盆地相生物成岩作用

6．3．4　盆地相生物成岩作用

盆地相沉积是指位于礁岛或生物碳酸盐建隆周围的深水或较深水相沉积，主要岩石类型有中薄层或极薄层灰岩、红色硅质泥岩、蓝绿色硅质泥岩及放射虫硅质岩。其中放射虫硅质岩中放射虫化石含量极高。盆地相碳酸盐岩中含少量钙质生物化石，化石周围的碳酸盐基质的形成仍可能与生物作用有关，但生物成岩作用与礁相相比显然已十分微弱。红色硅质泥岩及蓝绿色硅质泥岩一般认为与生物成岩作用无关。

6．3．4．1　盆地相灰岩的生物成岩作用

碳酸盐岩以灰黑色或黑色的中薄层或极薄层泥晶或细晶灰岩为主，灰岩多夹在黑色碳质板岩之中，颜色较深。灰岩层厚度自十几厘米至几厘米不等，在邻近板岩的地方甚至不到1cm厚。在一些中薄层灰岩中仍可见少量的有孔虫、小型化石、海绵碎片、海百合茎碎片及钙藻碎片等。这些生物多呈碎片状，且很多碎片被包裹在泥晶砾屑中，因而它们中的绝大部分是从浅水碳酸盐建隆上搬运而来。而在极薄层灰岩中则几乎没有生物化石或碎屑，并常常与灰黑色板岩呈互层产出，或与紫红色板岩相邻近。这表明灰岩沉积深度相对较大，可能已接近当时的碳酸盐沉积补偿深度。极薄层灰岩中Mn元素的含量达1．246‰，与深海碳酸盐沉积物中Mn的平均含量1‰(赵其渊，1989)很接近。

盆地相极薄层灰岩中缺乏明显的生物化石，因此对其中是否有生物参与成岩尚难判断。但从薄层灰岩中夹有黑色炭质板岩及部分中薄层灰岩中含有少量化石来分析，可能仍有生物活动。不过可以肯定盆地相灰岩的生物成岩作用主要不是通过生物骨骼的建造和堆积来进行的，而可能是通过生物的生命活动改变海水的化学性质从而导致碳酸盐的沉淀来完成的。

6．3．4．2　盆地相放射虫硅质岩的生物成岩作用

放射虫硅质软泥经成岩后为放射虫硅质岩，主要分布在长石头山至花石峡一带(图6．3)。放射虫硅质岩多呈紫红色或灰褐色，夹在紫红色板岩之中，单层厚度一般在几厘米左右，也有几毫米的。放射虫硅质岩中放射虫含量极高，可达85%以上。放射虫化石不但数量多，而且种类也较丰富，个体大小不一，保存完好。显然，放射虫硅质岩的生物成岩作用主要是通过放射虫遗体的堆积来进行的。

放射虫硅质岩的生物成岩作用需要一定的条件。首先该海域生活有大量的放射虫，其次该地区往往是远离陆地的深水洋盆区，陆源物质进入很少。

东昆仑地区放射虫硅质岩的生物成岩作用具备上述条件。镜下鉴定发现，放射虫硅质岩中缺乏陆源物质，硅质物质基本来源于放射虫的遗骸，放射虫遗骸周围则为一些红色粘土及铁锰质沉积物。另外，本区的放射虫主要为泡沫虫类和阿尔巴虫类，它们生活于深水盆地(冯庆来，1992)。

东昆仑地区的盆地相沉积可以托索湖—花石峡礁带为界分为两个大区(图6．3)。该礁带以北的盆地相主体以薄层及极薄层灰岩为主，偶夹少量红色及蓝绿色硅质泥岩;而礁带以南则主要以紫红色泥质硅质岩及放射虫硅质岩或泥质硅质岩为主。从沉积物的地球化学分析来看，南区红色泥质硅质岩及放射虫硅质岩或泥质硅质岩中Mn元素的含量一般在2‰以上，与现代太平洋及大西洋深海粘土中Mn的含量(贾振远等，1989)比较接近(表6．1);而北区盆地相红色及蓝绿色泥岩中Mn元素的含量只在0．2‰左右，与现代深海粘土中Mn的含量相差很大，而与近岸的泥质沉积岩中Mn的含量处在同一个数量级上，近岸泥质沉积物中Mn的含量在0．85‰左右(赵其渊，1989)。与此相反，Ti元素在北区盆地相沉积岩中的含量则比南区盆地相的要高(表6．1)。将南北两区盆地相沉积岩中Mn与Ti的含量进行比较，结果发现，南区的比值比北区的要大得多。日本的杉崎隆、山木小史等(Ryuichi Sugisaki，1982)曾对采自大陆陆棚、陆缘海及深水洋底等不同环境中700多个泥质沉积物的样品进行过地球化学分析。结果表明，随着水体加深和沉积环境的远离陆地，MnO/TiO₂的含量比值总体上呈逐渐升高的趋势。因此，南北两区盆地相中Mn和Ti元素含量的差异也反映出南边的盆地水深比北区的要大。北区盆地一方面由于水体较浅，另一方面更易受北边陆源的影响，所以对放射虫硅质岩的生物成岩作用十分不利。而南区则盆地水体较深，且远离陆地，再加上托索湖—花石峡礁带的阻挡作用使陆源物质更难进入，因此为放射虫的生物成岩作用创造了得天独厚的条件。这也说明了为什么放射虫硅质岩主要分布在南区，而北区则不发育的原因。地球化学的研究也佐证了东昆仑地区放射虫硅质岩形成于深水洋盆地区。

此外，现代放射虫硅质软泥主要分布在赤道附近的东太平洋地区(陈宗镛，1992)，表明放射虫硅质岩的生物成岩作用还受气候带的控制。现代生物礁主要分布在赤道两侧南北纬28°的范围之内，属低纬度地区。东昆仑地区放射虫硅质岩与二叠纪大规模的生物礁相伴生，因此从生物礁所指示的古纬度看，东昆仑地区放射虫硅质岩的生物成岩作用所需的纬度及气候带条件也是具备的。

总之，东昆仑南坡和阿尼玛卿地区在中二叠世时为一种地形上极其复杂的礁岛海沉积环境，而不是一种平坦的陆棚或深水盆地。在这样一种礁岛海环境中，同期沉积物的类型极其多样，浅水相生物碳酸盐建隆沉积(含礁相沉积)、台裙相沉积、礁麓相沉积、盆地相较深水的碳酸盐沉积、深水盆地相红色软泥沉积、深水盆地相绿色软泥沉积及深水放射虫硅质沉积等不同沉积类型相间出现，这是本区中二叠世礁岛海沉积的一大特点(图6．6)。

表6．1　花石峡—托索湖南北两盆地相硅泥质沉积物中Mn和Ti元素含量(‰)

在礁岛海的沉积体系中，从碳酸盐台地相或礁相→台裙相→盆地相碳酸盐→盆地相放射虫硅质岩，沉积物中碳酸盐成分逐渐减少而硅泥质含量逐渐升高，生物量及生物种类也逐渐减少，岩石层厚由块状→厚层状→中层状→薄层状变化。浅水相生物成岩作用以碳酸盐的生物成岩作用为主，其中尤以礁相最为典型和快速，过渡相次之，盆地相碳酸盐的生物成岩作用最为微弱，而放射虫硅质岩的生物成岩作用则十分明显。另外，从沉积岩层的厚度变化分析，在相同时间间隔内，台地相及礁相生物成岩作用的速率最大，盆地相生物成岩作用速率最低。生物成岩作用速率的差异一方面是由于礁相体系中不同相带内生物种类及生物量上的差异所造成，另一方面也受到环境条件的影响，如水深和陆源物质的带入等。