巨鲕的微生物成因:来自重庆石柱地区下寒武统的证据

巨鲕的产出时代多见于新元古代和早三叠世,而寒武纪的巨鲕却鲜见报道。近期,笔者在重庆石柱地区下寒武统天河板组中发现厚约35cm的透镜状巨鲕灰岩。在该层巨鲕灰岩中,巨鲕粒径一般为5～7mm,最大可达9mm,约占岩石组分的55％,与大量强烈重结晶的正常鲕粒伴生。钙质生物壳体较常见,颗粒间见亮晶方解石胶结物。研究区巨鲕最外圈纹层上常见蓝细菌化石,形成发育不完全的突起状“夭折的纹层”;巨鲕内的暗色纹层中亦见杂乱交错的、有一定重结晶的蓝细菌等微生物化石。故推测其为微生物成因形成的,且早寒武世频繁的强风暴背景和蓝细菌等微生物的积极参与是该层巨鲕形成的必备条件。     

一种新的错时相沉积物——巨鲕及其环境意义

华南下三叠统缓坡背景的地层中广泛发育高能滩相鲕粒灰岩,其中含相当数量的巨鲕,粒径大部分在2~6 mm之间,最大可达12 mm。巨鲕的核心类型以多晶粒状方解石和球粒为主,具明暗相间的同心纹层,沿切线方向定向排列的晶体结构表明其原生矿物可能为文石。含巨鲕灰岩与生物碎屑灰岩交互沉积,指示了当时海平面的相对变化。巨鲕在新元古代地层中广泛发育,但在显生宙和现代海洋环镜中超过5 mm的鲕粒相当少见。巨鲕在二叠纪末灭绝事件后大量出现,随着中三叠世生态的复苏、海洋环境趋于正常而又消失。这些特征说明巨鲕可以作为一种错时相沉积物,它的形成无疑与当时的生态和海水环境有关,代表着一类特殊的沉积学现象。分析了巨鲕产出背景、微观结构和沉积特征,对于了解其成因、探索二叠纪—三叠纪之交地质突变期异常的生态状况和特殊的海洋环境具有重要意义。     

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。     

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。     

四川广安谢家槽剖面早三叠世地层中的时错相沉积及其古生态意义——一个传统地层剖面的重新解读

四川广安谢家槽剖面下三叠统夜郎组和嘉陵江组中含有扁平砾石灰岩、蠕虫状灰岩、叠层石、层纹状灰岩、薄层泥晶灰岩、条带状灰岩和水平分布的遗迹化石等类型丰富的时错相沉积,由下至上时错相沉积呈现出逐渐减弱的总趋势。早三叠世晚期,时错相沉积从正常海洋环境沉积中退出,只是出现在高压力环境的沉积物中。时错相沉积的这种时空分布和发育程度的变化,反映二叠纪末生物大灭绝事件后,早三叠世海洋生态系复苏的历程。     

下三叠统鲕粒灰岩中微生物矿化组构特征及意义 ——以川东北地区飞仙关组为例

PTB全球最大生物灭绝事件后,早三叠世被认为是微生物发育繁殖的黄金时期,浅水环境是微生物活动及微生物岩形成的最有利环境。借助高分辨率扫描电镜和能谱分析,在川东北地区开江—梁平海槽西侧下三叠统飞仙关组浅水碳酸盐岩台地边缘的鲕粒灰岩中发现了三种微生物矿化组构:空腔状微生物矿化组构、显微瘤状微生物矿化组构和纤状微生物矿化组构;通过沉积学、岩石学及地球化学的综合分析,认为显微瘤状微生物矿化组构是微生物新陈代谢时形成的纳米球状云质颗粒,纤状微生物矿化组构是微生物的胞外聚合物,而空腔状微生物矿化组构则属于微生物个体。这些微生物矿化组构的发现,为早三叠世微生物大爆发提供了一定的直观证据;推测大量的微生物活动是早三叠世碳酸盐快速沉积现象的直接诱因,并导致于二叠纪末发育的克拉通内裂陷——开江—梁平海槽在早三叠世被快速填平。     

四川旺苍志留系鲕粒灰岩特征及地质意义

近期在川西北旺苍地区早志留世南江组中首次发现了鲕粒灰岩.它们多以10 cm左右的薄层夹持在页岩或粉砂质泥岩中, 沉积相分析显示该段地层总体应属于均斜缓坡沉积体系.说明这些鲕粒是由异地搬运而来, 在旺苍附近可能会存在相当规模的鲕粒滩.在显微镜下可观察到, 其中的鲕粒类别单一, 鲕粒紧密排列, 并呈现一定程度的压缩变形, 局部壳层呈锯齿状, 也指示这些鲕粒曾经历过高能分选和搬运, 以及压实成岩作用等.氧碳同位素测试显示, 这些鲕粒灰岩沉积时的古温度大体为25~31 ℃, 表明早志留世的上扬子地台应处于中低纬度干热或温暖的古气候带.除去古气候及古地理学方面的意义, 当前鲕粒灰岩的发现还为该区油气勘探提供了重要的储层信息.      

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。     

碳酸盐岩(鲕粒灰岩)最小压实量定量评价新方法——以大巴山断褶带下三叠统飞仙关组鲕粒灰岩为例

为了定量研究碳酸盐岩压实量,通过对大巴山断褶带下三叠统野外露头鲕粒灰岩样品,以及其中的鲕粒形态的观察与研究,认为样品中鲕粒的碟状形态是压实(压应力)作用所形成的,而且鲕粒的这种碟状形态是确认鲕粒灰岩压实作用最直观、最可靠的依据。探讨了不同成因的异形鲕粒的鉴别方法,提出了用压实变形的鲕粒来定量评价压实量的方法。考虑到鲕粒在开始变形以前还会存在一定的压实,样品中的鲕粒灰岩的最小压实量可达41.7%。     

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。     

下扬子地区下三叠统蠕虫状灰岩及其成因

华南下三叠统中上部普遍发育蠕虫状灰岩,宏观上可以分为深色“蠕体” 和浅色“基质”。对于 其成因的认识一直存在很大的争议,主要的观点有化学凝聚说、生物扰动说和机械成因说等。笔者通过对下扬 子地区5条典型剖面进行野外详细分层描述、采样、薄片观察以及实验分析,并与中上扬子地区进行对比研究, 对蠕虫状灰岩进行了详细的定义,并将蠕虫状灰岩分为4类：连续成层蠕虫状灰岩、生物爬迹／钻孔蠕虫状灰 岩、呈似层状／杂乱条带状排列的蠕虫状灰岩和混染状蠕虫状灰岩,其在剖面上具有典型的变化规律。蠕虫状灰 岩发育的层段少见宏体化石,遗迹化石、微生物的分布与蠕虫状灰岩之间具有一定的联系。早三叠世缺氧、H_２S和CO_２ 含量增加、海水呈碱性、喜氧生物匮乏等为蠕虫状灰岩的形成创造了前提条件,灰泥在早三叠世特殊的 海洋化学条件下开始沉积分异,后经历了同沉积成岩作用和不同程度的宏体生物、微生物作用,因此形成了不 同类型的蠕虫状灰岩。蠕虫状灰岩发育时为海洋缺氧、有毒气体释放的后期,海水X（Mg）／X（Ca） 值开始降低, 碳同位素值回升,随后生物逐渐活跃起来,环境也逐渐改善。因此蠕虫状灰岩可以被认为是生物复苏、环境改 善的标志。     

上扬子地区早三叠世异常碳酸盐岩的分类与特征

上扬子地区晚二叠世晚期及早三叠世早期异常碳酸盐岩可以按成因分为3大类：A类-生物成因 的异常碳酸盐岩,B类-非生物成因（化学及水动力成因） 的异常碳酸盐岩,C类-生物、水动力及化学等复 合成因的异常碳酸盐岩;还可进一步识别出8个具体类别,包括微生物岩、角砾状灰岩、扁平砾屑灰岩、条带 状灰岩、薄板状、纹层状泥质灰岩、鲕粒碳酸盐岩及a、b型蠕虫状灰岩。近乎极端的古海洋环境和古气候条件 是P/T转换时期以错时相为主的异常碳酸盐岩得以发育并作为早三叠世重要沉积类型的基础;P/T生物大灭绝 事件发生以后,底栖动物对海相沉积层表面的破坏几乎停止,海洋洋流近乎停滞,与此同时表层海水饱受季风 与飓风风暴的侵扰,分布在生物礁或浅水碳酸盐岩台地之上的透光带菌藻生态系统生长为具有一定抗浪能力的 微生物岩,频繁的风暴对海底的影响使得同生期弱固结的碳酸盐软泥被打碎而形成同生砾屑,一定的古地形坡 度又加剧了风暴为诱因的碳酸盐沉积物重力流的发育;此外,碳酸钙过饱和的海水可以使得碳酸盐直接化学沉 淀于海底,同时巨型季风带来的黏土和粉砂与碳酸盐化学沉积共生,这一系列的过程发生于早三叠世早期特殊 的古环境中,造成了上扬子地区多种多样的异常碳酸盐岩沉积。     

江西乐平沿沟二叠纪末有孔虫的演变及对鲕状灰岩的古环境指示意义

江西乐平沿沟剖面均一的碳酸盐相岩沉积, 完整地记录了二叠系-三叠系界线附近生物演变过程.通过对该剖面系统的化石切片研究, 共鉴别出有孔虫27属39种, 包含类4属7种.该剖面有孔虫的演变在二叠纪-三叠纪之交呈现出单幕式的消减过程, 对应于华南两幕生物灭绝中的第1幕.有孔虫的个体数和多样性在21-2层顶部发生了突然降低.4个不同有孔虫组合的演替关系, 揭示了有孔虫在灭绝事件中的演变过程, 即由灭绝前的高丰度、高分异度组合转变为灭绝后低丰度、低分异度组合.通过对二叠系-三叠系界线处鲕状灰岩的化石和沉积特征研究, 发现Hindeodus changxingensis带内的鲕状灰岩中仍存在较为丰富的有孔虫等化石.剧烈的海平面变化以及鲕状灰岩形成使下伏地层中的化石颗粒发生再沉积作用, 是形成这一特殊现象的主要原因.通过对鲕状灰岩中化石和沉积特征的深入研究, 论证了该鲕状灰岩形成于二叠纪-三叠纪之交大灭绝之后, 是当时特殊的海洋生态系产物, 反映了当时较高的海水回旋速率、微生物繁盛、海水碳酸盐超饱和等异常的环境条件.      

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。     

山东省长清县中寒武统张夏组的微相组分、微相类型及沉积相分析

山东省长清县中寒武统的张夏-崮山剖面为华北地区张夏组的正层型剖面,其岩石地层、生物地层研究都较为成熟.从碳酸盐岩微相的角度,对其微相组分、微相类型和沉积环境作了进一步研究.在张夏-崮山地区的张夏组碳酸盐岩中识别出了6种微相类型:异地生物碎屑泥粒灰岩、附枝藻黏结灰岩、具再搬运鲕粒的粒泥-泥粒灰岩、含介壳及完整底栖化石的泥粒-粒泥灰岩、放射状鲕粒泥粒-粒泥灰岩和同心圆状鲕粒颗粒灰岩.微相类型的垂向叠覆及野外露头观察指示了5种沉积相带,自下而上分别为:局限台地鲕粒滩相、开阔台地海相、台地边缘鲕粒滩相、台地边缘藻礁相及台地边缘滩前斜坡相,表明山东省长清县张夏组为典型的镶边型碳酸盐岩台地沉积.     

下扬子巢湖地区下三叠统瘤状灰岩成因再探讨

巢湖地区下三叠统整体沉积于较深水环境,广泛发育瘤状灰岩。针对目前该瘤状灰岩成因机制认识争议较大的现 状,文中依据野外实地观测及室内宏观、微观的系统观察,结合沉积环境和成岩作用与瘤状灰岩形成的关系分析,对瘤状 灰岩的成因机制进行综合的探讨。研究表明瘤状灰岩的形成是沉积和成岩作用综合作用的产物,沉积时期不平整CCD界面 的周期性浮动是造成瘤状灰岩细颈化的基础,而CCD界面的周期性浮动可能与早三叠世气侯冷暖周期性变化以及海底底流 作用有关。后期基质泥岩中酸性孔隙水的溶蚀是造成瘤状灰岩细颈处折断的重要原因,压溶作用产生的局部应力场变动造 成瘤状灰岩瘤体杂乱状分布。而前人总结的3种瘤状灰岩,即顺层串珠型、断续型和杂乱型瘤状灰岩,是在沉积与成岩改 造作用逐渐加强条件下依次形成。     

深水异地鲕粒灰岩的特征及成因探讨——以宁夏中宁地区香山群徐家圈组为例

深水异地鲕粒灰岩可从宏观特征、微观特征、粒度特征及沉积构造等方面进行识别。通过宁夏中宁县狼嘴子地区香山群徐家圈组中部发育的鲕粒灰岩的野外露头剖面和室内薄片观察,对鲕粒灰岩的宏观及微观特征进行了研究。对颗粒粒径的统计和对比分析表明,鲕粒与假鲕、正常鲕与表皮鲕分别来自不同环境,粒度分析结果显示其具有重力流搬运的特征。结合沉积背景认为,此种鲕粒灰岩应为深水异地沉积成因,鲕粒可能来自同时期的鄂尔多斯地块西缘碳酸盐台地,由重力流搬运至深水。     

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。     

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。