辽东太子河地区中寒武世古气候特征

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1、561—566．2014地质学刊第38卷第4期doi：lO．3969／j．issn．1674·3636．2014．04．561辽东太子河地区中寒武世古气候特征吴子杰，潘玉放，包洪伟，王海鹏，雷广新，程培起(辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100)摘要：根据蒸发岩及伴生沉积构造、沉积红层、碳酸盐岩及鲕粒沉积、古生物、古风化壳类型、海绿石等沉积标志，恢复中寒武世古气候。以本溪地区为重点，结合太子河沉积区的特征，将该区中寒武世古气候划分为6个潮湿一干燥炎热气候变化周期，进而确定研究区当时属于温带一亚热带半干旱气候地区。关键词：中寒武世；古气候；识别标志；变化周期

2、；太子河；辽东中图分类号：P534．41文献标识码：A文章编号：1674—3636(2014)04—0561—06O引言古生界寒武系在辽宁分布广泛，且多呈大面积出露，其中的辽东太子河地区本溪一桓仁一带是辽宁古生代寒武纪地层分布区，前人曾在此开展了大量的地质研究工作，在岩石学、古生物学及岩石地层划分等方面研究程度较高，但在古气候方面研究尚属首次。20世纪80年代初期，根据古地磁资料和反映气候的特殊沉积物，Bambach等(1980)和ziegler等(1981)认为我国寒武纪时期处于南北中纬度区，而Scotese于1986年又把我国华北、塔里木与华南分开，将

3、其置于低纬度地区。崔克信1984年对我国寒武纪古气候曾有过较为系统的论述，他认为当时应属于热带一亚热带气候，地处北纬100～50。之间(赵锡文，1992)。张国仁(1997)对山东沂水地区寒武纪地层古气候的研究，估算出鲁西东部中下寒武统的古水温在28～35℃之间。笔者主要采用地质学方法，即根据生物生存条件、岩层和沉积矿床的形成、地层古生物化石及其沉降环境特性的分析，阐明地质时期的气候类型及其时空变化。1岩石地层划分及主要岩性特征研究区寒武系(图1)中统包括碱厂组和馒头组(馒头组自下而上分为大后海段、石桥段、当十段)，其中馒头组当十段属寒武系上统(辽宁省地质

4、矿产勘查开发局，1997)，在此不做讨论，岩石地层划分及岩性特征见表l。I．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．_一【匡刭刚，寒Ⅱ℃统分n似l_一研究K洲≈图1辽宁及周边地区中寒武统主要露头分布区及地层分区图(据刘群等。有改动)收稿日期：2014一O卜23；修回日期：2014—03—27；编辑：侯鹏飞基金项目：中国地质调查局地质调查项目“辽东一吉南成矿带地质矿产调查辽宁l：5万桥头幅(K5lE017015)、本溪幅(K5lE017016)、南芬幅(K5IE叭8015)、铁山街幅(K5lE叭8016)区调”(1212叭1120734)作者简介

5、：吴子杰(1987一)，男，助理工程师，地质工程专业，主要从事区域地质调查及地层古生物研究，E·mail：midn远ht29@163．com562地质学刊2014年12月2古气候特征的沉积记录沉积记录反映出地质时期的沉积条件，研究主要利用矿物一岩石学标志、生物标志、风化作用标志、沉积构造标志等来进行古气候的分析与恢复。特殊的矿物一岩石可作为查明古气候的依据，是研究古气候最基本的物质依据。确定的矿物一岩石标志有蒸发岩、碳酸盐岩、沉积红层、海绿石矿物等。2．1蒸发岩一种化学沉积岩，由湖盆、海盆中的卤水经蒸发、浓缩，盐类物质依不同的溶解度结晶而成，以蒸发浓缩为基

6、本形成机制决定了其只能产在蒸发量大于降水量的炎热干旱地区(路凤香等，2002)。区内主要有石膏、岩盐等，现代岩盐和石膏的沉积作用出现在干燥带内，主要在100～45。的纬度之间，它们形成于封闭、半封闭的环境中，在干旱炎热的气候条件下强烈蒸发而形成。因此，石膏、岩盐的出现指示气候由潮湿转换为炎热干燥。此外，大型磷矿的形成一般认为是中、低纬度区较干旱气候条件下洋流造成的，也是反映古气候的重要标志。2．2碳酸盐岩现代和古代碳酸盐沉积，特别是灰岩主要分布于南、北纬20℃左右、无河流注入的清澈而温暖的浅海陆棚环境以及滨岸地区，所以把灰岩视为温暖的气候标志。由于现代海水

7、不能直接沉淀白云石，所以普遍认为至少寒武纪以后的白云岩主要是碳酸盐沉积物或石灰岩的白云石化，而白云石化只能在高温条件下受高盐、高镁钙比和高pH值的浓缩作用中实现，因此认为白云石指示干燥炎热的气候带(路凤香等，2002)。碳酸盐鲕粒多数形成于动荡水体中，由于潮汐及风暴水流和波痕作用而被搬运。现代鲕粒灰岩带主要分布于南、北纬20℃附近的岸滩、溻湖边缘，通常认为是温暖潮湿气候的标志。2．3沉积红层沉积红层是指在大陆环境下形成的红色、紫红色、褐红色沉积物，通常为粉砂岩、泥岩、页岩。这些颜色通常为自生色和继承色，其构成颜色的氧化物是风化作用或成岩作用期间由镁铁质矿物

8、在原地形成的，红层的形成要求炎热、干旱的气候，研究区出露的红层常与