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湖北峡东地区成冰系冰碛岩最早由Willis et al.（1907）发现并报道。刘鸿允等（1963）正式建组，将南沱组定义为一套微弱不整合于莲沱群（现莲沱组）之上的灰绿色—紫红色巨块状冰碛岩（泥砾岩），偶夹砂砾岩透镜体。马国干等（1980）将长阳古城剖面南沱组进一步划分出上、下冰碛层，并称夹于其间的含碳酸锰的碳质砂页岩层为大塘坡段。后赵自强等（1985）将长阳地区的下冰碛岩段创名为古城组，对应古城冰期，中段含锰岩系引用大塘坡组来命名，代表间冰期沉积，南沱组仅代表南沱冰期沉积的上冰碛岩层，这是目前鄂西地区常用的成冰系划分方案。一般认为古城冰期和南沱冰期分别对应于国际上的Sturtian冰期和Marinion冰期，时限分别为718~660 Ma和651~635 Ma（赵彦彦等，2011）。
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前人研究认为峡东地区除长阳背斜外，均缺失下冰期古城组和间冰期大塘坡组相应地层，南沱组冰碛岩直接覆于莲沱组或黄陵花岗岩之上（沙庆安等，1963；唐天福等，1978；赵小明等，2011；周传明，2016；官开萍等，2016）。对于古城组与大塘坡组缺失的原因，主要有四种观点：一是受澄江运动影响，扬子地台整体抬升导致沉积间断（沙庆安等，1963；胡蓉等，2016）；二是由区域内发育的多条大型古断裂所控制（湖北省地质矿产局，1990；岳勇等，2020）；三是莲沱组可能包含了下冰期和间冰期的地层记录（王自强等，2006a，2006b）；四是相应地层由盛冰期冰川剥蚀殆尽（胡军等，2021）。
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峡东地区青林口剖面原南沱组冰碛岩地层中，夹有一套灰绿色—紫红色页岩（Hu Jun et al.，2012；安志辉等，2014）。我们在页岩层的中上部发现有数层厚度在2~10 cm不等的透镜状含锰灰岩层，依此可将原南沱组自下而上划分出下冰碛岩、紫红色—灰绿色页岩夹含锰灰岩和上冰碛岩。依据原南沱组可三分的地层结构以及含锰灰岩的发现，笔者认为，原南沱组三段很可能分别对应于长阳地区成冰系的古城组、大塘坡组和南沱组。值得注意的是，Lan Zhongwu et al.（2015）在田家园子剖面中莲沱组顶部发现一套杂砾岩，认为此套杂砾岩为冰碛岩，并在杂砾岩上、下部的凝灰岩中获得了714 Ma和735 Ma的U-Pb年龄，显示其时代为拉伸纪晚期。考虑到在田家园子剖面上，在杂砾岩之上的细碎屑沉积中未有含锰岩性报道。综合岩性及同位素测年数据判断，田家园子剖面上发育的这套厚度不大的杂砾岩在地质时代上可能要早于青林口剖面发育的成冰系杂砾岩。
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那么，峡东青林口剖面原南沱组是否代表了成冰纪两次冰期以及间冰期的沉积记录，并可与长阳地区成冰系两套冰期地层夹一套间冰期地层的结构进行横向对比？本文在峡东青林口剖面和长阳古城村剖面露头地质特征对比的基础上，综合含锰标志层的薄片观察和稀土元素特征对比，以及CIA、CIW和PIA等化学风化强度指标的评价，探讨峡东地区青林口剖面成冰系页岩夹含锰灰岩为长阳地区大塘坡组同期异相产物的可能性，进而证实峡东青林口剖面中原南沱组可以解体为古城组、大塘坡组和南沱组，为峡东地区成冰纪冰期发育及演化过程的研究提供依据。
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1 区域地质背景
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华南板块由扬子板块和华夏板块两部分沿江南造山带聚合而成（图1a），新元古代时期，伴随Rodinia超大陆裂解，扬子板块的东南缘、西缘、北缘及内部形成了一系列裂谷盆地，并发育典型的裂谷盆地充填序列（汪正江等，2015；杨风丽等，2020）。研究区位于扬子板块北缘中段，成冰系处于上扬子台地和鄂中古隆起间发育的次级裂谷盆地范围内，为扬子东南缘主裂谷控制的支裂谷部分（杨宏伟等，2017）。
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研究区包括黄陵背斜南翼和长阳复式背斜两个构造单元，中间以天阳坪断裂相隔，西侧还发育有北北西走向的仙女山断裂和近南北走向的九畹溪断裂。研究区北部的成冰系主要围绕黄陵复式岩体出露（图1b），前人认为仅发育南沱组一套地层，主体岩性为灰绿色夹紫红色冰碛砾岩，区域内厚度变化大，自南向北逐渐减薄，冰碛砾石粒径也呈现北部大南部小的特点（沙庆安等，1963）。长阳地区成冰系则主要分布于长阳背斜的核部，两翼地层由寒武系到二叠系均有出露，成冰系自下而上发育古城组（Cr1g）、大塘坡组（Cr2d）和南沱组（Cr3n）三套地层。古城组为一套灰绿色冰碛砾岩、砂砾岩，平行不整合于拉伸系莲沱组之上；上覆为大塘坡组，以灰黑色碳质页岩、粉砂岩及黑色含锰页岩和菱锰矿为主要特征，含锰层多呈透镜状产出，厚度不稳定；南沱组同样为一套冰川作用沉积，岩性以灰绿色块状冰碛砾岩、砂砾岩为主，之上为埃迪卡拉系陡山沱组。
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2 剖面与样品
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2.1 青林口剖面
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青林口剖面位于芝茅公路旁，成冰系出露良好，与下伏拉伸系莲沱组呈轻微角度不整合接触，剖面岩性特征描述如下：
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上冰碛岩段
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7.灰绿色冰碛含砾砂质-粉砂质泥岩 ＞5 m
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6.灰绿色冰碛泥岩，含少量砾石 0.3m
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————整合————
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页岩夹含锰灰岩段
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5.灰绿色页岩，风化呈紫红色 0.5 m
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4.棕褐色纹层状含锰灰岩，呈扁长透镜状产出 0.02 m
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3.灰绿色页岩，风化呈紫红色 4.2 m
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2 .紫红色页岩 1.8 m
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————整合————
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下冰碛岩段
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1.灰绿色冰碛含砾泥岩、粉砂岩 ＞2.3 m
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青林口剖面成冰系上、下两套冰碛岩岩性以灰绿色块状冰碛含砾粉砂质泥岩为主。砾石成分混杂，主要包括花岗岩、砂岩和变质岩等；磨圆度普遍较差，部分砾石表面发育冰川搬运过程中形成的擦痕及磨光面；粒径以1~10 cm为主，偶尔可见粒径大于20 cm的大型漂砾，大小混杂且分布上极不均一。页岩夹含锰灰岩段总厚度约6.5 m，页岩新鲜面呈灰绿色，风化后变为紫红色；在该段中上部夹含3~4层纹层状含锰灰岩，新鲜面为灰绿色，风化后呈棕红色（图2a），呈扁长透镜状产出，层厚以2~5 cm为主，最厚处可达10 cm，横向上延伸较远。
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2.2 古城村剖面
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古城村剖面位于长阳古城锰矿附近，大塘坡组出露良好，古城组和南沱组受掩埋仅出露取样段，其详细岩性特征描述如下：
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南沱组（Cr3n）
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8.灰色冰碛含砾粉砂岩、砂岩，未见顶 ＞2 m
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————整合————
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大塘坡组（Cr2d）
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7.黑色碳质页岩夹深灰色菱锰矿层和含锰灰岩层 3.6 m
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6.浅黄色泥岩夹薄层状粉-细砂岩透镜体或薄层 1.2 m
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5.灰黄色—灰色泥岩 0.4 m
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4.灰黄色含砾粗—中砂岩 0.2 m
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3.灰绿色泥岩与薄层状细砂岩互层，顶部见厚约 1cm褐铁矿层 0.34 m
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2.灰白色含砾泥岩 0.36 m
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————整合————
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古城组（Cr1g）
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1.蓝灰色冰碛泥岩、粉砂岩，未见底 ＞1.5 m
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图1 峡东地区区域位置（a，据胡蓉等，2016）及成冰系分布图（b，简化自中华人民共和国地质图1∶200000宜昌幅和长阳幅）
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Fig.1 Location of the East Yangtze Gorges area (a, after Hu Rong et al., 2016) and distributions of Cryogenian (b, modified after Geological map of the People's Republic of China1∶200000 Yichang and Changyang)
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古城村剖面冰期地层岩性同样相对单一，古城组以蓝灰色块状冰碛含砾泥岩为主，南沱组则为灰色块状冰碛含砾粉砂岩。砾石成分混杂，以砂岩和花岗岩为主；砾石粒径偏小，大都小于5 cm，取样段内未见有大型漂砾。大塘坡组厚度近6 m，底部为一套灰白色含砾泥岩与古城组相接触，以地层的颜色和内部砾石分选较好且经历一定磨圆的特征与冰碛岩相区别，之上为一套砂泥岩交互的碎屑岩沉积。含锰层系位于大塘坡组的中上部，夹于黑色碳质页岩层内。
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2.3 样品采集与处理
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本次研究在峡东青林口剖面共采集成冰系沉积岩样品34件，其中下冰碛岩样品6件（SQLK-01~SQLK-06）、页岩夹含锰灰岩段样品23件（SQLK-07~SQLK-28，其中含锰灰岩样品一件，样品号SQLK-26S）以及上冰碛岩5件（SQLK-29~SQLK-33），采样间距0.3 m，具体采样岩性及采样位置见图2。取样过程中去除表层风化岩石，避免后期风化造成的影响，同时去除冰碛岩样品中的砾石部分。在长阳古城村剖面共采集成冰系沉积岩样品19件，其中古城组6件（SGC-01~SGC-06）、大塘坡组10件（SGC-07~SGC-16）及南沱组3件（SGC-17~SGC19），具体采样岩性及采样位置见图2。
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样品的全岩主量元素含量由通标标准技术服务有限公司（SGS）利用X射线荧光光谱仪（XRF）分析完成；全岩微量、稀土元素含量同样由通标标准技术服务有限公司（SGS）利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行分析；矿物成分的电子探针定量分析（EMPA）在武汉微束检测科技有限公司显微学与显微分析实验室配备有5道波谱仪的JEOL JXA-8230电子探针下完成。所有分析数据见附表1~4。
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图2 青林口剖面与古城村剖面成冰系综合柱状图及青林口剖面露头照片
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Fig.2 The comprehensive strata logs of Cryogenian at Qinglinkou section and Guchengcun section with some field photos of the Qinglinkou section
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（a）—青林口剖面大塘坡组纹层状含锰灰岩；（b~c）—青林口剖面露头宏观特征
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(a) —laminated manganiferous limestone from Datangpo Formation at Qinglinkou section; (b~c) —macro-characteristic of the outcrop at Qinglinkou section
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3 成冰系对比
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3.1 地层特征对比
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露头地质特征对比可发现，青林口剖面和古城村剖面成冰系具有相同的地层结构，其地层发育特征对比如下：
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（1）青林口剖面：成冰系包括上、下两套冰碛岩，以及之间的页岩夹含锰灰岩。上、下两套冰碛岩的岩性差异较小，仅在内部砾石的垂向粒序上存在一定变化：上冰碛岩段底部内仅含极少量粒径＜1 cm的漂砾，同时还具有微弱的成层性，向上过渡过程中，内部砾石组分的粒径和含量有增大增多的趋势；下冰碛岩段顶部砾石含量较少且粒度偏小。页岩夹含锰灰岩段主体岩性为紫红色—灰绿色页岩，顶部发育有数层透镜状的含锰灰岩，属于浅水陆架沉积，因发育明显的层理（页理）以及内部基本不含漂砾而与冰碛岩段相区别，与典型的冰川作用沉积明显不同。整体上看，青林口剖面成冰系包含有完整的冰退—冰进旋回，为两套冰碛岩夹一套间冰期沉积的地层结构。
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（2）古城村剖面：成冰系包含古城组、大塘坡组和南沱组三套地层。其中古城组和南沱组为两套冰碛岩地层，整体岩性在垂向上无明显变化，仅冰碛岩的细粒组分和砾石组分在粒度和含量上存在差异。大塘坡组为一套非冰期地层，底部为一套砂泥互层的浅水沉积，向上过渡至以碳质页岩为主，内部夹含有数层菱锰矿或含锰灰岩，属于深水陆架沉积。其成冰系同样可归纳为两套冰期地层夹一套间冰期地层的结构。
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地层特征对比表明两个剖面均包含两次冰期夹一次间冰期的沉积记录，具有相同的地层结构，仅成冰系中段非冰期地层的岩石组合类型存在差异。此外，青林口剖面上、下两套冰碛岩分别厚54.7 m和7.7 m（安志辉等，2014），而古城组层型张家窝子剖面南沱组和古城组分别厚62 m和5.9 m（赵自强等，1985），两个剖面中间冰期地层在成冰系内所处的层位大致相当。同时峡东地区成冰系内的这套间冰期地层在横向上延续，除青林口外的多个剖面均有发育，在花鸡坡—九龙湾一带，过渡为一套紫红色泥页岩，含少量砾石。在南沱组层型王丰岗剖面为一套层厚3.6 m的紫红色砂质—粉砂质泥砾岩，夹于上厚下薄的两套灰绿色冰碛砾岩之间（赵自强等，1985），在地层结构上同样可以划分为三段。据此认为，峡东地区原南沱组包含了成冰纪两次冰期以及间冰期的完整沉积记录，与长阳地区成冰系可进行横向对比，应进行解体，将下冰碛岩段和页岩夹含锰灰岩段分别划归古城组和大塘坡组，南沱组仅代表上冰碛岩段。
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3.2 含锰岩系对比
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青林口剖面大塘坡组含锰灰岩样品的全岩MnO含量为2.10%，低于古城村剖面大塘坡组菱锰矿和含锰灰岩样品的24.40%和6.33%，但显著高于剖面中其他样品的含量（平均0.18%）。SQLK-26S样品电子探针分析结果表明，锰质主要赋存在含锰方解石内（图3a~c），含量相对均一，MnO含量大致为4%~5%，胶结物中几乎不含锰。同时，SQLK-26S样品的显微镜下特征显示，含锰方解石以透镜状产出为主，自形程度较高，样品的顶底部保留有较为完整块状晶体形态；胶结物以泥质为主，包括少许泥晶方解石，局部还可见石英碎屑，长轴方向与纹层大致平行（图3d~f）。与古城村剖面菱锰矿样品中以透镜状形态顺层定向产出的菱锰矿集合体具有相似的结构特征（图3g~i）。
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除Mn元素含量及矿物岩石学特征外，还可以利用岩石中稀土元素组分（配分）的特点进行成岩/成矿过程中外部地质和物化条件的判别（刘英俊等，1984；杨守业等，1999）。青林口剖面含锰灰岩样品SQLK-26S与古城村剖面所取的菱锰矿样品SGC-13和含锰灰岩样品SGC-15均具有较高的稀土元素总量，分别为360.78 μg/g、387.06 μg/g和506.78 μg/g，远高于上地壳平均（UCC）含量（146 μg/g）和后太古代澳大利亚平均页岩（PAAS）含量（184.8 μg/g）（McLennan，1989）。
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PAAS标准化处理后的稀土元素配分模式图（图4）显示，三个样品中各稀土元素的含量相较于PAAS均出现富集，且都表现为中稀土元素较轻、重稀土更富集的“帽式”配分特征，与前人所测样品具有相似特征。另外，SQLK-26S、SGC-13和SGC-15样品的Y/Ho值分别为33.01、35.44和33.40，显著高于间冰期其他样品的Y/Ho值，表明三者可能具有相同的锰质来源及成因机制。
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上述结果表明青林口剖面新发现的含锰灰岩与古城村剖面大塘坡组的含锰灰岩和菱锰矿具有相似的岩石学和稀土元素特征，且鄂西地区成冰纪成锰作用集中在大塘坡间冰期，而在南沱组内未报道有含锰建造的发现，可判断两者应属同期地质作用的产物，也表明青林口剖面页岩夹含锰灰岩与古城村剖面大塘坡组可横向对比，二者为同期异相。
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4 化学风化指标评价
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4.1 ICV与样品有效性
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由于在沉积和成岩过程中，沉积分选、再旋回和钾交代等作用都会使岩石的原始成分发生改变，对后续化学风化强度评价造成影响，因此需要对样品进行分析挑选（徐小涛等，2018）。本文所取样品的胶结物以泥质—粉砂质为主，整体粒度相对均一，受沉积分选作用影响较小。同时在分析过程中，结合A-CN-K（Al2O3-（CaO* +Na2O）-K2O）图解以及采取多个风化强度指标对比使用，可排除钾交代作用造成的影响（冯连君等，2003）。
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图3 青林口剖面含锰灰岩电子探针背散射照片（a~c）与薄片特征（d~f）以及古城村剖面菱锰矿显微镜下特征（g~i）
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Fig.3 The BSE (a~c) and optical (d~f) micrographs of manganiferous limestone from Qinglinkou section and the microscopic photos of rhodochrosite from Guchengcun section (g~i)
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（a~c）—含锰灰岩样品背散射特征及MnO含量电子探针分析结果;（d~e）—样品顶部，粗晶含锰方解石与透镜状含锰方解石（d为单偏光，e为正交偏光）；（f）—透镜状含锰方解石与泥质条带内的石英碎屑（单偏光）；（g~h）—透镜状菱锰矿集合体（g为单偏光，h为正交偏光）；（i）—透镜状菱锰矿集合体及黄铁矿颗粒（反射光）
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(a~c) —BSE characteristic of manganiferous limestone and the results of MnO content test; (d~e) —coarse grain and lenticular manganese-bearing calcite from the top of sample (d: plane-polarized light, e: cross-polarized light) ; (f) —lenticular manganese-bearing calcite and quartz grains within the muddy strip (plane-polarized light) ; (g~h) —lenticular aggregates of rhodochrosite (g: plane-polarized light, h: cross-polarized light) ; (i) —lenticular aggregates of rhodochrosite and pyrite particle (reflected light)
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为降低经历二次风化的再循环物质的影响，需采用成分分异指数ICV（Cox et al.，1995）对样品进行再沉积作用判别，其计算公式为：
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式中，CaO*代表硅酸盐矿物中的CaO，n为摩尔数，采用McLennan（1993）的方法进行校正。若ICV＞1，表明样品中仅含少量的黏土矿物，为构造活动背景下的首次沉积；ICV＜1，则表明沉积物经历了再循环作用或曾遭受强烈的化学风化作用（冯连君等，2003）。
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青林口剖面样品的ICV值均大于1，在1.35~3.00之间，其中古城组样品ICV值较高，大塘坡组和南沱组样品趋于稳定，均未受再沉积作用的影响。古城村剖面冰碛岩样品中除SGC-06外，其余样品的ICV均大于0.95，属于构造活动期的原始沉积；大塘坡组样品（除锰矿层样品）的ICV值在0.67~1.04之间，均值0.83，表明其源岩曾遭受强烈的风化作用或存在再旋回组分。
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图4 青林口、古城村剖面含锰灰岩和菱锰矿样品稀土元素PAAS标准化配分模式图
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Fig.4 PAAS-normalized REE distribution patterns of rhodochrosite or manganiferous limestone from the Qinglinkou section and Guchengcun section
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GC-01*及GC-02*~GC-05*数值分别引自谭满堂等（2009）和张飞飞等（2013）
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The REE contents of GC-01* and GC-02*~GC-05* are cited from Tan Mantang et al. (2009) and Zhang Feifei et al. (2013)
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4.2 风化指标特征及对比
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构造活跃的快速沉降带，岩石的化学风化速率主要受控于气候因素，与环境温湿度密切相关，因此化学风化强度的评价指标常被应用于古气候的恢复（傅寒晶等，2021）。在化学风化过程中，岩石中的长石矿物蚀变为次生矿物、黏土矿物等，并伴随着大量易迁移元素的浸出流失及难迁移元素在残留物中的富集（Nesbitt et al.，1997）。目前常用化学风化指标，如化学蚀变指数CIA、化学风化指数CIW和斜长石蚀变指数PIA等，大都通过计算风化产物中易迁移碱金属元素氧化物（Na2O、K2O和CaO等）与难迁移的Al2O3的比例，来反映长石的蚀变程度。
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冯连君等（2003，2004）、王自强等（2009）、邓乾忠等（2015）、李明龙等（2019）以及Wang Ping et al.（2020）等均对成冰系冰期地层CIA为代表的化学风化强度指数进行了系统分析，发现冰碛岩地层CIA值普遍低于非冰期地层，反映沉积前相对较弱的化学风化作用，CIA值的升高被作为气候转暖或进入间冰期的标志。
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4.2.1 CIA指标特征及对比
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化学蚀变指数CIA由Nesbitt et al.（1982）提出，其计算公式为：
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化学蚀变指数与风化强度呈正相关，CIA值越高，说明风化产物中K、Na和Ca元素流失越多，长石的蚀变程度越高，所经历的化学风化作用越强烈。一般认为，CIA值介于50~65间反映寒冷干燥气候下的较低的化学风化程度，而在65~85之间则代表温暖湿润条件下的中等化学风化程度（冯连君等，2003）。
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青林口剖面古城组和南沱组11件冰碛岩样品的CIA值在59.09~67.39之间，平均值为62.37，反映寒冷干燥的气候条件。大塘坡组22件碎屑岩样品的CIA值在60.67~68.36之间，均值65.54，虽然组内各样品间的CIA值存在一定的波动，但整体上显著高于冰碛岩样品（图5），指示相对温暖潮湿的环境。同时南沱组底部样品SQLK-29维持着较高的CIA值，指示南沱冰期早期维持着较强的化学风化作用，或者早期冰川所携带物质以源区表层风化产物为主。取样段整体表现为两套低CIA值冰碛岩夹一套高CIA值页岩的结构。
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A-CN-K（Al-（Ca+Na）-K）图解数据投点（图6）表明，钾交代作用校正后样品的CIA*值相应增大，但冰碛岩的CIA*值分布范围仍普遍低于页岩样品所在范围。
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古城村剖面大塘坡组样品CIA值相对稳定，分布在72.91~74.90之间，均值74.13；冰碛岩样品CIA值范围为68.14~73.43，均值70.94，整体低于大塘坡组样品，指示相对寒冷的气候条件。古城组顶部样品以及南沱组样品CIA值与大塘坡组样品较接近，表明古城冰期末期气候已逐渐转暖，但CIA值在反映气候变化时存在一定的滞后。整体上也表现为低CIA值的古城组和南沱组夹高CIA值的大塘坡组的地层结构，与青林口剖面一致。
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A-CN-K图解同样显示出古城村剖面冰碛岩样品经钾校正后的CIA*值普遍低于大塘坡组。同时两个剖面所有沉积岩样品大致处于同一偏离理论风化趋势的直线上，且古城村剖面样品CIA整体高于青林口剖面，表明两者物源成分接近，可能具有相同源区，而古城村剖面相对远离源区，沉积物在搬运过程中经历了更强的化学风化作用，造成CIA值显著偏高。
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图5 青林口剖面取样段主要地球化学指标特征垂向演化（图例参见图2）
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Fig.5 Vertical evolution of major geochemical indexes of Qinglinkou section (legends refer to Fig.2)
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图6 青林口剖面及古城村剖面碎屑岩样品A-CN-K三角图解
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Fig.6 Triangle diagram of A-CN-K of the clastic sedimentary samples from Qinglinkou section and Guchengcun section
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4.2.2 CIW和PIA指标特征及对比
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鉴于成岩过程中钾交代作用会使样品钾元素发生富集，Harnois（1988）在CIA的基础上，提出了化学风化指数CIW，通过避免对K元素的使用来消除钾交代作用造成的影响，其计算公式为：
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但CIW的计算仅简单去掉了K2O，而未考虑钾长石内含有的Al元素，造成富钾长石样品不管是否经历风化，CIW值均较高。因此Fedo et al.（1995）提出了反映风化过程中斜长石蚀变程度的斜长石蚀变指数PIA，其计算公式为：
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青林口剖面和古城村剖面样品的化学风化指数（CIW）和斜长石蚀变指数（PIA）反映的化学风化程度的变化趋势与CIA结果具有较高的一致性（图5、图7）：青林口剖面大塘坡组页岩样品的CIW和PIA均值分别为78.59和73.28，明显高于冰碛岩样品的73.69和67.92；古城村剖面中古城组样品的CIW和PIA值由底部的84.02和79.27，过渡到顶部的93.37和90.90，在大塘坡组样品中维持高值，均值为95.49和93.67，在南沱组样品中指数值降低。两个剖面成冰系样品CIW和PIA的分析结果也均表现为“两低（低化学风化程度）夹一高（高化学风化程度）”的特点，指示青林口剖面大塘坡组页岩夹含锰灰岩与古城村剖面大塘坡组均属间冰期沉积，两者可横向对比。
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4.2.3 其他风化指标特征及对比
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在温暖湿润环境，经历风化作用和长期淋滤后，碱金属元素等易迁移元素会被大量浸出，而Al元素由于化学性质稳定，且在高岭石和三水铝石等黏土矿物中含量较高，通常会在风化产物中富集；而SiO2则更易在干旱环境中富集（Ruxton，1968；von Eynatten et al.，2003；赵小明等，2011）。因此沉积物中Al2O3含量以及SiO2和Al2O3的摩尔比同样可用于风化程度的评价。
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测试结果显示，青林口剖面冰碛岩样品中Al2O3含量均低于14%，均值为12.91%，显著低于大塘坡组页岩样品的15.58%；古城村剖面冰碛岩样品Al2O3平均含量为15.44%，同样低于大塘坡组样品的16.57%。n（SiO2）/n（Al2O3）值与风化强度呈负相关，两个剖面中大塘坡组样品的n（SiO2）/n（Al2O3）值均普遍低于冰碛岩样品，指示其形成于更为温暖湿润、化学风化作用更强的环境。
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碎屑岩沉积物内部的物质组成，主要受控于源区源岩不同组分的化学风化和机械剥蚀速率，碱金属元素（如Na、K、Ca等）通常在风化初期即被优先浸出（Nesbitt et al.，1989；Wei et al.，2006）。Bai et al.（2020）在神农架地区成冰系间冰期红层研究中发现，由于风化早期Na元素被优先浸出，间冰期红层沉积的早期出现较高Al/Na和Ti/Na比，随后比值会逐渐降低。青林口剖面大塘坡组下部页岩样品（SQLK-07~SQLK-18）的Al/Na值相较于古城组样品显著升高（图5），并在大塘坡组上部样品中逐渐降低；古城村剖面的Al/Na比值具有相似的先升高后降低特征。两个剖面的Al/Na比值在变化趋势上具有一致性，表明下冰碛岩向大塘坡组过渡的过程中，气候均开始转暖，大塘坡组均为一套间冰期地层。
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图7 古城村剖面取样段主要地球化学指标特征垂向演化（图例参见图2）
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Fig.7 Vertical evolution of major geochemical indexes of Guchengcun section (legends refer to Fig.2)
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富Sr矿物如角闪石、斜长石等不耐风化，且Sr离子半径小易于迁移流失；而Ba元素离子半径较大，更倾向于被黏土矿物所吸附（刘英俊等，1984；Hossain et al.，2010），因此沉积物中Sr/Ba的低值可代表较强的化学风化。此外间冰期大量冰川融水的汇入通常会改变原先的水体盐度，Sr/Ba作为沉积水体古盐度指标，同样可间接反映古气候的变化（熊小辉等，2011）。青林口剖面和古城村剖面古城组样品中的Sr/Ba值向上逐渐降低，并在大塘坡组样品中维持低值，且古城村剖面比值相对更低，均值分别为0.06和0.04，在南沱组样品中比值回升，两个剖面相同的Sr/Ba比值变化趋势同样表明其大塘坡组均形成于间冰期。
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综上，包括CIA、CIW和PIA等在内的化学风化指标分析结果均表明，峡东青林口剖面与长阳古城村剖面的大塘坡组在形成过程中均经历过较强的化学风化作用，反映相对温暖湿润的气候环境，属于间冰期沉积；上、下两套冰碛岩均遭受较弱的化学风化作用，属于冰期沉积。两个剖面所呈现的化学风化指标特征以及所反映的气候变化在垂向演化上具有一致性，其成冰系均发育两套仅受较弱化学风化作用的冰期地层夹一套遭受强烈化学风化作用的间冰期地层，证实了峡东青林口剖面原南沱组可划分出下冰期的古城组、间冰期的大塘坡组和上冰期的南沱组，与长阳地区成冰系可横向对比。
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5 结论
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（1）峡东青林口剖面成冰系原先划定的南沱组在岩石组合特征上存在差异，可划分出上、下两套冰碛岩以及之间的页岩夹含锰灰岩，为两套冰碛岩夹一套间冰期沉积的地层结构，与长阳古城村剖面成冰系可横向对比，本文将青林口剖面原南沱组解体为古城组、大塘坡组和南沱组。
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（2）青林口剖面大塘坡组含锰方解石与长阳古城村剖面大塘坡组菱锰矿均为透镜状的沉积构造，且具有相似的稀土元素配分模式和Y/Ho比值特征，属同期地质作用的产物。
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（3）青林口剖面和古城村剖面大塘坡组CIA、CIW和PIA等化学风化指标的分析结果所反映的化学风化强度均显著高于上、下部的冰碛岩，属于间冰期沉积，表明两地成冰系均为两套仅受低等化学风化的冰期地层夹一套遭受较强化学风化作用的间冰期地层，应将峡东青林口剖面原南沱组解体。
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（4）青林口剖面和古城村剖面的成冰系均代表完整的成冰纪地层序列，均包含有成冰纪古城冰期、大塘坡间冰期和南沱冰期的地层记录。青林口剖面大塘坡组页岩夹含锰灰岩形成于大塘坡间冰期，与长阳地区大塘坡组同期异相。
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附件：本文附件（附表1~4）详见 http://www.geojournals.cn/dzxb/dzxb/article/abstract/202306099?st=article_issue
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摘要
前人普遍认为峡东地区成冰系仅发育南沱组，缺失古城冰期和大塘坡间冰期相应地层。笔者发现峡东地区青林口剖面原先划定的南沱组包含上、下两套冰碛岩及之间的页岩夹含锰灰岩，应解体为古城组、大塘坡组和南沱组。本文在剖面实测的基础上，对比了青林口剖面含锰灰岩与长阳古城村剖面菱锰矿层的岩石学特征和稀土元素特征，分析了CIA、CIW和PIA等化学风化强度指标的垂向演化。结果表明，青林口剖面和古城村剖面成冰系均由两套冰期地层夹一套间冰期地层组成；青林口剖面大塘坡组含锰灰岩与古城村剖面大塘坡组菱锰矿具有相似的岩石学和稀土元素特征，指示两者应为同时期地质作用的产物；青林口剖面与古城村剖面大塘坡组在形成过程中所遭受的化学风化强度显著高于冰碛岩地层。因此，峡东青林口剖面成冰系包含成冰纪古城冰期、大塘坡间冰期及南沱冰期的沉积记录，为完整的成冰纪地层序列。
Abstract
It is generally believed that the Cryogenian Nantuo Formation in the East Yangtze Gorges area is only the record of Nantuo Glaciation as the deposits of Gucheng Glaciation and Datangpo interglaciation are absent. This study found that the primary Nantuo Formation at Qinglinkou section contains two sets of tillite strata and one set of shale strata intercalated with manganiferous limestone between them, which should be divided into the Gucheng Formation, the Datangpo Formation and the Nantuo Formation. Based on the comparison of field measurements, this paper compared the microscopic and REE characteristics of the manganiferous limestone from the Qinglinkou section and the rhodochrosite from the Guchengcun section, and the vertical evolution of chemical weathering indexes such as CIA, CIW and PIA of the Qinglinkou and the Guchengcun sections. The results show that both the sections consist of two sets of glacial strata and one set of interglacial strata. Also, the manganiferous limestone from the Qinglinkou and the rhodochrosite from Guchengcun sections show similar microscopic and REE characteristics indicating that these could be the product of geological action in the same period. Besides, compared to the moraine strata, the Datangpo Formation of Qinglinkou section and Guchengcun section suffered stronger chemical weathering. Accordingly, the strata of Cryogenian at the Qinglinkou section is a complete stratigraphic sequence, which contains the deposits from the Gucheng Glaciation to the Nantuo Glaciation.
