，湖心深水區(qū)由于水深致使水溫常保持較低的恒溫狀態(tài)，不適于它的生活，所以華鎣山地區(qū)當(dāng)時(shí)在侏羅紀(jì)的環(huán)境應(yīng)是一種水動(dòng)力較弱的環(huán)境。

4 “葉肢介頁巖”成因分析

4.1 古構(gòu)造

大學(xué)城葉肢介生物群的生存環(huán)境隨著時(shí)間的推進(jìn)也在不斷地發(fā)生變化。早三疊世晚期，川中前陸盆地發(fā)育成為半封閉的內(nèi)海盆地，發(fā)育蒸發(fā)式建造，受印支運(yùn)動(dòng)末幕的影響，三疊紀(jì)后本區(qū)進(jìn)入陸相沉積階段。早侏羅世末至中侏羅世初，本區(qū)再次經(jīng)受了一次構(gòu)造事件，盆地北部和西部中侏羅統(tǒng)底部普遍有侵蝕面（重慶）在中侏羅統(tǒng)千佛崖組沉積之后又受一次構(gòu)造事件，川南、川西南和川西等地區(qū)都有反映，這次構(gòu)造事件改變了“四川盆地”的沉積格局，由前期的湖泊相發(fā)育期，轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懮虾恿飨酁橹鞯某练e期[2]。

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可直接影響葉肢介群落的分布、生存與繁衍，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以造成一些湖泊的消失，也可改變整個(gè)湖泊內(nèi)的水體，使之渾濁，并有大量陸源碎屑進(jìn)入水體，水動(dòng)力也進(jìn)一步增強(qiáng)，導(dǎo)致生物的死亡。但是幾乎本次發(fā)現(xiàn)的所有的葉肢介化石，都產(chǎn)于泥質(zhì)巖以及粉砂質(zhì)泥巖中。粗碎屑幾乎沒有，表明沉積時(shí)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)并無最直接的關(guān)系。

4.2 古氣候與古環(huán)境

侏羅紀(jì)時(shí)，川滇盆地已構(gòu)成一個(gè)巨大的內(nèi)陸沉積盆地。早期氣候由溫濕轉(zhuǎn)向干燥，環(huán)境由湖沼演變?yōu)楹?，但川西北及川東仍以湖沼環(huán)境為主，并有煤層的形成[9]。由葉肢介化石的埋藏情況、分布狀態(tài)、殼體保存的完好程度以及圍巖的特征可以推斷，葉肢介當(dāng)時(shí)是生活在古湖沼的靜水水域或低能弱流動(dòng)水域，沉積細(xì)碎屑物—泥質(zhì)頁巖、泥巖等。大學(xué)城地區(qū)的當(dāng)時(shí)氣候比較濕潤(rùn)，季節(jié)性的雨量比較充沛，有時(shí)有大雨、暴雨，而導(dǎo)致突然沉積事件的發(fā)生，從而造成在河流注人湖泊的三角洲有大量的碎屑巖堆積，而在淺湖、深湖區(qū)造成泥頁巖的沉積，同時(shí)葉肢介隨水流被帶入湖中迅速埋藏，從而有部分葉肢介化石聚集堆積埋藏。

中侏羅世氣候趨向干燥，沼澤消失，以湖泊環(huán)境為主，湖生生物繁盛，葉肢介大量繁殖；晚期地勢(shì)分異顯著，氣候更加干燥，處于一種略微寒冷干旱，風(fēng)化程度低并且以物理風(fēng)化作用為主的氣候條件。湖泊面積縮小，且溫度降低，葉肢介原本生活的湖水的邊緣淺水地帶或湖的其他部分的淺水水域溫度變得不再適宜葉肢介生存。且川滇盆地由前期的湖泊相發(fā)育期，轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懮虾恿飨酁橹鞯某练e期，該時(shí)期水動(dòng)力較之前變強(qiáng)，水的流速超過葉肢介的移動(dòng)速度，葉肢介無法在水中停留覓食、交配，難以繁殖，所以在中侏羅世末至晚侏羅世，葉肢介大量死亡。

5 結(jié)論

“葉肢介頁巖”中發(fā)現(xiàn)的所有的葉肢介化石，都產(chǎn)于泥質(zhì)巖以及粉砂質(zhì)泥頁巖中，粗碎屑幾乎沒有，表明沉積時(shí)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)并無最直接的關(guān)系。侏羅紀(jì)時(shí)，川滇盆地氣候由溫濕轉(zhuǎn)向干燥，環(huán)境由湖沼演變?yōu)楹催M(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懮虾恿飨?。中侏羅世時(shí)的湖泊相環(huán)境利于葉肢介大量繁殖，這也是“葉肢介頁巖”中葉肢介化石極為豐富的生物基礎(chǔ)；中侏羅世末至晚侏羅世，湖相轉(zhuǎn)變?yōu)殛懮虾恿飨?，葉肢介死亡，遺體常堆積保存在河湖相砂泥質(zhì)沉積物中，也可能通過流體運(yùn)移到深湖、半深湖，最終形成侏羅紀(jì)沙溪廟組中的“葉肢介層”。

本次研究過程中發(fā)現(xiàn)不僅是四川盆地有葉肢介化石大量富集的“葉肢介頁巖”，河北地區(qū)中晚侏羅世地層門頭溝組、后城組砂質(zhì)泥頁巖中也有大量葉肢介富集。在后續(xù)研究中可借助葉肢介化石大量富集的“葉肢介層”再討論華北板塊在這一時(shí)期的沉積環(huán)境，研究?jī)纱蟀鍓K部分地區(qū)在中侏羅世末至晚侏羅世這一時(shí)期為何葉肢介同時(shí)大量死亡并富集于泥頁巖中。

[1] 郭正吾. 四川盆地形成與演化[M]. 地質(zhì)出版社，1996.03：117-119.

[2] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 四川區(qū)域地質(zhì)志[M].地質(zhì)出版社，1991.04：257-260.

[3]唐慶. 川南侏羅系沙溪廟組與新田溝組特征及其接觸關(guān)系[J]. 四川地質(zhì)學(xué)報(bào), 1997，17(2):103-106.

[4] 王思恩. 熱河生物群的古生態(tài)與古環(huán)境—冀北、遼西葉肢介群落古生態(tài)與古環(huán)境重建[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 1999.04:291-292.

[5] 李罡. 中國(guó)侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)葉肢介生物地層學(xué)及古地理區(qū)系[J]. 地層學(xué)雜志，2013. 04.

[6] 王思恩. 力學(xué)與葉肢介的演化及其形態(tài)功能分析[J]. 中國(guó)科學(xué)(B輯)，1988.11：1026.

[7] 王思恩. 內(nèi)蒙白彥花水塘中現(xiàn)生葉肢介的生態(tài)考察及其對(duì)古環(huán)境重建的意義[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2008.02：205-206.

[8] 陳丕基, 沈炎彬. 從葉肢介化石看大陸漂移[J]. 化石, 1977. 02:13-14 .

[9]肖傳桃.古生物學(xué)與地史學(xué)概論[M].石油工業(yè)出版社，2007.08：243.

[10] 陳秉麟. 為什么在上第三系找不到葉肢介化石?—葉肢介身世第三謎解[J]. 化石，2001 .01：29-31.

[11] 張文堂，陳丕基，沈炎彬. 中國(guó)各門類化石 中國(guó)的葉肢介化石[M]. 科學(xué)出版社，1976.

[12] 四川人民出版社. 四川盆地陸相中生代地層古生物[M] . 1984.

in the Shale of the Middle Jurassic Shaximiao Formation in Huayingshan

ZHOU Zhi-hong ZHU Zhang-xiong YANG Zhen TANG Wang-cai YU Ji

(Oil and Gas Engineering College, Chongqing Institute of Science and Technology, Chongqing 401331)

The shale of the Middle Jurassic Shaximiao Formation in Huayingshan is rich infossils. Thefossils are generally found in continental strata, in recent years it has become an important indicator of non marine Mesozoic stratigraphic correlation in China and neighboring regions because of its large number, rapid evolution and widespread distribution. According to the analysis of shape, habits and occurrence of, this paper has a discussion on paleogeographic and paleoenvironment in the eastern Sichuan area in the Middle Jurassic.

Huayingshan;; paleogeography; paleoenvironment; Middle Jurassic

2017-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金No:41572095，重慶科技學(xué)院2016大學(xué)生科技創(chuàng)新“萬千百十”工程項(xiàng)目資助，“川東中侏羅統(tǒng)J2s頁巖葉肢介化石分析”（05），項(xiàng)目主持人

周志鴻（1996- ），男，四川瀘州人，本科在讀，研究方向：地質(zhì)學(xué)

朱章雄，男，在讀博士，現(xiàn)在重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院任教，主要從事環(huán)境地質(zhì)、巖溶地質(zhì)研究工作

P534.52；[P52]

A

1006-0995（2018）01-0034-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.007