华蓥山中侏罗统沙溪庙组页岩叶肢介化石分析

周志鸿，朱章雄，杨圳，唐望才，余继



华蓥山中侏罗统沙溪庙组页岩叶肢介化石分析

周志鸿，朱章雄，杨圳，唐望才，余继

（重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆 401331）

华蓥山地区的中侏罗世—晚侏罗世沙溪庙组页岩中有一叶肢介化石富集层“叶肢介页岩”。叶肢介化石一般出现在陆相地层中，由于它数量多、演化快、分布广泛，近年来已成为中国和邻近地区中生代非海相生物地层划分和对比研究的重要手段之一。通过对叶肢介化石形态功能和现代叶肢介生活环境的分析和华蓥山地区叶肢介埋藏情况的研究，对其在中侏罗统的古环境进行了重塑，该文着重论述了叶肢介的演变和古环境的变化以及古环境变化对“叶肢介页岩”形成的影响。

化石；古环境；中侏罗统；华蓥山

叶肢介在生物分类上是节肢动物门（)甲壳纲（)鳃足亚纲（)的一个目（介甲目)。叶肢介从泥盆纪开始出现，中生代时其演化中心从欧洲迁移到了东亚，侏罗纪和白垩纪时它们的分异和演化达到顶峰，新生代则进入衰亡阶段，延续至今。叶肢介个体一般在几毫米到两厘米之间，软体像虾，具有很多附肢，外裹一对几丁质壳瓣，形似蚌壳。

华蓥山地区隶属于四川盆地，在中生代，四川西部受晚三叠世的印支运动影响褶皱成山，此时气候亦转变为炎热、干旱。在这种古构造和古气候背景下形成了四川东部侏罗纪大型红色内陆盆地。

中侏罗世早期，四川东部地区处于浅湖—滨湖或滨湖沼泽环境。随后燕山运动波及本区，四川西部山区的强烈隆升，盆地区也相继隆升，这一时期沉积岩层被剥蚀殆尽，下沙溪庙组超覆于中下侏罗统自流井组之上。中侏罗世中、晚期的气候更趋干旱，为河流—洪泛盆地环境，沉积了一套巨厚的多韵律的红色碎屑岩。但四川盆地在中侏罗世中期末存在间歇的湖泊环境，沙溪庙期末沉积的层位稳定，富含叶肢介、双壳类和有机质及少量植物等灰黑、灰绿色页岩 “叶肢介页岩”[1]，但对四川盆地中侏罗统沙溪庙组页岩中为何有大量叶肢介化石堆积并最终形成特征的“叶肢介页岩”一直没有统一的说法。该文通过叶肢介埋藏的岩性分析及对比现生叶肢介的生活环境，恢复中侏罗世古环境、古地理，对“叶肢介页岩”的成因做出解释。

1 叶肢介化石的埋藏分析

查阅资料了解到[2]华蓥山地区含有叶肢介的地层有重庆群的蓬莱镇组，遂宁组，沙溪庙组还有新田沟组。四川盆地西部缺失侏罗系，东部较为发育，层序完整，化石丰富。属不变质的河湖碎屑岩及泥质岩相地层,厚1 500～3 500m，整合、假整合、不整合于三叠系之上。

根据唐庆[3]的调查，沙溪庙组以中部叶肢介层为界分为上下2段，下段由2～4个砂泥岩韵律组成，砂岩中长石、杂基含量高, 碎屑分选、磨圆差, 含低稳定的副矿物，成熟度低。层理为大型板状、槽状交错层理及平行层理, 向上则出现水动力减弱的小型板状交错层理及沙纹层理，底部冲刷强烈，常见滞留泥砾，反映砂体为物源丰富、水动力强、快速搬运、快速堆积的下部河道—边滩沉积。泥岩则为气候炎热、干旱的洪泛沉积。沙溪庙组双壳类急剧消亡，叶肢介和植物受岩性和岩相(叶肢介层)控制明显，这些即反映了古生物的突变特点。

野外实测剖面划分了华蓥山地区沙溪庙组的岩性，共分为上下2段。沙溪庙组第1段厚约15m，下伏岩层为新田沟组土黄色粉砂质泥岩，第1层（0~2.5m）为灰绿，暗绿，灰黄色粉砂质泥页岩，岩层为明显层状，单层厚约3cm。第2层（2.5~5.7m）为暗绿色含叶肢介粉砂质泥页岩，化石丰富，称“叶肢介层”。第3层（5.7~10m）为棕黄色粉砂质泥页岩夹蓝灰色泥岩。第4层（10~11m）为一套蓝灰色泥岩。第5层（11~13m）为紫红色粉砂质泥页岩夹50~60cm厚的灰绿色粉砂质泥岩。第6层（13~14.8m）为黄灰色细砂岩。上覆岩层为沙溪庙组第2段的紫红色泥岩。

本次发现的所有的叶肢介化石，几乎都产于泥质岩以及粉砂质泥岩中。这些泥质岩包括灰绿，暗绿，灰黄色粉砂质泥页岩、暗绿色含叶肢介粉砂质泥页岩、棕黄色粉砂质泥页岩、蓝灰色泥岩、紫红色粉砂质泥页岩。叶肢介于暗色泥质岩中富集。上列岩石指示其沉积环境为古湖泊中的低能水体环境或比较宁静的水体环境。

在大学城地区沙溪庙组第1段第2层（2.5~5.7m）的暗绿色含叶肢介粉砂质泥页岩“叶肢介层”中，大量叶肢介化石密集堆积在一起，绝大多数叶肢介化石壳体保存完整，壳表面的纹饰保存较好，显示原地埋藏或者是搬运聚集但搬运距离不远，属准原地埋藏[4]，在其上下地层有数量较少的叶肢介化石堆积，这些化石壳体保存也都十分完整，且化石在岩层内的分布大都是零散且随机的，这些特征指示上下地层的叶肢介化石为原地埋藏。综合可能是叶肢介死亡后在湖边浅水地带原地沉积或是经短距离搬运至深湖集中，沉积于湖中心的暗色泥质沉积物中，最终埋藏固结成“叶肢介页岩”。

2 华蓥山地区的叶肢介化石

中国大陆侏罗系和白垩系主要是陆相沉积，按古地理和生物地理区系，早、中侏罗世中国南北具有统一的叶肢介动物地理区系，中侏罗世早期的自流井真叶肢介动物群；从中侏罗世晚期开始南北开始分异，在南方西南湖群发育了古狭叶肢介群；到晚侏罗世南方西南湖群发育了滇中似东方叶肢介动物群[5]。

图1 自流井真叶肢介

图2 靖远真叶腋介

在华蓥山地区的下部中生界含有叶肢介化石的地层比较发育，在中侏罗统的沙溪庙组还有大量叶肢介化石，有等属，此次发现的叶肢介种属大致有以下几类：

自流井真叶肢介描述：壳瓣小，近方圆形。背缘直，略短壳高，壳顶位于其中前部。前缘较直，腹缘及后缘稍圆。壳瓣后端微有收缩。前高略大于后高。生长带宽，接近腹缘时变窄，有20条左右。生长带上具有细小的网状装饰（图1）。

靖远真叶腋介描述：壳瓣小，椭圆—卵形。长4.7～5.7mm，高3.2～3.8mm。背缘短，壳顶小，稍凸起位于其近前端。前缘上部向外圆凸，下部较平直腹缘向下拱曲后缘比较圆，前高小于后高，壳瓣的后腹部略形扩大。生长线细，生长带窄平而密集，约30条。个体发育前期的生长带的后端都在壳顶之后依次与背缘相交，交角比较大个体发育后期的生长带的后端则强烈收缩靠拢，都趋向于背缘后端一点交汇。生长带上具有细小的网孔状装饰，印在印模上为一个个的小点粒，排列密集（图2）。

南川真叶肢介描述：壳瓣长椭圆形。背缘直而长，胎壳小。壳顶凸出，位于其前端。前高小于后高。生长带窄而密，约30条（图3）。

扁形真叶肢介描述：壳瓣中等大小，扁椭圆形。长5.8mm，高3mm。背缘直而长，秃顶小，位于其中前部。前、后缘对称向外弯曲，腹缘呈宽弧状向下拱曲。前高等于后高。生长线细，生长带宽而平，总数在20条左右。生长带在中腹区最宽，两端接近背缘时变窄，靠近腹缘的生长带也变窄变密。生长带上具有像严家湾种一样的小网状装饰（图4）。

图3 南川真叶肢介

图4 扁形真叶肢介

图5 严家湾真叶肢介

严家湾真叶肢介描述：壳瓣中等大小，近圆形。长4.8～5.9mm，高3.7～4.7mm。背袋比较直，秃顶小，位于其中前部。前缘较直，后缘与腹缘均圆。前、后高大致相等，売形较正。生长线细，生长带宽而平，总数多于20条。生长带在中腹区较宽，接近背缘吋变窄，生长带的前、后端与背缘相交都有一个明显的角度。靠近腹缘的生长带比较窄而密。生长带上具有小的网孔状装饰印在外模上为小点粒状（图5）。

地层中可见少量未知生物化石，因化石数量少，不知是完整个体还是单单保留下来的硬体部分。该类生物与叶肢介共生于相同环境且同时大量死亡，从化石保存比例来看，该生物数量大大少于叶肢介，但若其有指示环境的作用，可帮助恢复古环境（图6）。

图6 未知生物化石

3 叶肢介的形态与生活环境

现生的叶肢介常生活的池塘、水沟、水田等小水域中，在长期性的水域如大的湖泊等主要生活于湖边的浅水地带[7]。叶肢介生活水体一般为碱性水，水动力很弱。但是研究表明，三叠纪和现代叶肢介相比，前者可以在含盐度比较高的水中生活，在海岸的盐滩和半沙漠区快干涸的半咸水湖里，有时也能找到它们的踪迹。它们的生活条件可以在淡水和微咸水之间改变，但不能适应正常海水，不能远渡重洋，基本上是一种陆相沉积的指向化石(偶尔也发现它与海豆芽等非典型海相化石共生，可能是在河口三角洲区沉积的)[8]。此次采集的叶肢介化石叶肢介躯皆体扁平，被两个左右对称的很薄的壳瓣包围，壳瓣上有数量不等生长带，生长带内有各种纹饰(装饰)。背视呈流线型，表明叶肢介适合在水中游泳生活。且线脊装饰的叶肢介比网格装饰的叶肢介具有优越性，大网格装饰的叶肢介比小网格装饰的叶肢介也具有优越性，可以消耗更少能量获得更大速度[6]。但叶肢介化石小，只有几毫米至2mm左右，证明这种生物体积小，这就决定了它的游动速度慢，这种体积小、壳瓣薄、游速慢的动物，为了生存，只能在水中停留觅食，交配时也需要停留在某处，壳薄也决定其难以在水动力强的环境中生存，只能适合在静水浅水等水动力弱的环境生活。

现生叶肢介生态环境的适宜水深从几厘米至数十厘米，最深可能不超过2m，最适宜的水深是几厘米至20余厘米，因为宁静的浅水水域氧气充足，透明度高、阳光充足有利于微体藻类和微体浮游动物（几个微米大小）的繁殖生息，可为叶肢介提供丰富的食料。叶肢介生活水体的PH值从6.6~9.5，即淡水至微咸水或半咸水。而华蓥山地区的叶肢介都产于各种页岩、泥岩，为淡水环境。现生叶肢介的分布受水温控制明显，表明古叶肢介的分布也应受水温的控制。在湖水的边缘浅水地带或湖的其他部分的浅水水域，易接受太阳的热能为叶肢介生活创造适宜的水温，湖心深水区由于水深致使水温常保持较低的恒温状态，不适于它的生活，所以华蓥山地区当时在侏罗纪的环境应是一种水动力较弱的环境。

4 “叶肢介页岩”成因分析

4.1 古构造

大学城叶肢介生物群的生存环境随着时间的推进也在不断地发生变化。早三叠世晚期，川中前陆盆地发育成为半封闭的内海盆地，发育蒸发式建造，受印支运动末幕的影响，三叠纪后本区进入陆相沉积阶段。早侏罗世末至中侏罗世初，本区再次经受了一次构造事件，盆地北部和西部中侏罗统底部普遍有侵蚀面（重庆）在中侏罗统千佛崖组沉积之后又受一次构造事件，川南、川西南和川西等地区都有反映，这次构造事件改变了“四川盆地”的沉积格局，由前期的湖泊相发育期，转变为以陆上河流相为主的沉积期[2]。

构造运动可直接影响叶肢介群落的分布、生存与繁衍，构造运动可以造成一些湖泊的消失，也可改变整个湖泊内的水体，使之浑浊，并有大量陆源碎屑进入水体，水动力也进一步增强，导致生物的死亡。但是几乎本次发现的所有的叶肢介化石，都产于泥质岩以及粉砂质泥岩中。粗碎屑几乎没有，表明沉积时与构造运动并无最直接的关系。

4.2 古气候与古环境

侏罗纪时，川滇盆地已构成一个巨大的内陆沉积盆地。早期气候由温湿转向干燥，环境由湖沼演变为湖泊，但川西北及川东仍以湖沼环境为主，并有煤层的形成[9]。由叶肢介化石的埋藏情况、分布状态、壳体保存的完好程度以及围岩的特征可以推断，叶肢介当时是生活在古湖沼的静水水域或低能弱流动水域，沉积细碎屑物—泥质页岩、泥岩等。大学城地区的当时气候比较湿润，季节性的雨量比较充沛，有时有大雨、暴雨，而导致突然沉积事件的发生，从而造成在河流注人湖泊的三角洲有大量的碎屑岩堆积，而在浅湖、深湖区造成泥页岩的沉积，同时叶肢介随水流被带入湖中迅速埋藏，从而有部分叶肢介化石聚集堆积埋藏。

中侏罗世气候趋向干燥，沼泽消失，以湖泊环境为主，湖生生物繁盛，叶肢介大量繁殖；晚期地势分异显著，气候更加干燥，处于一种略微寒冷干旱，风化程度低并且以物理风化作用为主的气候条件。湖泊面积缩小，且温度降低，叶肢介原本生活的湖水的边缘浅水地带或湖的其他部分的浅水水域温度变得不再适宜叶肢介生存。且川滇盆地由前期的湖泊相发育期，转变为以陆上河流相为主的沉积期，该时期水动力较之前变强，水的流速超过叶肢介的移动速度，叶肢介无法在水中停留觅食、交配，难以繁殖，所以在中侏罗世末至晚侏罗世，叶肢介大量死亡。

5 结论

“叶肢介页岩”中发现的所有的叶肢介化石，都产于泥质岩以及粉砂质泥页岩中，粗碎屑几乎没有，表明沉积时与构造运动并无最直接的关系。侏罗纪时，川滇盆地气候由温湿转向干燥，环境由湖沼演变为湖泊进一步转变为以陆上河流相。中侏罗世时的湖泊相环境利于叶肢介大量繁殖，这也是“叶肢介页岩”中叶肢介化石极为丰富的生物基础；中侏罗世末至晚侏罗世，湖相转变为陆上河流相，叶肢介死亡，遗体常堆积保存在河湖相砂泥质沉积物中，也可能通过流体运移到深湖、半深湖，最终形成侏罗纪沙溪庙组中的“叶肢介层”。

本次研究过程中发现不仅是四川盆地有叶肢介化石大量富集的“叶肢介页岩”，河北地区中晚侏罗世地层门头沟组、后城组砂质泥页岩中也有大量叶肢介富集。在后续研究中可借助叶肢介化石大量富集的“叶肢介层”再讨论华北板块在这一时期的沉积环境，研究两大板块部分地区在中侏罗世末至晚侏罗世这一时期为何叶肢介同时大量死亡并富集于泥页岩中。

[1] 郭正吾. 四川盆地形成与演化[M]. 地质出版社，1996.03：117-119.

[2] 四川省地质矿产局. 四川区域地质志[M].地质出版社，1991.04：257-260.

[3]唐庆. 川南侏罗系沙溪庙组与新田沟组特征及其接触关系[J]. 四川地质学报, 1997，17(2):103-106.

[4] 王思恩. 热河生物群的古生态与古环境—冀北、辽西叶肢介群落古生态与古环境重建[J]. 地质学报, 1999.04:291-292.

[5] 李罡. 中国侏罗纪—白垩纪叶肢介生物地层学及古地理区系[J]. 地层学杂志，2013. 04.

[6] 王思恩. 力学与叶肢介的演化及其形态功能分析[J]. 中国科学(B辑)，1988.11：1026.

[7] 王思恩. 内蒙白彦花水塘中现生叶肢介的生态考察及其对古环境重建的意义[J]. 古地理学报，2008.02：205-206.

[8] 陈丕基, 沈炎彬. 从叶肢介化石看大陆漂移[J]. 化石, 1977. 02:13-14 .

[9]肖传桃.古生物学与地史学概论[M].石油工业出版社，2007.08：243.

[10] 陈秉麟. 为什么在上第三系找不到叶肢介化石?—叶肢介身世第三谜解[J]. 化石，2001 .01：29-31.

[11] 张文堂，陈丕基，沈炎彬. 中国各门类化石 中国的叶肢介化石[M]. 科学出版社，1976.

[12] 四川人民出版社. 四川盆地陆相中生代地层古生物[M] . 1984.

in the Shale of the Middle Jurassic Shaximiao Formation in Huayingshan

ZHOU Zhi-hong ZHU Zhang-xiong YANG Zhen TANG Wang-cai YU Ji

(Oil and Gas Engineering College, Chongqing Institute of Science and Technology, Chongqing 401331)

The shale of the Middle Jurassic Shaximiao Formation in Huayingshan is rich infossils. Thefossils are generally found in continental strata, in recent years it has become an important indicator of non marine Mesozoic stratigraphic correlation in China and neighboring regions because of its large number, rapid evolution and widespread distribution. According to the analysis of shape, habits and occurrence of, this paper has a discussion on paleogeographic and paleoenvironment in the eastern Sichuan area in the Middle Jurassic.

Huayingshan;; paleogeography; paleoenvironment; Middle Jurassic

2017-06-15

国家自然科学基金No:41572095，重庆科技学院2016大学生科技创新“万千百十”工程项目资助，“川东中侏罗统J2s页岩叶肢介化石分析”（05），项目主持人

周志鸿（1996- ），男，四川泸州人，本科在读，研究方向：地质学

朱章雄，男，在读博士，现在重庆科技学院石油与天然气工程学院任教，主要从事环境地质、岩溶地质研究工作

P534.52；[P52]

A

1006-0995（2018）01-0034-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.007