中国豫西寒武系馒头组叠层石的沉积特征及其古环境意义

中国豫西寒武系馒头组一、二段共出露9层叠层石,占寒武纪18层叠层石中的50%,且其特征明显、形态多样,可分为圆柱状、波状、半球状和围绕竹叶状砾屑灰岩生长的叠层石等4大类8小类。本文在逐层分析豫西寒武系馒头组一、二段叠层石相序特征的基础上,通过对不同类型叠层石的宏观、中观形态特征及伴生的其它沉积特征进行详细描述,并以巴哈马Highborne Cays现代海相叠层石的生长环境和前寒武纪叠层石的沉积环境等为佐证,建立了豫西寒武系馒头组8小类11种不同叠层石的沉积环境分布模式,其中潮上带以近水平状叠层石为主,少量为缓波状、小柱状和含水平状薄泥层的叠层石;潮间带上部以缓波状、小柱状和含水平状薄泥层的叠层石为主,少量锥柱状叠层石;潮间带中部以圆柱状叠层石为主,含扁平状核形石和竹叶状砾屑,少量为锥柱状和围绕竹叶状砾屑生长的叠层石;潮间带下部至潮下带以含圆形核形石的圆柱状和半球状叠层石为主,少量含核形石的倒锥状叠层石。海平面的变化即水动力条件是叠层石生长类型变化的决定因素。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义*

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为: 虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为:虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

深海锰结核—核形石的新类型

对东太平洋深海锰结核用偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜进行了研究。结果表明其由核心和叠层石包壳组成,具有核形石特有的结构和构造。因此,深海锰结核是一种锰质核形石。根据包壳中叠层石的种类,东太平洋锰质核形石可分为两种类型:一种表面光滑,内部致密,包壳主要由微小叠层石组成;另一种表面呈瘤状,内部疏松,包壳主要由奇异叠层石组成。透射电镜研究表明,锰质核形石的建造者是纳米级超微生物。其中微小叠层石(Minima)是由中华微放线菌(Miniactinomyces chinensis sp.nov.)建造的;奇异叠层石(Admirabilis)是由太平洋螺球孢菌(Spirisosphaerospora pacifica sp.nov.)建造的。     

新元古代微生物成锰作用——来自扬子北缘城口地区陡山沱组锰质叠层石的证据

叠层石菱锰矿被认为是生物成锰的证据,但少见相关报道.扬子北缘城口地区陡山沱组菱锰矿层中叠层石十分发育,但研究程度较低,其生长机制不明确,其是否是叠层石或者是附枝藻(Epiphyton)仍具有争议.从岩心描述与薄片观察出发,详细描述了研究区锰质叠层石的宏观和微观特征,根据其发育规模及形态特征将其划分为6种类型:微型分叉柱状叠层石、微型指状叠层石、指状叠层石、层状叠层石、柱状叠层石及层—柱状叠层石.研究表明,研究区柱状锰质叠层石直径一般小于l cm,具同步生长特征,与假裸枝叠层石(Pseudogymnosolenaceae)特征相似.研究区微小型、宏体型叠层石基本层常呈有立柱结构的板状,这种基本层由树形石及微型叠层石组成,而不是附枝藻.叠层石与核形石、鲕粒共生,形成于碳酸盐岩台地边缘礁滩及滩后泻湖环境.研究区锰质叠层石垂向演化从指状向层状演化为主,指示陡山沱组沉积末期水体逐渐变浅.锰质叠层石微观结构以凝块结构为主,具有丝状、球状和放射状等微生物岩显微结构.锰质叠层石记录了碳酸锰精美的原始沉积结构,暗示微生物参与了锰元素的沉积成矿作用.     

国外沉积学期刊文献摘要选登

一、陆相叠层石及纹层状钙结岩:评论纹层状碳酸盐是地表露头剖面及多种含钙结岩钙质土壤的显著特征。以前多注重于这些纹层岩与海相或湖相微生物叠层石和似核形石的区别;然而,最近的研究却表明,许多地表纹层状碳酸盐为生物成因形成的,但主要(不是全部)由微生物的活动所形成。本文评论了区分陆相碳酸盐纹层岩与非陆相叠层石和似核形石、生物成因与非生物成因陆相纹层岩的标志。     

湖北松滋刘家场地区寒武系叠层石沉积特征及其古环境意义

湖北松滋刘家场地区寒武系覃家庙组三段发育层状、不规则层状和柱状叠层石,三游洞组发育柱状和半球状叠层石。从层状、不规则层状、柱状到半球状叠层石,内部灰泥含量不断减少,纹层特征从明显到断续,反映了水动力条件加强的变化环境。从沉积岩石学角度与叠层石分类观点讨论得出,研究区不同沉积环境的叠层石组合类型有所差异,不同类型的叠层石主要沉积相带不同:潮上带主要分布层状(包括不规则层状)和柱状叠层石,潮间带主要分布柱状、半球状叠层石;层状叠层石主要分布于水动力条件较弱的潮上带,而柱状和半球状叠层石主要分布于水动力条件较强的潮间带下部。部分后生动物的大量灭绝导致叠层石微生物生长繁殖是松滋寒武系叠层石发育的主要原因。     

川西北杨坝剖面埃迪卡拉系灯影组核形石组构特征

埃迪卡拉系灯影组核形石研究对揭示该期古环境特征及演化具有重要意义。在杨坝剖面埃迪卡拉系灯影组2段核形石发育段的宏观及微观描述（564块薄片）的基础上,分析了核形石组构、类型及垂向分布。该剖面核形石发育段共分为上、下两个亚段,厚度分别为109.53 m、126.2 m,核形石累积厚度分别为22.6 m、49.5 m。核形石核心及壳层的成分、组构、形态多样;核形石类型包括不规则状核形石、椭圆状核形石、次圆状—圆状核形石、帽状核形石等4种,每种类型的粒径、形态、层位分布、形成环境不同;粒度在垂向上表现为10个反旋回。整体上核形石发育不够完善,以薄皮核形石、弥散粒为主,代表着核形石发育的最初阶段。不规则状、次圆状、帽状核形石形成于弱搅动的浅水低能环境,包括潮下低能带、潮间带等;椭球状、圆状核形石形成于连续搅动的潮下高能带。核形石粒度差异大、形态多样、垂向多旋回变化的特征反映了埃迪卡拉纪灯影期海水受限、水体相对深浅及能量频繁动荡,同时受一定物源影响的特征。     

辽东半岛复州湾剖面寒武系第二统光合作用生物膜建造的核形石

作为一种经常大于鲕粒的包覆颗粒类型,核形石以其不平滑的圈层被解释为微生物成因,区别于成因存在较大争议的鲕粒,而且常与鲕粒和其他类型的碳酸盐颗粒相互共生;作为一种在围绕着生物碎屑和非生物碎屑核心的序列式纹层化作用过程中形成的球形或假球型生物沉积构造,核形石还常常单独产出和分布,所以又被解释为微生物碳酸盐岩,或者被归为球状叠层石。在辽东半岛寒武系第二统碱厂组和馒头组之中,厘米级别大小的核形石密集发育在三级层序的顶部,成为一种时间特化的相。另外,以下重要特征将辽东半岛寒武系第二统的核形石特征化,包括:(1)与凝块和微凝块共生;(2)多为球状和椭球状;(3)由不均一的非纹层状致密泥晶和微亮晶构成;(4)核形石皮层以及核形石间凝块中发育特别的蓝细菌鞘钙化化石等。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代核形石复杂的形成机理存在着巨大的挑战,也尽管形成这些核形石的复杂生物膜钙化作用细节需要更加深入地研究才能得到更好地了解,但是,辽东半岛第二统碱厂组和馒头组核形石中直接的微生物化石证据,尤其是核形石内较为丰富的钙化蓝细菌鞘化石,使其成为一个了解光合作用生物膜建造核形石的典型实例。     

肥城邓家庄剖面寒武系微生物碳酸盐岩沉积序列

山东肥城邓家庄剖面寒武系出露连续,构成了7个三级层序。微生物碳酸盐岩主要发育在高位体系域和强迫型海退体系域单元中,以徐庄组凝块石、张夏组核形石、长山组叠层石、凤山组均一石为代表,是研究早古生代微生物碳酸盐岩复苏期的良好实例。多样化的微生物碳酸盐岩中可见大量保存精美的附枝菌（Epiphyton）、葛万菌（Girvanella）以及肾形菌（Renalcis）等钙化微生物残余物,指示了微生物碳酸盐岩形成与蓝细菌为主导的微生物新陈代谢活动密切相关。此外,微生物碳酸盐岩沉积特征反映了生长环境的分异性:均一石、凝块石分别生长在潮下带下部、上部;柱状叠层石主要发育在能量较高的潮间带环境;核形石指示了沉积环境浅且能量高的鲕粒滩相沉积环境。邓家庄寒武系剖面微生物碳酸盐岩为了解寒武纪地球微生物、古环境、古气候提供了重要的岩石记录。     

豫西渑池寒武系第三统馒头组核形石中的Girvanella

寒武纪微生物岩中的Girvanella化石在地层中广泛分布,这为微生物参与微生物岩的形成提供了更直观的证据.豫西渑池地区寒武系第三统馒头组二段碳酸盐岩中发育了数量丰富的微生物岩类型——核形石,其核心、纹层及围岩中保存的Girvanella丝状体化石具有密度大、完整度高的特点.对核形石的微观分析表明,其核心、包壳等各个部位均大量保存有Girvanella丝状体.这些丝状体为任意弯曲、不分节、不分枝的管状集合体,单管直径约为20 μm,最大延伸长度约为400 μm.核形石核心以丝状体包绕的灰泥团块或砾屑为特征,局部可见丝状体包绕生物碎屑成核;包壳内的丝状体多出现在暗色纹层中,其分布表现为缠绕叠覆、穿层、凸起和匍匐(或水平状)这4种方式.在核形石的任意部位,Girvanella丝状体均具有相似的分布形式,表明它们的生长条件是相似的.核形石中Girvanella丝状体的大量出现与其形成于低能的滨岸鲕粒滩滩间或滩后低洼地带有关,这种低能条件对Girvanella的生长及保存十分有利.对研究区核形石中的Girvanella化石在微生物岩中的分布特征、微组构等的进一步研究将为寒武纪其他微生物岩的成因及微生物与环境的相互作用提供重要实证.      

豫西寒武纪叠层石的地层展布及控制因素分析

在河南省西部寒武系的渑池-登封小区,共出露23层叠层石,主要集中在馒头组、张夏组和三山子组.笔者在逐层详细描述该叠层石外部宏观形态和地层展布的基础上,分析了叠层石上下地层岩相变化,找出寒武纪叠层石地层展布的规律及其控制因素,认为影响叠层石地层展布的主要因素有沉积环境、水动力条件和后生动物干扰等,并讨论了叠层石生长与核形石、竹叶状灰岩和后生动物的相互关系,提出了叠层石与后生动物共生的生态位观点     

鲕粒滩中光合作用生物膜构建的高能核形石:以辽西葫芦岛三道沟剖面寒武系张夏组为例

核形石是一种具有双重属性而较为特别的微生物碳酸盐岩:①作为一种包覆颗粒类型,核形石以不平滑的圈层和较大的大小被解释为微生物成因区别于成因存在着较大争议的鲕粒;②作为一种形成在围绕着核心的序列式纹层化作用过程中的球形或椭球型的生物沉积构造,核形石还常常被解释为微生物碳酸盐岩的一种类型而被归为球状叠层石。在辽西葫芦岛三道沟剖面寒武系苗岭统张夏组顶部的块状鲕粒滩相灰岩之中,密集发育着厘米级别大小的高能泥晶核形石。另外,以下重要特征将张夏组鲕粒灰岩中的核形石特征化,包括:①厘米级别的大小;②椭圆形为主的形态学特征;③特征性的纹层状构造;④核形石皮层中普遍发育而且较高密度保存的丝状蓝细菌鞘的钙化化石等等。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代核形石复杂的形成机理将存在着巨大的挑战,也尽管形成这些核形石复杂的生物膜钙化作用机理还没有得到精确的了解,但是,辽西葫芦岛三道沟剖面张夏组中的核形石,直接的微生物化石证据,尤其是在核形石内较为丰富的丝状蓝细菌鞘化石,使其成为一个了解光合作用生物膜建造核形石的典型实例;同时,也为进一步了解形成在水柱中的放射鲕粒以及形成在海底的泥晶核形石之间复杂的形成机理的差异性,提供了一个较为典型的实例。     

Paleoclimate evolution recorded in the Cambrian Epoch 2 Zhushadong Formation from Dengfeng area,western Henan Province

The complete early Cambrian Zhushadong Formation is developed in Dengfeng area,Henan Province,which record important information of paleoclimate variation. The lithology,element geochemistry,sedimentology and palaeontology are investigated to have a closer insight into the paleoclimate and environmental variations during deposition of the early Cambrian Zhushadong Formation of the western Henan. The results show that the Zhushadong Formation can be divided into three lithological members: Lower laminated dolomite Member,the upper leopard limestone Member and the top laminated dolomite Member. The paleoclimate variations are reflected by stratified dissolved pores,chert and gypsum in the laminated dolomites,intensive bioturbation in leopard limestones and multiple geochemical parameters,including Mn concentration,and the ratios of Sr/Cu,Rb/Sr and MgO/CaO. It displays a clear change from hot and arid climate of the lower laminated dolomite Member,to warm and humid climate of the upper leopard limestone Member,and back to hot and arid climate of the top laminated dolomite Member. The contemporaneous sediments in North China show the similar paleoclimate variations to the Zhushadong Formation in western Henan Province.     

豫西登封地区寒武系第二统朱砂洞组古气候演变记录*

河南登封地区发育完整的早寒武世朱砂洞组地层,记录了该地区气候演变的重要信息。本文通过岩石学、元素地球化学、沉积学和古生物学综合方法对关口剖面早寒武世朱砂洞组碳酸盐岩古气候和沉积特征进行了详细分析。研究表明,研究区朱砂洞组可分为下部的纹层状白云岩段、上部的豹斑灰岩段和顶部的纹层状白云岩段3个岩性段。纹层状白云岩中的顺层溶孔、燧石团块和石膏矿物,豹斑灰岩中的强烈生物扰动构造以及Mn含量、Sr/Cu值、Rb/Sr值、MgO/CaO值均反映出研究区朱砂洞组古气候从下部纹层状白云岩段的炎热干旱,到上部豹斑灰岩段的温暖潮湿,再到顶部纹层状白云岩段的炎热干旱,具有明显的阶段性变化。华北地区同期沉积物也显示出与研究区朱砂洞组具有相似的古气候变化特征。     

豫西寒武纪叠层石微生物化石及其钙化特征

微生物的钙化机理是当今微生物碳酸盐岩研究的热点。微观条件下,在豫西寒武纪碳酸盐岩叠层石中发现了大量微生物化石,形态特征明显,为典型蓝细菌属的丝状葛万菌(Girvanella)和球状肾形菌(Renalcis)。根据豫西寒武纪叠层石明暗纹层中微生物化石的赋存状态及相关化石证据,可以判断叠层石的钙化分为微生物的物理和化学2种作用方式,其中物理钙化有2种钙化途径,而化学钙化又有化学诱导和化学控制2种钙化模式和多种钙化途径。在扫描电镜下能够清晰地看到各种钙化方式的结果和微生物主动营造作用所留下的证据,即磨圆度较低的颗粒物和深色灰泥等。结果表明叠层石的有机成因和水动力条件对其钙化方式具有重要影响。     

四川盆地东北缘灯影组核形石特征及环境意义

四川盆地紫阳麻柳地区震旦系灯影组中见有核形石发育。通过野外剖面实测、偏光显微镜和场发射扫描电镜等手段,对核形石的形态、结构、形成环境及其主控因素进行研究,结果表明:麻柳灯影组核形石主要集中在灯四段中上部,其可分为四类:Ⅰ类正常核形石,Ⅱ类正常复合核形石,Ⅲ类薄皮核形石,Ⅳ类薄皮复合核形石,且以Ⅰ类为主。核形石形态以球形为主,可见少量椭球形、棒形以及不规则形态。紫阳麻柳地区灯影组核形石的形成受灯影组充足的物质基础、适宜的中-高能水动力条件以及低陆源碎屑物质的注入等因素共同控制。通过研究该区核形石沉积环境可知,灯影组四段的沉积环境为中-高能浅缓坡沉积相带。     

华北寒武纪—奥陶纪豹皮状碳酸盐岩系生物扰动成因

华北地区寒武系和奥陶系发育了大量的生物扰动白云岩/生物扰动灰岩,选择两个代表性剖面——河南登封寒武系剖面和山西兴县奥陶系剖面进行碳酸盐岩系生物扰动成因研究。河南登封寒武系第二统朱砂洞组中的遗迹化石较单一,主要为Thalassinoides、含有少量Planolites;山西兴县中奥陶统马家沟组五5亚段中遗迹化石较丰富,识别出的遗迹化石共7个遗迹属,分别为Arenicolites、Cylindricum、Helminthopsis、Lorenzinia、Planolites、Teichichnus、Thalassinoides,其中Thalassinoides占主导地位。朱砂洞组主要为滨岸碳酸盐潮坪相,中奥陶统马家沟组五5亚段主要为局限台地相。通过野外地质考察及室内相关实验手段及方法,利用偏光显微镜、扫描电镜对生物潜穴及围岩进行了宏观和微观结构分析,发现生物潜穴内部主要为白云石,基质围岩主要为方解石,生物潜穴在野外露头上表现为颜色不一的斑块状。两个剖面大量发育遗迹化石Thalassinoides(海生迹),Thalassinoides的三维潜穴系统为白云石化流体提供了良好的运移通道,为回流渗透作用提供了有利条件,促进潜穴充填物白云石化,从而形成了大量豹皮状的生物扰动白云岩。