湘鄂西地区志留纪海平面变化与层序地层划分对比

时间：2024-05-22

王传尚，汪啸风，危凯，曾雄伟，王建坡，李炎桂

古生物与地质环境演化湖北省重点实验室，武汉 430205; 自然资源部三峡地层古生物野外科学观测研究站, 武汉 430205; 中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心）, 武汉 430205

湘鄂西地区，尤其是三峡东部地区一直是我国志留纪地层划分与对比的经典地区。近年来，由于页岩气基础地质调查的需求推动（蔡全升等，2018），对黑色页岩的研究成为学术界关注的焦点，志留系龙马溪组下部含笔石页岩中是否存在地层缺失以及所产笔石带的划分与对比问题，成为黑色页岩段地层高分辨率划分对比、恢复黑色页岩沉积期的古地理面貌、指导页岩气勘探实践的关键科学问题；另一方面，随着湘西原定为中志留统小溪组上部以及宜昌大中坝志留纪纱帽组中具有孔结构的植物表皮的发现（王怿等，2010，2018），进而认为小溪组上部、甚至纱帽组可能是志留纪晚期的沉积产物，无疑是对华南志留纪的构造古地理演化历程的挑战。因此，研究湘鄂西地区志留纪海平面变化及层序地层的划分对比，不仅可以为华南油气资源、特别是页岩气勘探选区提供科学依据，还将为重新构建华南构造古地理格局奠定理论基础。

1 地层划分对比

湘鄂西地区的志留系露头分布范围广，发育了鄂西地区以宜昌王家湾-马鞍山剖面、龚家冲剖面为代表，湘西地区以张家界温塘剖面为代表的典型地层剖面。鄂西地区志留系自下而上划分为龙马溪组、罗惹坪组、纱帽组（湖北省地质局三峡地层研究组，1978；汪啸风等，1987）和小溪组（王怿等，2018）。其中龙马溪组分上、下两段，下段为黑色笔石页岩，含大量笔石，最底部为产Normalograptus persculptus带的笔石页岩，上段为含笔石的黄绿色页岩沉积，该组与下伏五峰组平行不整合接触，厚571 m。罗惹坪组下部泥岩、粉砂质泥岩夹瘤状或薄层状灰岩；上部为黄绿色灰质粉砂岩、粉砂质泥岩夹薄层灰岩、泥灰岩，富含珊瑚、腕足类、三叶虫、鹦鹉螺等壳相化石及少量笔石，厚148.9 m。纱帽组分为三段，自下而上第一段为黄绿色泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩，化石较丰富。产笔石Climacograptus nebula、Oktavitessp. 、Pristiograptussp.等；第二段为黄绿色页岩、泥质粉砂岩、砂岩夹棕紫色细砂岩、钙质砂岩；第三段为黄绿色页岩、粉砂质泥岩、粉砂岩及少许细砂岩，三段厚度合计479.4 m。汪啸风等（1987）所划分的原纱帽组第四段为灰绿色夹紫红色中厚层细粒石英砂岩夹中—薄层粉砂岩、砂质页岩，厚185.3 m，现依据王怿等（2018）的研究将其归于小溪组。

湘西地区的志留系自下而上划分为龙马溪组、小河坝组、溶溪组、秀山组以及回星哨组和小溪组（张纯臣，1997；王怿等，2010；戎嘉余等，2019）。其中龙马溪组下段为黑色，风化后为紫色、灰白色炭质、硅质页岩；上段为灰绿色、灰色页岩、粉砂质页岩夹粉砂岩、砂岩；产笔石Pristiograptus leei、Demirastrites triangulatus等；与下伏奥陶系临湘组或五峰组平行不整合接触，厚530-754 m。小河坝组下部以灰色、灰绿色粉砂岩、细纱岩、泥质粉砂岩为主，夹粉砂岩、页岩、碳酸盐岩；上部以灰绿色、黄绿色页岩、粉砂质页岩为主，夹粉砂岩、砂岩，产腕足类、珊瑚等；与下伏龙马溪组整合接触，厚170-749 m。溶溪组以紫红色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹粉砂岩、细纱岩，产腕足类Nalivkiniasp.、Leptostrophiasp.、Eospirifersp.以及双壳类等，与下伏小河坝组整合接触，厚269-467 m。秀山组下段，与张纯臣（1997）的辣子壳组相当，为灰绿色薄-厚层状石英细纱岩，灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩夹页岩，产双壳类、腕足类和三叶虫Encrinurus等，厚36-346 m；上段与张纯臣（1997）的吴家院组相当，以灰绿色、黄绿色页岩、粉砂岩，夹灰岩、生物灰岩和砂岩，产笔石、腕足类和三叶虫Coronocephalus以及几丁虫Angochitina longicollis、Lambdachitina bipedata等，厚98-650 m。回星哨组为紫红色、黄绿、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹细纱岩，产腕足类和几丁虫Angochitina longicollis、E isenack itina venusta、Euconoch itina visbyensis等，厚1-246 m。小溪组以灰绿、灰黄色砂岩、石英砂岩为主，夹粉砂岩、泥质粉砂岩，产几丁虫Eisenackitina venusta、Lambdachitina tabernaculifera、Lambdachitina crassispina等（耿良玉等，1999），与下伏回星哨组平行不整合接触，其上为泥盆系平行不整合覆盖，厚110-307 m。

尽管关于岩石地层的划分与对比还存在一定的分歧，如陈公信和金经炜（1996）、张纯臣（1997）将龙马溪组的概念做了较大变更，包含了奥陶系五峰组和龙马溪组下段黑色页岩，龙马溪组上段则被厘定为新滩组。但考虑到龙马溪组与五峰组之间存在古地理环境、古气候和古生物的重大变革，且发育可作为标志层的观音桥层，不宜简单地将不同时期、不同沉积背景的黑色页岩沉积合并处理；而龙马溪组上段黄绿色页岩与下伏黑色页岩段为连续渐变沉积，二者的界线难以区分，因此，本文仍按湖北省地质局三峡地层研究组（1978）、汪啸风等（1987）的意见作为鄂西志留系划分对比的主要依据。关于小溪组的划分对比问题，自王怿等（2010）根据所发现的植物化石对该组重新厘定以来，已陆续在贵州的石阡-印江地区、湖南的张家界、桑植、石门、保靖、永顺、澧县等地、江西武宁地区、安徽宿松地区和湖北的通山地区、宜昌地区发现了小溪组（王怿等，2018），重新厘定后的小溪组以黄绿色薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，夹灰绿色中厚层细砂岩或中薄层石英砂岩，发育大型虫管遗迹化石、植物类表皮和线形植物化石，其顶底界与下伏和上覆地层均呈平行不整合接触。

最近，戎嘉余等（2019）根据笔石、几丁虫、牙形石、三叶虫、腕足类及鱼类等化石的研究进展，对我国志留纪的时间框架进行了系统总结。但最新的研究成果未能纳入讨论，如关于宜昌地区鲁丹期和埃隆期黑色页岩中的沉积间断尚未纳入讨论的范畴（Maletz et al., 2021）；陈孝红等（2018）、Li Y G et al.（2021）对宜昌地区纱帽组几丁虫的研究结果，即含化石的纱帽组顶部（4 段）的时代应属特里奇阶晚期，与王怿等（2018）的认识有很大分歧，也未能进一步讨论。因此，尽管本文暂采用王怿等（2018）的观点，但根据最新的研究进展，纱帽组四段的时代归属仍存争议。总体上，笔者参考戎嘉余等（2019）的地层划分对比方案，以笔石生物地层学为主构建的时间标尺，确立了我国志留系地层划分对比的等时地层格架，将湘鄂西地区的地层划分对比如图1。

图1 湘鄂西地区志留纪地层多重划分与对比Fig. 1 The multiple classification and correlation of the Silurian strata in the western Hunan and Hubei Provinces

2 笔石生物地层研究与早志留世早期水下潜隆的识别

笔石生物地层学聚焦黑色页岩地层划分对比问题，近年来取得了许多重要的研究进展，陈旭等（2015，2017，2018）建立了扬子区五峰组（WF）、龙马溪组（LM）的笔石带划分方案，并对各笔石带分别标注代码（如WF2代表五峰组第二个笔石带Dicellograptus complexus带，LM1代表龙马溪组第一个笔石带Metabolograptus persculptus带，LM6代表龙马溪组第六个笔石带Demirastrites triangulatus带等），被相关油气勘探部门所采用，以之作为井下和露头区五峰组、龙马溪组进行精细地层划分和区域对比的“时间标尺”，为我国南方页岩气有利含气层段的圈选和勘探开发提供了指导（邹才能等，2019）。

在湘鄂西地区，上奥陶统五峰组-下志留统（兰多维列统）黑色页岩顶底界面具有强烈的穿时性，而黑色页岩内部的沉积间断则进一步复杂化了其地层划分对比，增加了有利层段识别的难度。五峰组黑色页岩的底界大致以Dicellograptus complexus带的底界为标志，包含了凯替阶上部和赫南特阶。龙马溪组黑色页岩的底界，从Metabolograptus persculptus带（LM1）底界开始，因奥陶纪-志留纪之交沉积间断的存在而显示强烈穿时的特点（陈旭等，2001；樊隽轩等，2012；王怿等，2013；Wang C S et al., 2014；戎嘉余等，2019），由于该间断发育于黑色页岩内部，笔石生物地层学成为标定其分布范围和时限最有效的手段。陈旭等（2018）建立了宜昌及周缘龙马溪组黑色页岩的圈层展布模式，其资料显示龙马溪组的黑色页岩底界可从Metabolograptus persculptus带上穿至Lituigraptus convolutus带之底，在“宜昌上升”的中心部位，以五峰小河村为代表的狭小封闭范围内，LM7（Lituigraptus convolutus带）直接覆于临湘组之上, 五峰组、观音桥层及龙马溪组LM1-LM6的黑色页岩全部缺失（图2，红圈的范围）。而龙马溪组黑色页岩顶界可从Lituigraptus convolutus带上延至Spirograptus turriculatus带，同样显示了较为强烈的穿时性（樊隽轩等，2012；Wang C S et al., 2014；陈旭等，2017，2018）。笔者近年在湖南永顺考察时，发现位于湘鄂交界的古隆起LM1-LM2带沉积缺失区的范围，可能较陈旭等（2018）所提出的范围更广，向南扩展至永顺-慈利一线（图2，浅蓝色虚线），为叙述方便，将“宜昌上升”在湘鄂西地区形成的不同阶段的隆起统称“湘鄂西潜隆”。

图2 湘鄂西地区水下潜隆分布范围及其演变过程Fig. 2 The underwater uplifts and its evolution process in western Hunan and Hubei area1.钻井；2.剖面或钻井（据陈旭等，2018）；3.剖面；4.LM1-LM6带沉积缺失区；5. LM1-LM3带沉积缺失区（实线为有剖面或钻井资料控制的范围，虚线为推测的范围，下同）；6.LM1-LM2带沉积缺失区；7.推测新的LM1-LM2带沉积缺失边界；s1.永顺城南剖面；s2.远安谭坪剖面；s3.宜昌丁家坡剖面；D1.鄂宜地1井；D2.鄂宜页2井；D3.志页1井

总体上，湘鄂西地区（特别是宜昌地区）笔石的研究程度很高，该地区早志留世黑色页岩一直以来均被认为是连续沉积。但根据笔者在宜昌地区实施的鄂宜地1井所获得的笔石化石新资料，自下而上将该井上奥陶统-下志留统（兰多维列统）黑色页岩段的笔石化石划分为Dicellograptus ornatus带（凯替阶上部）、Metabolograptus extraordinarius/Metabolograptus persculptus带（赫南特阶）、Akidograptus ascensus/Parakidograptus acuminatus带、Cystograptus vesiculosus带（鲁丹阶中下部）以及Pribylograptus leptotheca带（埃隆阶下部）（Maletz et al., 2021）；令人意外的是，缺失鲁丹阶上部Coronograptus cyphus带-埃隆阶下部Coronograptus gregarius带。这一发现为该地区早志留世鲁丹期-埃隆期之交古地理面貌的重建提供了新的材料，为页岩气勘探选区提出了新的研究课题。循着这一思路，笔者对远安谭坪剖面、黄花场丁家坡剖面及鄂宜页2井、志页1井等相关钻井岩心中的笔石化石进行了鉴定，初步在宜昌以北的地区识别出一个鲁丹期-埃隆期之交的沉积间断，因其主体位于宜昌的龙泉一带，故将该隆起命名为龙泉潜隆（图3，黄线圈定的范围）。该潜隆的形成应是中上扬子区前陆盆地演化历史的一部分，即因华夏板块的挤压，致使扬子克拉通内部挠曲变形，从而形成水下潜隆。与此同时，湘鄂西潜隆的范围已大幅缩小至五峰小河村-渔洋关一带（图3）。

图3 龙泉潜隆分布范围Fig. 3 The distribution of the Longquan underwater uplift 1.钻井；2.剖面或钻井（据陈旭等，2018）；3.剖面；4.LM1-LM6带沉积缺失区；5.鲁丹期-埃隆期隆起区（龙泉潜隆）边界；6.推测的鲁丹期-埃隆期隆起区（龙泉潜隆）边界；s1.永顺城南剖面；s2.远安谭坪剖面；s3.宜昌丁家坡剖面；D1.鄂宜地1井；D2.鄂宜页2井；D3.志页1井

3 海平面变化

Munnecke et al.（2010）和Calner（2008）分别从全球尺度讨论了志留纪的海平面变化事件，并指出赫南特冰期之后，早志留世的古气候仍然是控制大陆冰盖发育和海平面升降的重要因素。根据来自冈瓦纳超级大陆的利比亚南部、亚马逊盆地、帕尔奈巴盆地和秘鲁-玻利维亚南美洲盆地的数据，冰期峰值分别发生在埃隆期早期（gregarius-?magnus带）、晚期（sedgwickii带）和特列奇期晚期（lap-worthi-insectus带）（图4），但冰期峰值和Johnson（2009）的全球海平面变化的曲线并不完全契合，与曾庆銮等（2015）关于湘鄂西志留纪的海平面变化也不相符，因此，早志留世的冰川作用对全球海平面变化的影响，尚待进一步探讨。

海洋生物对全球海平面变化的敏感性使之成为指示海平面变化的重要指标，古生物学家从古生态的角度，特别是腕足类底栖组合的分带性，探讨了海平面的变化，并取得了较为可靠的成果（戎嘉余等，1984；曾庆銮等，2015，2016）。早志留世早期黑色页岩沉积时期，宜昌地区腕足类组合的生态位为BA6，指示外陆棚边缘的沉积环境（曾庆銮等，2016），较赫南特阶BA3-BA4生态位而言，早志留世早期（鲁丹期）的海平面大幅上升，曾庆銮等（2016）将本次海侵称为湘鄂西地区乃至华南发生的兰多维列世第一幕大海侵。与这一幕大海侵相对应，在古地理格局上，是湘鄂西潜隆区不断为海水浸漫，其分布范围大幅向中心缩减（图2，3）。

在宜昌地区，龙马溪组黑色页岩段之上是黄绿色页岩段的沉积，曾庆銮等（2016）根据其中所赋存的腕足类的研究，认为在黄绿色页岩段沉积期“Lingula”占据了宜昌地区底域生态位BA1，并将这一海退事件称为“兰多维列世第一幕大海退”。而这一大海退事件与“桐梓上升”的时限（中-晚埃隆期）相契合，在上扬子区的贵州北部和东北部、川南等地表现得更为明显，有不少地方发现有风化壳和泥裂等现象（戎嘉余等，2012）。

根据腕足类底栖组合生态位的分析，宜昌地区龙马溪组黄绿色页岩段顶部为BA1（“Lingula”群落）-BA2（Nucleospira群落）；罗惹坪组下段为BA3，至罗惹坪组下段中部时，则进一步演变为以Spinochonetes-Spinolella-“Clorinda”群落为代表的BA4-5（曾庆銮等，2016），显示海平面持续上升，曾庆銮等（2016）称之为华南兰多维列世第二幕大海侵。其后，在宜昌地区纱帽组出现了Nucleospira、Katastrophomena和Nalivkinia等腕足类化石，表明其生态位为BA2-BA1（戎嘉余等，1984；曾庆銮等，2015），是海平面下降的生物响应。

除上述两次大规模的海侵事件外，在湘鄂西地区早志留世尚可识别出两次海平面上升事件，一次是在龙马溪组中上部埃隆期早期，以远源浊积砂岩为标志，以含笔石页岩作为海侵的开始；一次是在特列奇期早期，以秀山组海侵序列及该组中部的灰岩出现为标志，以多门类动物（腕足类、三叶虫、头足类、腹足类、几丁虫、牙形石等）的发育为特征，共可识别出4次海平面升降事件，并与下志留统（兰多维列统）的4个三级层序对应（图4）。

图4 志留纪海平面变化与宜昌古地理位置的变迁Fig. 4 The Silurian sea level changes and the palaeogeographic site changes of Yichang

4 湘鄂西地区志留系层序地层划分与对比

调查区志留系层序地层学的研究，前人涉足的并不多，戎嘉余等（1984）、曾庆銮等（2015，2016）根据对腕足类底栖组合的研究，讨论了上扬子区早志留世海平面的变化，为本区志留系层序地层学的研究奠定了基础。陈建强等（1998）开展了这一地区的层序地层学研究，但其所划分的早志留世的6个三级层序在时限上极不对称，其层序1与鲁丹阶及埃隆阶两个阶的时限相当，为5.3 Ma的时间跨度，其上部的5个三级层序之和与特列奇阶的时限相当，时间跨度仅5.1 Ma，王鸿祯等（2000）出版的《中国层序地层研究》中，也采用了这一观点。陈立德等（2002）基于峡东地区志留系的研究，划分了3个三级层序。最近，Chen L et al.（2021）将龙马溪组划分为2个三级层序，其层序界面自下而上分别对应于龙马溪组底界、龙马溪组黑色页岩段与黄绿色页岩段岩性转换面。从上述研究可知，关于志留系层序地层的划分，不同的研究者有不同的观点，不仅难以实现高精度地层划分与对比，还对页岩气勘探等生产实践活动造成了困惑。笔者根据近年来生物地层学研究所取得的一系列进展，在统一的年代地层、生物地层格架内探讨层序地层的划分与对比，将调查区下志留统划分为5个三级层序（图4，5），自下而上分述如下：

SSQ1：底界与龙马溪组底界一致，亦与海侵面重合，该层序跨越了奥陶纪最晚期的M.persculptus带、整个鲁丹阶以及埃隆阶底部D.triangulatus带下部，发育海侵体系域和高水位体系域。鉴于海侵域为一套黑色含碳质页岩沉积，底部尚夹少量薄层硅质岩，为局限盆地相的饥饿沉积，因此，该海侵体系域亦是凝缩沉积（CS）。该体系域的底界在峡东地区为一套连续的沉积序列，但在湖北长阳、兴山、五峰，湖南石门、大庸、永顺以及黔北遵义、湄潭等地，晚奥陶世晚期-早志留世最早期的沉积存在不同程度的缺失，大致在cyphus带，海水浸漫整个中上扬子区，因此，cyphus带的沉积为本区最大海泛期的沉积。本层序的高位域大致与D.triangulatus带中部对应，该带底部仍为黑色含碳质页岩，向上逐渐变为黄绿色页岩，为一明显的向上进积的沉积序列。

图5 湘鄂西地区层序地层划分与对比Fig. 5 The sequence stratigraphic classification and correlation in the western Hunan and Hubei region

该层序的高位域与SSQ2低位域之间，在宜昌龙泉一带存在地层缺失（Maletz et al.，2021），尽管笔者已就该段地层缺失的范围和时限做了初步调查，圈定了古隆起区的范围（图3），并将其命名为龙泉潜隆，但对该隆起的大地构造意义、隆起的范围和时限仍有待深入调查和研究。

SSQ2：底界与龙马溪组下段顶部浊积岩的底界一致，形成低水位体系域、海侵体系域和高水位体系域。主要由龙马溪组下段上部、龙马溪组上段组成。底界位于笔石D.triangulatus带内部，顶界位于笔石S.sedgiwisckii带下部。该层序的低水位体系域在湖北五峰、恩施、鹤峰等地，有较好的出露，其特点在各地略有差异，但其下部基本上均为远源浊流沉积，以在泥质粉砂岩中夹条带状粉砂岩或二者呈互层的韵律沉积为主，平行层理发育，部分条带状粉砂岩中可见粒序层理或沙纹层理，并可见底冲刷现象，上部的浊流沉积在部分地区，如湖北宣恩、恩施等地可见由滑塌作用形成的包卷层理，并可见流水波痕。该层序的海侵体系域主要为泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，形成多个向上变细的退积型沉积序列；在宜昌地区，该体系域因龙泉潜隆的存在，底界在鲁丹期-埃隆期之交的沉积间断面之上，大致位于Pribylograptus leptotheca带（埃隆阶下部）的黑色或灰色含碳质页岩之底部，其上渐变为黄绿色页岩。该层序的高水位体系域（HST）发育中薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩，发育水平层理、透镜状层理或脉状层理，生物扰动构造发育，多见生物钻孔，垂直或斜交层面，为Skolithus遗迹相。总体上看，该高水位体系域为多套砂泥坪相的沉积序列叠置而成，其中夹有少量的潮下低能带的泥岩沉积。

本层序是一个盆地快速充填的沉积序列，从深水相的浊流沉积迅速向潮坪相的砂泥岩沉积演变。

SSQ3：底界与罗惹坪组底部瘤状灰岩或小河坝组底部砂岩底界一致。本层序以海侵体系域作为开始，结束于高水位体系域，海侵面与层序界面重合。

如前文所述，曾庆銮等（2016）将本次海侵称为兰多维列世第二幕大海侵。在峡东地区其TST的特征是以罗惹坪组底部薄层或瘤状泥灰岩的出现为标志，其上相当于罗惹坪组下段的地层为一套黄绿色粉砂质泥岩夹少量薄层或瘤状灰岩，产丰富的腕足类化石。同时，在该段中产有少量的笔石化石，也指示了海水加深的过程。随着海水的不断加深，在罗惹坪组中段逐渐由以泥岩沉积为主的混积陆棚转化为以灰岩沉积为主的混积陆棚环境，海水由浑水逐渐向清水过渡。该层序的高位域（HST）始于纱帽组一段，该段下部为产笔石化石的黄绿色泥岩，向上随着粉砂质的逐渐加入，其岩性为含粉砂质泥岩夹薄层泥质粉砂岩，为一个向上粒度逐渐变粗、水体不断变浅的进积型沉积序列，但在这一时期，仍有笔石化石的发现，同时，腕足类底栖组合为BA2（曾庆銮等，2015），显示水体虽然逐步变浅，但其沉积相仍为浅水陆棚相。从腕足类底栖组合特征看，这一海退在纱帽组二段仍然持续，该段腕足类底栖组合为BA1-2（曾庆銮等，2015）。因此，本层序的高位域为纱帽组一段和纱帽组二段。

在鄂西宣恩，湖南永顺、龙山，渝东酉阳，本层序的海侵体系域为小河坝组下部的砂岩或灰岩沉积。在鄂西鹤峰无灰岩沉积，对应于该灰岩沉积的是黄绿色、灰绿色块状泥岩，不显层理，产少量生物化石，包括三叶虫、头足类，个体较小，丰度较低。在龙山茅坪，该体系域底部为中厚层状含大量珊瑚化石的生物碎屑灰岩与其下部的中层状粉砂岩形成的一个岩性转换面；在宣恩高罗，该体系域的下部为浅海陆棚相生物碎屑泥晶灰岩。该层序的高位域与峡东地区纱帽组一段—二段的沉积大致对应，主要为一套滨浅海相的碎屑岩，发育波痕、透镜状层理、水平层理等，其间在部分地区尚发育了生物礁灰岩，在湖南、渝东等地，其上部发育了溶溪组的红层沉积，该红层沉积除个别层位产少量腕足类化石，其生态位为BA1外，绝大多数层位为潮上带沉积，可见生物垂直钻孔、钙结壳等沉积或生物构造，显示水体进一步变浅。

SSQ4：在湘西主要由秀山组和回星哨组组成。地层上跨越了笔石S.sedgiwisckii带顶部至Monograptus crispus带上部，地质时代跨越了埃隆阶顶部和特列奇阶下部。秀山组底部的砂岩体是在海侵背景下的一套三角洲相的沉积，由多个三角洲沉积序列构成，并逐渐向浅海陆棚相过渡，在秀山组中部夹灰岩透镜体或薄层灰岩的沉积中，可见大量的生物化石，有三叶虫、腕足类、几丁虫、头足类、腹足类等，显示其沉积环境为正常的浅海环境。在酉阳的兴隆场剖面，该段尚见有少量的笔石化石和保存完好的三叶虫化石Coronocephalus rex,该段应代表了最大海泛期的沉积。其高位域在秀山组上部，以灰岩夹层大量出现为标志，海退持续至回星哨组顶部，回星哨组即习称的“上红层”，其沉积环境与溶溪组类似，也就是说，在秀山组中部海侵达到最大之后，本地区经历了一次较为强烈的海退，迅速由浅海陆棚相演变至潮坪相（潮上带为主）。

在鄂西宜昌地区，该层序为纱帽组三段的黄绿色粉砂质泥岩夹粉砂岩及薄层细砂岩，与下伏纱帽组二段顶部的灰色含铁质钙质细砂岩形成岩性转换面。其中所产腕足类Nalivkinia是BA1生态位的典型代表（戎嘉余等，1984），在宜昌王家湾剖面，该段顶部为一套薄层粉砂岩夹粉砂质泥岩沉积，发育脉状层理，波痕发育，为一典型的潮坪相沉积序列。在宜昌龚家冲剖面，纱帽组第三段可分为上下两部分，其下部 84.5 m 以泥岩为主为本层序的海侵域，上部 87.8 m 厚地层中粉砂质含量有所增加，表现为泥岩与泥质粉砂岩不等厚互层，其顶部为厚约10 m的潮坪相泥岩沉积，则为本层序的高位域。陈孝红等（2018）根据龚家冲剖面的研究，在纱帽组三段识别出两个几丁虫带Eisenackitina dolioliformis带和E.causiata带，其中海侵域大致对应于Eisenackitina dolioliformis带和E.causiata带的下部，高位域与E.causiata带的上部相当，生物地层对比的结果表明，纱帽组三段的顶界或与笔石带Oktavites spiralis带对应。

SSQ5：底界对应于回星哨组顶部陆上暴露面。根据王怿等（2010，2018）关于小溪组时代的研究成果，该层序形成于晚志留世（Ludlow-Pridoli），与层序4之间存在长时间的陆上暴露。在张家界温塘剖面和永顺红岩溪剖面，小溪组发育较好，其海侵域（TST）由下部的中层状或中厚层状细粒石英杂砂岩和中部的灰绿色、灰黑色粉砂质泥岩沉积构成向上变细的退积型沉积序列，在砂岩中产大量的管状遗迹化石（“虫管砂岩”），在泥岩中见鱼类化石碎片（中华棘鱼棘刺）、腕足类化石等，表明这一时期海平面上升已到达浅海陆棚相，为海泛期的沉积。其后海平面再度下降，并再次沉积了以“虫管砂岩”为主的滨海相沉积。

该层序在鄂西由纱帽组四段组成，其高位域全部被剥蚀或未沉积，海侵域上部发育不完整。海侵面与层序界面重合，其底部的中薄层粉砂岩与其下的薄层泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩之间形成一个明显的上超面(图6），该上超面之下为潮坪相的沉积，发育脉状层理、浪成波痕等沉积构造；上超面之上可见流水波痕、球枕构造或滑动构造所形成的包卷层理，标志水体深度加深背景下的沉积。

图6 宜昌王家湾剖面纱帽组四段底部的上超面Fig. 6 The onlap surface of the 4th Mb of Shamao Fm. in Wangjiawan section, Yichang

本层序的高位域可能发育不全，其顶部可能被剥蚀，其上为中泥盆世的滨海相石英砂岩不整合覆盖，从而结束了本区加里东期的沉积演化历史。