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。     

湖北宜昌地区寒武系—下奥陶统的碳氧同位素记录

对宜昌地区寒武系和下奥陶统的碳酸盐碳、氧同位素进行测定,所得δ18O大 于－10‰且与δ13C不相关,表明研究区碳酸盐样品基本上保存了碳、氧同位素的初 始比值。δ18O在白云岩样品中呈现正漂移而在非白云岩样品中呈现负漂移,认为δ 18O反映海水古盐度变化,即δ18O随着古盐度升高而增大;δ13 C在缺氧沉积物中呈现负漂移,但负漂移的δ13C却不限于缺氧沉积物,推测δ13 C可能反映古海洋的初级生产力,即δ13C随着初级生产力的提高而降低。研究还指 出,由于Z值与δ13C密切正相关（相关系数为0.99）,综合运用δ18O和δ 13C的经典盐度公式不适用于研究区古盐度环境的重建。     

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。     

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.     

徐州地区下古生界碳酸盐岩的碳、氧同位素研究

在已有的对徐州地区下古生界碳酸盐岩详细岩石学研究基础上，系统测试了碳酸盐岩方解石和白云石的碳、氧同位素组成特征；地球化学和岩石学研究相结合，综合提取了碳酸盐岩碳、氧同位素组成的沉积、成岩地质信息；初步探讨了同位素组成的地层变化及其意义。研究结果表明：碳酸盐岩碳同位素组成特征可以指示沉积环境及其演化，开阔陆表海、灰质障壁砂坝、局限陆表海、潮下带、潮渠、藻坪诸沉积相间碳酸盐岩的δ^13C值表现出规律性变化，碳同位素组成变化曲线上的显著正偏移与海侵有关；碳酸盐岩氧同位素组成对成岩环境及其演化有明显响应，淡水成岩环境、潮上成岩环境、潮间成岩环境、潮下成岩环境和埋藏成岩环境具有不同的碳酸盐岩氧同位素组成特征；徐州地区大北望寒武系剖面地层界线附近都有碳、氧同位素组成变化的特征显示，研究工作证实了徐州地区下古生界同位素地层划分的可行性。     

渝东地区寒武系龙王庙组高分辨率碳酸盐岩碳同位素记录及其古海洋学意义

早寒武世中―晚期是生命演化史上的重要节点。渝东地区寒武系龙王庙组海相碳酸盐岩地层记录了当时海水的碳同位素变化。在确保碳同位素组成有效保留海水原始信息基础上,分析发现龙王庙组61个碳酸盐岩样品的δ~(13)CV-PDB值分布在+2.7‰~-4.3‰之间;碳同位素变化曲线大体上呈先降低、后升高的变化趋势;地层中―下部δ~(13)C值波动幅度大,正、负漂移事件频发,出现可全球对比的幅度约为4‰的正漂移与幅度约为5‰的负漂移事件;地层上部δ~(13)C值具小幅波动,总体正偏。龙王庙组碳酸盐岩的碳同位素特征,受控于海平面变化、风暴沉积、生物演化引起的海洋生产力变化。龙王庙组沉积的早―中期,海平面变化频繁,陆源碎屑注入量波动性增大,风暴沉积发育,海洋环境的稳定性较差,生物种属数量逐渐降低,导致海洋原始生产力下降及碳同位素组成的频繁波动与多次负漂移事件。龙王庙组沉积的中―晚期,海平面长期缓慢上升,风暴沉积发育程度低,海洋环境趋于稳定,生物多样性增强,海洋原始生产力增大,使得碳同位素组成分布较为稳定,多表现为正值。渝东地区龙王庙组碳酸盐岩中δ~(13)C的急速负漂移可能归因于较浅水体、较充足陆源碎屑注入背景下的风暴沉积。     

北京西山下苇甸剖面特殊沉积现象对比

北京西山下苇甸剖面崮山组和凤山组地层分别属于寒武系第三统和芙蓉统。其中,崮山组发育浅水叠层石生物丘,凤山组发育浅水叠层石生物层,二者都发育深水环境碳酸盐泥丘,代表了碳酸盐岩沉积的多样性;大量存在的不同类型的竹叶状砾屑灰岩,代表了“风暴海”时期特殊的沉积组构。特殊沉积组构作为寒武纪贫乏骨骼风暴海后中奥陶世生物大辐射前的特殊现象,为研究较深水背景下微生物造礁作用提供了典型的岩石记录,同时也代表了这一特殊时期的沉积作用样式     

全球寒武系第三统第七阶GSSP候选剖面的碳同位素地层

湘西罗依溪剖面包含有被国际地层委员会寒武系分会表决通过的、确定全球寒武系第三统第七阶底界的球接子三叶虫Lejopygelaevigata的首现点位,是全球寒武系第三统第七阶GSSP的候选剖面。野外按0.25—0.5m的样品间距,对该点位附近的碳酸盐岩采取了264件碳、氧同位素样品,分析结果表明全球寒武系第三统Drumian阶上部δ13C值呈恒幅波状演化、波动范围较小,δ18O波动强烈、幅度较大;而第七阶下部δ13C值跳跃强烈、幅度较大,总体表现为高值,δ18O值波动减弱、趋向低值;全球寒武系第三统第七阶底部的候选GSSP正好处于δ13C值由恒幅波动向剧烈跳跃的转折处。第七阶早期δ13C值、δ18O值及海平面三者之间存在较好的耦合关系,表现为海平面上升到最高位置、δ13C值较高、δ18O值较低,造成耦合的原因可能为全球气候变暖,大量淡水流向海洋、海域扩大,初始生产率提高,较多12C为生物所摄取,导致海水中13C的浓度相对升高,沉积的碳酸盐岩具有较高的δ13C值。同时,由于最大海泛期洋流活动频繁,对江南斜坡带沉积作用有一定影响,致使碳酸盐岩沉积物的碳、氧同位素组成变化较大。     

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。     

中国东部寒武系与奥陶系界线地层的碳氧同位素研究

对我国东部不同地层区一些代表性的寒武系-奥陶系界线层位开展了碳?氧同位素研究?结果表明,由于沉积环境差异和成岩蚀变影响,界线层位的δ18O值变化较大,规律性不明显,δ13C值变化虽小,但在界线处均发生不同程度漂移?漂移的层位与寒武纪-奥陶纪主要生物群面貌变化的界线相一致?综合各方面资料分析,笔者认为,碳同位素组成的漂移很可能由晚寒武世到早奥陶世时期内海平面的升降所引起.     

云南梅树村前寒武系-寒武系界线剖面硅同位素研究

云南梅树村前寒武系-寒武系界线剖面是研究前寒武系-寒武系界线层型最重要的国际候选剖面之一。本文首次系统地研究了硅同位素在剖面中的变化规律,指出“C”点附近“界线粘土层”为火山成因,“B”点至“C”点之间有海底喷气活动;“C”点附近的δ~(13)C,δ~(18)O负异常与生物大量活动有关,而非“灾变”所致。     

浙江江山寒武系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其古环境意义探讨

对浙江江山碓边下寒武统上部—下奥陶统下部碳酸盐岩进行了碳氧同位素测定。δ1 3C、δ1 8O值变化范围和均值分别为 - 1.9‰～ 3.7‰、- 13.0‰～ - 1.3‰和 0 .86‰、- 9.76‰。碳氧同位素地层曲线与 Veizer et al.(1986 )的同位素年代演化曲线形状相似 ,在寒武纪—奥陶纪界线附近没有明显的δ1 3C、δ1 8O漂移现象。δ1 3C地层曲线具旋回性变化特征 ,大陈岭组、杨柳岗组各形成一个完整的演化旋回 ,与根据露头层序地层研究推测的海平面变化曲线吻合性较好 ,表现出δ1 3C值的高值区是海盆水体变深的反映。一个明显的碳同位素正漂移发生于晚寒武世早期 (华严寺组下部 ) ,与 Matthew etal.(2 0 0 0 )报道的在美国内华达州中东部、哈萨克斯坦 Malyi Karatau地区、澳大利亚昆士兰州西北部和湘西桃源瓦儿岗等地发现的 δ1 3C正漂移记录 (SPICE— The Steptoean Positive CarbonIsotope Excursion)和 Veizer et al.(1986 )碳同位素年代演化曲线中的正漂移波峰一致 ,为晚寒武世全球性碳同位素正漂移提供了一个佐证。     

中韩寒武系地层对比——以北京西山和韩国太白地区为例

韩国太白地区位于朝鲜半岛中东部,包含一套古生代地层,发育有下古生界寒武系地层,露头良好,易于观察。北京西山地区与韩国太白地区寒武系地层在岩性、沉积环境演化方面具有一定的可对比性。通过研究北京西山地区与韩国太白盆地上寒武统地层的岩性、沉积环境和古生物群特征,得出两者在构造演化之间的联系。