广西隆安都结剖面下石炭统都安组上部鲕粒类型及其地质意义*

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,为古气候和古海洋环境的重要指示器。为了深入认识此类特殊颗粒的成因机制、形成环境及地质意义,对广西隆安地区都结剖面下石炭统都安组上部含鲕粒地层开展了古生物学、沉积学和岩相学研究。研究区共识别出5种主要的鲕粒类型: 放射状纹层鲕粒(O1)、规则同心放射状纹层鲕粒(O2)、不规则同心放射状纹层鲕粒(O3)、泥晶鲕粒(O4-A和O4-B)和复合鲕粒(O5)。各类鲕粒的显微组构和沉积环境指示其具有不同的形成过程,其中水动力条件影响和控制着鲕粒的发育和分布情况。研究区含鲕粒地层形成于维宪期末—谢尔普霍夫期,恰好对应早石炭世晚期冰川作用的开始。受冰川作用影响,全球海平面频繁波动,研究区地处低纬度地区并以浅滩和潮坪沉积环境为主,为鲕粒的形成提供了适宜的水体条件,即温暖、动荡的浅水环境。此外,含鲕粒岩层内广泛发育钙质微生物和微生物席,说明微生物活动在研究区较为常见,可能与鲕粒的形成过程具有一定的关联。     

广西隆安都结剖面下石炭统都安组上部鲕粒类型及其地质意义

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,为古气候和古海洋环境的重要指示器。为了深入认识此类特殊颗粒的成因机制、形成环境及地质意义,对广西隆安地区都结剖面下石炭统都安组上部含鲕粒地层开展了古生物学、沉积学和岩相学研究。研究区共识别出5种主要的鲕粒类型:放射状纹层鲕粒(O1)、规则同心放射状纹层鲕粒(O2)、不规则同心放射状纹层鲕粒(O3)、泥晶鲕粒(O4-A和O4-B)和复合鲕粒(O5)。各类鲕粒的显微组构和沉积环境指示其具有不同的形成过程,其中水动力条件影响和控制着鲕粒的发育和分布情况。研究区含鲕粒地层形成于维宪期末-谢尔普霍夫期,恰好对应早石炭世晚期冰川作用的开始。受冰川作用影响,全球海平面频繁波动,研究区地处低纬度地区并以浅滩和潮坪沉积环境为主,为鲕粒的形成提供了适宜的水体条件,即温暖、动荡的浅水环境。此外,含鲕粒岩层内广泛发育钙质微生物和微生物席,说明微生物活动在研究区较为常见,可能与鲕粒的形成过程具有一定的关联。     

豫西宜阳地区寒武系馒头组鲕粒中的泥晶方解石特征及其成因

依据鲕粒的形态、结构及方解石组成,将豫西宜阳地区寒武系馒头组鲕粒灰岩中的鲕粒分为4种类型:不规则放射状泥晶鲕粒、泥晶套亮晶表皮鲕粒、同心放射状泥晶鲕粒和规则放射状微亮晶鲕粒。这些鲕粒多由泥晶方解石组成,且泥晶方解石可出现在鲕粒的不同部位,从而与研究区张夏组的鲕粒明显不同,后者由亮晶方解石组成。在电子显微镜下,鲕粒中的泥晶方解石表现为六边形蜂格和片状壁,而这种结构被认为是细菌或蓝细菌的细胞结构,是由附着的微小晶粒呈切向围绕细菌或蓝细菌排列所致。构成蜂格结构的矿物主要为碳酸钙,其被认为是蓝细菌死亡后灰泥化的结果。由此可见,鲕粒中泥晶方解石的形成与微生物的生命活动密切相关,这对于阐明鲕粒在其形成过程中受到微生物的影响具有重要意义。     

光合作用生物膜诱发的放射鲕粒:以江苏徐州贾旺剖面寒武系苗岭统张夏组为例*

几年来针对巴哈马现代文石鲕粒的持续性研究表明,微生物和细胞外聚合物质(EPS)在鲕粒的形成和发育中起着关键而重要的作用,从而产生了一个重要的认识,即: 鲕粒可以看作是“纹层状的有机沉积构造”并遵循着微生物岩体系的一些形成特征。但是,鲕粒30亿年的发育历史、多样化的产出环境、特征性的矿物构成和各种各样的沉积组构,确实赋予了鲕粒生长和形成机理的复杂性和神秘性,因为鲕粒在何处而且如何形成、以及鲕粒究竟记录着何种生物与非生物过程的许多问题还存在剧烈争论。来自于江苏徐州贾旺剖面苗岭统张夏组上部鲕粒滩相灰岩,由较为典型的方解石放射鲕粒所组成,表现出放射状、放射—同心状和泥晶质的沉积组构,而且在鲕粒核心、鲕粒皮层以及在鲕粒间的不规则团块或凝块的暗色泥晶质构成中高密度地保存着精美的葛万菌(Girvanella)化石,进一步表明了这些暗色泥晶构成代表着较为特征的光合作用生物膜,从而提供了一个苗岭世方解石海中放射鲕粒形成较为直接的微生物证据,以及与光合作用生物膜之间复杂的成因联系,因为葛万菌是相对较为肯定地类比于近代钙化织线菌(Plectonema)的丝状蓝细菌化石,尽管还可类比于现代的伪枝菌(Scytonema)。虽然形成放射状鲕粒皮层的放射纤维状方解石的沉淀作用确实不能解释为直接的微生物沉淀作用的结果,但是,这些放射鲕粒确实表现出光合作用生物膜诱发、滋养并促进了放射纤维状方解石皮层增生作用的重要证据,为拓宽“鲕粒谜”的阐释提供了一个较为重要的典型实例,而且还成为寒武纪苗岭世方解石海与后生动物辐射相耦合的蓝细菌繁荣的重要证据。     

江苏徐州大北望寒武系鲕粒及鲕粒灰岩特征

徐洲大北望地区寒武系鲕粒灰岩层数众多,结构、类型复杂,形状多样,其中以放射鲕、同心鲕及放射－同心鲕为主。下寒武统多为生物鲕,中寒武统为同心－放射鲕且白云岩化,上寒武统中多为放射鲕,干裂鲕（或泥晶化）,成因类型复杂。     

渝北巫溪鱼鳞剖面灯影组鲕粒沉积特征及其地质意义

鲕粒是恢复古海水性质和古环境的重要载体。通过对巫溪鱼鳞剖面震旦系地层的实测,发现该剖面鲕粒发育于灯影组二段上部,且可以划分为两个鲕粒层。底部鲕粒层(鲕粒层A)厚约5.5 m,顶部鲕粒层(鲕粒层B)厚约1.4 m,两个鲕粒层之间为厚约2.4 m的泥—粉晶云岩。显微特征表明,鲕粒虽然完全白云石化,但纹层特征保存良好。鲕粒类型以泥—微晶鲕为主,同心鲕和同心—放射鲕次之,其余类型鲕粒发育较少。研究区灯二段鲕粒云岩为台地浅水鲕粒滩沉积,同心鲕和同心—放射鲕指示较强的水动力条件,泥—微晶鲕发育于水体相对较为安静的环境,而破碎再生鲕则可能与风暴事件相关。保存清晰的纹层可能表明鲕粒云岩是早期拟晶白云石化后的产物,因此灯影二段上部鲕粒白云岩是研究前寒武海水性质的良好载体。鲕粒纹层以同心状和同心—放射状主,指示灯影期海水性质可能为文石海。     

寒武纪丝状蓝细菌生物膜主导和诱发的巨型鲕粒:以河南新安县石井剖面苗岭统徐庄组为例*

多样化的产出环境和30×10⁸年的分布历史表明,鲕粒成因一直是一个谜一样的沉积学难题,争论的关键问题是其究竟是有机(微生物)成因还是无机成因。来自于华北地台寒武系苗岭统徐庄组鲕粒滩相灰岩顶部的方解石巨鲕表现出同心状、放射—同心状和泥晶质的沉积组构,在鲕粒核心和鲕粒皮层中保存着精美的葛万菌(Girvanella)化石所主导的光合作用生物膜的钙化作用残余物,这为研究鲕粒形成与光合作用生物膜之间复杂的成因联系提供了一个较为直接的微生物证据,因为葛万菌可相对较为肯定地类比于近代的钙化织线菌(Plectonema)丝状蓝细菌化石。所以说,在伴随着后生动物辐射的寒武纪蓝细菌繁盛的方解石海中,尽管形成放射状鲕粒皮层的放射纤维状方解石的沉淀作用机理还没有得到完全彻底的了解,但是这些巨鲕确实表现出光合作用生物膜诱发、滋养并促进了鲕粒形成的直接证据,进一步支持了“鲕粒沉积可以作为一种不同的微生物岩体系新类型”的重要科学理念。     

北京西山下苇甸剖面寒武系徐庄组鲕粒研究

对北京西山下苇甸剖面寒武系徐庄组鲕粒灰岩进行了观察和研究,在其中不仅发现了有核及无核同心-放射状鲕、单(或多)晶鲕、泥晶鲕和复合鲕,而且还发现了暗色颗粒包壳、凝聚颗粒和黄铁矿聚集体等特殊组构。暗色颗粒包壳的发现尚属首次,其可能是丝状蓝细菌菌体的残留物。凝聚颗粒由方解石或白云石构成,可能代表了微生物席内的含氧气泡。生物碎屑上的附着体可能是微生物群落的痕迹,在其内部发现有类似鲕粒的球状颗粒。复合鲕胶结松散,包壳不发育,表明其可能形成于相对稳定的水体环境。研究表明,徐庄组鲕粒可能形成于水动力条件相对较弱的浅海环境中,微生物在鲕粒的形成过程中发挥了较大的作用。     

鲕粒原生矿物识别及对海水化学成分变化的指示意义

鲕粒是碳酸盐沉积过程中一类非常特殊的颗粒类型, 为研究当时的沉积背景、水动力条件、气候环境, 甚至储层特征提供了重要线索。然而, 鲕粒的矿物组成及控制因素问题, 长期受到忽视。组成鲕粒的原生矿物类型在地质历史时期呈周期性变化, 在显生宙表现为三个以文石和高镁方解石占主导的时期以及两个以低镁方解石占主导的时期, 这也被称作“文石海”和“方解石海”时期。原生矿物的组成, 制约着鲕粒的纹层结构、保存程度以及成岩特征, 还蕴含着海水化学成分变化的线索。鲕粒原生矿物识别主要依据:①原生纹层结构;②保存程度;③微量元素浓度, 尤其是Sr-Mg的浓度。文石质鲕粒受文石不稳定性的影响, 原生结构保存程度较差;一般保存有典型的文石残余纹层结构(例如砖砌结构、溶解变形结构以及偏心结构等);在封闭成岩环境下原生矿物为文石质的鲕粒Sr浓度往往大于2 000 ppm;纹层结构主要为切线状(占主导)和放射状。方解石质鲕粒包括低镁方解石和高镁方解石两种类型:低镁方解石为稳定矿物, 原生结构一般保存良好。尽管高镁方解石也为亚稳定矿物, 但成岩转换后的保存程度好于文石。两者Sr含量一般均低于1 000 ppm, Mg含量一般在0~20 mol % MgCO₃(两者以4 mol % MgCO₃为界)。高镁方解石受成岩作用影响, 在纹层中往往保留有微粒白云石包裹体;海相地层中保存的方解石质鲕粒为放射状或同心-放射状结构。另外还存在一类由两种矿物共同构成的双矿物鲕粒, 可以通过分析两类纹层在结构和保存特征上的差异进行区分。鲕粒原生矿物成分随时间的波动变化受到海水化学条件, 尤其是Mg/Ca比值, 大气二氧化碳分压以及碳酸盐饱和度的控制。Mg/Ca比值的波动决定着鲕粒原生矿物类型的长期变化规律。一些突发性事件可能会扰动(区域)短时间尺度下鲕粒原生矿物的组成, 造成鲕粒原生矿物的转换。通过研究碳酸盐鲕粒原生矿物特征以及控制因素进而了解海水的化学特征, 是独立于古生物学和地球化学分析之外的一种较为可靠的沉积学方法。     

菌藻对碳酸盐颗粒的泥晶化作用研究─以滇西保山地区下石炭统研究为例

碳酸盐颗粒泥晶化由真菌类和藻类的穿孔所引起，颗粒泥晶化可划分为四个阶段６种类型，泥晶套和泥晶铸型分别代表泥晶化的成长、成熟阶段。丰富的泥晶化颗粒为浅滩标志；泥晶化的深度与沉积速度成反比；泥晶化均匀程度与颗粒翻转次数成正比；颗粒泥晶化类型组合与风暴沉积有关；暴露环境出现溶蚀孔洞或负鲕。菌藻的泥晶化作用可加速海水及成岩压实作用对颗粒的破碎和细化并产生内碎屑和灰泥；鲕粒泥晶化后转变为辐射鲕和假鲕。     

川东北飞仙关组鲕粒特征与水动力相关性研究

早三叠世鲕粒在全球范围内广泛发育,且出现巨鲕。川东北飞仙关组台缘鲕粒滩非均质性强,鲕粒类型复杂。选择川东北龙潭村、莱溪及鱼洞子剖面进行野外实测、镜下鉴定及粒度分析,对鲕粒类型及粒度参数演化与水动力相关性进行研究。研究发现川东北飞仙关组发育7种原生沉积鲕粒,9种后生改造成因鲕粒,其中后生改造成因的破碎鲕可进一步细分。除偏度外,平均粒径、标准偏差、峰度等粒度参数及粒度资料图解曲线形态具有很强的相关性,与鲕粒类型结合判断龙潭村鲕粒滩由活动边缘带转变为稳定鲕粒砂坪沉积,水动力逐渐减小;莱溪呈活动边缘带—稳定鲕粒砂坪—活动边缘带沉积旋回,水动力先减小再增大;鱼洞子向上水动力逐渐减小。但含巨鲕的层位与整体的鲕粒类型及粒度变化趋势相关性较差,这可能是由于巨鲕异常大的粒径形成主要受微生物作用和海水碳酸盐岩饱和度的快速增大复合影响,而非水动力快速变化。因此,在利用粒度参数判断具有巨鲕发育的沉积环境水动力条件时,不能简单地凭借粒度便做出结论,需对鲕粒粒度参数进行相关性分析,去除相关性较差的样品数据。     

云南罗平中三叠统关岭组沉积环境演化及化石埋藏

罗平生物群是继二叠纪末全球生物大灭绝后海洋生态系统全面复苏的典型代表.为了更全面地认识罗平生物群产出的沉积环境,通过露头观察、微相分析等方法对云南省罗平县宜石打剖面中三叠统关岭组二段进行了研究,共识别出开阔台地、局限台地（泻湖）、潮坪、台盆、台内滩5种沉积相类型.台内滩的颗粒类型以似球粒、包粒为主,其次为少量鲕粒、生物碎屑,颗粒之间主要为亮晶胶结,局部含少量灰泥,滩体规模较小,指示中等水能量环境,且由下向上具多期发育特征.综合研究表明,中三叠世安尼期Pelsonian亚期早期发生了全球性的海平面上升,导致沉积环境水深迅速增加.研究区沉积相从潮坪相迅速转变为台内盆地相,其相对低能缺氧的环境有利于罗平生物群化石的保存.      

新疆阿合奇地区哈拉奇组、康克林组碳酸盐岩微相特征和沉积环境简

采用微相分析的方法,对新疆阿合奇地区晚石炭世—早二叠世哈拉奇组和康克林组碳酸盐岩的微相类型和沉积环境进行了研究,发现两地层单元具有不同的岩石结构、颗粒组分及生物化石组合微相特征。哈拉奇组沉积粒度相对较细,泥质含量较高,生物碎屑相对较少,可划分出5种微相类型和5种次一级微相类型;康克林组生物种类丰富,个体保存较完整,颗粒组分出现了较多鲕粒、核形石等,亮晶胶结普遍,泥级组分相对较少,可划分出6种微相类型和8种次一级微相类型。根据微相类型组合特征和野外沉积构造,认为哈拉奇组碳酸盐岩主要形成于深水陆棚和台地斜坡2种沉积环境,其次为台地边缘浅滩和开阔台地沉积,总体反映较深水沉积环境;康克林组碳酸盐岩主要形成于台地边缘浅滩、开阔台地和局限台地3种沉积环境,反映沉积环境水体相对较浅。     

太原西山七里沟剖面本溪组铁质鲕粒成因探讨

著名的“山西式”铁矿几乎分布于整个华北地区,其成因曾是一个古老的地质问题。本文在前人研究的基础上,通过野外露头观察,并结合镜下鉴定与能谱分析对太原西山七里沟剖面本溪组铁质层中铁质鲕粒结构及其特征进行了详细研究。研究表明,大部分铁质鲕粒具有放射结构,并能隐约看到同心圈层,同时,在鲕粒内部及其周围发现了大量的似蓝细菌丝状体,以及铁质凝块和球粒,具有明显的微生物成因特征。因此,认为铁质鲕粒的形成与微生物密切相关,微生物参与了铁矿的形成。     

新疆阿合奇地区哈拉奇组、康克林组碳酸盐岩微相特征和沉积环境

采用微相分析的方法,对新疆阿合奇地区晚石炭世一早二叠世哈拉奇组和康克林组碳酸盐岩的微相类型和沉积环境进行了研究,发现两地层单元具有不同的岩石结构、颗粒组分及生物化石组合微相特征。哈拉奇组沉积粒度相对较细,泥质含量较高,生物碎屑相对较少,可划分出5种微相类型和5种次一级微相类型;康克林组生物种类丰富,个体保存较完整,颗粒组分出现了较多鲕粒、核形石等,亮晶胶结普遍,泥级组分相对较少,可划分出6种微相类型和8种次一级微相类型。根据微相类型组合特征和野外沉积构造,认为哈拉奇组碳酸盐岩主要形成于深水陆棚和台地斜坡2种沉积环境,其次为台地边缘浅滩和开阔台地沉积,总体反映较深水沉积环境;康克林组碳酸盐岩主要形成于台地边缘浅滩、开阔台地和局限台地3种沉积环境,反映沉积环境水体相对较浅。     

蒸发背景沉积序列精细刻画及沉积学解译:以鄂尔多斯盆地中部中奥陶统马五6亚段为例*

云膏共生组合是受化学沉积分异作用控制而形成的岩石组合,对其沉积序列精细刻画,有利于揭示诸多蒸发环境下的沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组五段6(简称“马五₆亚段”)亚段钻井、岩心资料,开展了岩石宏观和微观观察、典型沉积序列刻画等工作。研究结果表明: (1)鄂尔多斯盆地中部马五₆亚段普遍发育碳酸盐岩与蒸发岩共生组合,主要由10种岩石类型构成;(2)主要发育5种沉积序列,下云上膏的岩性组合和序列顶部多发育暴露面等特征表明单个序列具有向上变浅、变咸的演化特征,是蒸发台地叠合海水渐次补给作用的结果;(3)在局限—蒸发台地环境下,主要发育潟湖/滩间海、颗粒滩、灰泥丘、台坪4种沉积亚相及11种沉积微相,与经典的蒸发潮坪序列在岩性组合与沉积构造方面存在明显的差异;(4)马五₆亚段沉积期发育2次海平面升降,沉积环境可分别对应于云(膏)质潟湖—灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖和灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖—台坪。该研究结果可为鄂尔多斯盆地马五₆亚段沉积环境与海平面变化研究提供系统的岩石学证据。     

Diagenetically formed ooids and intraclasts in South African calcretes

Certain South African calcrete (caliche) beds contain structures that very closely resemble normal marine ooids and intraclasts. The ooids/intraclasts are actually non-marine in origin, and were formed by an in situ process of calcretization and selective neomorphism. The term ‘diagenetic ooids/intraclasts’ is thus applied to distinguish these grains from marine ooids/intraclasts. Quaternary calcretes contain the only known ooids/intraclasts in any South African Cretaceous or Cainozoic rocks. The diagenetic grains are believed to have formed in the following manner. Rain water percolates through an unlithified calcareous sand deposit, dissolving carbonate along its downward path. This carbonate-laden water is eventually checked in its descent and drawn upward somewhat by capillary action. Evaporation and soil suction in the uppermost zones of the sediment body cause precipitation of a concentric coating of carbonate mud around individual grains (incipient ooids) or composites of grains (incipient intraclasts). As this dissolution-precipitation cycle is repeated the micritic coatings thicken and locally push grains apart. At this stage three things can happen: (a) sparry calcite may be introduced as an intergranular cement (very rare in these calcretes), (b) wet carbonate mud may fill the pore spaces and lithify to micrite (common), or (c) wet carbonate mud may fill the pore spaces and neomorphose to microspar (common). The last process causes ooids/intraclasts to stand out distinctively, since they are opaque, micrite-coated grains set in a fabric of clear microspar. This selective neomorphism of the micritic mud in pore spaces, rather than the micritic mud forming ooids/intraclasts, is probably a function of rapidity of lithification. The micrite of the coatings must have lithified quickly, before neomorphic crystal enlargement could occur, whereas lithification of the intergranular mud was delayed long enough for the growth of microspar crystals.