北京西郊下苇甸剖面寒武系崮山组叠层石生物丘的沉积组构

北京西郊下苇甸剖面的崮山组,属于寒武系第三统顶部,自下而上从陆棚相泥灰岩向上变浅至鲕粒滩相灰岩,组成一个淹没不整合型三级沉积层序。在该组上部的一层块状鲕粒滩相颗粒灰岩中,发育串珠状分布的、可以归为叠层石生物丘的穹窿状构造。这些叠层石生物丘,典型的地势隆起和突变的边界代表了明显的早期石化作用特征。叠层石生物丘中的柱状叠层石,为典型的泥晶相叠层石,其内部除了黏结较多的三叶虫生物碎屑外,还不均匀地分布着放射-纤维状方解石(或文石？)组成的底栖鲕粒。这些底栖鲕粒,以其较小的粒径、多样的类型、平滑但不连续的鲕粒圈层以及外部边缘的泥晶套等特征,明显区别于宿主岩石中的颗粒滩相悬浮鲕粒,而且表现出较为明显的与微生物活动相关的微组构。鉴于叠层石是典型的微生物席建造物,该叠层石生物丘特别的宏观和微观沉积组构还可以进一步将其归为较为典型的"微生物礁",从而成为研究中奥陶生物大辐射事件之前贫乏骨骼的浅海环境的沉积作用样式、以及更加深入理解这一特殊时期的微生物造礁作用特征提供了一个较为典型的实例。     

北京西山下苇甸中上寒武统风暴沉积特征及模式

通过对北京西山下苇甸剖面中典型风暴成因竹叶状灰岩的野外实测和镜下薄片分析,明确了59套风暴沉积特征,确定了风暴沉积序列并建立了陆表海风暴作用沉积模式,主要取得如下认识：(1)北京西山下苇甸寒武系共有泥晶灰岩相、含砾屑泥晶灰岩相、颗粒泥晶灰岩相和泥晶颗粒灰岩相4种岩相类型。(2)鲕粒灰岩-砾屑灰岩型序列发育原地型风暴岩,泥岩和粉砂岩-砾屑灰岩型序列发育近源型风暴岩,泥晶灰岩-砾屑灰岩型序列发育远源型风暴岩。(3)原地型风暴岩发育侵蚀面,砾屑含量高,长短轴比大;近源型风暴岩砾屑定向性好,可见递变层理;远源型风暴岩基质含量高。(4)竹叶状灰岩沉积在陆表海背景下的潮下带,原地型、近源型和远源型风暴岩沉积范围以正常浪基面和风暴浪基面为界,距风暴中心距离和搬运距离依次增加。本次研究不仅补充了下苇甸寒武系的风暴沉积记录,而且为该时期的古环境研究提供了证据。     

北京西山地区下苇甸剖面寒武系碳酸盐岩碳氧同位素研究

北京西山下苇甸剖面寒武系的碳酸盐岩发育良好且连续,在岩石学和地层学研究基础上,通过实测剖面和碳酸盐岩碳氧同位素,探讨了下苇甸地区寒武纪海洋环境及沉积相演变。研究表明,下苇甸寒武系发育碳酸盐岩镶边台地相沉积,自底部昌平组至顶部凤山组依次发育潮坪、潟湖、障壁岛礁滩、滩外斜坡沉积相。碳酸盐岩氧同位素表明该区域寒武纪为温暖至炎热的亚热带气候,同时对古沉积环境也有明显响应,沉积环境的盐度自潮上带至滩外斜坡逐渐减低至正常海水的水平,碳同位素与下苇甸沉积相及沉积旋回的变化契合度良好,表明寒武系整体为一个大的海侵过程,晚期凤山组沉积期海平面略下降。     

北京西山地区下苇甸剖面寒武系张夏组鲕粒硅化成因探讨

鲕粒作为碳酸盐岩中非常重要的指相颗粒,其研究主要集中在成因上面,而成岩作用研究较少。北京西山地区下苇甸剖面寒武系张夏组发育大套鲕粒灰岩,通过对该剖面野外实测、薄片观察、XRD测试等手段,结合有机碳、热解等地化参数,对鲕粒的硅化机制及其硅质来源做了系统的研究。结果表明,鲕粒溶蚀再沉淀或者新生变形作用造成鲕粒边缘有机质富集,有机质演化释放的有机酸是硅质沉淀的主要因素,硅质来源主要为陆源输入和黏土矿物的转化。由于有机质主要富集在鲕粒边缘,形成有机质膜,从而造成硅质的沉淀主要沿鲕粒边缘发生,形成鲕粒边缘特有的硅化套,这种结果也从侧面反映了微生物在原始鲕粒形成中发挥了重要作用。     

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。     

北京西山下苇甸中寒武统张夏组生物丘发育特征及其地质意义

北京西山下苇甸剖面寒武系地层出露完整,中寒武统张夏组底部和顶部发育两期生物丘地层.通过野外观察及薄片鉴定发现,张夏组底部发育的生物丘为凝块石生物丘,顶部发育的为叠层石生物丘,两期生物丘的造丘生物主要为藻类.凝块石生物丘生长在低能的潮下带环境,而叠层石生物丘则形成于海水能量较高的潮间带或潮下带上部.不同的沉积环境造成了两期生物丘内部结构的差异,主要体现在造丘生物的排列方式上.根据该剖面两期生物丘的特征,总结了生物丘的发育模式,并对其地质意义进行了探讨.     

北京西山寒武系下苇甸组——一个新建议的组

下苇甸组系从北京西山下寒武统底部独立出来 ,新建立的一个组。它虽然厚度不大 ,但岩性与昌平组有别 ,顶、底界面清楚 ,分布稳定 ,在北京西山地区可广泛追踪 ,符合建组条件     

北京下苇甸地区张夏组沉积环境及沉积模式

北京下苇甸张夏组作为华北寒武系的标准剖面之一,一直以来是广大地质学者研究的重点。通过野外观察、实测,并结合室内薄片鉴定、XRD测试等技术,对北京西山下苇甸张夏组的岩性特征进行了详细的分析,结合其特征,对张夏组沉积相做了细致划分。通过研究,该区张夏组主要发育碎屑岩浅海相及碳酸盐岩台地相沉积,其中碎屑岩浅海主要发育过渡亚相及页岩局限浅海亚相;台地相主要发育局限台地、滩、潮坪亚相。通过岩性特征观察及剖面相组合,首次对研究区的滩进行了划分,将滩分为高能滩及间歇高能滩。总体上,张夏组表现为一个典型的离岸缓坡碳酸盐岩台地沉积模式,由下向上水体加深,陆源碎屑沉积逐渐往后迁移,被碳酸盐岩沉积所取代,台地成熟。     

华北寒武系二级海侵背景下的沉积趋势及层序地层序列：以北京西郊下苇甸剖面为例

为了达到在地层框架内划分和对比沉积岩的目的,以不整合面为主要地层面,将不整合面及其可以对比的整合面所限定的地层单位定义为沉积层序,并研究沉积层序内的沉积趋势变化,成为今天层序地层学的核心内容.在寒武纪,华北地台接受沉积的时间较晚,所以发育一个不完整的寒武纪地层序列.在该地层序列之中,从混积潮坪沉积到缓坡型碳酸盐台地沉积.组成一个二级海侵背景下的退积序列.在新的寒武系年代地层框架下,以北京西郊寒武系下苇甸剖面为例,重新审视华北地台寒武系层序地层特征,将为研究这一个关键地质历史时期贫乏骨骼的风暴海、随着后生动物辐射而微生物碳酸盐岩也在增加的特殊的沉积作用样式提供重要线索.     

北京西山下苇甸第三统/芙蓉统界线附近碳酸盐岩地球化学特征及古环境意义

芙蓉世早期全球发生的生物绝灭事件与该时期古环境的变化可能存在着密切联系,但未有定论;相对于深水相区,浅水台地沉积物地球化学特征对古环境的变化有着更敏感的响应,有利于深化这一问题的理解。选取北京西山下苇甸剖面第三统崮山组和芙蓉统长山组碳酸盐岩沉积为研究对象,通过元素地球化学和同位素的分析,重建这一时期古环境的变迁过程,并探讨其与生命演化的关系。结果表明:崮山组和长山组沉积更替时期,古气候和古海洋环境有大的波动。海水由海平面低点快速海侵,水体还原性急剧增强,海水温度降至最低点,盐度升高至最高点,可能这是三叶虫生态崩溃及其灭绝的重要原因。长山组早期干热气候和温湿气候交替频繁,大规模海侵促使陆源碎屑物质输入的增加,海水中营养元素的富集促进了生物勃发;同时深水的还原性条件有利于有机质的保存,最终导致碳酸盐岩碳同位素的正漂。研究还表明,这次碳同位素正漂的发生与长山中晚期海平面的下降没有明显的成因联系。     

北京西山寒武系滑塌构造的初步研究

北京西山地区的寒武系层序完整,剖面出露好,是中国地质学家研究寒武系的经典地区之一.前人对北京地区寒武系的研究集中于百花山北麓清水河永定河流域的军庄、丁家滩、下苇甸、青白口至军饷之间的露头.作者等在北京房山地区百花山南麓进行地质考察中,在上寒武统崮山组下部的中薄层条带状灰岩和砾屑灰岩中发现了典型的滑塌变形层,变形主要表现为发育大量的小型层间微型断裂或褶皱,大部分断裂表现为小型的低角度逆冲性质,断裂面呈舒缓波状,平均倾角10°左右,微型断裂面上盘还可见更次级的微型褶曲或断层和布丁.滑塌变形层之下还发现了与古地震有成因关系的楔状构造和特殊的砾岩.结合前人在寒武系中已经发现的震积岩,初步认为,这种典型的滑塌变形的直接触发机制很可能是伴随着华北古板块在中寒武世末与晚寒武世之间的“翘翘板式运动”而发生的古地震.     

北京西山寒武系层序地层

为了使北京西山地质学方面的研究更为全面,并为其他地区寒武系的研究提供对比,以北京西山地区出露的寒武纪地层为根据.进行了层序地层学和沉积学方面的研究.该区寒武纪地层多为碳酸盐岩,岩石类型以各种灰岩及白云岩为主.按照层序地层学的原理和工作方法,结合区域层序界面特征把该区寒武系划为16个三级层序,其中SQ1-SQ3为Ⅰ型层序,Ⅱ型层序则较为发育,SQ4-SQ16都为Ⅱ型层序.研究区寒武系属于典型的碳酸盐岩台地沉积.由于寒武纪研究区内地形地势平缓,构造沉降比较稳定,因而深切谷等标志不发育,所有层序都缺失低水位体系域(LST)或陆架边缘体系域(SMST)沉积.     

层序地层框架下的鲕粒滩形成样式:以北京西郊下苇甸剖面寒武系第三统为例

华北地台寒武系第三统,大致包括毛庄组、徐庄组、张夏组和崮山组,在其中上部大面积发育鲕粒滩相灰岩,从而不符合标准的威尔逊碳酸盐相带中"台地边缘颗粒滩相"的概念。在北京西郊下苇甸剖面,基于沉积相序列的层序地层划分表明,这些鲕粒滩相地层,常常构成层序的晚期高水位体系域或强迫型海退体系域,表现出层序地层框架下特别的鲕粒滩形成样式,成为相对快速沉降背景下的相对海平面缓慢下降的沉积响应,从而不符合标准的层序地层学模式,因为在标准的层序地层学模式中沉积作用主要发生在相对海平面上升和停滞阶段,而且在海平面下降期将形成一个连续的侵蚀作用不整合面。再者,与海侵作用期的陆棚相钙质泥岩和深缓坡相条带状泥晶灰岩、及其所代表的泥质碳酸盐沉积物主导的浅海陆架型台地相对应,强迫型海退过程之中发育的大面积分布的鲕粒滩,代表着寒武纪类型多样的碳酸盐台地类型中的一种新的碳酸盐台地类型,即鲕粒砂所主导的浅海碳酸盐陆架为特征的一种特别的碳酸盐台地,即浅海陆架被颗粒质的鲕粒沉积物大面积覆盖,向海一侧为缓坡、向陆一侧为潮坪。所以说,北京西郊下苇甸剖面的寒武系第三统,鲕粒滩的层序地层位置所代表的特别的形成样式,以及所蕴含的寒武纪碳酸盐台地的类型,将为更大区域的追索和对比、以及华北地台第三世的古地理重建提供重要的线索和思考途径。     

北京西郊寒武系凤山组叠层石生物层

叠层石是微生物碳酸盐岩的典型代表,同时也是岩石记录中的"藻席"(微生物席)的建造物。在北京西山寒武系芙蓉统凤山组下部,见一层厚度为2~3m的叠层石生物层。宏观上,该生物层主要为大型柱状叠层石所组成;微观上,表现为致密泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩构成的泥晶相叠层石。在叠层石内部,各种特殊的颗粒如底栖鲕粒、核形石和凝块石的发育,表明了微生物席内颗粒的多样性,而三叶虫骨屑的发育则意味着叠层石生长过程中较为强烈的泥晶粘聚作用;致密泥晶中的黄铁矿晶体,间接地反映了泥晶的异养细菌成因。因此,凤山组中的叠层石生物层,作为"贫乏骨骼的寒武纪风暴海"中典型的沉积学现象,成为较深水背景之中微生物造礁作用的典型实例,也成为理解微生物席内微生物成因颗粒多样性的典型岩石记录。     

北京西山下苇甸中寒武统碳酸盐岩微相及沉积相研究

采用微相分析的方法,对北京西山下苇甸剖面中寒武统碳酸盐岩的生物组合、颗粒成分、基质类型及其结构等微相特征做了深入研究,区分出8种碳酸盐岩微相类型,即微角砾状生屑-岩屑泥粒灰岩,异地生屑泥粒—粒泥灰岩,含包壳鲕粒和磨圆生屑的泥粒—粒泥灰岩,含包壳鲕粒的颗粒灰岩,海百合茎泥粒灰岩,同心圆鲕粒颗粒灰岩,泥晶鲕粒颗粒—泥粒灰岩,放射鲕粒颗粒—泥粒灰岩。8种微相类型在中寒武统剖面上不等同出现构成了代表两次海平面下降—上升的演化过程,即由徐庄组下部的开阔台地相开始,向上至徐庄组上部变化为滩前斜坡相,张夏组下部又返回至开阔台地相,最后在张夏组上部又以滩前斜坡相告终。