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。     

鲕粒滩相灰岩特别的核形石灰岩帽——以山西繁峙茶坊子剖面寒武系张夏组为例

作为一种较为特别的微生物碳酸盐岩类型,核形石以双重属性而著称：① 以不平滑的皮层和较大的大小而常常被解释为微生物成因,从而区别于而成因存在着较大争议的鲕粒,所以,核形石也可以作为一种包覆颗粒类型;② 作为微生物碳酸盐岩的一种类型而被归为相互不连接的球状叠层石,因为核形石形成在围绕着核心的序列式纹层化作用过程之中,并且表现为球形或椭球型的生物沉积构造。在山西繁峙茶坊子剖面寒武系苗岭统张夏组块状鲕粒滩相灰岩的顶部,密集发育着厘米级别大小的高能泥晶核形石,核形石灰岩的厚度接近1 m,从而组成一个块状鲕粒滩相灰岩之上特征性的核形石灰岩帽。该层厚度较小的（小于1 m）核形石灰岩中的核形石,具有以下特征：① 厘米级别的大小（1至3 cm）;②球形或椭球形的形态学特征;③核形石皮层主导性的泥晶和少量的微亮晶构成;④核形石皮层中较高密度保存的丝状蓝细菌鞘化石;⑤核形石间特别的凝块基质,以及明显的丝状蓝细菌鞘化石构成的凝块。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完全而且准确的了解,但是,山西省繁峙县茶坊子剖面张夏组顶部的核形石,壮观的宏观特征,核形石皮层中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,而且成为了解发育在高能鲕粒滩相灰岩之上最为特别的“藻坪”沉积的一个较为典型实例。     

光合作用生物膜建造的凝块:来自于辽东半岛芙蓉统长山组凝块石生物丘中的一些证据

作为一种以非纹层状组构而区别于叠层石的微生物碳酸盐岩类型,中凝块(mesoclots)是产生凝块石凝块组构关键的微结构。构成这种中凝块的离散性凝块状泥晶,似乎代表了细胞外聚合物质(EPS)复杂的钙化作用,但是,由于常常缺乏直接的微生物证据,造成其所涉及的准确成因和特殊过程还不太清楚。在辽东半岛大连金州湾和本溪田师傅剖面芙蓉统下部的长山组顶部,发育较为典型的凝块石生物丘,组成三级层序的强迫型海退体系域沉积,代表着较为壮观的沉积学现象;在这些凝块石生物丘中,毫米级别大小的暗色离散性凝块状泥晶是其最为基本的沉积组构,而且在这些凝块之中以较高密度保存的丝状蓝细菌鞘化石反映的微生物构成,意味着它们具有明显的光合作用生物膜成因。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代凝块石复杂的形成机理将存在着巨大的挑战,也尽管形成这些凝块石复杂的生物膜钙化作用细节需要更加深入的研究才能得到更好的了解,但是,辽东半岛芙蓉统长山组的凝块石,尤其是在凝块内较为丰富的钙化蓝细菌鞘化石所表征的直接的微生物活动证据,使其成为一个了解光合作用生物膜建造凝块的典型实例;再者,与凝块共生的三叶虫化石、底栖鲕粒和皮壳粒,以及围绕着这些多样化颗粒特别的放射纤维状方解石结壳,说明这些凝块石可能属于较厚的微生物席内多重状生物膜以及构成这些微生物席和微生物膜的细胞外聚合物质复杂的钙化作用建造物。     

寒武系凝块石生物丘的沉积组构:以鲁西地区张夏组为例

凝块石是一种不具纹层状组构的微生物碳酸盐岩,与纹层状组构的叠层石形成鲜明对照。鲁西地区寒武系张夏组中的凝块石生物丘主要由致密泥晶和微亮晶组成的团块构成,在团块中可见到细胞外聚合物质(EPS)钙化作用的残余物及钙化蓝细菌化石。在复杂的微观组构中,表现出球状结构、片状、席状及蜂窝状结构的EPS钙化残余物,说明凝块石中团块的形成是一个复杂的有机矿化作用过程。这些EPS钙化残余物与较为普遍的致密泥晶和钙化蓝细菌化石一起,为了解凝块石的形成机理提供了一些重要信息。因此,对凝块石生物丘的分析也为今后的深入研究提供了一个重要线索和思考途径。     

寒武纪芙蓉统均一石沉积组构及环境特征——以河北涞源长山组为例

均一石以隐晶质岩性、无纹层与凝块结构发育为特征,与叠层石、凝块石、树形石并列为典型的微生物岩。然而,由于均一石在1995年命名以来很少在地层记录中得到识别和描述,并且缺乏现代实例的类比物,使得关于均一石的报道极具研究价值。为研究华北地台寒武系均一石沉积组构与形成环境特征,系统性地针对河北涞源祁家峪剖面芙蓉统长山组均一石生物丘进行研究。芙蓉统长山组从下部陆棚相钙质泥岩向上变浅至浅缓坡相厚层块状泥晶灰岩,组成了一个淹没不整合型三级层序。三级层序顶部的浅缓坡相厚层块状泥晶灰岩层,代表强迫型海退过程沉积,其内部发育一系列米级均一石生物丘。研究结果表明,这些生物丘主体为致密泥晶及少量微量晶组成,其中可见到附枝菌(Epiphyton)、葛万菌(Girvanella)、肾形菌(Renalcis)等钙化微生物化石。这些钙化微生物(蓝细菌)化石的出现,代表了显生宙第一幕蓝细菌钙化作用事件的证据,同时间接的说明均一石生物丘形成于蓝细菌主导的微生物席的钙化作用过程之中。同时,生物丘内还局部集中发育底栖鲕粒与草莓状黄铁矿颗粒,表明了生物丘形成过程中复杂的微生物沉积作用机制。因此,河北涞源长山组顶部的均一石生物丘,尽管泥晶和微亮晶是其基本构成,但是各种钙化蓝细菌化石以及底栖鲕粒与草莓状黄铁矿颗粒的局部出现表明了在蓝细菌主导的微生物席中复杂的微生物活动信号,成为了解生物丘形成机制、显生宙第一幕蓝细菌钙化作用事件的典型实例。     

埃迪卡拉纪—寒武纪之交微生物岩特征对比及古海洋学意义: 以汉南—米仓山地区为例*

寒武纪初期不仅发生了宏体生物大爆发,而且也出现了地质历史时期少见的蓝细菌鞘体大规模钙化事件。埃迪卡拉纪—寒武纪之交海水化学性质的转变对真核生物的演化起到了重要作用,但是这种转变对微生物岩发育特征以及蓝细菌钙化事件的产生有无影响,目前尚不明确。鉴于此,对华南上扬子北缘汉南—米仓山地区上埃迪卡拉统—寒武系第二统多个典型微生物岩发育剖面进行了系统野外调查和室内岩石学分析,结果表明:上埃迪卡拉统灯影组叠层石广泛发育,以平铺状、缓波状特征为主,而凝块石既可以呈补丁状分布于叠层石纹层间,又可以呈细小的凝絮状、粘结状特征构成厚层岩层;寒武系第二统仙女洞组叠层石丰度显著降低,以高大、坚硬的丘状隆起为特点,包括单独的凝块石丘,以及微生物与古杯的联合建丘。虽然寒武系第二统微生物岩的层状结构和凝块结构与埃迪卡拉系相比并无太大差异,但是寒武系微生物岩内部保存有大量的钙化微生物化石,已识别出附枝菌(Epiphyton)、肾形菌(Renalcis)和葛万菌(Girvanella)等多种类型。在收集、整理前人有关微生物岩特征和发育资料的基础上,本次研究初步整理出华南寒武系第二统微生物岩的时空分布特点,发现寒武纪第二世第三期是钙化微生物大量发育的一个时期,在随后的第四期达到一个小的高峰。对于此次蓝细菌钙化作用幕的启动机制,除前人提出的海水高钙离子浓度和蓝细菌体内二氧化碳浓缩机制等认识外,寒武纪早期海水性质的转变(方解石质原生矿物受成岩改造程度较低)、适度的陆源碎屑输入(黏土组分保护作用)也有利于钙化微生物结构的保存,应引起重视。     

埃迪卡拉纪—寒武纪之交微生物岩特征对比及古海洋学意义:以汉南—米仓山地区为例

寒武纪初期不仅发生了宏体生物大爆发,而且也出现了地质历史时期少见的蓝细菌鞘体大规模钙化事件。埃迪卡拉纪—寒武纪之交海水化学性质的转变对真核生物的演化起到了重要作用,但是这种转变对微生物岩发育特征以及蓝细菌钙化事件的产生有无影响,目前尚不明确。鉴于此,对华南上扬子北缘汉南—米仓山地区上埃迪卡拉统—寒武系第二统多个典型微生物岩发育剖面进行了系统野外调查和室内岩石学分析,结果表明:上埃迪卡拉统灯影组叠层石广泛发育,以平铺状、缓波状特征为主,而凝块石既可以呈补丁状分布于叠层石纹层间,又可以呈细小的凝絮状、粘结状特征构成厚层岩层;寒武系第二统仙女洞组叠层石丰度显著降低,以高大、坚硬的丘状隆起为特点,包括单独的凝块石丘,以及微生物与古杯的联合建丘。虽然寒武系第二统微生物岩的层状结构和凝块结构与埃迪卡拉系相比并无太大差异,但是寒武系微生物岩内部保存有大量的钙化微生物化石,已识别出附枝菌(Epiphyton)、肾形菌(Renalcis)和葛万菌(Girvanella)等多种类型。在收集、整理前人有关微生物岩特征和发育资料的基础上,本次研究初步整理出华南寒武系第二统微生物岩的时空分布特点,发现寒武纪第二世第三期是钙化微生物大量发育的一个时期,在随后的第四期达到一个小的高峰。对于此次蓝细菌钙化作用幕的启动机制,除前人提出的海水高钙离子浓度和蓝细菌体内二氧化碳浓缩机制等认识外,寒武纪早期海水性质的转变(方解石质原生矿物受成岩改造程度较低)、适度的陆源碎屑输入(黏土组分保护作用)也有利于钙化微生物结构的保存,应引起重视。     

蓝细菌微生物席主导的芙蓉统均一石生物丘:以河北涞源祁家峪剖面为例

基于中等尺度的构造特征,常常将微生物碳酸盐岩划分为四个类型：纹层状的叠层石、凝块状的凝块石、贫乏构造的均一石、树枝状的树形石;在其中,均一石被定义为相对贫乏构造和非晶质的中等构造,而且作为“隐秘微生物”的同义语曾经与凝块石相混用。华北地台的芙蓉统,包括长山组和凤山组,可以进一步划分为3个淹没不整合面型三级沉积层序;在这些三级层序的强迫型海退体系域中,常常集中产出各种微生物碳酸盐岩所主导的生物丘,河北涞源祁家峪剖面的芙蓉统就是一个较为典型的实例。在该剖面,两套较为典型的均一石生物丘灰岩构成了较为壮观的沉积学现象,其内部特别的非均一组构与贫乏构造的宏观特征形成了强烈的反差,从而将这些均一石生物丘特征化,包括：① 钙化蓝细菌化石如基座菌、葛万菌,以及可以类比于第谷菌的丝状蓝细菌鞘化石;② 底栖鲕粒;③ 肾型菌状的钙化生物膜残余物;④ 海绵木乃伊;⑤底栖鲕粒填充的生物潜穴;⑥包覆着海绵木乃伊和生物潜穴的微叠层石。这些特征,表明了这些均一石生物丘可能形成于蓝细菌细胞外聚合物质（EPS）复杂的钙化作用,而且这样的EPS是蓝细菌微生物席及其内部的多重状生物膜的基本有机基质构成。由于均一石缺乏现代可以类比的典型实例,而且在其命名之后也很少描述在在古老的地层记录中,所以,河北涞源祁家峪剖面芙蓉统中的均一石生物丘为了解均一石形成的复杂机理提供了一个最为典型的实例。     

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。     

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。     

河南登封地区寒武系第三统馒头组二段中的核形石及其意义

河南登封地区寒武系第三统馒头组二段发育有三种类型的核形石:球状、椭球状核形石与大型柱状叠层石伴生,形成于高能的潮下带;长卵形核形石与小型柱状叠层石伴生,形成于低到中等能量的潮间带;不规则状核形石与近水平状、缓波状叠层石伴生,形成于低能的潮上带和潮间带。从核形石的成因可以看出,核形石等微生物成因构造与后生动物扰动构造存在耦合关系,水动力条件是核形石形态类型变化的决定因素,泥质（陆源物质）供应是影响核形石生长及消亡的直接因素。     

华北地台西缘早-中寒武世过渡期核形石：微生物群落对浅海缺氧环境的响应*

地质记录表明在早-中寒武世过渡期发生了一次重要的生物灭绝事件,但对其成因的认识仍存在分歧。作者试图通过对华北地台该时段广泛发育的核形石微组构和矿化过程研究,揭示微生物群落对灾变事件和海洋环境变化的响应。研究发现核形石内富含细菌化石;包壳的微组构和有机矿化特征表明其形成于细菌硫酸盐还原(BSR)作用活跃的高碱度海水条件,密集的莓状黄铁矿微粒和异养细菌残余指示为缺氧环境;而沉积相分析显示核形石发育于浅海陆棚背景。研究认为,同期的核形石及其他可对比微生物岩不仅在华北广泛分布,在其他大陆和板块上也有良好记录,表明在这个生物灾变期浅海环境有广泛的微生物群爆发,并可能与大火成岩省喷发、全球气温升高以及深部缺氧海水向陆棚侵进引起的浅海广泛缺氧相关。早-中寒武世过渡期广泛发育的微生物岩可能记录了底栖动物大量灭绝后,微生物群在缺氧水体中的快速繁盛与生态扩张过程。     

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.      

河南省(华北型)早寒武世沉积环境演化及其痕迹化石组合

到目前为止本省内早寒武世尚未发现有梅树村期和筇竹寺期沉积,仅有沧浪铺期和龙王庙期沉积存在。在济源—博爱—武陟一线以南地区有沧浪铺阶辛集组、朱砂洞组和龙王庙阶馒头组。该线以北只有龙王庙阶辛集组和馒头组。辛集组是个受特定环境控制的穿时地层单元。早寒武世沧浪铺早—中期(辛集组)沉积环境是潮下浅水陆棚和滨岸潮下带、滨岸潮坪潮间带。沧浪铺中—晚期(朱砂洞组)沉积环境是滨岸碳酸盐潮坪缓坡—潮间—潮上蒸发坪和潮间蒸发岩洼地以及潮下碳酸盐浅水缓坡。龙王庙期(馒头组)沉积环境是滨岸碳酸盐岩潮坪缓坡和潮下碳酸盐岩浅水缓坡。早寒武世痕迹化石主要产于三个层位,可分为H-T组合和L-B组合。前者为潮下浅水陆棚风暴环境痕迹组合,后者为潮间—潮上低能泥坪环境痕迹组合。早寒武世痕迹化石共11属(1新属)、16种(1新种、1相似种、10未定种)。     

In situ accretion mechanism of concavo-convex lacustrine oncoids ('swallow nests') from the Oligocene of the Mainz Basin, Rhineland, FRG

Oligocene oncoids from the lacustrine Süβwasserschichten of the Mainz Basin exhibit a pustular surface and a characteristic cavity on their undersides, which gave rise to their designation as ‘swallow nests’. Oncoids grew in situ, under low-energy conditions during a pause in sedimentation. Three features indicate that they were never overturned: (1) oncoids can be placed in a stable position on a smooth surface; (2) laminae, which are mostly concentric around the entire oncoids, display polar thickenings on the upper side during all growth stages of oncoids; (3) the depression is always situated on the stable side of oncoids. Development of this cavity is favoured by unionid shells, in the stable position, serving as oncoid nuclei, but occurs also under flat nuclei. It is interpreted as a product of reduced growth of cyanobacteria due to oligophotic conditions, on a fine-grained substrate, and is considered as diagnostic of the in situ growth of oncoids. Oncoid cortices are mainly formed by a Scytonema-like cyanobacterium, whose carbonaceous organic remnants are occasionally preserved. Growth stages of individual oncoids were image-processed and compared by means of shape parameters. Due to optimum growth conditions, cyanobacteria try to occupy the entire available space; hence, oncoids tend to achieve a spherical form even during in situ growth. Renewed background sedimentation triggered the formation of pustular surfaces and finally caused the cessation of cyanobacterial growth.     

华北地层大区东南区寒武纪早期地层对比与统一划分

华北地层大区东南区的寒武纪早期地层 ,宜统一划分为6个三叶虫化石带(Shantungaspis,Yaojiayuella ,Qiaotouaspis,Redlichia(Pteroredlichia) ,Megapalaeolenus和Hsuaspis)和3个组(毛庄组、馒头组和猴家山组)。毛庄组包含Shantungaspis带 ,Yaojiayuella带和Qiaotouaspis带一部分 ,馒头组包含Qiaotouaspis带大部分、Redlichia(Pteroredlichia)带和Megapaeolenus带 ,猴家山组仅含Hsuapis带。前2带属毛庄阶 ,第3、4带属龙王庙阶 ,后2带属沧浪铺阶。中、下寒武统界线划在毛庄阶与龙王庙阶即Yaojiayuella带与Qiaotouaspis带之间。毛庄组属下—中寒武统 ,其它2组属下寒武统。按各组的岩层组合特征 ,统一划分为15个岩性段     

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。     

辽东太子河地区寒武系中统层序地层划分及特征

辽东太子河地区中寒武世地层包括碱厂组和馒头组,属于陆表海沉积.根据岩性组合、沉积旋回、岩相等特征,将该套地层划分出3个三级层序,其中Ⅰ型层序1个,Ⅱ型层序2个,识别出30个副层序.本区凝缩段不发育,层序均由海侵体系域和高水位体系域组成.