豫西登封地区寒武系第三统鲕粒和鲕粒灰岩演化及其意义*

豫西登封寒武系第三统灰岩中的鲕粒自下而上个体直径与鲕核逐渐变小、形态变得更加浑圆、鲕粒间胶结程度更高,反映了从深水不稳定鲕粒灰岩到浅水高速建造鲕粒滩的演变过程。研究区鲕粒灰岩发育可以分为3个阶段:(1)台地深斜坡鲕粒灰岩建造阶段(A段),主要发育放射鲕及同心—放射鲕,鲕粒形态多样、粒径大,粒间多为灰泥充填;(2)滩前缓斜坡鲕粒灰岩建造阶段(B段),主要发育同心—放射鲕、同心鲕,鲕粒含量极不稳定,粒径差异大,粒间由微亮晶及亮晶方解石胶结;(3)台内鲕粒滩高速建造阶段(C段), 主要发育白云化的同心鲕和微晶鲕,鲕粒含量极高、粒径极小,鲕核也很小,粒间由亮晶方解石胶结。由A段到C段,相对水深逐渐变浅,成鲕环境变得成熟而稳定,鲕粒沉积规模逐渐扩大。     

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。     

显生宙罕见的巨鲕及其鲕粒形态多样性的意义:以湖北利川下三叠统大冶组为例

上扬子区早三叠世印度期的地层,从西向东由滨岸相砂泥岩(飞仙关组)到台地碳酸盐岩(大冶组),代表了一个二叠纪与三叠纪之交的大规模碳酸盐台地淹没事件之后、三叠纪早期缓坡型台地的生长发育过程。受制于三叠纪早期的两个海侵—海退旋回,早三叠世印度期大冶组中的鲕粒滩相灰岩经历了自西向东的进积作用。上述沉积作用过程的结果,在湖北利川的三叠系大冶组顶部发育厚层块状鲕粒滩相灰岩;该鲕粒灰岩,较大的粒径以及多样的宏观形态,成为一个窥视鲕粒成因的典型地点。这些主要由碳酸盐泥晶粘聚而成的粒径多超过2 mm的鲕粒,包括同心鲕粒、椭圆鲕粒、复合鲕粒、不规则鲕粒、核心不太清楚的鲕粒等多种类型。这些粒径超过2 mm的巨鲕,不但代表了显生宙较为罕见的沉积学现象,而且有可能代表了二叠纪末期生物大灭绝之后荒凉海底环境的沉积响应,为进一步了解成因还未完全明了的鲕粒所代表的碳酸盐世界提供了一个有意义的实例。     

西藏改则地区上三叠统日干配错组鲕粒滩相灰岩沉积特征及其环境意义

西藏改则地区上三叠统日干配错组发育了一套台地相碳酸盐岩沉积,在该套碳酸盐岩沉积中以存在大量鲕粒滩为特色。鲕粒滩可以进一步划分为开阔台地浅滩和台地边缘滩。鲕粒滩岩石类型分析表明,该套碳酸盐岩为镶边台地型沉积,开阔台地内浅滩为异地鲕和原地鲕混杂堆积,台缘浅滩鲕粒主要为原地鲕。台缘鲕粒滩为一个三级海侵体系域内部的次一级进积序列,具有潮下型米级旋回的特点,每层鲕粒滩相鲕粒灰岩的类型较为单一,大小均匀,各层鲕粒灰岩间鲕粒类型不同,具有从微晶鲕→放射鲕→同心鲕过渡的趋势,向上鲕粒粒径变大,沉积厚度明显增加。     

鲕粒粒度特征及其指示意义

沉积物的粒度资料是确定沉积环境的重要依据,一直以来多应用在碎屑岩方面,较少用于碳酸盐岩的分析。以北京西山寒武系张夏组鲕粒石灰岩为研究对象,在野外实测、室内薄片粒度统计的基础上,通过分析鲕粒粒度参数、粒度频率曲线及概率累积曲线特征,明确了鲕粒粒度在分析鲕粒灰岩沉积环境上的重要作用,并建立了下苇甸鲕粒粒度特征与鲕粒滩在空间上的耦合关系。研究结果表明:鲕粒粒径大小、分选系数、峰度及概率累积曲线组分截点可以很好地反映鲕粒沉积水动力环境;一般情况下,水动力环境较稳定的间歇高能滩沉积的灰泥鲕粒石灰岩鲕粒粒径较小,分选好,峰度尖锐,频率曲线主要为单峰态,鲕粒以悬浮搬运为主;水动力较为动荡的高能滩沉积的亮晶鲕粒石灰岩鲕粒粒径较大,分选较差,峰度多为平坦、中等,频率曲线主要为多峰态,概率累积曲线多为一跳一悬两段式;鲕粒的粒径与鲕粒圈层类型密切相关,粒径较大的鲕粒多以同心鲕、同心放射鲕为主,粒径较小的鲕粒多为放射鲕。研究结果为分析颗粒石灰岩的沉积环境提供了理论和依据。     

佛罗里达大陆架更新世双矿物鲕粒的阴极发光性

在东佛罗里达外大陆架大约40m的海底，发现一种被钻孔和包壳的晚更新世鲕粒灰岩。鲕粒的包壳主要由两种矿物组成，通常情况下，内是放射状排殊镁方解石，而外层则是同心环状排列的文石。多数鲕粒的核心是磨圆的隐晶质颗粒，但也有一部分英颗粒和各种骨粒组成。鲕粒由块状方解石胶结物不完全胶结，部分粒间孔由微晶充填。放射壳层由具亮的阴极发光性的镁方解石组成，含大约12mol％的MбCO3和1000ppm的锶。在放射壳层中，铁和锰含量的一般变化范围分别为500－1000ppm和100－250ppm。同习环状壳层由不具阴极发光的文石组成，含大约11500ppm的锶和小于0．5mol％的MбCO3.心环状壳层中铁的含量范围一般为150－400ppm，而锰通常小于100ppm的检测限。作为次要伴生颗粒的棘皮动物碎片山镁方解石组成，具亮的阴极发光性。一些鲕粒的核心和块状方解石胶结物的薄外缘具阴极发光。微晶基质和大片的块状方解石胶结物不具阴极发兴。在鲕粒中，未见显示重结晶作用的结构迹象。这些鲕粒灰岩经历了大气淡水成岩作用阶段，但鲕粒壳层却未受其影响。我们认为，镁方解石层普在缺氧的海水中遭受成岩蚀变，这是一个尚未被人们认识的过程。在该过程中，镁推动而锰加入，但没有明显的结构蚀变，也没有发生矿物的稳定化作用，因此，我们认为其阴极发光性可能是海底的成岩蚀变造成的。     

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。     

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。     

鲕粒灰岩的溶解动力学特征和微观形貌的发育演化

鲕粒灰岩是重要的碳酸盐岩油气储层。通过常温常压下,北京西山鲕粒灰岩的溶解动力学实验发现,鲕粒灰岩的溶解主要受岩石和矿物的结构和化学成分控制。结构上表现为构造裂缝、鲕粒结合纹、颗粒晶体结合带等结构薄弱带优先发生溶蚀。成分上表现为白云岩化组分不仅自身较易溶蚀,而且能促进鲕粒灰岩的整体溶解;粘土矿物、石英等杂质组分常与鲕粒和白云岩化颗粒伴生,其对两者的阻溶效应更大。溶解过程中,鲕粒灰岩的构造裂隙、鲕粒放射结合纹和同心圈层等首先发生溶蚀,产生溶隙、粒内溶孔和粒间溶孔;其次为白云质组分以及白云质组分与方解石结合处而产生晶间溶孔、粒内溶孔;随着溶蚀强度的加强,围绕鲕粒形成环状溶蚀沟,在鲕粒溶蚀脱落后而形成鲕模孔。     

北京下苇甸剖面张夏组鲕粒特征及其白云化机制

北京下苇甸剖面张夏组作为华北寒武系的标准剖面之一,鲜有人对其中的鲕粒类型及其成岩作用进行细致研究。在充分调研前人研究的基础上,通过野外观察、实测,并结合室内薄片鉴定、XRD测试等技术,对下苇甸剖面张夏组的鲕粒类型进行总结,并对鲕粒白云化机制进行分析。结果显示：(1)下苇甸张夏组鲕粒类型主要为放射鲕、同心放射鲕及单晶鲕/多晶鲕,还有少量同心鲕、复鲕及藻鲕;(2)鲕粒发生白云化,填隙物未见白云化,且放射圈层白云化程度高于同心圈层,并且放射圈层白云石颗粒围绕核心呈放射状分布,同心圈层围绕核心呈同心状分布;(3)鲕粒内部白云石颗粒多为中细晶,自形-半自形,回流渗透白云化是造成鲕粒白云化的主要成因,因此造成亮晶鲕粒石灰岩白云化程度高于灰泥鲕粒石灰岩。     

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。     

河北唐山地区中寒武统张夏组鲕粒灰岩的岩石学研究

本区张夏组鲕粒灰岩内,广泛见到细径放射鲕和较粗的同心-放射鲕.放射鲕中存在连生体,我们称之“连生鲕”.与赵震等(1984)人工合成的静水鲕对比,区内放射鲕亦系静水条件下生成;因未见长串连生体,仅呈现数鲕(2—4个)连生,表明鲕粒生成后遭到搅动水拆开.由此可以认为,本组鲕粒灰岩属间歇高能成因模式的产物。又按该类岩石显示的成岩特征,可知本区鲕粒灰岩经历过多种成岩环境,至今仍保留较为明显的大气成岩环境的标志.     

峡东地区下寒武统天河板组鲕粒灰岩微相分析及沉积环境探讨

通过对峡东地区下寒武统天河板组底部鲕粒灰岩进行微相分析,划分出放射鲕型鲕粒灰岩(SMF15-R)、同心鲕型鲕粒灰岩(SMF15-C)以及微晶鲕型鲕粒灰岩(SMF15-M)三种不同类型的鲕粒灰岩亚相。通过与标准微相类型中镶边碳酸盐岩台地模式和缓坡模式相带对比,认为研究区鲕粒形成于镶边碳酸盐岩台地内部局限环境至台地边缘鲕滩相的沉积环境。对鲕粒粒径大小和类型的分析,支持后期海侵事件的存在。     

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。     

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。     

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。     

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。     

美国得克萨斯古生界和中生界鲕粒的微孔隙度

本文所述的由1-5μm自形菱形方解石组成的微晶化鲕粒采自得克萨斯奥陶系-侏罗系的鲕粒灰岩和泥粒灰岩,其中:露头样品4个,岩心样品3个,岩屑样品7个。微晶化鲕粒的孔隙度可大于15%,渗透率为1毫达西.鲕粒的微晶化不是由淋滤作用所引起,而是在矿物稳定化过程中由文石转化而成方解石。     

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。     

江油二郎庙鱼洞子剖面飞仙关组鲕粒滩内部构成

江油二郎庙鱼洞子地区飞仙关组早期发育4期鲕粒滩,分别位于4个准层序组Pss1、Pss2、Pss3和Pss4内部.Pss1由两个准层序Ps1和Ps2组成,Ps2是鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于稳定鲕粒砂坪边缘靠近深水区,以含鲕粒粉-细晶灰岩和鲕粒灰岩为主,鲕粒直径较小,在0.3~0.8mm之间,下部鲕粒含量在20%左右,往上增加到50%~60%,分选中等,呈圆-次圆状.Pss2由3个准层序Ps1、Ps2和Ps3组成,Ps1上部、Ps2和Ps3共同构成鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于稳定鲕粒砂坪区,以含豆粒鲕粒灰岩和含鲕粒豆粒灰岩为主,颗粒含量在40%~65%之间,其中鲕粒直径较大,在0.2~1.8mm之间,颗粒分选普遍较差,多呈圆-次圆状.Pss3由两个准层序Ps1和Ps2组成,Ps1和Ps2共同构成鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于稳定鲕粒砂坪靠近鲕粒滩活动边缘区,以鲕粒灰岩为主,颗粒含量在40%~70%之间,其中鲕粒直径较小,在0.1~0.8mm之间,颗粒分选中等-差,多呈次圆状.Pss4由5个准层序Ps1、Ps2、Ps3、Ps4和Ps5组成,后4个是鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于鲕粒滩活动边缘区,每个准层序下部为白云质鲕粒灰岩,鲕粒含量在50%~60%之间,直径较小,在0.2~0.8mm之间,分选中等-差,多呈圆状,上部为残余鲕粒云岩,鲕粒含量多在80%以上,直径很小,在0.2~0.5mm之间,分选好,呈圆状.滩体解剖和物性测试发现在鲕粒滩活动边缘区,受较强水动力条件改造的鲕粒滩易于形成优质储层,颗粒含量在55%以上且白云石含量在60%以上的鲕粒滩岩石物性明显较好,其平均孔隙度和渗透率分别可以达到10.94%和0.076×10-3μm2.可见,鲕粒滩活动边缘是潜在的优质储层发育部位,且优质储层形成与原始沉积条件密切相关.