华北地台西缘早—中寒武世之交的核形石:微组构与生物矿化机制研究

内蒙古乌海地区毛庄组上部灰岩产大量核形石,其内核与包壳含丰富的矿化细菌和有机质残余。显微观察显示:内核以微晶质为主,含少量生屑和陆源碎屑;包壳由亚毫米级亮/暗纹层交互构成。亮层具微亮晶—微晶混合组构,以自养蓝细菌居多;暗层以微晶质为主,富含异养细菌和黄铁矿莓球;这种差异表明两种纹层具不同的生物矿化机制,但都是微生物-化学过程与环境相互作用诱发碳酸盐沉淀并矿化微生物质的结果。超微研究表明:纹层内含大量纳米球粒(40~200 nm),与非晶质胞外聚合物(EPS)密切共生,可能源于EPS的降解。纳米球粒通过粘结-融合形成多面体(0.2~5μm),并进一步集合形成微米级微晶质球粒,后者常被齿状亮晶质环边包围。在寒武纪核形石内部观察到的这种多级微组构的有序组合及其与细菌残余和有机质的规律性配置关系,与近代矿化微生物席和实验研究中观察到的情况相似。本研究认为寒武纪核形石包壳纹层的形成可能与现代微生物席的矿化机制相近,都是微生物与环境相互作用诱发碳酸盐沉淀并矿化有机质的结果。     

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.      

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。     

川西北甘溪地区吉维特阶核形石特征、成因及地质意义

川西北龙门山前甘溪地区吉维特阶发育一套厚2~3m灰-深灰色微生物岩,由直径0.1~4.0cm的核形石组成,其核心皆由早期葛万藻及其他生物碎屑组成,包壳由具同心圈层结构的亮色和暗色含葛万藻的纹层组成,并可分为球状、帽状和变形状3类核形石微生物岩,垂向上可分4个旋回,从底到顶核形石密度和粒径总体变密、变大,平面上呈不均匀发育。核形石样品具不同程度的δ~(13)C、δ~(18)O值负偏移和~(87)Sr/~(86)Sr正偏移特征,表明核形石微生物岩层遭受过古表生期大气淡水的影响,其中亮色纹层与球状核形石微生物岩受大气淡水影响最为强烈,核形石是在葛万藻发育、水流扰动及大气淡水参与的环境下,葛万藻包覆于生屑的外缘而成,藻类越发育、水体能量越高、沉积环境越稳定,形成的核形石粒径越大、丰度越高。核形石微生物岩在纵、横向分布特征,表明在全球中泥盆统艾菲尔期—吉维特期海平面上升背景下,龙门山地区吉维特金宝石组末期表现为至少6期次脉动式且逐渐强烈的构造抬升作用,造成该地区金宝石组末期海平面大幅下降而暴露于地表遭受大气淡水的淋滤作用。     

塔里木盆地塔中台地上奥陶统良里塔格组核形石成因研究

塔里木盆地塔中台地上奥陶统良里塔格组礁滩相中核形石大量发育。本文选取5口钻井取心样品,从核形石形态、粒径大小、纹层磨损度、圆度几个方面进行镜下统计分析。镜下观察核形石有长条状、扁平状、偏心椭圆形、椭圆形、卵圆形、圆形等形状,平均粒径在0.1～2.5 cm之间,核心颗粒以生屑颗粒为主。核形石的纹层磨损度在泥粒岩中为轻度,在颗粒岩中为重度,泥粒—颗粒岩居中。研究认为,促使塔中台地上奥陶统核形石形成的因素包括水动力能量、微生物、碎屑颗粒的累积量等,其中水动力能量占主导地位。能量过低,核形石扁平;能量适合,核形石纹层均匀且厚;能量过强,核形石处于磨蚀状态。水流的强烈冲刷作用会破坏微生物对颗粒的黏附作用,使砂屑生屑核形石滩转变为砂屑生屑滩。     

伊拉克M油田白垩系Mishrif组层序构型及储层展布

为明确伊拉克M油田白垩系Mishrif组碳酸盐岩储层展布规律及控制因素,基于岩芯、测井和铸体薄片资料,在三级层序地层格架的控制下,通过岩相分析识别碳酸盐岩地层暴露面、岩性转换面和最大海泛面,将Mishrif组划分为6个四级层序（SQ1~SQ6）。结果表明:研究区发育浅滩暴露型、局限环境暴露型、浅滩非暴露型和长期暴露风化型4种层序构型,每种层序的沉积环境,体系域类型、层序界面特征、暴露时间及对储层的控制等存在差异。浅滩暴露型层序高位体系域晚期发育厚壳蛤滩、生屑滩及滩前等高能沉积型储层;局限环境暴露型层序界面以薄层炭质泥岩为特征,主要发育台内滩储集层,高位体系域顶部致密胶结带可作为物性隔层;浅滩非暴露型层序界面为岩性转换面,高位体系域发育潮道和生屑滩等高能沉积储层;长期暴露风化型层序高位体系域发育生屑滩储层,低位体系域形成的风化角砾岩带可作为良好的物性隔挡层。在深水沉积环境和潟湖沉积环境中,与生物扰动作用相伴生的白云化作用有效地改善沉积物的结构组分,形成了多套薄层低能成岩型储集层。     

四川江油马角坝地区船山组核形石基本特征及其环境意义

四川江油马角坝地区船山组核形石十分发育,类型多样。基于对其内部显微结构的研究发现核形石核心和纹层各有5种类型,并伴随有3种圈层"构造"。基于对其核心、纹层和形态的研究将研究区核形石分为大球状核形石、小球状核形石、长棒状核形石、帽状核形石、不规则状核形石和复合核形石等6大类,并将它们划分成3种沉积环境,即台地边缘滩、开阔台地和局限台地,并探讨了碳酸盐岩地层中核形石的分布、形成环境和沉积环境的耦合关系。高含量、大颗粒、纹层厚度大于核心厚度、纹层复杂、核心组分与基质组分存在较大差异,亮晶胶结的核形石的形成环境与沉积环境不一致,即核形石形成于水动力较弱的局限台地或开阔台地环境,强水动力使核形石发生磨圆,基质生物碎屑破碎,进而沉积于水动力较大的台地边缘滩环境。中等含量、中等粒度、纹层简单、与完整生物碎屑共存且粒径类似、亮晶胶结的核形石的形成环境与沉积环境类似,即部分生物碎屑在中等水动力条件下,处于悬浮状态,捕获和粘附碳酸盐质点,当个体增大和水体环境变化时,核形石就地沉积于中等能量的开阔台地环境。含量低、粒径变化大、纹层厚度小于核心厚度、纹层简单、形状易受核心的影响,纹层外壳凹凸不平,基质生物含量低、泥晶基质含量特别高的核形石的形成环境与沉积环境一致,即形成并沉积于水动力偏弱的局限台地环境。     

安徽奥陶系石灰岩中含铁非骨架核形石的成因及其聚铁作用

安徽下扬子区下奥陶统顶部到中奥陶统的灰色生物屑微晶灰岩中,产出一种含铁的非骨架核形石。它形成于宁镇-皖南碳酸盐台地两侧边缘的浅水到潮坪环境中。这种核形石是由蓝绿藻以生物碎屑为核心,围绕核心以底部滚动和悬浮方式生长成同心圆状多层包壳的椭球体,有柱核形石和层柱核形石两种类型。蓝绿藻呈核形石生长过程中,吸附铁质形成含铁核形石,并能吸附铜、铅等金属元素。     

豫西渑池地区寒武系第三统馒头组二段的核形石

豫西渑池地区寒武系第三统馒头组二段主要由紫红色、褐黄色页岩夹叠层石灰岩、核形石灰岩和鲕粒灰岩组成,其 下部灰岩中富含核形石,形态和纹层结构多不规则,可见弯曲、不分枝的葛万菌(Girvanella )管状体呈密集而不规则的网 状缠绕于核心和暗色纹层中,在亮纹层中则少些。含核形石地层呈薄层或透镜状夹于鲕粒灰岩之间或被潮上带泥岩覆盖, 形成于低能的滨岸鲕粒滩滩间或滩后洼地。从核形石的特征可以看出,后生动物的匮乏或衰退是渑池地区馒头组二段核形 石产生的决定性因素,不同的水动力条件造就了核形石形态类型的多样化,持续动荡的高能条件和大量泥质(陆源物质) 供应直接导致了核形石消亡。     

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。     

中韩寒武系地层对比——以北京西山和韩国太白地区为例

韩国太白地区位于朝鲜半岛中东部,包含一套古生代地层,发育有下古生界寒武系地层,露头良好,易于观察。北京西山地区与韩国太白地区寒武系地层在岩性、沉积环境演化方面具有一定的可对比性。通过研究北京西山地区与韩国太白盆地上寒武统地层的岩性、沉积环境和古生物群特征,得出两者在构造演化之间的联系。     

松辽盆地白垩系青山口组核形石的发现及其环境意义

在松辽盆地上白垩统青山口组中首次发现核形石灰岩,见于细砂岩、粉砂岩和泥质岩层系中。核形石有三种类型：环状、石笋状和姜状核形石。多数核形石由核心和多环纹层组成,少数具不明显核心或呈单层环状。该套核形石形成于湖泊三角洲前缘分流河口砂坝侧翼的水下分流间湾环境。地形坡度和三角洲前缘的生长,致使核形石普遍发生准同生变形。由于核形石出现于青山口组二、三段,处于温湿向干热气候转变时期,因此核形石可能作为重要的古气候变迁标志。     

中国南北方元古代地层之衔接部位─—小秦岭元古界剖面特征

小秦岭地区元古代地层发育良好，顶、底界线清楚，下伏地层为太古界太华群，其上被寒武系平行不整合覆盖；元古界自下而上分为中元古界铁铜沟组、熊耳群、高山河组、龙家园组、巡检司组、杜关组、冯家湾组和上元古界石北沟组、罗圈组，其构造简单、层序清楚，含有丰富的叠层石、核形石及微古植物化石，各类沉积相标志十分发育。1982年已被列为陕西省自然保护点。     

豫西苗岭统馒头组二段皱饰构造与遗迹化石共生特征*

埃迪卡拉纪以来,微生物与后生动物之间呈此消彼长的关系,但在寒武纪苗岭世却出现了微生物成因沉积构造和后生动物扰动构造短暂共存的现象。笔者在豫西馒头组二段下部识别出包括皱饰构造与微生物席裂构造在内的2种微生物成因沉积构造,对皱饰构造与遗迹化石的共生关系进行了分类,建立了席上足辙迹(Monomorphichnus henanensis)与牧食迹(Jinningichnus badaowanensis)、席下水平漫游迹(Planolites montanus)、席下深层泥岩中生物扰动共3种微生物席与后生动物的共生模式和生态演化模型。上述研究表明,具有特殊环境耐受性的“机会主义”动物在食物来源较为宽松的潮坪环境中与微生物席共存,这种微生物席与后生动物短暂而“和谐”的共存关系不仅延续了埃迪卡拉纪双方的部分共生特征,且在以混合底为主导的显生宙生态环境中得到了进一步变化与发展。     

中国东部断陷湖盆细粒沉积岩岩相划分方案探讨——以渤海湾盆地南部古近系细粒沉积岩为例

细粒沉积岩岩相研究是烃源岩和页岩油、致密油储层研究的重要基础,鉴于我国陆相断陷湖盆环境多变和细粒沉积岩类型多样、岩石组合类型复杂的特点,需要进行细粒沉积岩岩相分类。以渤海湾盆地南部古近系细粒沉积岩发育段为研究对象,通过厘米级岩芯观察描述、岩石薄片鉴定、激光共聚焦显微镜观察分析等技术,研究细粒沉积岩基本特征。陆相断陷湖盆细粒沉积岩岩相划分可以按照(1)宏观岩芯精细观察描述,归纳垂向岩石类型组合;(2)分析沉积微环境;(3)对不同岩石类型组合进行X射线全岩矿物衍射和TOC测试,划分岩石类型和岩相大类;(4)微观镜下剖析纹层叠置关系;(5)分析成因和形成机制,对岩亚类细分等5步进行。岩相大类划分要简洁,是为满足油田勘探工作易于操作、建立与常规测井资料之间关系等要求;亚类细分是便于研究微观源储关系、分析沉积微环境和储层微观结构等。     

同生-准同生期大气淡水溶蚀对微生物碳酸盐岩储层的控制作用:以塔里木盆地下寒武统为例

微生物碳酸盐岩是中国震旦—寒武纪古老地层的重要组成部分,勘探已经证实微生物碳酸盐岩可以形成储层,明确这类储层成因并进行有效预测对于古老碳酸盐岩勘探有重要意义。然而针对塔里木盆地寒武系微生物碳酸盐岩储层成因,尚未形成统一的认识,不同学者提出了诸如同生-准同生期溶蚀、埋藏/热液溶蚀或多种流体综合作用等成因解释。本次研究选择塔里木盆地西北缘什艾日克和肖尔布拉克剖面寒武系肖尔布拉克组为重点研究对象,通过露头和薄片观察、阴极发光和碳氧同位素分析等手段,研究了早成岩期大气淡水溶蚀作用对微生物碳酸盐岩储层形成的影响。结果表明:(1)研究区寒武系肖尔布拉克组识别出4种微生物碳酸盐岩岩石类型,分别是叠层石白云岩、凝块石白云岩、泡沫绵层白云岩和与蓝细菌相关的(含砾)颗粒白云岩;微生物碳酸盐岩建造具有复杂的孔隙系统,常见的孔隙类型包括晶间孔、溶孔、不同尺度的溶洞以及裂缝等,但是溶蚀孔洞是最主要的孔隙类型。(2)同生-准同生期大气淡水溶蚀是孔隙形成的主要原因,有三方面证据。一是微生物碳酸盐岩建造顶部发育小型溶蚀坑。二是新月形胶结物和胶结不整合现象表明经历了短期暴露。新月形胶结物通常被看作是渗流带成岩作用的产物。胶结物不整合是指在颗粒与埋藏期形成的粒状胶结物之间部分缺失了纤状等厚环边胶结物,这些缺失的纤状胶结物可能是准同生期被大气淡水溶解了。三是胶结物具有斑状中等亮度阴极发光特征,明显有别于表生岩溶与埋藏环境胶结物的阴极发光特征;此外大气淡水是导致微生物丘顶部样品氧同位素值较原岩负漂的原因。(3)储层具有非均质性,分布受微生物丘沉积结构和相对海平面变化控制。微生物丘可以分为丘基、丘核和丘盖三部分。其中丘基主要由凝块石白云岩组成,丘核以泡沫绵层白云岩为主,丘盖主体是含砾颗粒白云岩。储层物性丘核最好,其孔隙度平均为5.47%;丘盖次之,为4.27%;丘基较差,为2.01%。微生物建造岩石组成差异是造成储层非均质性的主要原因。     

柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微地块早古生代岩相古地理

通过对柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微地块的野外地质调查及精细观察,根据剖面中发育的岩石组合关系、沉积构造特征以及地层接触关系,对该区早古生代寒武纪—早奥陶世沉积及岩相古地理特征进行了详细研究。认为早古生代欧龙布鲁克微地块处于火山岛弧弧后区域,柴北缘洋俯冲及陆陆碰撞控制了该时期的盆山格局与沉积充填演化。欧龙布鲁克微地块下古生界主要发育一套海相碳酸盐岩建造,仅在寒武系底部以及下奥陶统存在陆源碎屑沉积。从岩石组合来看,沉积相类型大致可划分为蒸发潮坪相、局限台地相、开阔台地相、台地边缘相和复理石盆地沉积5大类及相应的亚类。研究区早古生代整体处于海侵状态,欧龙布鲁克微地块早寒武世经历蒸发潮坪沉积,中、晚寒武世海侵范围逐步扩大,研究区接受了一套以浅海碳酸盐岩建造为特点的局限台地—开阔台地沉积。早奥陶世基本继承了寒武纪海侵范围,欧龙布鲁克微地块沉积环境向台地边缘浅滩—前缘斜坡转变,直至早奥陶世晚期台地相向中南方向迁移而形成于高海平面下的台缘斜坡—欠补偿深水陆棚沉积环境。     

贵州南部紫页1井威宁组沉积微相特征及其沉积演化

贵州南部紫云地区的威宁组以台地边缘藻丘沉积为主要特征。紫页1井钻孔岩芯显示:威宁组总体由台地边缘礁（丘）向局限台地、开阔台地过渡的海退进积层序,其间包括台地边缘藻（丘）、局限台地、开阔台地三个亚相,发育生物粘结岩(SMF7)、有骨屑颗粒的生屑灰泥质颗粒石灰岩/颗粒质灰泥石灰岩(SMF10)、核形石砾屑碳酸盐岩/颗粒灰岩(SMF13)、集合颗粒灰岩微相(SMF17)、均质无生物泥晶灰岩微相(SMF23)、岩屑漂浮岩/砾屑碳酸盐岩/角砾岩微相(SMF24)六个微相;威宁组的沉积充填序列由六个岩性组合基本相同、沉积环境、沉积微相特征大致相似的沉积旋回构成。每一个沉积旋回均以台地边缘礁（丘）相的藻凝块灰岩为主体,向上则渐变为局限台地、开阔台地相的生物碎屑灰岩,表明威宁组至少经历了六次海平面升降变化过程;威宁组的出现代表了罗甸—水城北西向槽盆边缘斜坡相的打屋坝组富有机质泥页岩的终结。      

Microbial dolomite in the sabkha environment of the middle Cambrian in the Tarim Basin,NW China

In the Tarim Basin, dolomite, which formed during the middle Cambrian associated with evaporites, has been attributed to the sabkha-style dolomite formed during the syndepositional period. The sedimentary microfacies suggests dolomite formation in the middle Cambrian is an ancient analogue of the sabkha of Abu Dhabi. Poorly crystallised dolomite spheroids or ovoids within or on the surface of dolomite crystals are a common phenomenon that can be widely observed in different stromatolites in the upper part of the intertidal zone and strongly resemble the morphology in modern sabkha dolomite-producing microbial mats and in microbial culture experiments. These lines of evidence suggest organic substrates for dolomite nucleation. Dolomite formation in the middle Cambrian in the Tarim Basin has been considered a classic analogue for carbonate and evaporate assemblages. The extent of microbial dolomite in ancient sabkha environments is proposed as an alternative model for dolomite formation, in which the mineral properties of organic substrates play a crucial role.