重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)拥膸r性新認(rèn)識*

時志強(qiáng) 彭深遠(yuǎn) 趙安坤 葛 禹 李昌昊

1成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都 610059

2成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610059

3中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都 610081

奧陶系與志留系過渡地層中蘊(yùn)含著冰川急劇融化、生物集群滅絕、頻繁火山作用及沉積環(huán)境轉(zhuǎn)折等重大地質(zhì)事件的豐富信息，從而被地質(zhì)工作者廣泛關(guān)注。在上揚(yáng)子地區(qū)，上奧陶統(tǒng)五峰組和上覆龍馬溪組之間往往夾1層厚度不大（0.2～1 m）的含介殼碳酸鹽巖，這套介殼碳酸鹽巖被稱為觀音橋?qū)?，是沉積于奧陶紀(jì)末期 （赫南特冰期）的冷水碳酸鹽巖（Chen，1984；戎嘉余，1984；戎嘉余和陳旭，1987；Heet al.，2007；Zhanet al.，2010），所含“赫南特貝動物群”的多樣性在全球范圍內(nèi)是最高的（戎嘉余，1979；Ronget al.，2002）。雖然觀音橋?qū)雍穸炔淮?，但分布廣泛，巖性和所含化石與上下地層區(qū)別明顯，易于識別，因此在地表露頭和井下地層劃分與對比中往往以觀音橋?qū)幼鳛橹匾臉?biāo)志層（張琳娜等，2016）。觀音橋?qū)拥某霈F(xiàn)和結(jié)束，代表著華南奧陶紀(jì)末重要的古地理、古環(huán)境變遷，且與同期的生物滅絕和更替事件緊密相關(guān)，反映著奧陶紀(jì)末期重大生物事件的區(qū)域環(huán)境背景（張琳娜等，2016）。

尹伯傳（1988）在論文中提及張鳴韶和盛莘夫于1940年在綦江觀音橋（本次研究剖面）五峰組頂部發(fā)現(xiàn)1層厚數(shù)十厘米的 “殼相灰?guī)r”并命名為觀音橋組。穆恩之（1954）對揚(yáng)子地區(qū)五峰組進(jìn)行了詳細(xì)的論述，之后奧陶系的頂界多被置于五峰組的頂部（覃嘉銘等，1987）。盧衍豪 （1959）將五峰組頂部殼相層命名為觀音橋?qū)?，文獻(xiàn)中關(guān)于觀音橋?qū)拥姆Q謂還有觀音橋段。經(jīng)過數(shù)十年的研究，在觀音橋?qū)拥幕到y(tǒng)古生物學(xué)、地層學(xué)、地球化學(xué)和古地理學(xué)等方面已取得一系列成果，積累了豐富的數(shù)據(jù)資料（張琳娜等，2016），但關(guān)于其巖石學(xué)和礦物學(xué)的研究相對較少。自1940年以來，前人眾多的論著多將揚(yáng)子地區(qū)觀音橋?qū)?（或段、組）的巖性認(rèn)定為灰?guī)r，但根據(jù)筆者近年來的研究，在四川盆地東南緣（部），觀音橋?qū)?（含赫南特貝化石）或疑似觀音橋?qū)?（未見可資鑒定的腕足類及筆石化石，依據(jù)巖性及產(chǎn)出位置推測）的碳酸鹽巖在露頭剖面和鉆井中常見白云巖，如在石柱漆遼 （Huet al.，2022）、武隆浩口、道真平勝等剖面和丁頁4井巖心（位置見圖1－A）中可見。本次研究顯示綦江觀音橋剖面含赫南特貝化石的觀音橋?qū)拥膸r性同樣以白云巖為主，這一認(rèn)識與80多年來關(guān)于綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)訋r性的認(rèn)識不一致，而且白云巖的識別可能有助于更深刻認(rèn)識奧陶紀(jì)—志留紀(jì)之交地質(zhì)事件及環(huán)境變化。此外，作為一種特殊類型的白云巖，夾于黑色頁巖中的富有機(jī)質(zhì)白云巖被研究較少，可能會提供新類型白云石化的信息。再者，鑒于五峰組—龍馬溪組是四川盆地頁巖氣主力產(chǎn)層，厘清其中的碳酸鹽巖夾層的性質(zhì)，對頁巖氣勘探與開發(fā)亦有實(shí)際意義。

1 地質(zhì)背景

文中所述川東南地區(qū)為包括南川、綦江及黔北地區(qū)的四川盆地東南部及東南緣地區(qū)。該地區(qū)發(fā)育完整而連續(xù)的從震旦系到侏羅系的沉積地層，其中奧陶系—志留系露頭沿四川盆地邊緣呈北東—南西向展布（圖1－B）。本次研究的主要剖面為綦江觀音橋剖面，其位于酒店埡背斜北西翼，向北距觀音橋村約3 km，為五峰組—龍馬溪組基準(zhǔn)露頭剖面，受到頁巖氣地質(zhì)研究者廣泛關(guān)注。該剖面沿滿防線公路發(fā)育，出露從中奧陶統(tǒng)寶塔組生屑微晶灰?guī)r（龜裂紋灰?guī)r）、上奧陶統(tǒng)臨湘組瘤狀灰?guī)r、五峰組到下志留統(tǒng)龍馬溪組暗色泥頁巖的連續(xù)而完整的層序，未見不整合面 （圖1－C）。觀音橋剖面五峰組厚約1.5 m，以黑色頁巖為主，頂部發(fā)育中層狀碳酸鹽巖，黑色頁巖中發(fā)育同生變形構(gòu)造 （趙明勝等，2010）。五峰組上覆地層為龍馬溪組底部黑色含筆石豐富的泥頁巖，基于筆石鑒定結(jié)果，觀音橋剖面奧陶系與志留系界限被置于觀音橋?qū)犹妓猁}巖之頂界 （穆恩之，1954）。

圖1 重慶綦江觀音橋剖面地理位置（A）、毗鄰地區(qū)地質(zhì)簡圖（B）（簡化自四川省地質(zhì)局（1977）①四川省地質(zhì)局.1977.1∶20萬綦江幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.和貴州省地質(zhì)局（1977）②貴州省地質(zhì)局.1977.1∶20萬桐梓幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.）及奧陶系－志留系柱狀圖 （C）Fig.1 Location of Guanyinqiao section（A），geological map in Qijiang and adjacent area，Chongqing（B）（simplified from Sichuan Geological Survey（1977）and Guizhou Geological Survey（1977））and stratigraphic column of the Ordovician and Silurian（C）

穆恩之（1954）提及張鳴韶和盛莘夫于1941年所測觀音橋剖面五峰組頂部0.4 m為深灰色含腕足類化石的石灰?guī)r。80多年來，關(guān)于該剖面觀音橋?qū)拥闹鲚^多，認(rèn)為其為 “泥質(zhì)灰?guī)r”或 “含炭粉砂質(zhì)灰?guī)r”，未有文獻(xiàn)識別出其巖性實(shí)際為白云巖。觀音橋剖面無機(jī)碳同位素曲線在觀音橋?qū)映尸F(xiàn)出明顯的負(fù)漂移趨勢，可能指示了觀音橋?qū)映练e環(huán)境的突然變化，反映出在冰盛期海平面下降時大量額外的輕碳組分加入了溶解無機(jī)碳庫（涂坤，2015）。

關(guān)于揚(yáng)子地區(qū)觀音橋?qū)?，前人論著極為豐富，但對其沉積環(huán)境爭議較大，多認(rèn)為這套 “泥質(zhì)灰?guī)r”屬于淺海 （或陸棚）沉積 （如戎嘉余，1984；王傳尚等，2003；謝尚克等，2011；金之鈞等，2016），但也有學(xué)者認(rèn)為觀音橋?qū)映练e于深海環(huán)境中 （如肖傳桃等，1996；徐論勛等，2004；高振中等，2008；張柏橋等，2018）。揚(yáng)子地區(qū)廣泛分布的觀音橋?qū)釉诔练e時可能受到奧陶紀(jì)末全球海平面下降和華南區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動造成基底抬升的雙重影響（張琳娜等，2016）。在全球范圍內(nèi)，與觀音橋?qū)油瑫r代的赫南特期沉積的碳酸鹽和有機(jī)碳同位素均發(fā)生偏移。赫南特階全球碳同位素正漂移事件可能和冰期入海水表層的物質(zhì)然加致的高生產(chǎn)力有關(guān) （Brenchley et al.，1994），而碳同位素負(fù)偏可能是海水溶解有機(jī)碳庫中加入大量額外輕碳所致 （涂珅，2015）。近年來的研究顯示，成巖作用對碳同位素偏移可能也具有關(guān)鍵作用 （Chen et al.，2017，2020；Jones et al.，2020）。

2 露頭特征及樣品采集與測試

圖2 重慶綦江觀音橋及鄰近剖面奧陶系觀音橋?qū)勇额^特征Fig.2 Outcrop characteristics of the Ordovician Guanyinqiao bed in Guanyinqiao section of Qijiang area and other sections of adjacent area，Chongqing

在室內(nèi)對所采集樣品磨制了顯微薄片，并在茜素紅染色后在成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院進(jìn)行了顯微鏡下觀察、照相，顯微鏡型號為日本尼康E600型高級偏光顯微鏡。根據(jù)鏡下觀察結(jié)果，選取觀音橋剖面典型樣品在中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心進(jìn)行了陰極發(fā)光測試，儀器型號CL8200 MK5－2，測試電壓13 kV，束流250μA。部分樣品在陰極發(fā)光測試后進(jìn)行茜素紅染色，進(jìn)而對比觀察其顯微特征。根據(jù)薄片觀察結(jié)果選取觀音橋剖面最為典型的A3樣品在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡 （儀器型號：Quanta250 FEG）和能譜 （儀器型號：Oxford INCAx-max20）測試。

觀音橋剖面碳酸鹽巖碳、氧同位素測試在成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院完成。測試過程中，選取含赫南特貝及方解石脈的手標(biāo)本 （A2、A3和B3樣品），使用去離子水洗凈，用牙鉆對赫南特貝、方解石脈及暗色基質(zhì)部分 （成分以白云石為主）分別采樣并進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)儀器為Fin MAT 253同位素質(zhì)譜儀，C、O同位素分析采用McCrea正磷酸法，C、O同位素測試結(jié)果均采用PDB標(biāo)準(zhǔn)。測得的C、O同位素精度在±0.1‰和±0.2‰，測試時每5件樣品間隔1件標(biāo)樣。

3 巖石學(xué)、礦物學(xué)特征

3.1 巖石宏觀特征

觀音橋剖面觀音橋?qū)訋r石宏觀上呈中、薄層狀（圖2），厚約65 cm，灰黑色，含有機(jī)質(zhì)較為豐富。中層狀的含赫南特貝等腕足類動物化石的碳酸鹽巖出現(xiàn)于觀音橋?qū)又胁?，?5～35 cm，橫向上厚度略有變化；腕足類化石普遍可見（圖2－A），但其一般殼薄、分布不均、大小不一，含量小于15%（圖2－F），未見破碎，顯示為原地死亡后被埋藏的特點(diǎn)。該層之上為厚15～20 cm的碳酸鹽巖，不含腕足類動物化石，呈薄層狀 （如圖2－A的A4采樣點(diǎn)及圖2－C的B4采樣點(diǎn)）。該層之下為薄層狀碳酸鹽巖（圖2－C的B2處），厚25～30 cm，含腕足類生屑較少或不含生屑，本次研究亦依據(jù)巖性將之歸為觀音橋?qū)印?/p>

剖面A點(diǎn)觀音橋?qū)佑上露峡煞譃?段：（1）下段 （第一段），薄層狀，含腕足類化石較少，層面見大量筆石；（2）中段 （第二段），中層狀，見豐富的腕足類化石，層內(nèi)少見筆石；（3）上段（第三段），薄層狀，不含腕足類化石，層面見豐富的筆石。觀音橋?qū)雍浇馐}較為普遍（圖2－F），脈寬一般為1～5 mm。觀音橋?qū)訋r石基質(zhì)滴稀鹽酸一般微弱起泡，局部滴酸所見起泡較為明顯（推測為方解石交代所致的去云化較為強(qiáng)烈的部分），但腕足化石及方解石脈遇稀鹽酸劇烈起泡，顯示其主要成分為方解石。

3.2 薄片顯微特征

據(jù)顯微薄片估算，觀音橋剖面觀音橋?qū)影自剖繛?5%～82% （部分樣品的白云石含量經(jīng)X衍射測試驗(yàn)證），余為黏土礦物、有機(jī)質(zhì)、石英、長石、云母等陸源礦物碎屑（圖3－A，3－B）。含赫南特貝化石的觀音橋?qū)又卸蔚陌自剖科毡榇笥?5%（圖3），個別樣品（如樣品A3）的白云石含量大于80%（圖3－D）。盡管觀音橋?qū)又卸魏暧^上可見腕足類化石，但其多為薄殼、分布不均，占巖石體積小，在顯微薄片中可見腕足類等動物化石（圖3－F，3－G，3－I）主要成分為方解石。在化石含量最多的B3樣品中（圖3－F，3－G），生屑含量仍小于10%，顯示方解石質(zhì)生屑并不是巖石的最主要成分。在生屑的生物格架孔中可見充填的白云石晶體（圖3－F，3－G，3－I），生屑有白云石化現(xiàn)象（圖3－F，3－G）。觀音橋?qū)由隙魏拖露蔚谋訝畈缓?（或少含）腕足類化石的碳酸鹽巖白云石含量略有下降（圖2－B），為45%～52%。對于個別白云石含量小于50%的樣品（如樣品A－4），其陸源碎屑、有機(jī)質(zhì)、黏土礦物及方解石含量均遠(yuǎn)小于白云石，本次研究仍將之歸為白云巖。

圖3 重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)拥湫桶自茙r顯微特征Fig.3 Microscopic features of typical dolostones of the Guanyinqiao bed in Guanyinqiao section of Qijiang area，Chongqing

觀音橋?qū)影自剖毡槌首孕巍胱孕尉?，微—粉晶結(jié)構(gòu)，晶體直徑一般為0.02～0.1 mm（圖3），少數(shù)直徑大于0.1 mm，晶體直徑具微晶—粉晶雙峰態(tài)結(jié)構(gòu)（圖3－D，3－H）。粉晶白云石常集中分布于某一區(qū)域（圖3－I），少量白云石晶體見霧心亮邊或具環(huán)帶（如圖3－H）。白云巖普遍發(fā)生去云化作用（圖3－A至3－E），反映白云石晶體被方解石不完全交代現(xiàn)象普遍發(fā)育。在未見生屑的白云巖中，（次生）方解石的含量一般為10%～15%（圖3－A至3－D）。觀音橋?qū)影自茙r中陸源碎屑含量一般小于15%，多為粉砂級顆粒，少部分粒徑大于0.05 mm（圖3－A，3－B）。需說明的是，白云巖中的粉砂—細(xì)砂結(jié)構(gòu)陸源碎屑全部為礦物碎屑，以長石和白云母最為常見，石英次之，礦物晶形較完整。根據(jù)顯微薄片中的白云石含量，上覆龍馬溪組底部厚約60 cm 地層（圖2－A，2－B中樣品A5－A8）為含白云石泥頁巖，白云石含量為5%～25%（圖2－B），呈向上遞減的趨勢。再向上（樣品A9，A10），白云石含量低于5%。

3.3 陰極發(fā)光特征

在所測試的觀音橋剖面白云巖樣品 （如A2、A3和B3）中，白云石陰極發(fā)光性極弱，一般呈不發(fā)光的暗色（圖4－B，4－D，4－F，4－I），但長石等陸源碎屑發(fā)光性較強(qiáng)（圖4－I）。方解石質(zhì)生屑一般發(fā)較強(qiáng)紅色光，亦間生屑中的不發(fā)光的條紋（被茜素紅染色），但被白云石交代部分不發(fā)光（圖4－F，4－G）。值得注意的是，被方解石交代的白云石一般發(fā)弱的紅光（圖4－F，4－G），類似的現(xiàn)象亦見于生屑內(nèi)的自形晶方解石（圖4－C，4－D），疑為白云石被方解石完全交代所致，其Fe、Mn元素含量不同于未被白云石交代的方解石 （組成腕足類化石的礦物）。

圖4 重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)拥湫桶自茙r陰極發(fā)光特征Fig.4 Cathode luminescence features of typical dolostones of the Guanyinqiao bed in Guanyinqiao section of Qijiang area，Chongqing

3.4 掃描電鏡特征

主要對觀音橋剖面樣品進(jìn)行了SEM 測試，驗(yàn)證了其具有較高的白云石含量（圖5－A至5－D）。能譜分析顯示了含鐵白云石的元素特征（圖5－E，5－F），亦見黏土礦物及長石等碎屑顆粒（圖5－D，5－G）。典型的白云石直徑一般為20～60μm，自形晶為主，晶體斷面上發(fā)育明顯的解理（圖5－A至5－D）。偶見白云石的晶內(nèi)溶孔，溶孔大小不一，有孔徑小于1μm的微孔，也有大于20μm的溶孔。偶見與莓球狀黃鐵礦共生的自形晶白云石，莓球狀黃鐵礦可在白云石邊緣發(fā)育，使得白云石晶體外邊緣不平整（圖5－C），亦見白云石內(nèi)的莓球狀黃鐵礦結(jié)核，顯示白云石的結(jié)晶可能晚于莓球狀黃鐵礦的形成。黃鐵礦莓球狀結(jié)核直徑5～7μm，其中的黃鐵礦晶體直徑小于1μm，與有機(jī)質(zhì) （或微生物薄膜）共生或被其包繞，反映著沉積時有機(jī)質(zhì)（或微生物）含量較高的還原性沉積環(huán)境。根據(jù)15個樣品能譜分析結(jié)果，白云石（C、O、Mg、Ca、Fe含量之和為100%）普遍含鐵，鐵元素的原子百分含量分布區(qū)間為0.90%～2.35%，平均1.75%，相應(yīng)的鎂元素的原子百分含量平均為7.16%（值區(qū)間6.31%～7.67%），鎂、鐵平均含量的比值約為4∶1，顯示觀音橋?qū)影自茙r中含鐵白云石極為普遍。

圖5 重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)拥湫桶自茙r （樣品A3）掃描電鏡及能譜特征Fig.5 Dolostone characteristics indicated with SEM and energy spectrum analysis of Sample A3 of the Guanyinqiao bed in Guanyinqiao section of Qijiang area，Chongqing

4 碳、氧同位素特征

所測試的觀音橋剖面觀音橋?qū)硬煌M分碳酸鹽的碳、氧同位素值如表1和圖6所示。測試結(jié)果顯示，赫南特貝化石的碳同位素（平均值為2.28‰）較白云石（平均值－0.61‰）和方解石脈（平均值0.54‰）更為趨正，方解石脈氧同位素更為趨負(fù)（平均值－10.49‰），以白云石為主要成分的巖石基質(zhì)的碳同位素更為趨負(fù)（表1）、氧同位素值是最大的（平均值－7.62‰）。奧陶紀(jì)海水的δ18O值為－6.6‰～－4.0‰，δ13C為－2.0‰ ～－0.5‰ （Poppet al.，1986；Lohmann and Walker，1989），與白云石碳、氧同位素值更為接近。由此看，白云石的碳、氧同位素保留了更多原始海水的信息，而腕足類化石受成巖作用影響較大，其與方解石脈類似的更趨負(fù)的氧同位素值顯示著開放環(huán)境下，成巖環(huán)境地層水或喜馬拉雅期暴露環(huán)境下大氣水作用于腕足動物化石及方解石脈，造成了巖石中方解石氧同位素的負(fù)偏趨勢。

圖6 重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)犹肌⒀跬凰刂捣植继卣鱂ig.6 δ13C andδ18O values of the Guanyinqiao bed in Guanyinqiao section of Qijiang area，Chongqing

表1 重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)犹?、氧同位素測試結(jié)果Table 1 Results for carbon and oxygen isotopes of the Guanyinqiao bed in Guanyinqiao section of Qijiang area，Chongqing

相比白云石碳同位素值，腕足類化石趨正的碳同位素值（表1）與奧陶紀(jì)海水也差異較大，顯示其不能反映沉積水體信息。測試時所選白云巖的基質(zhì)部分以白云石為主，而觀音橋?qū)影自剖斜环浇馐淮F(xiàn)象（圖3－A，3－C，3－E），造成基質(zhì)部分（白云石為主）碳同位素值變化區(qū)間較大，鑒于方解石脈和赫南特貝的δ13C值趨正，推測未發(fā)生去云化作用的白云石較多是輕碳含量更高、δ13C值更為偏負(fù)。

5 討論

5.1 對觀音橋?qū)訋r性認(rèn)識有偏差的原因分析

本次研究所涉及的觀音橋剖面與前人文獻(xiàn)中觀音橋?qū)映雎兜攸c(diǎn)一致。關(guān)于巖性認(rèn)識有差異的原因可能是：（1）觀音橋?qū)訋r性被長期誤解為灰?guī)r。本次研究發(fā)現(xiàn)白云巖中白云石礦物發(fā)生程度不一的方解石交代現(xiàn)象 （去白云石化作用），從而致使巖石滴稀鹽酸起泡，其中白云巖去云化較弱者起泡微弱，局部去云化強(qiáng)烈則起泡較多，而方解石脈和方解石質(zhì)腕足動物化石滴酸時起泡劇烈。觀音橋?qū)影自剖娜ピ苹F(xiàn)象，在觀音橋剖面附近的綦江茶坪（圖2－H）、桐梓韓家店（圖2－I）等剖面顯示得更為明顯，很多白云石幾近被方解石完全交代（圖7－B，7－D）。前人研究多關(guān)注觀音橋剖面觀音橋?qū)庸派飳W(xué)及地球化學(xué)研究，巖石學(xué)和礦物學(xué)研究（特別是微觀尺度）相對匱乏，使得對觀音橋?qū)犹妓猁}巖巖性的認(rèn)識較為模糊，這些綜合因素可能是觀音橋?qū)訋r性被誤解的原因所在。（2）另一種可能是前人所述觀音橋?qū)踊規(guī)r是同一剖面的不同地點(diǎn)，本次研究在剖面3個地點(diǎn)采集的巖樣均顯示其巖性為灰質(zhì)白云巖，剖面附近的桐梓趙家灣剖面也顯示為白云巖（圖2－G；圖7－A），表明白云巖在研究區(qū)普遍存在，所以認(rèn)為這種可能性較低。

圖7 重慶綦江觀音橋附近剖面觀音橋?qū)拥湫桶自茙r顯微特征Fig.7 Microscopic features of typical dolostones of the Guanyinqiao bed in adjacent areas of Guanyinqiao section of Qijiang area，Chongqing

已有的研究還未能闡明白云巖發(fā)生去云化作用的時代。五峰組下伏地層為臨湘組 “瘤狀”灰?guī)r及寶塔組 “龜裂紋”灰?guī)r，在成巖后生期壓溶作用下可釋放鈣離子及碳酸根離子，考慮到五峰組被碳酸鹽礦物膠結(jié)較弱，而觀音橋?qū)悠毡榭梢姺浇馐}（圖2－F），推測從下伏中奧陶統(tǒng)而來的鈣離子及碳酸根離子因構(gòu)造裂縫上移至觀音橋?qū)又率拱自剖l(fā)生方解石交代作用，是去云化作用廣泛發(fā)生的合理解釋。但目前也不能排除上覆龍馬溪組及下伏五峰組泥質(zhì)巖在壓實(shí)作用下釋放鈣離子及碳酸根離子造成觀音橋?qū)影自茙r發(fā)生去云化的可能。

5.2 觀音橋?qū)影自剖瘷C(jī)理分析

缺氧環(huán)境下的白云石化廣泛發(fā)育在前寒武系白云 巖 中 （如 Shusteret al.， 2018；Woodet al.，2018），Vasconcelos和McKenzie（1997）最早提出的硫酸鹽還原細(xì)菌沉淀白云石的微生物白云巖模式也發(fā)生于巴西拉戈阿韋梅利亞潟湖缺氧的湖泥沙渾濁層表面，較多的白云石微生物有機(jī)成因模式也發(fā)生在缺氧環(huán)境 （李波等，2010；由雪蓮等，2011）。這種發(fā)育在缺氧環(huán)境沉積的黑色頁巖中的白云巖或許與觀音橋?qū)影自茙r有相似之處，但目前的證據(jù)還不足以用微生物模式解釋觀音橋?qū)影自剖某梢??？紤]到研究剖面白云石的碳、氧同位素值（表1）接近于同期海水，目前也不能排除微生物白云石成因的可能性。觀音橋?qū)影自剖＞唠p峰態(tài)粒徑結(jié)構(gòu)，晶徑相對較粗的粉晶白云石直徑大于50μm，如果缺氧環(huán)境微生物對白云石的形成起到了作用，推測可能只是在同生期形成了 （亞穩(wěn)定狀態(tài)的）高鎂方解石和無序白云石結(jié)晶，在進(jìn)一步的成巖演化過程中白云石向有序化演化并發(fā)生重結(jié)晶，形成更大晶體 （粉晶為主）的含鐵白云石。

在觀音橋?qū)影自茙r中，莓球狀黃鐵礦在白云石礦物的邊緣或內(nèi)部發(fā)育，可見白云石邊緣及內(nèi)部黃鐵礦結(jié)核印模顯示的晶體痕跡（圖5－C），顯示黃鐵礦并非沉淀于白云石溶蝕孔內(nèi)，而是白云石晶體生長包繞了已經(jīng)形成的黃鐵礦結(jié)核，即白云石的結(jié)晶可能晚于莓球狀黃鐵礦的形成。學(xué)者一般認(rèn)為莓球狀黃鐵礦形成于同生期 （如Wilkin et al.，1996；Passier et al.，1997），若如此則觀音橋?qū)影自剖某恋砗芸赡馨l(fā)生于成巖期。此外，在沉積巖中，鐵白云石常見于湖泊熱水沉積中 （鄭榮才等，2003；柳益群等，2010；張雪飛等，2015），也可形成于成 巖 期 （Bojanowski，2014；張 軍 濤 等，2017），前者常與富有機(jī)質(zhì)泥巖共生。在白云石中，當(dāng)鐵含量較高，但又未替代半數(shù)鎂的位置時，稱為含鐵白云石 （由雪蓮等，2018）。目前關(guān)于沉積巖中含鐵白云石的研究較為少見，松科1井嫩江組發(fā)育湖相含鐵白云石組成的白云巖，在白云巖與泥巖互層的下部發(fā)育油頁巖 （高翔等，2010），XRD和電子探針測試顯示嫩江組較富鈣的、低有序度的含鐵白云石可能形成于結(jié)晶速度較快、不穩(wěn)定的成巖環(huán)境中（高翔等，2010）。

近期團(tuán)簇同位素的研究顯示石柱漆遼剖面觀音橋?qū)樱▓D7－D）白云石形成的平均溫度為87℃，對應(yīng)2500～3000 m的成巖埋深 （Hu et al.，2022）。漆遼剖面白云巖在外觀形態(tài)及礦物特征方面與觀音橋剖面白云巖較為相似，SEM 分析顯示的白云石鐵含量較為類似，二者碳、氧同位素值也較為類似（觀音橋剖面更接近于奧陶紀(jì)海水信息），因此本次研究推測二者可能有相似的白云石形成過程。

5.3 觀音橋?qū)影自茙r對碳同位素變化的啟示

觀音橋?qū)影自茙r不僅出現(xiàn)于在川東、川東南地區(qū)的多個剖面（圖1），在宜昌王家灣、黃花場剖面及附近鉆井 （宜黃1井）巖心中，亦有觀音橋?qū)咏闅又泻欢堪自剖蛑苯訛榘自茙r （宜黃1井）的報道 （于深洋，2017），顯示著觀音橋?qū)拥陌自剖饔檬菢O為普遍的現(xiàn)象，但目前針對觀音橋?qū)影自茙r的研究較為薄弱。

赫南特階記錄了一次急劇的全球碳循環(huán)擾動事件，在世界各地多個剖面表現(xiàn)為δ13Corg和δ13Ccarb曲線的正漂移，正偏幅度從3‰到8‰不等 （Brenchleyet al.，1994；Bergstroemet al.，2006；涂坤，2015），但δ13Ccarb曲線總體在觀音橋剖面觀音橋?qū)颖憩F(xiàn)出負(fù)偏的趨勢，負(fù)偏幅度2.13‰ （涂坤，2015）。從表1和圖6來看，相比腕足類化石和方解石脈，白云石碳同位素明顯趨負(fù)，本次研究趨向于認(rèn)為觀音橋剖面觀音橋?qū)犹纪凰氐呢?fù)偏與白云石化作用密切相關(guān)。值得注意的是，觀音橋?qū)犹纪凰刎?fù)偏移廣泛存在于揚(yáng)子地區(qū)的剖面中，可能和成巖期上覆及下伏黑色頁巖排出輕碳有關(guān) （Chenet al.，2017），壓實(shí)作用驅(qū)動的流體垂向遷移起到關(guān)鍵作用 （Chenet al.，2017，2020）。筆者推測這一過程可能會引起觀音橋?qū)硬煌潭鹊陌自剖?，二者在時間上有匹配關(guān)系，成巖期壓實(shí)作用在驅(qū)動碳元素遷移的同時，也驅(qū)動著Mg2+離子向觀音橋?qū)蛹校瑥亩l(fā) （局部？）強(qiáng)烈的白云石化。目前尚不清楚驅(qū)動碳酸根離子和鎂離子向觀音橋?qū)訁R聚的動力來自哪里，也不清楚觀音橋?qū)犹纪凰氐呢?fù)偏多大程度上和白云石化有關(guān)。鑒于觀音橋?qū)哟嬖诎自剖岸喾N成因的方解石 （去云化白云石、腕足類化石及方解石脈）成分，不同碳酸鹽成分的無機(jī)碳同位素存在差異（表1），因此在對觀音橋?qū)应?3Ccarb進(jìn)行測試時需盡可能區(qū)分白云石和幾種來源的方解石，這樣才能得出科學(xué)的研究結(jié)論。

6 結(jié)論

1）依據(jù)薄片分析、陰極發(fā)光和掃描電鏡測試，識別出重慶綦江觀音橋剖面觀音橋?qū)拥膸r性是白云巖，顯微薄片顯示觀音橋?qū)影自茙r中少量白云石發(fā)生去云化作用。巖石學(xué)、礦物學(xué)研究的匱乏，以及去云化作用、方解石脈及腕足動物化石的存在使巖石滴酸起泡，可能是觀音橋剖面觀音橋?qū)訋r性被長期誤解為灰?guī)r的原因。

2）觀音橋剖面觀音橋?qū)影自茙r中白云石呈微晶—粉晶結(jié)構(gòu)，自形晶—半自形晶，含量一般大于50%，在陰極發(fā)光下白云石不發(fā)光，掃描電鏡測試顯示白云石多為含鐵白云石。相比腕足類動物化石，白云石的碳同位素趨向于偏負(fù)，而腕足類化石碳、氧同位素與同期海水差異較大，顯示著其經(jīng)歷了較強(qiáng)的成巖作用。