第三章 古生物群研究

长期以来,前寒武纪地质学家都在探讨利用古生物方法进行区域或洲际地层对比的可能性。叠层石是前寒武纪碳酸盐地层中分布最广的一种生物沉积结构,它的形态特征既受生物因素控制,又受环境影响。自化石纪录中承认叠层石以来,叠层石在生物地层上的应用具有一定意义。但是,在叠层石的成因模式还没有被人们充分认识以前,它的生物地层潜力,不同学者至今见解不一。但近来国内外大量实际资料表明,叠层石在小区域内可以作为中—上元古界划分对比的主要依据,有些学者也已试图利用叠层石进行洲际性的对比。     

叠层石衰减事件及臼齿构造作用幕：形成机制与研究进展

叠层石和臼齿构造碳酸岩的兴衰是沉积学界倍受关注的研究主题.地史中叠层石经证实发生了5次比较重要的衰减事件,分别在2 000 Ma、1 250 Ma、1 000 Ma、675 Ma、450 Ma.最近,根据燕山地区非叠层石碳酸盐岩序列,认为在1450 Ma又发生过叠层石衰减,所以存在6次叠层石衰减事件.现今叠层石的丰度已经非常稀少.究其原因主要在于:叠层石的形成与微生物钙化作用有关,而其钙化作用又受周围海水化学变化所影响.显生宙后生动物及海水饱和态共同影响了叠层石的形成.著名的"前寒武纪谜"表明,海水化学条件及微生物的进化则是叠层石发展的主要控制因素.臼齿构造(MT)仅出现在前寒武地层中,具有一定的时代限制,其形成及消失受海洋中CaCO3沉淀的影响,而且似乎主要发育在叠层石衰减事件之后,在空间上臼齿构造多产出于比叠层石更深的水体环境.所以古海洋化学的变化影响着地球表面生物演化及生物沉积的历史,上述研究进展对深入了解海洋化学在地质历史时期的长期变化具有重要意义,而且也有利于解开地质历史上的种种谜团.     

论叠层石的地层学意义

建议用Ｂｕｒｎｅ和Ｍｏｏｒｅ（１９８７）的“微生物岩”一词，以代替广义的“叠层石”：分别取叠层石成因定义与描述定义之长，对叠层石重新给予定义；根据我国学者在叠层石研究中取得的新进展，认为不能简单地用生物控制或环境控制解释其形态成因，并认为在当前单纯依靠叠层石确定前寒武纪地层时代和盆地间地层对比，宜采慎重态度。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为:虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

叠层石形态的主控因素—微生物席

许多学者利用叠层石的形态来判断所处的环境,但其形态并不仅仅受环境的影响。单一由叠层石形态推测环境不具有合理性,即使结合伴生沉积构造等来共同推测,叠层石在其中也没有发挥主要作用。当前讨论较多的影响叠层石形态的2个主要因素,即环境和微生物群落,经研究发现,环境控制微生物群落的成分,两者不属于并列关系,而是包含关系。微生物群落又决定了微生物席的类型,微生物席同时也会受到环境的改造,因此认为微生物席才是叠层石形态的主控因素。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义*

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为: 虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

叠层石形态的主控因素—微生物席

许多学者利用叠层石的形态来判断所处的环境,但其形态并不仅仅受环境的影响。单一由叠层石形态推测环境不具有合理性,即使结合伴生沉积构造等来共同推测,叠层石在其中也没有发挥主要作用。当前讨论较多的影响叠层石形态的2个主要因素,即环境和微生物群落,经研究发现,环境控制微生物群落的成分,两者不属于并列关系,而是包含关系。微生物群落又决定了微生物席的类型,微生物席同时也会受到环境的改造,因此认为微生物席才是叠层石形态的主控因素。     

柴达木盆地中新世叠层石沉积特征及其环境和构造意义

柴达木盆地西部地区发育了大量的各种类型的湖相叠层石,主要集中在中新世早中期下油砂山组的地层中。根据野外考察并参考国内外的叠层石研究,柴西地区叠层石主要包括丘状、指状、柱状和多边形叠层石4种类型,每一种叠层石的宏观形态、内部成份和构造都具有独特的特征,且形成于不同的沉积环境中。据地球化学元素、孢粉和生物化石等分析可以确定,叠层石形成于气候温暖、水体盐度较高和陆源碎屑流入较少的环境中。与现代叠层石的对比进一步明确了新生代柴达木盆地湖相叠层石的沉积特点和属性特征。结合柴达木盆地中新世的沉积特征、湖相叠层石的属性以及柴达木盆地与青藏高原的关系,进一步讨论了中新世期间青藏高原和柴达木盆地的构造情况以及隆起程度。     

柴达木盆地中新世叠层石成因与古环境研究

柴达木盆地西部干柴沟一带发育了大量湖相叠层石，主要存在于新近纪中新世地层中。柴西地区的叠层石形态各异，成因各具特点，而且部分叠层石与现代叠层石完全不同而是更类似于前寒武时期的对应物，根据国内外叠层石研究的最新成果和成因分类标准，柴西地区主要发育了骨架、凝集和细粒叠层石。对应于不同的分类标准其成因也各不相同，细粒叠层石的形成主要是通过微生物自身的钙化作用和生物膜上过饱和碳酸盐等物质以及微生物的引发的沉淀作用；凝集型叠层石的形成主要与原核生物和真核藻类共同发挥粘附作用有关；骨架型叠层石的形成主要是真核藻类等的钙化与原地碳酸盐的沉淀综合作用的结果。柴达木盆地频繁变化的湖相水体条件和周围的构造运动是叠层石形态多样，成因各异的主要外部和环境因素。对各类叠层石的深入细致研究将对沉积学和环境学的研究提供宝贯的现代对应物。     

五台山古元古代巨型叠层石的结构特征及成因意义

山西省五台山地区的古元古代滹沱群地层中发育大量各种形态和大小的叠层石,最近在东冶亚群地层中发现体量巨大的叠层石。本文在对其进行形态学分析、显微结构分析、地质剖面实测以及生长环境特征分析研究后认为,这一宏观上的穹窿形叠层石是由柱状叠层石组成的生物岩礁,柱体在底质基础上放射状生长,其表面圆形、长条形的凸起为叠层石柱体顶部横断面及斜切面形态。通过标本切片,镜下观察到组成柱体并充填柱间的均为泥晶方解石,并发现纤细的丝状微生物遗迹,这些丝状体相互交织构成暗层的重要组分。叠层石体量巨大,需要较长时间内相对稳定的深水环境;泥晶方解石结晶较好,指示水动力条件相对较弱、沉积速率较快的温暖浅海环境,可能形成于潮下带。     

中元古代叠层石—非叠层石碳酸盐岩层序地层序列及其沉积特征——以北京延庆千沟剖面高于庄组为例

北京延庆千沟剖面中元古代高于庄组为一套发育在海侵砂岩上的叠层石—非叠层石碳酸盐岩沉积序列,厚度千余米,包括4段:第一段(或称为官地亚组)主要为海侵砂岩地层;第二段(或称为桑树鞍亚组)为发育少量叠层石的含锰白云岩和灰质白云岩地层;第三段又称为张家峪垭组,为一套以均一石灰岩为主的地层序列,发育席底构造且贫乏叠层石;第四段(环秀寺亚组)以叠层石礁白云岩为特征。与蓟县剖面相比较,该剖面的高于庄组具有以下特点:(1)第一段厚度百余米的海侵砂岩地层不但表明了与下伏大红峪组之间存在较为明显的区域不整合面,而且与蓟县剖面厚数百米的叠层石白云岩地层形成明显的区别;(2)在第三段的非叠层石碳酸盐岩沉积序列中,未发现臼齿状构造,但发育丰富而典型的席底构造,而且以均一石灰岩为特征;(3)第四段的厚度为500余m,由罕见的叠层石礁序列所组成。这些特征表明,千沟剖面的高于庄组组成了一个复杂而有序的叠层石—非叠层石碳酸盐岩沉积序列,成为依据沉积相序列进行前寒武纪三级层序划分和二级层序合理归并的典型实例。更为重要的是,第四段中的叠层石生物礁和第三段的均一石灰岩序列的存在,反映了一些值得进一步研究的问题:如前寒武纪叠层石生物礁的沉积模式,非叠层石灰岩序列是否代表了一次叠层石衰减事件等等。     

豫西寒武纪叠层石的地层展布及控制因素分析

在河南省西部寒武系的渑池-登封小区,共出露23层叠层石,主要集中在馒头组、张夏组和三山子组.笔者在逐层详细描述该叠层石外部宏观形态和地层展布的基础上,分析了叠层石上下地层岩相变化,找出寒武纪叠层石地层展布的规律及其控制因素,认为影响叠层石地层展布的主要因素有沉积环境、水动力条件和后生动物干扰等,并讨论了叠层石生长与核形石、竹叶状灰岩和后生动物的相互关系,提出了叠层石与后生动物共生的生态位观点     

叠层石研究的新进展──微生物岩

１９９２年１０月在天津召开的国际叠层石讨论会暨ＩＧＣＰ２６１项全体会议上的资料表明，近年来在世界范围内的叠层石研究又取得许多重要进展。叠层石是底栖微生物群落（ＢＭＣＳ）１与碎屑或化学沉积物之间相互作用而形成的生物沉积物的主要代表。在我国，以叠层石为代表的微生物岩在不同时代地层中，尤其是元古宙地层中分布十分广泛。为了发展地质学、古生物学和沉积学的理论和新的找矿、找油方法，中国各有关地质学家对微生物岩开展全面的研究，积极参加ＩＧＣＰ３４４项──《微生物岩隆的生物沉积学和对比》工作。是一个十分重要的途径。     

遥感在贵州沉积矿产资源调查中的应用

沉积矿产，在遥感影像上主要是通过含矿地层的识别予以鉴别的。而地层在遥感影像上的反映与其所形成的地貌具有非常大的关联。可以说地貌的形态是沉积地层及沉积矿产识别的一把万能钥匙。沉积矿产的形成无疑是受沉积环境的控制。但其保存必然受制于地貌发展演化过程。而地貌在遥感影像上是较易判别的地质形态，由此可建立沉积岩区遥感找矿模式。     

国外沉积学期刊文献摘要选登

《沉积学》36卷3期1989年6月一、南非30亿年Pongola超群中各种叠层石形态的环境控制南非Pongola超群White Umfologi段特有的部分硅化白云岩露头表明,叠层石的形态多种多样,其适应30亿年前的浅海潮汐沉积环境。复合的柱状叠层石生物丘高0.7—1.6m,直径0.4—1.0m。其不在潮道内,沿潮道边缘形成,侧面为生长于低能潮坪环境的水平层状和小穹丘状叠层石。锥状叠层石高0.05—0.30m,直径0.03—0.10m,沿潮道底部的高能粗粒碳酸盐砂增生。这些叠层石可能是通过丝状产氧的光合自养型蓝藻细菌的活动所形成。二、下石炭统斑杂灰岩(假角砾岩)的早期成岩成因     

南口虎峪中元古界大红峪组混积岩系的层序地层划分——海侵砂岩中的微生物席碎片简介

北京西北郊南口虎峪一带的中元古界长城系大红峪组发育完整,以一套混积岩系为特征。在南口虎峪剖面中,海侵体系域砂岩地层与高水位体系域砂泥质白云岩和叠层石白云岩组成了较有规律的层序地层相序,可以作为混积岩系层序地层划分的典型代表。在大红峪组的海侵体系域砂岩中,交余波痕、微生物形成的砂质碎片和皱饰构造表明了席底的发育,特别是其中所发育的微生物砂质碎片不但代表了碎屑岩中的一种特殊的“内碎屑”,而且其特殊的形态和产出特点成为窥视前寒武纪砂岩中席底发育的一种典型标志,从而有益于今后对类似沉积构造的阐释与研究;高水位体系域砂泥质白云岩中的纹理化构造似乎也是一种席底构造,它与其中的叠层石生物丘一起代表了前寒武纪海底微生物孤军作战的特殊生境。对该剖面大红峪组的初步研究表明,在前寒武纪地层中,除了要关注叠层石之类的微生物沉积构造以外,碎屑岩中也存在微生物活动的若干证据印席底构造（第五类原生沉积构造）,由此说明正是由于微生物新陈代谢的多样性才使其成为地球上无所不在及其无与伦比的巨大生物量。     

现代碳酸盐叠层石的重要进展及意义

作为记录地球早期生命历史的代表物,叠层石已经从35亿年追溯到了古老的37亿年。叠层石为早期生命的存在提供了间接证据,特别是现代碳酸盐叠层石的形成,更加证实了叠层石是蓝细菌生物席的钙化建造物。在现代碳酸盐叠层石中,以下地区的碳酸盐叠层石经前人长期研究已取得一些进展:巴哈马台地的粗粒叠层石、澳大利亚超盐度环境中的细粒叠层石、巴西东南部超盐度潟湖中的细粒叠层石。基于前人的研究成果,通过对现代碳酸盐叠层石的生长机制,以及复杂的微生物活动和沉积过程的追溯,认为本溪火连寨剖面寒武系张夏组中部的叠层石生物丘与现代碳酸盐叠层石存在明显差异,说明现代叠层石的沉积模式还不能完全应用在古代叠层石中。因此,现代碳酸盐叠层石和古代叠层石的对比,可以进一步为了解寒武纪叠层石的构建以及微生物碳酸盐岩工厂提供丰富的思考途径。     

东川昆阳群落雪组藻叠层石的环境意义及其与铜矿的关系

云南东川昆阳群落雪组中的藻叠层石按其总的立体形态可分为层状、柱状和球状三类,各类再依据其形态变化细节又分为若干型(表1)。一些研究者认为藻叠层石的形态变化与水动力条件密切相关,即其形态类别具有指示沉积相环境意义。根据东川落雪组的沉积特征,笔者对藻叠层石的形成环境有如下认识:层纹型通常形成于闭塞的潮间带上部且延伸至潮上带碳酸盐泥坪。本区一部分层纹型叠层石产于红色白云岩中,并见石膏晶体伴生,显示是超咸化水域,有暴露标志。     

青藏高原五道梁地区中新世湖相叠层石特征、分类及古气候意义

通过对青藏高原五道梁地区中新世湖相叠层石样品岩石薄片、扫描电镜的观察,发现叠层石纹层主要有层带状、波状和柱状3种形态,且明暗纹层的结构极不相同,富屑层颗粒结构明显,富藻纹层由致密状含有机质泥晶方解石构成,呈泥晶结构;在此基础上,对叠层石进行了成因分类,认为研究区发育骨架叠层石、凝集叠层石和细粒叠层石。综合叠层石的沉积学、矿物学和稳定C,O同位素值特征,认为叠层石沉积期气候湿润,而纹层层偶则形成于呈季节性变化的气候条件下,亮层代表湿润期,暗层形成于相对干旱期。     

叠层石衰减事件及臼齿构造碳酸盐岩作用幕——了解前寒武纪碳酸盐岩世界的重要线索

叠层石和臼齿构造是前寒武纪较为引人注目的两种沉积现象.叠层石作为微生物碳酸盐岩的典型代表,在前寒武纪由于对叠层石的形成缺乏直接的微生物证据而成为一个"前寒武纪谜";臼齿构造复杂的宏观形态和奇特的微亮晶方解石填充物以及对其成因机制的持续争论而成为又一个"前寒武纪谜".最新研究表明,叠层石形态种数量在元古宙达到繁盛的顶峰之后开始衰减,而仅产出于前寒武纪地层记录中的臼齿构造似乎总是以较高的丰度呈幕式发育于叠层石的衰减事件之后,在空间上臼齿构造多产出于比叠层石更深的水体环境.叠层石的衰减和臼齿构造的幕式发育历史可能主要与环境因素发生重大变化有关,而后生动物的竞争不是直接原因.