王 躍,張金龍,周奇明,陳岳龍,李大鵬,康 歡
(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司,廣西 桂林 541004;3.新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū),新疆 克拉瑪依 834000)
硅質(zhì)巖常形成于大陸架、島弧以及大洋盆地和洋中脊等區(qū)域,其在古海洋、古構(gòu)造和大滅絕事件的研究上有著重要意義[1-3]。在地質(zhì)歷史時(shí)期,硅質(zhì)巖有著大量沉積[1,4-5],特別是“始新世硅質(zhì)沉積區(qū)間[6]”和“聯(lián)合古陸二疊紀(jì)硅質(zhì)沉積事件”[7]是全球硅質(zhì)沉積的典型事件。地處聯(lián)合古陸的北美板塊西北部及西特提斯地區(qū)二疊紀(jì)廣泛發(fā)育生物硅質(zhì)巖。在東特提斯地區(qū),特別是華北南緣和揚(yáng)子地區(qū)二疊系硅質(zhì)巖分布廣泛,但其成因機(jī)理尚存在較大爭(zhēng)議[1,8-11]。
在硅質(zhì)巖成因方面,國(guó)內(nèi)外學(xué)者做出了大量研究。20世紀(jì)80年代,隨著大洋鉆探計(jì)劃(Ocean Drilling Program,ODP)的開(kāi)展,國(guó)外學(xué)者首先在大洋中脊附近金屬沉積物中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代熱水成因的無(wú)定形硅[12-13],并提出洋中脊附近硅質(zhì)巖的熱水成因模式[14-15];20世紀(jì)末期,Murray(1992)等[8,15-16]分別從元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)等方面進(jìn)行研究,提出硅質(zhì)巖沉積環(huán)境等參數(shù),為全球不同區(qū)域、不同時(shí)代的硅質(zhì)巖可以進(jìn)行對(duì)比研究提供了理論依據(jù)。進(jìn)入21世紀(jì)來(lái),全球硅質(zhì)巖研究集中于“二疊紀(jì)硅質(zhì)沉積事件( Permian Chert Event)[7]”和“始新世硅質(zhì)沉積區(qū)間(Eocene Silica Burb)[6]”。
硅質(zhì)巖一般指SiO2含量大于70%或硅質(zhì)礦物含量大于50%的化學(xué)沉積巖。硅質(zhì)巖結(jié)構(gòu)致密、抗風(fēng)化能力強(qiáng),是研究古海水性質(zhì)演化以及全球古環(huán)境與古氣候研究的重要載體,下?lián)P子巢湖地區(qū)發(fā)育眾多硅質(zhì)巖類(lèi),是研究二疊紀(jì)古環(huán)境、古氣候研究的重要窗口。簡(jiǎn)單而言,在硅質(zhì)的來(lái)源方面,目前的觀點(diǎn)主要有熱水成因、上升流成因和生物-化學(xué)成因、交代成因等觀點(diǎn)[1-8,13-16],對(duì)揚(yáng)子地區(qū)棲霞組硅質(zhì)巖成因,不同學(xué)者提出了熱水成因、上升流成因和生物-化學(xué)成因、交代成因等觀點(diǎn)[9-10];在區(qū)域構(gòu)造背景上,上述學(xué)者從不同的角度論證了巢湖地區(qū)硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境,但就總體而言,硅質(zhì)巖研究對(duì)認(rèn)識(shí)揚(yáng)子地區(qū)古生代沉積環(huán)境與構(gòu)造背景有重要指示意義。二疊紀(jì)硅質(zhì)沉積事件是地質(zhì)歷史中比較重大的硅質(zhì)沉積活動(dòng),即硅質(zhì)巖在環(huán)太平洋和地中海、古特提斯及泛大陸西北緣均廣泛發(fā)育,具有全球性。本文以下?lián)P子中二疊統(tǒng)棲霞組灰?guī)r中硅質(zhì)結(jié)核為研究對(duì)象,從二疊紀(jì)時(shí)期海陸分布與全球氣候角度,探索海陸分布與氣候方面對(duì)硅質(zhì)巖成因的聯(lián)系,為硅質(zhì)巖的成因模式提供一定的參考。
研究區(qū)地理位置位于安徽省巢湖地區(qū)北部,區(qū)域構(gòu)造位置屬于下?lián)P子地塊北緣,區(qū)域主體構(gòu)造方向?yàn)镹NE(圖1)[17]。研究區(qū)域內(nèi)二疊系出露面積廣,地層接觸關(guān)系明顯,生物化石豐富,中二疊統(tǒng)棲霞組主要是以一套細(xì)碎屑巖夾煤層、瀝青質(zhì)臭灰?guī)r、硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r為主的沉積巖建造。在沉積相的演化上,反映了沉積環(huán)境由早期的濱海沼澤相逐漸演變過(guò)渡為穩(wěn)定的淺海碳酸鹽臺(tái)地相,局部間夾缺氧的滯留環(huán)境。研究區(qū)域內(nèi)含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r分布穩(wěn)定,主要集中于棲霞組中上部。
圖1二疊紀(jì)全球古地理圖(a)安徽巢湖地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)[18](a底圖時(shí)代為260 Ma,引自于http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/)
Fig.1 Global Permian palaeogeographic map (a) Regional and geological map of Chaohu District,Anhui(b)
1—第四系 2—侏羅系 3—下—中三疊統(tǒng) 4—二疊系 5—石炭系 6—上泥盆統(tǒng) 7—下—中志留統(tǒng) 8—震旦系—寒武系 9—花崗巖 10—采樣點(diǎn)
研究區(qū)域二疊系柱狀圖見(jiàn)圖2。其中,中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)真厚度約120 m,在上下地層接觸關(guān)系上,與下伏船山組和上覆孤峰組均為平行不整合。據(jù)巖性差異及化石對(duì)比,可將棲霞組分為三段:① 下段厚約31 m,底部發(fā)育厚約0.2 m的薄煤層,俗稱(chēng)“梁山煤系”,其沉積環(huán)境為濱海沼澤相;向上為薄—中厚層黑色含瀝青質(zhì)臭灰?guī)r夾薄層粉砂質(zhì)泥巖。含瀝青質(zhì)臭灰?guī)r主要為泥晶生物碎屑灰?guī)r或含生物碎屑微晶灰?guī)r,較破碎,脈體發(fā)育,在破裂面和層面上常見(jiàn)斑塊狀薄層瀝青,新鮮的巖石表面還可見(jiàn)零星分布的黃鐵礦團(tuán)塊。② 中段為中層—厚層灰色、淺灰色含燧石條帶(圖3a)及結(jié)核狀硅質(zhì)巖(圖3b)的泥晶生物碎屑灰?guī)r,厚約4 m,局部夾薄層泥質(zhì)砂巖,硅質(zhì)含量在灰?guī)r中的占比約為30%,結(jié)核狀硅質(zhì)巖粒徑范圍為3~20 cm,條帶狀硅質(zhì)結(jié)合厚度為3~7 cm,順層延伸長(zhǎng)度為3~5 m。③ 上段為中—厚層灰白色塊狀灰?guī)r,偶含燧石結(jié)核,厚約90 m?;?guī)r含豐富的生物化石碎片,反映了開(kāi)闊的淺海碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境。
研究區(qū)樣品采自巢湖地區(qū)平頂山采石場(chǎng)處棲霞組中段灰?guī)r中硅質(zhì)結(jié)核(圖3),共采集樣品7塊(編號(hào)為JH-1~JH-7),所采樣品整體呈塊狀構(gòu)造,其中圍巖為灰色,硅質(zhì)結(jié)核為黑色,除顏色外,硅質(zhì)結(jié)核相對(duì)于圍巖硬度較大。對(duì)所采集的巖石樣品進(jìn)行預(yù)處理,除去硅質(zhì)結(jié)核圍巖,保留新鮮的巖石樣品,選擇合適部位切割,制成巖石薄片,除主量元素中的Si采用重量法外,其他主量元素均采用原子析出法,采用LA-ICP-MS測(cè)定樣品的微量元素與稀土元素,具體實(shí)驗(yàn)流程及分析過(guò)程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[19],分析精度優(yōu)于5%。所有測(cè)試均在武漢上普分析科技有限責(zé)任公司完成,主量、微量、稀土元素分析結(jié)果分別見(jiàn)表1、表2、表3。
圖2 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組實(shí)測(cè)剖面柱狀圖
測(cè)試結(jié)果表明,巢湖地區(qū)棲霞組灰?guī)r硅質(zhì)結(jié)核SiO2含量較高,w(SiO2)為73.50%~96.95%(平均值為85.84%),除此外,其他元素含量較低,w(Al2O3)為0.30%~0.49%(平均值為0.39%),w(Fe2O3)為0.19%~0.75%(平均值為0.49%),w(CaO)為0.36%~26.21%(平均值為11.89%),w(P2O5)為0.01%~0.03%(平均值為0.02%)。在判別硅質(zhì)來(lái)源與成因方面,前人在大量研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)出一些雙變量圖解,如SiO2-(Na2O+K2O)、SiO2-Al2O3、SiO2-MgO[21]等,借用這種方法,巢湖地區(qū)棲霞組硅質(zhì)結(jié)核為生物成因(圖4)。
除此之外,在硅質(zhì)成因的來(lái)源方面,不同學(xué)者也給出了Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值來(lái)判斷硅質(zhì)巖形成沉積環(huán)境。例如,Baltuck(1982)報(bào)道[22]了從大陸邊緣到大洋中脊Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)的相對(duì)演化,其演化趨勢(shì)從大陸邊緣(0.619)→大洋盆地及洋島(0.319)→大洋中脊(0.00819)逐漸減?。籝amamoto (1987)認(rèn)為[23]熱液成因硅質(zhì)巖Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)<0.4,如果樣品受到陸源碎屑影響,硅質(zhì)巖該值則大于0.4;同時(shí),Murray(1994)認(rèn)為[24]硅質(zhì)巖Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值在洋中脊小于0.4,在大洋盆地該比值為0.4~0.7,大陸邊緣該比值為0.5~0.9。巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核在FeO3/TiO2- Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)與(La/Ce)N- Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)的判別圖解上均落在遠(yuǎn)洋環(huán)境區(qū)域(圖5),同時(shí)受到一定的陸源物質(zhì)的影響。
圖3 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核野外照片
主量元素樣品編號(hào)及分析結(jié)果wB/%JH-1JH-2JH-3JH-4JH-5JH-6JH-7SiO275.3075.5080.2489.5795.2485.9896.95Al2O30.380.390.330.380.300.390.36Fe2O30.230.190.260.710.750.660.65MgO0.872.562.760.210.080.220.51CaO26.2124.1819.734.321.486.920.36Na2O0.030.020.030.050.060.050.05K2O0.130.040.040.080.040.090.79TiO20.040.030.050.040.040.040.05P2O50.030.030.030.010.020.010.02MnO0.040.050.060.070.080.060.05LOI0.090.410.550.130.110.170.12
表2 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核微量元素分析結(jié)果
表3 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核稀土元素分析結(jié)果
續(xù)表3
注:LREE=La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu;HREE=Gd+Td+Dy+Ho+Er+Tm+Yb+Lu+Y;∑REE=LREE+HREE;δEu=2EuN/(SmN×GdN),EuN、SmN、GdN為元素后太古界澳大利亞沉積巖標(biāo)準(zhǔn)化值;δCe=2CeN/(LaN×PrN),CeN、LaN、PrN為元素后太古界澳大利亞沉積巖準(zhǔn)化值。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)采用后太古界澳大利亞沉積巖[ PAAS,McLenenan (1989)][20];下標(biāo)“N”為標(biāo)準(zhǔn)化。
圖4 硅質(zhì)巖成因分類(lèi)判別圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[21])
圖5 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組灰?guī)r硅質(zhì)結(jié)核形成環(huán)境判別圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[24])
微量元素在硅質(zhì)來(lái)源判別方面,1994年Murray等[24]報(bào)道的形成于不同環(huán)境下硅質(zhì)巖的微量元素分布特征,發(fā)現(xiàn)V、Ni、Cu的含量從大洋中脊→大洋盆地→大陸邊緣逐漸減少,而Ti、Y的含量逐漸增加,即Ti/V比值逐漸增加V/Y逐漸降低,具體在參數(shù)上表現(xiàn)為大洋中脊為T(mén)i/V=7;V/Y=4.3,大洋盆地為T(mén)i/V=25;V/Y=5.8,大陸邊緣為T(mén)i/V=40;V/Y=0.8。巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核V含量為7.36×10-6~25.50×10-6(平均值為13.88×10-6),Y含量為0.81×10-6~2.38×10-6(平均值為1.75×10-6),Ti/V比值為70.50~310.74(平均值為160.96),V/Y比值為3.89~11.30(平均值為7.57)。在Ti/V- V/Y判別圖解中,巢湖地區(qū)棲霞組硅質(zhì)結(jié)核數(shù)據(jù)屬于在洋中脊與大洋盆地端元區(qū)域,但也有大陸邊緣物質(zhì)的混入(圖6)。
圖6 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核Ti/V - V/Y判別圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[24])
在硅質(zhì)巖判別環(huán)境方面,微量元素中變價(jià)元素的組合及其比值可用于判斷沉積物沉積時(shí)水體氧化還原環(huán)境[25-26],特別是V/Cr、V/(V+Ni)、Ni/Co和U/Th指數(shù)已用于推測(cè)沉積環(huán)境中的古氧化信息。巢湖地區(qū)棲霞組硅質(zhì)結(jié)核中,各參數(shù)比值變化較大,V/Cr比值為1.75~9.34(平均值為2.47),V/(V+Ni)比值為0.60~0.81(平均值為0.69),Ni/Co比值為3.54~7.98(平均值為5.25),U/Th比值為2.90~18.70(平均值為10.58)。在相關(guān)性圖解中(圖7),巢湖地區(qū)棲霞組硅質(zhì)結(jié)核,均表現(xiàn)出有氧、貧氧和厭氧的混合環(huán)境,該點(diǎn)也與沉積環(huán)境的判別相支持,即在大洋中脊處與大洋盆地為厭氧和貧氧環(huán)境,在大陸邊緣為有氧環(huán)境,此處為大陸邊緣,出現(xiàn)厭氧與貧氧的環(huán)境,說(shuō)明硅的來(lái)源主要為大洋中脊與大洋盆地的硅質(zhì)來(lái)源。
巢湖地區(qū)二疊系棲霞組灰?guī)r硅質(zhì)結(jié)核稀土元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3,后太古代平均頁(yè)巖[20]標(biāo)準(zhǔn)化配分圖解見(jiàn)圖8。總體而言,巢湖地區(qū)二疊系棲霞組灰?guī)r硅質(zhì)結(jié)核稀土元素總量變化不大[w(ΣREE)為3.84×10-6~9.67×10-6,平均值為5.82×10-6],且稀土元素總量與P2O5之間具有很好的正相關(guān)性(圖9)。輕稀土(LREE)相對(duì)重稀土在總量上明顯虧損,表現(xiàn)為具有變化較小的(La/Yb)N值(0.52~0.90,平均0.61)。除此之外,δEu平均值為1.06,表現(xiàn)為弱的正異常。
硅質(zhì)巖的物源背景是研究硅質(zhì)巖類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵,特別是對(duì)硅質(zhì)巖的地球化學(xué)特征的研究。已有的研究證明,硅質(zhì)巖的地球化學(xué)特征可以很好的示蹤其物源背景[16,27-29]。在硅質(zhì)來(lái)源方面,巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核在SiO2- (Na2O+K2O)、SiO2-Al2O3、SiO2-MgO等主量元素的判別圖上(圖4),表明其硅質(zhì)結(jié)核為生物成因。同樣,在古生物方面,諸多古生物學(xué)者也給出了可靠的證據(jù)[8,16,30]。在沉積環(huán)境方面,Ti/V - V/Y判別圖解(圖6)可以表明巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核其硅主要來(lái)源于大洋中脊,極少部分來(lái)自于大陸邊緣。同樣,在氧化還原環(huán)境的判別圖解(圖7)中,顯示出巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核主要形成于貧氧和厭氧的混合環(huán)境。值得注意的是,在硅質(zhì)來(lái)源方面,一般認(rèn)為硅質(zhì)的來(lái)源有生物成因[30-31]、熱液成因[14,23,32-33]以及富硅的火山碎屑和陸源碎屑[14,34](本文中的硅質(zhì)為生物成因,其形成環(huán)境為大洋中脊和大洋盆地環(huán)境),一般來(lái)說(shuō),生物成因的硅形成于大陸邊緣,在微量元素的氧化還原環(huán)境條件下,其沉積環(huán)境應(yīng)為有氧環(huán)境,但是在巢湖二疊系棲霞組的研究中,卻出現(xiàn)貧氧與厭氧環(huán)境,這明顯與硅的成因相矛盾。筆者結(jié)合全球二疊紀(jì)海陸分布與古地理的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)大洋中脊處的熱液硅被大陸邊緣的硅質(zhì)生物所捕獲時(shí),可以很好地解釋硅質(zhì)結(jié)核成因,并很好地與二疊紀(jì)華南板塊所處的海陸位置與氣候相吻合,即洋中脊的熱液成因硅為二疊紀(jì)全球的硅質(zhì)生物的繁盛提供物質(zhì)基礎(chǔ)。已有實(shí)驗(yàn)證明,活硅藻不僅可以分解懸浮在水體中的鋁硅酸鹽和黏土礦物,而且可以萃取海水中的硅[35-36]。同樣在硅質(zhì)結(jié)核的氧化還原狀態(tài)來(lái)看,出現(xiàn)大陸邊緣的有氧環(huán)境以及大洋盆地和大洋中脊的貧氧與厭氧環(huán)境共存狀態(tài),在該點(diǎn)上與氧化還原狀態(tài)和硅質(zhì)形成環(huán)境相吻合,除此之外,巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核稀土元素配分圖(圖8)中出現(xiàn)中稀土元素的富集,在海相條件下,中稀土元素的富集與磷質(zhì)的富集有關(guān),即表現(xiàn)為稀土元素與P2O5也有很好的相關(guān)性(圖9)。理論認(rèn)為硅質(zhì)的生產(chǎn)和磷礦的形成均與高生產(chǎn)力密切相關(guān)[37-39],據(jù)此,筆者認(rèn)為巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核是在洋流的作用下,大洋中脊和大洋盆地中的熱液硅在淺海硅質(zhì)生物的作用下被捕獲而形成。
圖7 巢湖地區(qū)棲霞組硅質(zhì)結(jié)核氧化還原狀態(tài)圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[25-26])
Fig.7 Redox state diagram of siliceous nodules of Qixia Formation in Chaohu area
圖8 巢湖地區(qū)二疊系棲霞組灰?guī)r硅質(zhì)結(jié)核標(biāo)準(zhǔn)配分模式圖
圖9 稀土元素總量與P2O5相關(guān)性圖解
已有研究表明,全球性的硅質(zhì)巖沉積事件呈現(xiàn)一定的幕式爆發(fā)[3-5],即硅質(zhì)沉積在某些地史時(shí)期大量爆發(fā),而在其他地史時(shí)期幾乎不出現(xiàn)。早二疊世早期,泛大洋及特提斯地區(qū)的遠(yuǎn)洋、深水、斜坡及盆地范圍內(nèi),在碳酸鹽巖的性質(zhì)上出現(xiàn)了暖水碳酸鹽巖向冷水碳酸鹽巖轉(zhuǎn)變,同時(shí)也伴隨著暖水生物的死亡以及冷水生物短暫繁盛,聯(lián)合古陸西北緣暖水碳酸鹽巖的消失,比古大陸從亞熱帶漂移到溫帶時(shí)間早了5~10 Ma[3,30,40],這表明在早二疊世早期聯(lián)合古陸西北緣出現(xiàn)寒流的脈沖事件,也表明早二疊世的北極地區(qū)可能出現(xiàn)冰蓋[30]。富營(yíng)養(yǎng)的上升洋流在聯(lián)合古陸西北緣發(fā)生溫鹽環(huán)流,為二疊紀(jì)硅質(zhì)沉積事件的發(fā)生提供了必要條件,同時(shí)寒流的上升流可以帶來(lái)充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、溶解硅及磷質(zhì),使得放射蟲(chóng)及海綿等硅質(zhì)生物得以繁盛,表層水體呈現(xiàn)適宜硅質(zhì)生物繁盛的富硅、富營(yíng)養(yǎng)以及含有磷質(zhì)的環(huán)境,同時(shí)大洋底部的寒流也降低硅質(zhì)溶解,使得硅質(zhì)巖在地史上得以保存。
在古氣候方面,二疊紀(jì)期間全球性的巨型季風(fēng)氣候逐漸增強(qiáng),全球帶狀的氣壓帶與風(fēng)帶逐漸減弱至瓦解,并且向圈層型氣候體制轉(zhuǎn)變[30,41],而早—中二疊世為巨型季風(fēng)氣候鼎盛時(shí)期[41],因此,中二疊世季風(fēng)引起的上升流具有周期性變化的特征,同時(shí)上升流給海洋表層水帶來(lái)的硅質(zhì)、磷質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),從而控制了放射蟲(chóng)產(chǎn)量和硅質(zhì)的沉積。研究區(qū)在棲霞期構(gòu)造背景為大陸邊緣環(huán)境,在孤峰期為大陸邊緣-海盆過(guò)渡環(huán)境,在棲霞期初期,海侵開(kāi)始發(fā)育,隨后規(guī)模逐漸增大,到了孤峰期海侵層位達(dá)到頂點(diǎn),同時(shí)在二疊中晚期,區(qū)域內(nèi)的伸展作用發(fā)育,火山活動(dòng)強(qiáng)烈,深大斷裂發(fā)育,揚(yáng)子板塊的活化和深大斷裂的活動(dòng)使得火山活動(dòng)及海底熱水系統(tǒng)發(fā)育,巖漿熱液與海水混合通過(guò)斷裂上涌,以熱泉形式噴發(fā)并將SiO2滲入海水,富含硅質(zhì)的熱水通過(guò)上升流帶到硅質(zhì)沉積帶,進(jìn)而形成硅質(zhì)巖與硅質(zhì)結(jié)核沉積。
在海陸位置方面,二疊紀(jì)揚(yáng)子板塊的古地理面貌為臺(tái)盆相間的構(gòu)造格局,呈現(xiàn)碎屑巖潮坪-碳酸鹽巖臺(tái)地-硅質(zhì)巖頁(yè)巖盆地的復(fù)雜組合。除此之外,在海陸位置與洋流路徑關(guān)系上,揚(yáng)子板塊與華北板塊形成較窄的洋流通道(圖10),且位于赤道暖流的要沖部位,該種海陸與洋流的布局也極易形成硅質(zhì)沉積與磷質(zhì)沉積[1,6,40-43]。在對(duì)洋流的研究與識(shí)別方面,一般認(rèn)為沉積型磷礦床均與上升洋流有關(guān),即著名的卡查科夫磷礦模式,二疊紀(jì)硅質(zhì)事件與北美大陸西緣的磷礦沉積同時(shí)發(fā)生,如太平洋東岸許多地區(qū)高生產(chǎn)力區(qū)的生物質(zhì)巖和硅質(zhì)沉積物同時(shí)發(fā)育,以及沿加利福尼亞沿海盆地同時(shí)沉積的磷酸鹽沉積物和硅質(zhì)沉積,但是二疊紀(jì)硅質(zhì)沉積事件在聯(lián)合古陸西北緣與特提斯不同的是,由于聯(lián)合古陸西北緣靠近高緯度的極地冰蓋,理論上容易受到寒流的脈沖事件影響,該點(diǎn)在聯(lián)合古陸西北緣由暖水碳酸鹽到冷水碳酸鹽的轉(zhuǎn)變以及暖水生物的死亡到冷水生物的發(fā)育得以證實(shí),但是,至于特提斯區(qū)域,特別是二疊紀(jì)的揚(yáng)子板塊以及華北板塊南緣有沒(méi)有受到高緯度寒流脈沖事件的影響,目前來(lái)看依然沒(méi)有充分的證據(jù),但是可以肯定的是,揚(yáng)子地區(qū)二疊紀(jì)時(shí)期,上升流對(duì)生物古生態(tài)特征起到絕對(duì)的控制作用,即證明揚(yáng)子地區(qū)棲霞組以及孤峰組受到上升洋流的影響。
1)下?lián)P子巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核w(SiO2)為73.50%~96.95%(平均值為85.84%),其他元素含量較低。硅質(zhì)成因?yàn)樯镔|(zhì)成因,硅質(zhì)來(lái)源于洋中脊與大洋盆地;在氧化還原關(guān)系上,硅質(zhì)結(jié)核顯示出有氧、貧氧與厭氧混合狀態(tài);在稀土元素配分圖解中顯示出中稀土元素富集,稀土元素總量與P2O5具有很好的相關(guān)性和Ce的負(fù)異常。
2)下?lián)P子巢湖地區(qū)二疊系棲霞組硅質(zhì)結(jié)核是在二疊紀(jì)全球氣候轉(zhuǎn)變的背景下,在洋流的作用下,大洋中脊與大洋盆地的硅質(zhì)被大陸邊緣硅質(zhì)生物所捕獲,即在兩者的共同作用下形成硅質(zhì)結(jié)核,洋流作用對(duì)硅質(zhì)結(jié)核的形成起到關(guān)鍵作用。