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工程地质论文

1绪论1

1.1生物化石1

1.2意义1

1.3发掘1

2山东中新统山旺组生物群的古生态2

2.2　山旺的古纬度和古地形3

2.2.1古地磁研究3

2.3　中新世山旺湖泊特征4

2.3.1山旺湖盆地的成因4

2.3.2山旺盆地湖水水文性质4

2.4　山旺化石生物群的营养结构（图2）5

2.5　山旺中新世沉积历史6

3山东山旺中新世硅藻土的纹层类型及成因7

3.1湖泊沉积学研究7

3.2研究区域地质概况7

3.3研究方法8

3.4硅藻土纹层和层偶类型9

3.5纹层成因10

结论与展望12

致谢13

参考文献14

1绪论

1.1生物化石

公园内山旺古生物化石形成于1800万年前，是中国唯一、世界罕见的在中新世保存完整、门类齐全具有不可替代和和重要科学价值的地层古生物遗迹。

已发现各类生物化石十几个门类600多属种。

植物化石有真菌、苔藓、蕨类、裸子、被子植物及藻类，以枝叶最多，多数保留原有颜色，花、果实和种子也保存得非常完美。

动物化石有昆虫、鱼、两栖、爬行、鸟及哺乳动物，是20世纪末世界上发现鹿类化石最多、保存最完好的化石产地，特别是山旺山东鸟、齐鲁泰山鸟等鸟类化石的发现，填补中新世时期之空白，成为中国鸟类化石重要的产地。

1.2意义

山旺古生物化石主要保存于中新世山旺组硅藻土层中（距今约1千4百万年），其种类之多、保存之完整为世界罕见，目前已发现的化石有十几个门类600多种。

动物化石包括昆虫、鱼、蜘蛛、两栖、爬行、鸟及哺乳动物。

昆虫化石翅脉清晰，保存完整，有的还保留绚丽的色彩，已研究鉴定的有11目46科100属182种。

山旺鸟类化石是我国迄今为止发现完整鸟化石最丰富的产地。

三角原古鹿化石和东方祖熊化石是世界上中新世该化石保存最完整的标本。

植物化石有苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物及藻类。

除100种藻类外，其它植物有46科98属143种。

它们在世界上研究古生态、古气候、动植物演化等方面有着重要的地位。

被中外专家誉为研究中新世的“综合实验室”。

古生物化石产出的硅藻土是我国少有的几个产地之一，独具“万卷书”之称，具有较高的研究和观赏价值。

古生物化石产地周边的火山地质、火山喷发地貌亦为该地质公园重要的地质遗迹，主要分布于盆地外围黄山、尧山、灵山、擦马山等地。

目前可观察到的有古火山口地质景观、玛尔式火山盆地地貌、火山熔岩典型结构构造等，是研究华北新生代火山活动、火山盆地形成与演化的重要基地。

同时该地亦是山东新生代临朐群层型剖面所在地，对于追溯地质历史具有重大科研价值。

1.3发掘

山旺已成为中国古生物研究的重要基地。

为实现在保护前提下的小规模、科学性发掘研究工作，由北京古脊椎与古人类研究所、北京地质大学等单位的有关专家教授组成课题小组，并委托有发掘研究申请权的古脊椎与古人类研究所代表课题组向中国社会科学院和国家文物局提出发掘申请。

1993年经批准建立一号发掘点，1995年建立二号发掘点，已采集到犀、鹿、猪、龟等大型化石19件，昆虫、鱼、植物等小型化石3000余件。

中央新闻纪录电影制片厂摄制的《化石宝库》在全国发行，《人民日报》、《人民画报》、《人民中国》、《科学实验》、《地球》等报刊也纷纷发表文章向国内外广泛介绍。

先后接待澳大利亚、美国、英国、日本、前苏联、奥地利、加拿大、意大利、德国等10多个国家和港澳地区的考察专家近千人次。

2山东中新统山旺组生物群的古生态

2.1　山旺中新世古气候

许多门类的化石可以提供山旺中新世的古气候证据。

古植物学和孢粉学的对比研究都曾提出过大同小异的古气候结论（见表1）。

表中山旺古气候结论略有出入的原因是山旺中新世植物群中既有许多常见于温带的落叶阔叶植物如桦木科、槭树科、杨柳科、榆科、蔷薇科、胡桃科和椴树科,又有木兰科、樟科、无患子科等常见于亚热带的常绿植物,尤其是樟属、钓樟属、榕属、木　子属和无患子属等典型亚热带阔叶树种,还有不少为亚热带地区的落叶阔叶植物如大风子科、梧桐科、芸香科、省沽油科、五加科、旌节花科及金缕梅科等。

李浩敏（1981）认为山旺中新世是亚热带常绿阔叶和落叶阔

叶植物的混交林。

杨洪（1988,1990）对山旺古植物化石进行了叶相分析,认为山旺植物中全缘叶占总数的38%,应属于亚热带植被类型,但也十分接近温带植被类型（全缘叶30%）。

从叶型分析看,山旺植物中小型叶占35%,中型叶占56.9%,二者占绝对优势,表现为亚热带的特点。

山旺古植物中真正具有滴水叶尖的叶极少,因此,可以排除热带雨林类型。

植物叶大多为纸状薄叶,很少有厚质叶,似可排除副热带类型。

根据全缘叶比例（Wolfe,1978）估算,山旺当时年均温度为11.5℃,年较差温度为22℃,应属混生中叶林（mixedmesophyticforest）。

混生中叶林现在在亚洲分布于我国长江中下游地区。

据杨洪（1988）统计,山旺大植物化石中现在仍生活的类群共41科,其中10科主产于温带、9科主产于亚热带和温带、8科主产于热带和亚热带,另外有14科为广布科,显示出山旺古植被温带与亚热带类型混生的特点。

此外,古植物化石还证明山旺地区当时气候有明显的季节性。

山旺产出的硅化木有清晰的年轮（杨洪,1988）。

叶相和叶脉统计显示山旺地区温度介于干旱与潮湿之间,年降水量约1500mm。

真菌化石的发现也显示山旺可能发育有明显湿润的森林土壤。

张俊峰（1989）认为山旺昆虫现生种类有些科和亚科局限于东方区的热带和亚热带,如等翅目的白蚁主要分布在亚热带和热带、异翅目缘蝽科现生8个属有7个局限于热带雨林或亚热带季雨区。

他推测山旺中新世气候比现在温暖潮湿,可能与我国长江以南的福建、两广地区类似。

山旺的鱼化石以鲤科和似雅罗鱼科为主,与现代长江流域和华南热带及亚热带分子亲缘关系比较密切,但多为灭绝属种。

山旺发现的钝吻鳄（Alligator）与现在世界上仅有的两个鳄类孑遗代表扬子鳄和密西西比鳄关系密切。

扬子鳄生活在我国长江下游,密西西比鳄生活在美国中南部密西西比河下游,都处于亚热带地区。

此外,山旺的哺乳动物群中出现大批犀类化石（近无角犀和矮脚犀）和貘类化石（古貘）,这两类化石现在代表仍生活在热带和亚热带地区。

2.2　山旺的古纬度和古地形

2.2.1古地磁研究　

叶素娟等（1986）对山旺组第三层硅藻土中的剩余磁化强度及方向测

定结果表明山旺中新世古纬度平均为27°30′,比现在低9°左右。

刘皇风等（1989）又一次测量采自山旺组硅藻土层的剩余磁,按照轴向地心偶极子模型得出该地区古纬度为28°3′N,经远端效应改正后的古纬度值是32.4°N。

从上述古地磁结论可推知山旺当时位置可能处在现今长江以南的北亚热带地区。

2.2.2山旺湖周围及其地形　

根据山旺中新世古植物化石的多样性和分带性可以推测当时附近地形高低有显著差异,尤其是在山旺盆地形成早期。

一般来说孢粉资料和大植物化石资料应当一致,但山旺报道的孢粉化石中有2个属的蕨类植物、8个属的裸子植物及一些水生植物等为大植物化石所缺少（宋之琛1959）。

可能说明山旺地区当时除被子植物外裸子植物也较发育,它们几乎全部属于针叶树的松柏科,其中以云杉、落叶松和铁杉为主。

推测在离湖较远的高山上生长着针叶树林,它们的花粉可能从高山上被风力搬运到山旺湖泊中（杨洪,1988）,在离湖不远的山坡上或丘陵地带生长着以榆科、桦木科和槭树科为主的落叶林。

山旺湖周围都是生长茂密的亚热带型森林,其中还夹杂着不少木质藤本植物如葛藤、葡萄、爬崖藤等。

其植被面貌反映类似于今日长江流域的温暖和潮湿的气候。

在山旺湖中当时遍生挺水植

物金鱼藻,表明山旺湖是浅水湖。

虽然山旺湖湖水不深,但石玲（1990）根据全区各地硅藻的不同生态习性类型（浮游型和底栖型）的比例,进行了模糊聚类分析研究,将山旺湖从中心区到周边共划分成以下4个深浅不同的区（带）:

①Ⅰ区,为湖中心区,代表较深水环境。

以浮游型的直链藻（Melosira）占绝对优势。

在4个区（带）中,此区种的分异度最大而属的分异度最小;②Ⅱ区,湖水略浅。

仍以浮游型的Melosira占优势,但已出现少数附生型的羽纹目穹桥藻和脆杆藻;③Ⅲ区,湖水较浅。

浮游型继续减少而附生型羽纹目属种继续增多;④Ⅳ区,代表湖泊的极浅滨岸地带。

底栖附生型的羽纹目硅藻占绝对优势。

2.3　中新世山旺湖泊特征

2.3.1山旺湖盆地的成因　

大多数作者过去根据山旺组的底部为黄绿色凝灰质砂砾岩位于牛山组玄武岩流之上,因而认为山旺盆地形成于第三系牛山组玄武岩台地上的凹陷区,是由于

岩流的堵塞而形成的淡水小型湖泊（Yang,2000）。

近年来随着对山旺地区火山岩的深入研究,发现原来所认为的底砾岩黄绿色砂砾岩实为火山喷发所形成的火山集块角砾岩和次生火山碎屑岩,仅上部含有一些辫状河沉积的长石砂岩,因此推测山旺湖可能是一个火山口成因的盆地（罗照华等,1992）。

2.3.2山旺盆地湖水水文性质　

山旺中新世湖是一个面积不大、湖水不深的淡水湖盆地,湖泊沉积面积不超过1km2。

湖中生物如硅藻、鱼类、水生植物、介形虫等均为淡水生物。

硅藻和水生植物都需要阳光进行光合作用,都需生活于透光带,因此湖水不会很深。

山旺盆地目前为止从未见海相生物化石,应是与海隔绝的内陆淡水盆地。

郑淑英（1986）认为山旺中新世介形虫生活在淡水湖泊中,湖水不深,面积不大,pH值略偏酸性,不利于甲壳动物生存。

石玲（1988）认为硅藻页岩的pH值近于中性。

山旺湖水底部在薄层硅藻页岩层沉积时可能是缺氧条件,证据之一是至今没有在山旺组发现其他第三纪盆地常见的真正底栖软体动物如双壳类和腹足类（杨式溥,1962）;证据之二,杨洪（Yang,1993）根据山旺发现的许多化石具有原来的色彩（玄武蛙、中新蛇、植物叶和昆虫）或黑色轮廓说明当时可能为还原环境,很可能围绕尸体的细菌的分解过程,耗尽氧气,使水体底部尸体周围形成贫氧环境。

根据Smith和Elder（1985）对不同温度水体中鱼的遗体保存状况的实验数据,陈平富（1999）将山旺鱼化石的埋藏分为两种不同的埋藏相。

山旺组下部的薄层硅藻页岩以似雅

罗鱼（Plesioleuciscas）为主,556块鱼化石几乎全部保存完好,都是骨骼未散架的完整化石,甚至还保存有纤细的背腹鳍和尾鳍,各部分纤细的骨骼还保存在原位,仍然被软组织相互联结,可能这些化石是在温度低于15℃、未经漂流搬运、未被食腐动物侵袭和破坏、细菌分解缓慢等条件下形成的。

这种条件与低温或水底层缺氧或迅速埋藏有关。

另一种埋藏相以山旺组上部的硅藻土夹泥岩页岩层为代表。

其中保存的鱼化石以少麟鳜属（Coreoperca）和鲤科中的鲁鲤（Lucyprinus）和齐鲤（Qicyprinus）为主。

在119块标本中112块保存为破碎鱼化石,鱼骨骼四处分散,头部和纤细的鳍都保存得不完整,可能说明鱼是在15℃气温以上,正常含氧的水体中首先被食腐动物所破坏,而后又迅速被细菌分解。

2.3.3山旺薄层硅藻页岩代表季节性纹泥的解释　

山旺组的中下部是富含化石的薄层硅藻页岩。

以硅藻土为主的薄层纸状页岩,野外常见深浅相间成层。

至少有两类化石研究证明它们是由于每年的季节性影响而产生的韵律性纹层。

石玲（1988）在光学显微镜下详细研究了深浅纹层中的硅藻组合,发现二者中的硅藻均以Melosira为主,并且以Melosiraislandica占绝对优势,进一步在电子显微镜下观察证明深浅层中该类化石在形态上有明显差异,浅色硅藻页岩内的硅藻属种壳壁薄,个体细长,其上孔纹排列稀疏;而深色硅藻页岩内的硅藻属种壳壁厚,个体变大,孔纹排列更为密集。

她认为这是受不同季节性温差的影响所致,或者是受不同季节营养控制。

春夏两季雨水、河水注入多,带来丰富的营养物质,硅藻以个体大,壳壁厚的种类占优势,形成深色层;而秋季和冬季气温降低,雨水减少,营养较差,硅藻个体以细小,壳壁变薄的个体占优势形成浅色纹层。

为了区别深浅纹层的古温度,作者（杨洪,1988;石玲,1988）分别采样测验了深浅纹层的氧同位素之古温度,结果如下:

深纹层（WT1）t1=23.5℃～20.2℃（平均温度为21℃）

浅纹层（WT2）t2=14.2℃～12.6℃（平均温度为13.4℃）

陈平富（1999）根据鱼化石埋藏也推测硅藻页岩深浅颜色的交替原因在于季节性的不同。

当春季夏季来临时在潮湿炎热的气候下,降雨和河流注入湖中,水体中泥质含量较多,形成富含有机质的深棕色的沉积。

秋冬季节气温下降,降水减少,有机质含量减少,硅藻大量死亡,导致沉积中硅藻成分增加。

2.4　山旺化石生物群的营养结构（图2）

山旺中新世生物化石门类众多、分异度高、保存精美,杨洪（Yang,2000）根据化石的埋藏条件、形态功能分析以及同现代生物类别的比较,粗略地恢复了它们的营养结构和食物网。

山旺中新世湖泊盆地内生活的极为丰富的硅藻和水生植物共同组成了山旺湖泊的原始生产者,也就是水生生物群落食物链的起点。

小型鱼类、水生昆虫、龟类等为第一级消费者,它们直接以植物和水中溶解的有机质为食。

山旺湖中较高一级的消费者为大型鱼类、蛙类和蝾螈。

更高一级的消费者是大型肉食动物、水生蛇类、鳄鱼和水鸟,它们以鱼类、昆虫和小型动物为食物。

值得注意的是湖水底部缺乏真正底栖动物。

到目前为止除去发现极为贫乏的介形虫组合以外,这里没有发现其他陆相盆地常见的底栖动物如双壳类和腹足类。

一般来说双壳类和腹

足类都具有硬壳,极易保存为化石。

此外,可以潜穴的遗迹化石（可能是寡毛类蠕虫或昆虫幼虫）只在山旺组的最底部发现一种。

这些均说明山旺湖底部至少在硅藻页岩沉积过程中缺乏底栖动物,尤其缺乏食腐肉动物和形成生物扰动的动物。

这可能是山旺生物遗体保存过程未遭受严重破坏的原因。

在山旺湖周围（湖滨山坡丘陵）陆地上多种多样的陆生植物组成陆地上原始生产者,供给大型食草动物作为食物,第一级消费者是各种各样的陆生昆虫和分异度极高的哺乳动物包括

偶蹄类的鹿群（柄杯鹿、皇冠鹿和古鹿）、奇蹄类的犀类（无角犀和矮角犀）和古貘类、杂食类古猪。

它们都是食量巨大的动物。

另外还有许多小型啮齿动物如松鼠、生活在草丛和树林中的小型脊椎动物、在空中飞翔的各种昆虫和鸟类等。

二级消费者是生活在森林中的两栖动物蟾蜍和空中的飞鸟以及蝙蝠,它们以各种昆虫为食物,更加高级的消费者则是大型凶猛的食肉动物熊类（孔子犬熊、杨氏半熊、东方祖熊和豺熊等）。

2.5　山旺中新世沉积历史

山旺地区位于华北地台鲁西台背斜的东北部,昌乐凹陷南端,东侧为郯庐断裂带,西侧为益都大断裂。

第三纪中新世时该区地壳活动频繁、构造断裂经常发生、火山活动强烈,因此山旺盆地中新世的沉积物中火山岩沉积占重要地位,另外还有河湖相碎屑岩沉积及由硅藻形成的生物化学沉积。

山旺组的形成初期（早期）火山活动和流动性较强的玄武岩流形成牛山组熔岩台地,由于原始凹陷地形或由于熔岩堵塞原有河道或由于火山喷发物质阻塞等原因,在山旺地区形成聚水盆地,当然也有可能是火山口湖。

在盆地中山旺组初期继续有火山角砾岩和火山碎屑岩沉积,直接与牛山组玄武岩接触,同时也保留了局部河道形成的辫状河流沉积的砂岩,含有一些破碎的脊椎动物化石。

此时山旺地区地形高差显著,湖泊面积不大。

山旺组的形成中期随着地势不断夷平,湖泊面积随之扩大,沉积了湖相细粒泥岩页岩,尤其是以硅藻为主的薄层硅藻页岩。

由于硅藻土颗粒非常细腻,成层性强,沉积速度快而又覆盖严密,所以其中保存的化石异常精美。

大批动植物注入湖内也说明当时湖水与地表河流相通,并非完全封闭的火山口。

山旺组形成的晚期,随着湖相泥岩页岩沉积物增加,硅藻土层逐渐减少,形成粘土质泥岩页岩夹薄层碳质页岩,湖水变浅湖泊转变成沼泽地。

晚期火山活动又趋活跃,产生山旺组的玄

武岩夹层,山旺湖面积进一步缩小,最后又一次大规模的碱性玄武岩流溢出,形成尧山组沉积,覆盖了山旺地区。

3山东山旺中新世硅藻土的纹层类型及成因

3.1湖泊沉积学研究

湖泊沉积学研究是全球变化研究的重要方面。

湖泊可以成为研究全球变化的独立“实验室”，它的发育和演化对气候反映灵敏，是古气候的“监测器”。

但是,古湖泊发育演化过程中的水体物理化学条件、外动力状况以及水体影响和水体自身的变化等都无法得到直接的数据，迄今也没有一种很成熟的方法可以定量计算，只能根据保存下来的沉积物去追溯和推测它的发生发展过程。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积物，主要由古代硅藻及一部分放射虫类的硅质壳体组成。

山东临朐县山旺盆地中的山旺组是中国北方中新统的标准剖面，其化石产出丰富，保存完整，种类多样，被誉为全世界的化石宝库。

山旺组中硅藻土纹层发育极为良好。

选择山旺组的硅藻土作为研究对象是由于：

（1）硅藻土沉积的纹层本身就是研究高分辨率气候旋回的良好基本材料；

（2）国内硅藻土沉积学研究尚处于起步阶段，需要进一步工作；（3）山旺盆地中新世地层古生物学方面研究的深入，为硅藻土沉积学方面的研究提供了良好的基础；（4）山旺盆地的中新世地层连续，出露好，硅藻土的发育非常理想。

因此对该地区硅藻土进行沉积学研究条件非常优越。

本文对山东山旺中新世硅藻土沉积学的研究是为确立在该沉积物中存在年纹层、并利用其进行高分辨率测年、探讨古环境、古气候、古生态不可或缺的基础性工作。

如果通过进一步的纹层古气候重建研究可以为该地区过去的环境变化描绘出一条轨迹，再结合其它区域的古环境演变可以得出全球大范围的古环境变化，进一步对比参照现代环境和生态甚至可以预测将来环境和气候的变化大趋势。

3.2研究区域地质概况

山旺盆地位于山东省临朐县城东22km处（118o21'E，36o54'N）（图1）。

在大地构造的位置上而言，该盆地位于欧亚板块东缘郯庐断裂带上。

在区域上，太古界泰山群片岩，片麻岩等变质岩系构成基底；盖层由寒武—奥陶系海相页岩、灰岩和白云质灰岩等组成。

上古生代地层只在西北部有所出露。

白垩纪火山岩、火山碎屑岩和砂岩、砾岩等陆相沉积沿郯庐断裂带分布，属于裂谷型盆地沉积。

老第三纪河流-湖泊沉积也有所分布。

第三纪碱性玄武岩浆的多期喷发活动及喷发活动间歇期的湖泊相、冲洪积相沉积物，沿郯庐断裂带及其两侧断续出现，山旺盆地是其中之一。

区域内新构造运动十分普遍。

在山旺盆地的外围，以大的压性断裂为主，变质岩系和寒武-奥陶纪地层逆冲在白垩纪地层之上。

山旺盆地发育有以硅藻土和含硅藻泥岩为主的湖泊沉积，为中国北方上第三系中新统的典型剖面。

该盆地是一个北西—南东向延伸的小盆地，长轴方向不过600m，北东-南西方向不过500m，加上周围湖岸相分布面积也不足1km2。

盆地面积小而孤立分布，对其湖盆的原始成因众说纷纭，至今尚未有定论。

3.3研究方法

研究中使用的样品采自山旺盆地硅藻土采矿场，其产出层位是位于山旺组的下部。

野外连续采集3.3m的硅藻土样品，样品在采集后立即用塑料标本袋密封以防硅藻土脱水变形。

在室内将硅藻土样品固定、用环氧树脂胶结之后，再缓慢烘干2～3天。

之后将其连续切割后抛光制成光面，用以进行沉积构造和纹层特征分析。

同时制作相应的岩石薄片，在偏光显微镜和扫描电子显微镜下研究硅藻土纹层的沉积结构、特征矿物组成等，并进一步利用X—衍射方法分析不同类型的纹层的矿物组成，用电子探针方法分析常量和微量元素在纹层中的分布特点。

3.4硅藻土纹层和层偶类型

山旺组硅藻土的宏观特征为以水平层理为主，局部有同沉积变形（揉皱）或由于自生矿物结核造成的纹层变形现象，通常绝大多数水平层理可以在野外露头横向追索。

对硅藻土纹层分类的研究最早期集中在有无纹层的探讨上。

近十年来对硅藻土纹层的研究已经深入到了数百微米尺度上的纹层本身，并对纹层类型进行多种因素的具体分类，目的是为了提高古环境的分析精确度。

因而目前对硅藻土纹层的分类是着眼于在更高层次上进行的以体现古生物为媒介的沉积过程和生物的地球化学作用的旋回。

而对纹层的分类一般标准：

单层纹层和纹层层偶。

在显微镜下单层纹层厚度一般多为100μm左右。

依据纹层的主要物质成分的不同，山旺组硅藻土中的单层纹层可以划分为硅藻纹层、有机纹层和粘土纹层三种类型：

硅藻纹层的颜色为白色以及浅色，厚度为20～200μm，而且多小于100μm，纹层中的硅藻壳体化石富集（>60%），其他的物质一般为少量粘土和生物腐殖质。

粘土纹层多为黄褐色～土黄色，厚度为30～300μm，但是一般都在100μm左右，主要由粘土物质（>60%）组成，含有少量硅藻化石（<15%）和极少量的生物碎屑。

有机纹层多为黑色及暗色，以生屑物质为主（>60%），片状页理很明显，纹层厚度是50～150μm，多在50μm左右，含少量粘土物质，硅藻壳体化石少于15%，区别于粘土纹层的另一主要特点就是其中有时可以看到有机物质的丝状体。

对山旺组硅藻土中单层纹层进行X光射线衍射分析，发现硅藻纹层的矿物组成明显不同于粘土纹层。

硅藻纹层（图2-A）的主要矿物为无定型氧化硅（>65%，主要是组成硅藻壳体的蛋白石），长石、石英、方解石、蒙脱石的含量较低（<35%）。

粘土纹层（图2-B）的主要矿物为蒙脱石（>85%），伊利石次之，次要矿物有石英、针铁矿、斜长石等，其中含有少量的无定型氧化硅。

因此，粘土纹层主要由陆源碎屑性的细粒粘土矿物组成，硅藻纹层主要由盆地内生物成因的硅藻壳体组成，二者的来源和形成环境有很大的不同。

由于颜色存在明显的差异，硅藻纹层、粘土纹层、有机质纹层常常相互组合成为明暗相间的层偶。

层偶由两个不同类型的纹层组成。

层偶内的纹层之间一般呈现渐变过渡关系，比如，由下部的硅藻纹层逐渐向上部的粘土纹层或有机纹层渐变过渡，表现为硅藻含量逐渐降低，粘土、有机质含量逐渐升高。

层偶内下部纹层和上部纹层厚度比例约是1:

1～5:

1之间，3:

1的厚度比例较为常见。

层偶厚度是50～400μm，一般的为150μm左右。

根据层偶中的单层纹层类型和相对厚度，所研究的样品中的层偶可划分：

薄层粘土纹层—有机质纹层层偶、厚层粘土纹层—有机质纹层层偶，薄层硅藻纹层—有机质纹层层偶和厚层硅藻—有机质纹层层偶，硅藻纹层—粘土纹层层偶。

3.5纹层成因

水平纹层是山旺硅藻土中主要的沉积构造类型。

以连续纹层为主，厚度一般小于100μm。

它指示的是在弱水动力条件下，悬浮的细粒沉积物不断沉降而形成的。

陆地湖泊纹层主要是由陆源输入、化学条件、生物活动的时空变异等导致沉积物组分的周期性变化而形成的［24，25］。

山旺组中的硅藻纹层主要由硅藻组成，是硅藻季节繁盛的结果。

硅藻的生长主要受温度和水体中可溶性硅含量所控制。

硅藻对温度响应通常比对其他环境要素更敏感，比较适应温暖的水体环境［23］。

在中新世，山东山旺地区年平均气温较低，适宜于硅藻生长繁盛的时期较短，因此硅藻的繁盛受季节控制显著，因而具有明显的季节意义。

另外，硅藻繁盛不仅与气候有关，而且还与各种营养物质有关。

其中，硅是硅藻生长必需的元素，对硅藻的繁盛起到主要的作用。

山旺盆地的硅主要来源是周围充足的牛山组的玄武岩，因此该地区维系硅藻生长的物质来源不存在问题。

硅藻纹层中的硅藻含量极为丰富，应该是在硅藻极其繁盛的时期形成的，而其厚度变化可能与温度和降水量［32，33］的变化有关：

温暖的水温有利于硅藻的繁殖，使得单位时间内的硅藻数量大为增加，从而造成硅藻纹层厚度的增加；降水量的增加则可能增大硅藻纹层的陆源粘土的注入量，由于营养物质的富集，硅藻繁盛，从而也会导致硅藻纹层厚度增加。

与硅藻纹层相比，粘土纹层中硅藻含量明显的大为降低，说明当该类纹层发育时虽然存在硅藻但并不繁盛。

大量的粘土矿物的形成可能来自于玄武岩玻璃的蚀变作用［16］。

粘土纹层中的蒙脱石可能绝大部分来源于