奥陶系宝塔灰岩网纹构造成因研究进展及新发现

综述了扬子地区分布广泛的奥陶系宝塔灰岩网纹构造成因的研究进展,整合了多位学者的主要观点及认识,结合四川旺苍唐家河等地奥陶系剖面的考察与镜下薄片观察,对网纹构造及其成因进行了深入研究并提出未来研究方向的思考与建议。学界目前普遍认为这种网纹构造并非暴露干裂成因,生物遗迹、海底硬地、准同生变形构造等成因解释也缺乏足够的证据支持,但关于水下胶缩、成岩作用以及构造作用等解释仍在热烈讨论中;对四川广元旺苍唐家河剖面宝塔灰岩的野外考察过程中发现了一些新的现象,比如在灰色宝塔灰岩中观察到了非沥青充填的“黑色细纹”,网纹构造的形态、泥质含量等也随沉积旋回而呈现出规律性变化。进一步研究这些新的现象或许能为后期确定网纹构造的成因提供新的证据。     

奥陶系宝塔组灰岩的环境相、生态相与成岩相

晚奥陶世宝塔组灰岩在上、中、下扬子碳酸盐沉积区分布极为广泛，因其层面上注记着不规则状、类似鸡冠花的形态特征，因而素以加引号的“龟裂纹灰岩”称之，以此代表宝塔组灰岩特有的沉积构造，以致于两者为同一词。宝塔组灰岩是地质历史中仅有的、唯一的在层面上具有特殊网纹的形态组构，其他时代的灰岩均无此特点，因而它是地质历史中的“时髦相”。形成这一组构可能有三个因素：一是盆地的沉积－构造背景，华南晚奥陶世为前陆盆地，前隆的结果使建筑在克拉通上的碳酸盐大平台构造掀斜，成为浅海中的深水盆地，为低能、慢速沉积的灰泥岩、泥灰岩提供了宽大而平坦的构造－沉积环境空间；二是深水环境中的生态和生物遗迹，由游泳型角石和与之能抗衡的大型软体生物在软底上和沉积物内留下活动的印迹；三是灰泥和泥质物成岩压实作用，叠加在印痕上，因此，宝塔组灰岩“龟裂纹”组构的形成是构造－沉积环境相、生态相和成岩相的产物。     

中国南方宝塔组灰岩的岩石学特征及其对“龟裂纹”成因的指示——以贵州桐梓县红花园乡宝塔组灰岩为例

宝塔组灰岩广泛分布于扬子区,以独特的"龟裂纹"构造,成为区域地层对比的良好标志,但"龟裂纹"形貌与岩石内部成分和结构的关系尚不明确。基于野外露头和定向切面观察,依据颜色和形貌,将该灰岩划分为"灰黑色网纹"和"灰白色基质"两种组分;垂直岩层的切面上,二者空间分布杂乱,"灰黑色网纹"并非"V"字形排列;平行岩层的风化表面与新鲜切面均呈网纹状,在形貌上基本一致。运用阴极发光、荧光、扫描电镜、TOC和硬度测试等手段,对"灰黑色网纹"和"灰白色基质"的岩石学特征进行了对比分析。研究表明,前者颜色较深,为硬度较低的生物碎屑灰岩,有机质含量较高,荧光下可见沥青脉;后者颜色较浅,为硬度较高的泥晶灰岩,有机质含量较低,荧光不明显。两种组分在颜色、空间排列特征和抗风化能力方面的差异,是宝塔组灰岩在地表产生"龟裂纹"形貌的内因。     

川西北江油马角坝地区黄龙组下部风暴沉积特征

川西北江油马角坝地区上石炭统黄龙组下部发育典型的风暴沉积,包括介壳灰岩、砾屑灰岩、瘤块状灰岩、砂屑灰岩和正常沉积灰岩或泥岩等沉积类型,以及冲刷沟槽、瘤块状构造、粒序层理、水平层理、波状层理和生物扰动等沉积构造。根据野外观察和室内显微分析,结合风暴沉积标志组合,在江油马角坝地区2个剖面的黄龙组下部各识别出4层风暴层,并划分出5套风暴沉积组合。组合Ⅰ以冲刷沟槽、介壳滞留层、粗砾滞留层、块状层理、水平层理、波状层理、泥灰岩层和生物富集层为特征,沉积于正常浪基面以上强风暴作用的开阔台地环境。组合Ⅱ以瘤块状构造、粒序层理和块状层理的生物碎屑灰岩为特征,沉积于正常浪基面之上受重力流影响的局限台地环境。组合Ⅲ以冲刷沟槽、粗砾滞留层、粒序层理、块状层理为特征,沉积于浪基面以上持续风暴流作用的开阔台地边缘浅滩环境。组合Ⅳ由冲刷沟槽、正粒序层理和块状层理的生物碎屑灰岩组成,产出于组合Ⅲ之上,表明该组合在前一期风暴未完全结束时又遭到后一期风暴的侵袭,接受浪基面之上的浅滩沉积。组合Ⅴ由冲刷沟槽、粗砾滞留层和泥岩层组成,沉积于晴天浪基面以上缺少物源的极浅水开阔台地环境。以上5种组合风暴岩都发育于台地中上部,与一般的斜坡风暴岩有明显的差别,均属于近源极浅水风暴岩。风暴岩的研究对地层对比、古气候、岩相古地理、沉积盆地演化和油气勘探具有重要的理论和现实意义。     

豫西焦作地区上石炭统浅海碳酸盐岩中的风暴沉积

焦作太原组灰岩存在至少四种类型的风暴沉积。类型A由下亚段正粒序分壳滞积层和上亚段生物扰动层组成,形成于风暴浪基面附近或之下;类型B由正粒序介壳滞积层、纹理层和痕迹层组成,形成于正常天气浪基面与风暴浪基面之间的下部环境;类型C由下亚段正粒序介壳滞积层和上亚段含少量痕迹化石的粒泥状灰岩组成,类型D仅由下部介壳滞积层和上部粒泥状灰岩组成,偶见痕迹化石,故类型C和D分别形成于正常天气浪基面之下和附近。     

米仓山宝塔期碳酸盐岩海底峡谷的发现及其意义

在米仓山元坝子一带,野外调查和室内显微岩石学研究发现宝塔组下部存在一套与正常宝塔组多角形网纹状泥晶灰岩完全不同的紫红色生物碎屑灰岩。紫红色生物碎屑灰岩具有特征的外部形态和内部结构。横向上,它以透镜状形式与多角形网纹状泥晶灰岩呈明显的相变关系,宽为2—2.5km,厚29.3m;纵向上,暴露地表的部分长度达600m。该沉积体以发育多级别的、典型正粒序沉积韵律为特征,构成生物碎屑灰岩的主要为异地搬运来的生物碎屑,它们具有明显的重力流色彩,是一种浊积水道沉积,将其解释为碳酸盐岩海底峡谷。区域调查与沉积学、古生物学研究表明,研究区的海底峡谷发育于晚奥陶世卡拉道克中期,实测古水流方向指向为北西向,这与研究区总体处于浅外陆棚向深边缘海盆地过渡的古地理背景相吻合。宝塔组碳酸盐岩海底峡谷的发现,不仅为扬子地台西北缘奥陶纪古环境恢复提供了沉积学依据,同时也可以预测在研究区向西北方向可能存在海底峡谷—浊积扇沉积体系。     

湘西北奥陶系宝塔组灰岩龟裂纹构造特征、成因及其资源意义

湘西北上奥陶统宝塔组灰岩的龟裂纹构造在岩序上具有"下密上稀、过渡变形、不穿邻层、似泄水充填"的特点,是地史时期一种特殊的沉积构造.为了查明其成因机制及其与扬子海盆演化过程的内在联系,从湘西北龟裂纹灰岩的岩石学特征、裂缝特征、地球化学特征、盆地模型以及综合对比已知成因的"似龟裂纹构造"等诸多方面入手,经研究后认为龟裂纹构造属于一种受准同生期胶凝缩作用影响形成初始微缝,随后在构造挤压控制下、盆地快速下沉、盆内形成异常高压场的流体环境,驱使下伏富水岩层的灰泥物质向上挤入、充填、改造先期初始裂缝而形成.宝塔组龟裂纹构造的研究,为我们探究构造-流体-岩石多重作用机制提供了岩石学方面的资料;同时,该裂纹疏导功能良好,具有重要的成矿(油藏)意义.     

峡东地区埃迪卡拉系灯影组风暴岩的发现 及其环境意义

本文首次报道了峡东地区埃迪卡拉系灯影组石板滩段地层中的风暴岩。通过详细的剖面观察、测制和室内研究,识别出石板滩段典型的风暴沉积标志,包括各种丘状交错层理、粒序层理、冲刷 充填构造、平行层理及变形层理等。结合各类风暴沉积标志在剖面上的组合关系将研究区风暴岩划分出4个风暴沉积序列类型：其中类型Ⅰ为风暴流成因的滞留沉积与底面的冲刷面、丘状层理、波状层理、水平层理的组合,属形成于正常浪基面附近的近原地风暴岩; 类型Ⅱ为具颗粒流性质的块状内碎屑灰岩与丘状交错层理的组合,常见变形层理,形成于斜坡上部;类型Ⅲ为以渠模、丘状交错层理与水平层理的频繁叠加为特征,出现在风暴浪基面与正常浪基面之间;类型Ⅳ为具粒序层理的砂 砾屑浊积灰岩,形成于风暴浪基面以下,划归为风暴成因的远源浊流沉积。研究区风暴岩的特征表明：风暴层蕴含了强烈的气候信息,风暴频发是灯影期气候转型的重要响应;该时期构造相对活跃、海底地形复杂化是风暴沉积形成的原因之一;研究风暴岩的特征对等时地层对比研究也具有重要意义。     

徐州地区震旦系贾园组的风暴沉积

徐州地区震旦系下部的贾园组具有丰富典型的风暴沉积标志,包括各种冲刷－充填构造、丘状交错层理、碎屑流沉积、粒序层理及卷曲层理等。通过详细的野外观测及室内研究,根据风暴沉积标志的组合可划分出6种风暴沉积序列类型。其中,类型Ⅰ为具粒序层理的薄层含粉砂灰岩,形成于风暴浪基面以下的远源风暴浊流的末梢;类型Ⅱ以渠模与丘状交错层理的组合为特征,出现在风暴浪基面与晴天浪基面之间;类型Ⅲ为风暴流成因的碎屑流沉积内碎屑灰岩与底面的冲刷沟槽、丘状交错层理的组合,是形成于晴天浪基面附近的槽道碎屑流型风暴沉积;类型Ⅳ为具颗粒流沉积特征的内碎屑灰岩与冲刷面构造及丘状交错层理的组合,丘状纹层段中常见卷曲层理,形成于滩前陆棚斜坡的上部;类型Ⅴ为夹于湖相薄层灰岩中的鲕粒砾屑灰岩,为风暴水流冲越鲕滩,在滩后湖近滩一侧的风暴沉积;类型Ⅵ为湖相风暴岩,由冲刷面构造、薄层内碎屑灰岩及丘状交错层理的组合,顶部具晴天沉积。各种序列在垂向上叠置,构成向上变浅序列。风暴沉积的研究对于深化区域古地理及地层对比研究具有重要的理论和现实意义。     

A Discussion on Sedimentary Environment of the Upper Member of Huaqiao Formation-Chefu Formation of Cambrian in Paibi,Huayuan, Western Hunan

湘西排碧位于中上扬子陆块的东南缘,前人认为在寒武纪第三世时期该地区位于以各种类型的“碳酸盐重力流沉积”发育为显著特征的“台缘斜坡相带”内,其主要岩石类型为泥质条带灰岩及砾屑灰岩.本文通过对花桥组上段—车夫组典型沉积物的岩石组分及沉积构造进行详细研究,发现条带灰岩并非泥质条带灰岩,而是由灰岩条带——颗粒灰岩、泥晶灰岩与粉砂质条带——粉砂质灰岩、纹层状含炭质粉砂质灰岩互层组成,表现出内源碳酸盐沉积物与陆源碎屑沉积物混积以及陆棚环境沉积物的典型特征.砾屑灰岩及伴生岩石组合发育丘状(洼状)交错层理等众多风暴成因的沉积构造,为具有不同风暴沉积序列的风暴沉积物.此外,花桥组上段—车夫组沉积物中含各种藻类等浅水生物及大量三叶虫骨刺.因此,认为花桥组上段—车夫组的沉积环境应为正常浪基面以下、风暴浪基面以上,受周期性强风浪作用影响的混积陆棚环境.     

上扬子地台中奥陶统“龟裂纹”灰岩成因的新解释

本区“龟裂纹”大量发育于碳酸盐台地内的薄-厚层灰岩中,不受沉积环境、岩相和层位的严格控制。其在层面、侧面和底面上均呈不规则多边形。“龟裂纹”是含水的碳酸盐沉积物在构造应力和威岩作用中发生的裂开、脱水收缩,以后又经压溶作用使之改造并复杂化而成,因此“龟裂纹”灰岩是构造-成岩作用的产物。     

东营凹陷湖相烃源岩TOC与Sr的正相关性及原因

古近系沙河街组沙三段是东营凹陷的主力烃源岩。沙三段下部优质烃源岩常常呈纹层结构,主要由富有机质的碳酸盐纹层和粘土纹层组成。通过对其沉积环境和地球化学研究,发现烃源岩有机碳含量(TOC)与微量元素锶(Sr)含量具有显著的正相关关系,而且发现Sr赋存在碳酸盐纹层中,粘土纹层中Sr含量较低。碳酸盐纹层常常主要是由藻类勃发形成的钙质鳞板等内生成因碳酸盐薄纹层组成,因此Sr的来源与藻类勃发有关。藻类勃发对水体化学元素的吸附和同化作用诱发碳酸盐薄纹层形成,Sr占据Ca的晶格位置而在CaCO3中富集,从而在烃源岩中出现TOC与Sr同步富集。     

四川会理—会东及邻区中元古界昆阳群沉积特征及演化

四川会理 会东及邻区中元古界昆阳群 ,由下而上可分为力马河组、凤山营组和天宝山组 ,与古元古界河口群为不整合接触 ,其代表年龄值为 1 70 0± 1 0 0Ma～ 1 2 0 0± 1 0 0Ma。对这套地层的沉积学研究 ,前人涉及甚少。笔者在野外考察和室内分析的基础上 ,对其沉积相和沉积环境进行了详细的研究。初步认为研究区的中元古界昆阳群可分为 7种沉积相 ,进而探讨了该区的沉积演化历史。     

Molar tooth structures of the Neoarchean Monteville Formation, Transvaal Supergroup, South Africa. I: Constraints on microcrystalline CaCO3 precipitation

Molar tooth (MT) structures are enigmatic, contorted millimetre‐ to decimetre‐long veins and spheroids of microcrystalline calcite that formed during very early diagenesis in Precambrian sediments. MT structures in the ca 2·6 Ga Monteville Formation are 600–800 Myr older than previously reported occurrences and establish that conditions necessary for MT genesis were met locally throughout much of the Precambrian. In the Monteville Formation, MT structures were formed shallow subtidally, extending to depths near storm wave base, in shale host sediments intercalated with storm‐generated carbonate sand lenses. They are filled with microcrystalline calcite and rare pyrite. Microcrystalline calcite identical to that in MT structures fills other pore space, including porosity between grains in carbonate sand lenses, moldic porosity in sand grains, sheet cracks in columnar stromatolites, and shallow cracks on sandy bedding planes. Relationships in the Monteville Formation demonstrate that microcrystalline CaCO₃ precipitated in fluid‐filled cracks and pores; microcrystalline calcite characteristics, as well as the paucity of carbonate mud in host rocks, are inconsistent with injection of lime mud as the origin of MT structures. Locally, MT cracks were filled by detrital sediment before or during precipitation. Precipitation occurred in stages, and MT CaCO₃ evolved from granular cores to a rigid mass of cores with overgrowths – allowing both plastic and brittle deformation of MT structures, as well as reworking of eroded MT structures as rigid clasts and lime mud. Crystal size distributions and morphology suggest that cores precipitated through nucleation, Ostwald ripening and size‐dependent crystal growth, whereas overgrowths formed during size‐independent crystal growth.     

前寒武纪“臼齿状构造谜”的一些认识：来自天津蓟县剖面高于庄组的信息

臼齿状构造是一种主要分布在前寒武纪非叠层石碳酸盐岩中的、特殊的“谜”一样的沉积构造,以发育一系列奇形怪状、大大小小的裂缝和裂隙为特征,这些裂缝和裂隙由等粒和均匀的微亮晶方解石充填。臼齿状构造时代分布的特殊性（新太古代至新元古代）以及分布的全球性,使其在显生宙还未发现类似的对等物。对臼齿状构造成因的不同认识使其成为“臼齿状构造谜”。天津蓟县剖面中元古界高于庄组（1600 Ma 至 1400 Ma）第3段隐晶质泥晶灰岩序列中的臼齿状构造,以其特别的沉积特征为了解“臼齿状构造谜”提供了一些有用的信息。这些特征包括：(1)臼齿状构造特别的形态学特征,(2)由微亮晶所充填的臼齿状裂缝具有明显的边界（以富集残余有机质和黄铁矿为特点）,(3)臼齿状构造的宿主岩石是不发育叠层石和纹理化构造的隐晶质泥晶灰岩,(4)与臼齿状构造常常共生的极为特别的宏观藻类化石等。因此,臼齿状构造可以解释为一种发育在席底生境中、由一系列复杂的作用过程所形成的、与微生物相关的原生沉积构造。作为前寒武纪最普遍的沉积现象,臼齿状构造为更好地理解复杂多变的前寒武纪碳酸盐岩提供了许多有意义的信息。     

Molar tooth structures of the Neoarchean Monteville Formation, Transvaal Supergroup, South Africa. II: A wave-induced fluid flow model

Sedimentological, morphological, and geochemical characteristics of molar tooth (MT) structures in the ca 2·6 Ga Monteville Formation suggest a new fluid flow model for MT formation: (i) intercalated shales and carbonate sands were deposited near to above storm wave base; (ii) sediments cracked, forming an interconnected network of MT cracks that were also open to pores in sand lenses; (iii) storm waves pumped sea water into open MT crack networks, causing rapid microcrystalline carbonate nucleation, Ostwald ripening of nuclei, and growth of granular carbonate cores; some of these cores were transported by water flowing through the cracks; (iv) unfilled MT cracks collapsed, and filled MT ribbons deformed plastically as host sediments compacted and dewatered; (v) carbonate cores were overgrown by polygonal rims; and (vi) MT structures deformed brittlely with additional compaction and produced pebbly lags if reworked. MT cracks may have formed by multiple mechanisms; however, expansion of gas from organic decay and sediment heaving due to wave loading best explain MT crack morphology and are most consistent with the fluid flow model for MT CaCO₃ presented here.     

广西合山晚二叠世碳酸盐岩型煤系层序地层分析

广西合山煤田晚二叠世合山组是在浅水碳酸盐台地背景下形成的典型的碳酸盐岩型含煤岩系 ,其沉积环境有滨外陆棚、生物礁、开阔台地、潮坪和泥炭沼泽等。在包括合山组和大隆组在内的整个晚二叠世地层中 ,可以识别出5个层序界面 ,并可根据这些层序界面将区内上二叠统划分为 4个层序。层序 从合山组底面到合山组下段顶部的四 下 煤层底板硅质岩层之底面 ;层序 包括从四 下 煤底板到四 上 煤底板的一套地层 ;层序 为从四 上 煤层底板到二煤层之下铝土质泥岩底板的序列 ;层序 包括从合山组二煤层之下铝土质泥岩底板到大隆组之顶。其中层序 、层序 和层序 厚度在合山煤田范围内变化较大 ,说明受盆地基底沉降作用控制强烈 ,层序 则表现为多次的煤层-石灰岩旋回性 ,并且在合山煤田甚至桂中地区稳定分布 ,说明可能主要受全球海平面变化控制。与滨海平原靠陆一侧的冲积体系的陆源碎屑岩含煤岩系不同 ,陆表海碳酸盐岩型煤系三级层序中的最大海泛带底部以该层序中向上变薄至最薄的一层煤的底面为代表 ,如研究区三 中 煤层底面即为层序 中的最大海泛带底部 ,其下为三级层序中的海侵体系域 ,其上为高位体系域。三级层序中有包含四 上 、三 下 、三 中 、三 上 等煤层为界的 4个四级层序 ,每个四级层序中发育