微生物白云岩模式研究进展

白云石（岩）问题一直是沉积学领域长期关注的研究主题之一。近年来,在研究含有白云石的现代自然环境和促进原生白云石的沉淀实验中,都加入了微生物因素,并取得了令世人关注的效果,这无疑为白云石（岩）的成因研究提供了新思路与新途径。在前人研究基础上,总结现有的观察资料和实验结果,将微生物促进白云石沉淀的机理模式归纳为厌氧模式和需氧模式2种,并分别介绍这两种模式中硫酸盐还原细菌、产甲烷菌和嗜盐好氧细菌促进白云石沉淀的机理;与微生物相关的矿物形态学特征中,球形和哑铃形白云石及白云石最初的成核阶段所形成的纳米球粒状结构具有一定代表意义,尤其是纳米球粒状结构可以作为生物矿物学上微生物白云石的标志性结构。通过这些特殊的形态特征来寻找微生物作用的证据,或可为古代相似成因白云石（岩）的成因研究提供一种标志。     

生物岩石学的定义

生物岩石学是研究生物岩（即生物成因岩石）的特征、形成机制、形成环境及其与矿产资源关系的一门新兴交叉学科,其研究内容至少包括生物矿化、现代生物礁、古代生物礁、现代微生物岩石和古代微生物岩石5个方面。生物矿化作用和现代生物岩研究为古代生物岩研究提供了认识基础。由于现代生物圈和环境不同于古代,现代生物矿化作用和生物岩的研究成果并不能全部直接应用于古代生物岩研究。古代生物岩和生物矿化作用的类型比现代丰富得多,不可能全部从现代生物岩和生物矿化作用中找到参照,但可以为现代生物矿化实验研究提供设计思路。生物岩石学的相关学科包括生物学、微生物学、古生物学、古微生物学、沉积学、沉积岩石学、矿物学、地球化学、地质微生物学等。生物岩石学研究需要应用这些学科的知识,也会反哺这些学科。     

微生物碳酸盐岩油气储层研究现状与展望

微生物碳酸盐岩是一种重要的油气储集岩。在中国古老深埋碳酸盐岩地层中它们是主要的岩石类型。微生物碳酸盐岩通常可划分为叠层石、凝块石、树枝石、均一石和核形石等五种类型。储层孔隙系统与微生物岩的沉积结构和构造密切相关,窗格孔（洞）和格架孔（洞）是主要储集空间类型。全球中新元古界至中生界都发现了以微生物碳酸盐岩为储层的油气田,资源潜力巨大。 微生物岩储层的岩石类型、沉积构造、相序结构、沉积模式和储层有利相带尚有许多不明晰之处,是今后进一步深化研究的重点方向。     

微生物碳酸盐岩沉积学研究进展--基于第33届国际沉积学会议的综述

第33届国际沉积学会议于2017年10月9日-12日在法国图卢兹召开,微生物碳酸盐岩专题受到持续关注。在总结会议成果基础上,结合近年来国内外微生物沉积学文献以及现代微生物碳酸盐岩沉积考察,分析了微生物碳酸盐岩沉积学研究前沿及进展,包括:1）微生物席矿化产物及序列,认为矿化产物包括方解石（低Mg、高Mg、超高Mg）、文石、含铁、锰和钙的碳酸盐岩,镁-硅和黄铁矿等产物,矿化序列多样。2）微生物碳酸盐岩的元素记录,其中碳、氧、氮、磷、硫、铁、硅、砷等元素及同位素特征可能保留了微生物碳酸盐岩沉积和早期成岩的信息。3）纹层、凝块等微生物碳酸盐岩沉积结构机理及指示意义。4）微生物碳酸盐岩沉积环境,认为潮坪环境,特别是平均低潮面附近及其以上叠层石灰岩、凝块岩等微生物碳酸盐岩最为发育。依据国际微生物碳酸盐岩沉积学发展特点,本文针对国内相关领域进一步探讨了研究趋向,提出分类认识微生物碳酸盐岩现代沉积机理、重建古老微生物碳酸盐岩早期成岩过程、分类认识古老微生物碳酸盐岩沉积标志,这在当今微生物碳酸盐岩沉积学研究中显得尤为必要。     

辽东古元古宙成矿带中的变质蒸发岩及其意义

辽宁东部－吉林南部的古元古宙变质岩系中存在一些成分特殊的岩石。这些岩石的出现与蒸发岩有关，其突出特征是富含K、Na、B、Mg等组分。蒸发岩是特殊环境下（干旱气候）的沉积产物，其物质组成以Na、K、Ca的盐类矿物为主，还可含硼酸盐等组分。识别蒸发岩，尤其是变质蒸发岩的标志可以归纳为以下几点：（1）岩相及岩性组合；（2）特殊的岩石产状和组构；（3）高盐度的流体包裹体溶液和（4）硼、磷等同位素数据。辽东古元古宙大型硼矿床中电气石岩与硼酸盐之间的密切 成因关系提供了认识SEDEX型金属矿床中广泛分布的电气石岩和成矿流体成因的钥匙。     

生物岩的分类

生物岩是新兴交叉学科生物岩石学的主要研究对象，是生物作用形成的岩石，主要包括生物礁岩、非造礁生物骨骼和泥晶组成的岩石、微生物骨骼组成的岩石、微生物作用形成的岩石。以往的生物礁和微生物岩分类系统只包括了一部分生物礁岩和微生物岩，尚有一部分宏体生物形成的岩石类型和微生物形成的岩石类型没有准确命名。为了促进生物岩的研究，作者提出一个包括生物礁岩、非造礁生物骨骼碳酸盐岩、微生物岩和其他微生物成因岩石的统一的生物岩分类系统，包括4个层级24种基本岩石类型。新增的基本岩石类型包括生物泥晶岩、微礁岩、微屑岩、包壳石、微骨架岩、微绑结岩、丝状岩、微泥晶岩等。作者还对部分岩石例如骨架岩等的定义进行了补充修正与完善，讨论了生物岩研究中存在的4个问题。     

长江中下游地区若干铁铜(金)矿床中块状及脉状钙质夕卡岩的氧、锶同位素地球化学研究

报道了狮子山等若干夕卡岩型矿床和一个规模较大的无矿化夕卡岩脉中夕卡岩的O、Sr同位素研究结果。绝大多数夕卡岩的δ18O值介于5．0和8.5之间，低于本区闪长岩类岩石及沉积碳酸盐岩的δ18O值；夕卡岩的（87Sr／86Sr）值在0．706至0．709之间变化，与闪长岩类岩石及沉积碳酸盐岩的相近。研究区内的夕卡岩可能是火成成因而不是交代成因，极可能是在俯冲带环境产生的岩浆的分异产物。     

晋北晚古生代煤系高岭岩成因模式研究

本文主要研究了山西北部晚古生代煤系高岭岩的岩石、矿物、地球化学特征，确定了高岭岩的主要富集层位：（１）本溪组底部铝土质高岭岩；（２）太原组煤夹矸高岭岩；（３）山西组煤夹矸高岭岩。从而得到研究区高岭岩源岩一为风化壳化学风化作用产物，一为火山碎屑沉积物的结论。进而分析了不同层位、不同源岩高岭岩的成因模式：正常沉积高岭岩成因模式和火山碎屑成岩转化成因模式     

柴西南翼山地区藻灰岩层储层特征及成因分析①

对南翼山藻灰岩岩层储层特征及成因进行了系统研究。结果表明，南翼山藻灰岩沉积水体环境相对浑浊，但藻类仍能生长；该区藻灰岩岩石组成及类型复杂，主要的藻灰岩岩石类型有包心菜状叠层石、藻礁、指状叠层石、水平波状叠层石等；其主要为滨岸斜坡上低能潮上环境至高能潮下环境形成的沉积体，在重力等因素的作用下产生滑动或滑塌形成的微生物成因的滑塌混积岩；岩层物性好于其它岩层；藻灰岩层的成因决定了该地区单个沉积体规模小、分散、层薄。     

四川汉源-峨边地区上震旦统灯影组藻白云岩特征及成因研究

"藻白云岩"术语的提出已有五十年历史,震旦系藻白云岩以其巨大的厚度,精美的原生结构、构造,以及丰富的微生物化石和矿产资源而闻名,但至今其成因仍存在争议。以四川汉源-峨边地区上震旦统灯影组藻白云岩为研究对象,对其宏观的剖面、岩石学、原生构造特征,微观的白云石和微生物化石形态、原生结构特征,以及相应的地球化学特征进行了详细研究。结果表明:研究区灯影组藻白云岩为一套在潮坪和潟湖环境下形成的微生物（碳酸盐）岩的岩石类型组合,以藻黏结型的叠层状、纹层状、葡萄状和均一状（藻）白云岩为主要的次级类型;藻白云岩中主要发育原生的隐晶状微生物白云石和次生的纤维状拟晶白云石,其形成与蓝细菌、硫酸盐还原细菌、中度嗜盐好氧细菌和红藻等微生物的矿化作用密切相关:沉积-同生阶段,主要由微生物诱导矿化作用形成大量纳米似立方体粒状和（亚）微米级片状微生物白云石,同时共（伴）生纤维状文石和高镁方解石;同生-准同生阶段,主要由微生物影响矿化作用形成纳米球粒状和微米级不规则状、球状和卵状微生物白云石,同时纤维状文石和高镁方解石因微生物催化矿化作用和拟晶白云石化作用形成纤维状拟晶白云石;随后微生物白云石与拟晶白云石一起组成具纹层状、叠层状、均一状等构造的藻白云岩。对藻白云岩特征及成因的研究有助于理解微生物-矿物交互作用和过程的复杂性、多样性,也为前寒武纪微生物矿化作用、微生物白云石和拟晶白云石研究提供了新的实例。     

矿产沉积学:一个新的交叉学科方向*

矿产沉积学是一个沉积学与矿床学交叉而形成的新的学科方向。矿产沉积学属于应用基础学科,主要任务是应用沉积学(沉积动力学、流体动力学、物理化学、微生物沉积学等)的基本原理,探讨成矿元素的迁移—聚集机理和成矿颗粒的风化—搬运—沉积过程,从而恢复沉积矿产的古环境(沉积环境、古盐度、古碱度、古氧化还原条件)和形成背景(沉积盆地、古地理、古气候等),最终目的是确定矿床成因、成矿规律,建立成矿模式和找矿模型,进行成矿预测,为沉积矿产的找矿勘探提供科学依据。同时将成矿事件与重大地质事件相结合,揭示重大地质事件与成矿事件的耦合关系。     

豫西寒武纪叠层石演化特征及其与后生动物的耦合关系

作为微生物席建造物的叠层石记录了大量的古环境和古地理信息,在豫西寒武系出露18层叠层石,以宏观和微观沉积特征为基础,依据各组段叠层石丰度(层厚度)和分异度(形态类型)的演化,将豫西寒武纪叠层石划分为6个演化组合。从叠层石组合的微观纹层、微生物化石及其微生物席演化等方面,结合沉积学和生物化石特征,探讨了豫西寒武纪叠层石的幕式演化,分别为微生物岩-叠层石演化幕和微生物岩-灰岩演化幕。以中寒武世灰岩中微生物岩与遗迹化石的密度关系为例,并从整个寒武纪微生物岩与后生动物化石之间关系的角度分析,认为叠层石微生物岩演化与后生动物之间并非只是简单的“此消彼长”,而是一种动态平衡的耦合关系。     

Ore sedimentology: A developing interdisciplinary research direction of sedimentology

Ore sedimentology is a new interdisciplinary research direction based on the combination of sedimentology and ore deposit geology. Ore sedimentology belongs to applied fundamental research and its main task is to apply the basic principles of applied sedimentology(sedimentation dynamics,fluid dynamics,physics,chemistry,and microbial sedimentology)to explore the transfer and accumulation of ore-forming elements and the weathering-transportation-deposition process of ore-forming particles. After obtaining above-mentioned information,we can reconstruct the palaeoenvironment factors of sedimentary ore deposits(e.g.,sedimentary environment,palaeosalinity,palaeo-alkalinity,palaeo-redox)and their forming background(e.g.,sedimentary basin,palaeogeography,palaeoclimate). This research aims at providing scientific basis for prospecting of sedimentary ore deposits. To achieve this goal,we need to constrain the origin of ore deposits,summarize the ore-forming rules,build the ore depositional and the prospecting model. Our study cases indicate that there were couplings between the sedimentary ore-forming events and important key geological events.     

沉积学研究热点与进展:第19届国际沉积学大会综述

基于第19届国际沉积学大会资料,分析了当前国际沉积学研究热点和研究进展,指出除了资源沉积学研究持续走热外,全球气候变化沉积记录、深水沉积与事件沉积和碳酸盐与微生物沉积成为当前沉积学3大热门研究领域。全球气候沉积记录领域的进展表现在气候的沉积记录载体研究,特殊地质时期或地域气候效应及早期气候宏观变化规律研究;深水沉积与事件沉积领域的进展包括水力跳跃、深水实地监测等重力流沉积过程研究,地震、海啸、洪水、火山等事件沉积学及重力流沉积预测及油气勘探;碳酸盐与微生物沉积领域的进展包含冷水碳酸盐沉积和微生物对碳酸盐沉积的控制。对比表明,中国沉积学研究在环境上关注河湖等陆相多,风成、冰川和海岸等研究较薄弱;性质上以资源沉积学等应用研究为主导,沉积动力过程等基础研究薄弱;热点领域上对深水沉积和非常规油气领域关注多,但多局限于沉积现象描述与油气勘探开发实践。笔者指出,注重碎屑物沉积动力过程和源—渠—汇系统分析,及时引进深水和冷水碳酸盐沉积理论、发展生物地质学,充分利用大量科探和油田钻孔资料开展全球气候研究,是近期中国沉积学突破的可能方向。     

从席底构造到第五类原生沉积构造:沉积学中具有重要意义的概念

发育微生物席或微生物膜的沉积底被形象地称为席底,在席底上由于微生物席的发育使沉积物富黏性而抗水流改造,并在沉积面和沉积层内形成一系列奇形怪状的原生沉积构造,如变余波痕、皱饰构造、微生物席碎片、纺锤状或次圆状收缩裂缝等等,这些构造都归为席底构造;与席底相对应,那些不发育微生物席或微生物膜的沉积面则称为混合底,在混合底上单个沉积颗粒受到水流剪切与变形作用的改造而形成诸如正常波痕等原生沉积构造,这些沉积构造则归为混合底构造。席底和席底构造的概念很重要,用来专指微生物沉积作用的产物而区别于混合底和混合底构造。从沉积学概念的演变方面分析,混合底构造就是1964年Pettijohn和Potter所定义的原生沉积构造,他们曾经将其归为4大类并且沿用至今;席底构造也就是微生物形成的(或相关的)原生沉积构造,由于其在形成机理和形态上与Pettijohn和Potter所定义的原生沉积构造存在较大的区别,Noffke 2001年认为其应该具有合适的分类位置,所以就将席底构造归为“第五类原生沉积构造”并纳入Pettijohn和Potter 1964年的原生沉积构造的分类体系之中。从席底构造到第五类原生沉积构造,概念的演变表明了万能的微生物在沉积作用过程中的重要性以及沉积学家对微生物沉积作用认识的深入。这些相关的沉积构造及其所形成的席底,就像叠层石(被当作正生长原生沉积构造)一样在前寒武纪地层之中较为普遍。随着后生动物的大规模出现而造成的寒武纪“农艺革命”(Agronomic revolution)的开始,显生宙的席底及其相关的席底构造多出现在那些不适宜后生动物居住的地方并大多被混合底及其相关的混合底构造所替代;因此,与微生物相关的原生沉积构造,除熟知的叠层石以外,在席底上发育的一系列原生沉积构造,由于其具有特别的指相意义并有助于古环境重塑而被很自然地归到“第五类原生沉积构造”。该类构造由于其在前寒武纪的普遍性和显生宙的局限分布性,特别是在生物大灭绝事件之后的灾难性泛滥,对于研究地球表层环境的演变具有重要意义。所以说,从席底构造到第五类原生沉积构造,是近年来沉积学发展过程中所出现的较为重要的基本概念。根据这一重要概念,对前寒武纪地层中一些常常被认为是遗迹化石、长期以来存在的“臼齿状构造谜”(Molar-tooth structure enigma)等奇形怪状的沉积构造的成因以及从前寒武纪到显生宙地层中均有分布的特殊的纹理化构造等,将会得到一些更加合理的认识;另一方面,关于微生物形成的原生沉积构造的研究,对于了解地球表层生物变化与沉积变化之间的复杂关系将会发现更多的新问题而得到进一步的思考与研究。     

沉积学发展及油气勘探领域热点问题概述

沉积学发展经历了萌芽与初步形成、沉积岩石学到沉积学、沉积学全面发展3个阶段.研究范畴从微观到宏观,从沉积岩的岩类学特征深入至成因探讨,从岩石观察到对沉积相的解释.层序地层学、地震沉积学是沉积学定性到定量化研究的开端,地球化学、数值模拟和实验技术是实现定量化的有效途径.总结了当前油气勘探领域中沉积学的热点问题,如地震沉积学的理论研究和实际应用,深水沉积的识别,白云岩的成因,浅水三角洲在油气勘探开发中的发展前景,旋回地层学及全球变化沉积学的发展与挑战等,为新的理论方法和技术手段的进一步完善提供基础信息.     

“从最高到最深”—从第17届国际沉积学大会看沉积学研究前沿

第17届国际沉积学大会于2006年8月27日至9月1日在日本福冈市召开。做为四年一次的国际沉积学盛会,大会讨论了微生物过程和沉积成岩作用、深海与陆缘沉积过程及产物、沉积记录与重大地质环境演化、火山-沉积大地构造,以及与人类活动密切相关的环境沉积学与资源问题等热点领域,其中大多将会继续成为未来若干年内国际沉积学的重要发展方向,并可能成为今后理论沉积学创新的重要生长点。但是在本次大会上,对陆相（或非海相）沉积与大陆构造、活动古地理、盆地流体动力学及相关成岩作用的研究并未形成热点。与国际沉积学研究强国相比,认为我国沉积学研究是危机与机会共存;我们不仅在服务国民经济方面,而且在国际沉积学前沿研究领域应该占有重要地位。      

当今沉积学研究热点讨论——第20届国际沉积学大会评述

第20届国际沉积学大会于2018年8月13日-17日在加拿大魁北克城召开。来自51个国家、930余名专家学者参加了本次会议。基于本届大会论文专题设置情况,指出目前沉积学研究热点主要包含人类世沉积学、湖泊沉积环境、深水沉积过程、“源-汇”系统、微生物岩沉积学及沉积过程模拟等多个主要方面。当前人类活动对地貌影响、沉积物收支平衡影响不容忽视;湖泊沉积砂体研究不仅具有油气勘探价值,而且对古气候研究具有重要意义;沉积深水重力流的流态特征、沉积机理及实地监测等研究取得较大进展;“源-汇”系统研究思想在盆地构造演化、源区母岩性质及沉积物分散样式等方面具有更加实际的指导意义;微生物岩沉积学研究进展包括微生物矿化作用、成岩作用及其对于古地理重建的意义等方面;沉积物风化过程及其在不同环境下搬运及沉积过程是目前沉积学物理、数值模拟的主要内容。就近年来国际沉积学会议热点以及国际重点地质研究计划的实施情况来看,认为深时沉积记录、过程-产物研究方法、多学科交叉渗透是未来若干年内沉积学的发展方向。我国当今沉积学研究以应用沉积学为主,除了重视现代实验分析技术,还应加强野外基本地质研究方法和沉积过程机理研究。在沉积学快速发展的黄金时期,应抓住难得的机遇,不断将我国沉积学研究推向国际先进水平。     

当代沉积学研究的新进展与发展趋势——来自第三十一届国际地质大会的信息

本文为笔者根据第三十一届国际地质大会的200余篇与沉积学相关的论文摘要综合编写而成。评述了当代沉积学研究的最新进展与发展主要，主要包括:碎屑岩、碳酸盐岩及混合沉积的环境变化及其演变；沉积盆地分析与大地构造沉积学；层序地层学；冰川事件沉积学；全球变化沉积学；环境沉积学；资源沉积学；生物礁及白云岩成因；碳酸盐成岩作用等。重点阐述了现代沉积学研究应向多学科交叉渗透、多种高新技术的引用和多领域应用的方向发展。未来沉积学研究以人类的生存与发展所依托的环境、气候和资源为服务对象，才会有更加旺盛的生命力和美好的未来。