沉积特征

Answer 1

（1）义县旋回中的沉积地层大多为火山喷发间歇期的河流相、湖相沉积，主要形成于火山旋回的初始期和晚期（包括结束期），沉积厚度一般仅有十几米、几十米和近百米。其特点有二：一是有较多的火山沉积物，如凝灰岩等；二是有较多的灰岩层，且多为泥晶和亮晶灰岩，还有一些藻灰岩。

现代海洋的大多数碳酸盐沉积是由生物产生的。浅海灰岩的生成，不仅需要有丰富的藻类和底栖无脊椎动物，同时要有温暖浅水清洁透光环境，一般在30°纬度内的赤道南北和海水10～15 m水深的条件下才会产生更多的CaCO₃。大陆湖泊碳酸盐沉积，有许多特点（包括颗粒类型）与海洋环境的沉积类似。如也可有鲕粒、球粒、内碎屑、陆生动物骨骼质点及藻类等（刘宝珺，1980）。这在一定程度上说明，陆相与海相灰岩的生成环境相类似。灰岩沉积的成因要求特定的气候和水质条件等环境，应可作为对比层位。

凝灰岩和与火山物质有关的膨润土不仅说明沉积过程中仍有火山灰沉落，而且也可成为一定范围沉积的对比标志。

根据上述两种特种沉积，在义县区可做以下分析：

老公沟层顶部夹泥灰岩，但普遍具有凝灰岩和膨润土层，且位于上部和底部。在底部被潜火山岩或玢岩类破坏，则未保存。说明了火山活动结束期即开始了沉积作用，而沉积作用的结束，又与火山活动的开始有关。

业南沟层出现灰岩层，但在马神庙—宋八户剖面上，位于沉积层的顶部和底部则有凝灰岩层。在创业队南沟剖面上，沉积层未露底，主要为两套灰岩层夹凝灰岩和膨润土层，仅相当于主干剖面的顶部沉积。

砖城子层除凝灰岩和膨润土层分布于顶或底部外，灰岩层普遍有2～4层，说明湖泊已有较大的规模。

大康堡层在主干剖面上，因玢岩类穿切，保存不全；其余主要在北部剖面中灰岩层有4～8层，同时，如在王油匠沟剖面，顶部的沉凝灰岩十分发育，在四方台剖面上，其底部膨润土又十分发育。说明当时湖泊具有一定规模，特别是在北部有较大规模，而火山活动也较活跃。

金刚山层的灰岩层已减薄，同时其下部的凝灰岩层十分发育。在个别剖面中还有火山熔岩的夹层，如王油匠沟剖面和小阎家屯东山剖面所见。

综上所述，在义县组火山间歇沉积发展中，火山活动以火山灰和局部的火山熔岩夹层的表现形式，仍然较强烈，而以灰岩发育为标志的湖相沉积以砖城子层和大康堡层最发育，从分布和延续性上亦以此二层规模较大，延续较长，以腰马山沟和王家沟—王油匠沟地区为代表，是当时较大的湖盆分布区。

（2）从这些火山间歇湖的充填序列分析，可分为四种情况：一是具有由粗—细—粗的正常旋回序列，如金刚山层，大康堡层的靖家屯东南沟头剖面；二是由粗—细的单旋回序列，如主干剖面的大康堡层、大康堡层的王家沟西山东坡剖面，砖城子层的英窝山北沟剖面，主干剖面的业南沟层尖山子西坡剖面、业南沟层的创业队南沟剖面，虽然底部沉积未出露，但亦可能是相似的序列，老公沟层的三道壕北沟剖面，这一序列虽有河流相—湖相的序列，但缺乏湖泊萎缩期的粗碎屑沉积（冲积相、河流相等）；三是既无沉积初期，亦无沉积晚期的粗碎屑沉积，仅发育湖相沉积，如大康堡层的王油匠沟剖面、可疑大康堡层的四方台剖面，主干剖面的砖城子层剖面、砖城子层的小阎家屯东山剖面、英窝山南沟剖面、金家沟分水岭南剖面；四是由细—粗的反向序列，如老公沟层的上底家沟剖面、三道壕南沟剖面，大康堡层的潘家沟剖面顶部被掩盖，但很可能是相同的序列。上述分析说明，火山间歇湖因火山间歇期的地貌特征可以突然形成，又因火山活动的重新开始，火山熔岩的覆盖而突然消失，因此形成单一的湖相序列；由粗—细的序列主要分布于湖盆的周缘，正常序列主要发育于火山旋回的结束期。这与正常湖泊随地壳沉降和隆升而逐渐形成和消亡有很大的不同。

（3）沉积层中的砂岩、砾岩、砂砾岩均为复成分杂砂、砾岩，成熟度低，均为河流、洪积相，具类磨拉石特点，但厚度小，所占沉积比例很小，反映了当时湖盆较小而形成快，同时物源的碎屑搬运距离不大。

（4）火山作用对生物群的发生、发展和消亡的演化过程有重大的影响，既可造成生物的灾变性死亡和较好的埋葬，又对生物的生存和发展创造有利的环境。人们较强调的是前者（汪筱林等，1999；陈树旺等，2002；郭正府等，2002），生命的起源和演化与火山活动中挥发物质的释放所引起的大气圈和海洋的起源与演化过程有关。火山还造就了大量的新土地，在某种意义上，火山再次提供了地球土壤恢复活力的重要机会，火山灰是有效的自然肥料（李铁峰等，1999）。李兆鼐（1998）指出：“火山作用除了直接造成自然灾害和间接引起破坏性环境效应外，在一定条件可以产生一系列积极的环境效应。对于熔岩溢出为主的火山喷发区，建设性的效应更大、更长远。对于以爆发作用为主的火山区……在短暂的破坏性火山作用之后，特别在破坏性火山作用影响薄弱地区，如果气温变化适中，火山灰分解释放的钾和磷对土壤的改良有利于植物的复苏。植物的复苏和繁茂不仅可以进一步改善大气组成，而且为动物的复苏和发展创造了有利条件。”

图2-5-1 义县义县阶标准地层剖面区老公沟、业南沟和砖城子层剖面地层柱状对比

图2-5-2 义县义县阶标准地层剖面区金刚山层、大康堡层剖面地层柱状对比

火山间歇湖沉积的底部凝灰岩和膨润土为生物的发生、发展提供了营养基础，含化石层大多为粉砂岩和泥页岩，其中富含的凝灰质亦为生物发展提供了营养条件；藻灰岩的存在，说明当时藻类是发育的，这为形成食物链的生态环境提供了基础；而中间和顶部的凝灰岩和膨润土可造成生物的死亡和新的复苏。因此火山间歇湖的又一特点是生物的快速爆发、发育和演化，以及生物的快速死亡。这在剖面区中得到了证实。

大量发育的叶肢介和一定数量的介形类，反映了当时的水质是中—弱碱性的静水小湖盆，大量发育的大个体佣肢介及古植物群反映了当时的古气候为温暖而半干旱，这与灰岩的发育条件基本一致。