渝东北陡山沱组碳酸锰微生物岩沉积环境初探

摘要

沉积型碳酸锰矿床多被认为沉积于水体较深、局限且较还原的沉积环境,特别是黑色页岩型碳酸锰矿床。在扬子北缘城口地区,埃迪卡拉系陡山沱组顶部黑色页岩中也发育碳酸锰沉积,黑色页岩及锰矿石Ce元素异常被认为是指示沉积环境的关键证据,但缺乏系统的沉积学证据,其沉积环境还存在争议。本次研究通过野外剖面、钻井岩心观察和室内薄片观察,详细描述了城口地区陡山沱组碳酸锰岩石的沉积结构、构造特征,对其展开了详细的沉积学研究,确定了其沉积环境并建立了沉积模式。研究表明,城口锰矿是典型的微生物岩沉积,菱锰矿以层状构造为主,内部发育叠层石、核形石、树形石以及凝块石。其中,核形石菱锰矿常黏结生长,菱锰矿微观特征记录了凝块状、球粒状、丝状、管状、纤维状以及放射状等微生物岩微结构。关键钻孔岩心沉积记录显示,研究区陡山沱组菱锰矿与胶磷矿交互沉积,菱锰矿中发育各种微生物岩旋回沉积,少见正粒序层理,内部偶有记录代表水动力变强的内碎屑层,而胶磷矿以强水动力内碎屑沉积为特征,常发育于菱锰矿上部,显示含锰岩系—含磷岩系旋回沉积特征,揭示陡山沱组末期城口地区沉积水体逐渐变浅的特征。结合区域陡山沱组地层沉积特征,认为扬子北缘城口地区陡山沱组1段为缺失盖帽的无障壁海岸沉积,陡山沱组2段是具有混积特征的碳酸盐岩缓坡沉积,微生物岩型菱锰矿主要发育于浅缓坡下部障积丘礁沉积环境。值得注意的是,研究区陡山沱组末期障积丘礁的发育是加速该区域沉积体系由缓坡向台地演化的重要盆地演化动力学因素。