北京下苇甸剖面张夏组鲕粒特征及其白云化机制

北京下苇甸剖面张夏组作为华北寒武系的标准剖面之一,鲜有人对其中的鲕粒类型及其成岩作用进行细致研究。在充分调研前人研究的基础上,通过野外观察、实测,并结合室内薄片鉴定、XRD测试等技术,对下苇甸剖面张夏组的鲕粒类型进行总结,并对鲕粒白云化机制进行分析。结果显示：(1)下苇甸张夏组鲕粒类型主要为放射鲕、同心放射鲕及单晶鲕/多晶鲕,还有少量同心鲕、复鲕及藻鲕;(2)鲕粒发生白云化,填隙物未见白云化,且放射圈层白云化程度高于同心圈层,并且放射圈层白云石颗粒围绕核心呈放射状分布,同心圈层围绕核心呈同心状分布;(3)鲕粒内部白云石颗粒多为中细晶,自形-半自形,回流渗透白云化是造成鲕粒白云化的主要成因,因此造成亮晶鲕粒石灰岩白云化程度高于灰泥鲕粒石灰岩。     

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。     

豫西登封地区寒武系第三统鲕粒和鲕粒灰岩演化及其意义

豫西登封寒武系第三统灰岩中的鲕粒自下而上个体直径与鲕核逐渐变小、形态变得更加浑圆、鲕粒间胶结程度更高,反映了从深水不稳定鲕粒灰岩到浅水高速建造鲕粒滩的演变过程。研究区鲕粒灰岩发育可以分为3个阶段:(1)台地深斜坡鲕粒灰岩建造阶段(A段),主要发育放射鲕及同心—放射鲕,鲕粒形态多样、粒径大,粒间多为灰泥充填;(2)滩前缓斜坡鲕粒灰岩建造阶段(B段),主要发育同心—放射鲕、同心鲕,鲕粒含量极不稳定,粒径差异大,粒间由微亮晶及亮晶方解石胶结;(3)台内鲕粒滩高速建造阶段(C段),主要发育白云化的同心鲕和微晶鲕,鲕粒含量极高、粒径极小,鲕核也很小,粒间由亮晶方解石胶结。由A段到C段,相对水深逐渐变浅,成鲕环境变得成熟而稳定,鲕粒沉积规模逐渐扩大。     

北京下苇甸地区寒武系张夏组鲕粒滩成岩演化与勘探前景

成岩作用及成岩演化序列控制着鲕粒滩储集空间的发育。下苇甸地区寒武系张夏组主要为鲕粒滩微相。通过野外实测、薄片观察、X衍射等方法,阐明了下苇甸地区寒武系张夏组鲕粒滩的主要成岩作用类型和成岩序列,并对张夏组鲕粒滩的勘探前景进行了展望,得出如下结论:(1)对下苇甸地区张夏组鲕粒滩储集性能有明显影响的成岩作用主要包括压实-压溶、胶结作用、白云石化作用等。除此之外,硅化作用主要以围绕鲕粒的硅化套形式出现;(2)鲕粒白云石化主要发生在同生成岩阶段,白云石晶间孔是鲕粒滩主要的储集空间。早-晚成岩阶段主要以鲕粒滩的压实-压溶作用为主,造成了粒间孔隙的急剧减少;(3)鲕粒滩压溶产生的缝合线及其伴生的溶蚀孔隙与白云石晶间孔构成的疏导-储集复合体系是鲕粒滩可能的油气储集空间,在证实中新元古界烃源岩供源的前提下,华北寒武系张夏组是一套潜在的勘探新层系,值得研究和探索。     

豫西登封地区寒武系第三统鲕粒和鲕粒灰岩演化及其意义*

豫西登封寒武系第三统灰岩中的鲕粒自下而上个体直径与鲕核逐渐变小、形态变得更加浑圆、鲕粒间胶结程度更高,反映了从深水不稳定鲕粒灰岩到浅水高速建造鲕粒滩的演变过程。研究区鲕粒灰岩发育可以分为3个阶段:(1)台地深斜坡鲕粒灰岩建造阶段(A段),主要发育放射鲕及同心—放射鲕,鲕粒形态多样、粒径大,粒间多为灰泥充填;(2)滩前缓斜坡鲕粒灰岩建造阶段(B段),主要发育同心—放射鲕、同心鲕,鲕粒含量极不稳定,粒径差异大,粒间由微亮晶及亮晶方解石胶结;(3)台内鲕粒滩高速建造阶段(C段), 主要发育白云化的同心鲕和微晶鲕,鲕粒含量极高、粒径极小,鲕核也很小,粒间由亮晶方解石胶结。由A段到C段,相对水深逐渐变浅,成鲕环境变得成熟而稳定,鲕粒沉积规模逐渐扩大。     

苏北燕子埠地区张夏组鲕粒灰岩地球化学特征及成因

燕子埠地区大规模出露张夏组厚层状鲕粒灰岩,为苏北地区的古海洋环境研究提供了材料。采用野外观察、镜下鉴定、化学测试等方法,对研究区张夏组下段鲕粒灰岩的岩石学及地球化学特征开展了研究。结果表明：研究区鲕粒灰岩主要由鲕粒和亮晶方解石胶结物组成;微量元素与稀土元素分布特征具有一致性,表明张夏组沉积期海洋环境保持相对稳定;鲕粒灰岩的地球化学特征受陆源物质混染及成岩作用的影响较弱,可用于古环境恢复;综合地球化学和岩石学判别指标,认为研究区张夏组下段鲕粒灰岩形成于炎热干旱、蒸发量大、氧化高能的陆表海边缘沉积环境。以上研究成果可为苏北地区寒武纪古环境恢复提供重要依据。     

鲕粒原生矿物识别及对海水化学成分变化的指示意义

鲕粒是碳酸盐沉积过程中一类非常特殊的颗粒类型, 为研究当时的沉积背景、水动力条件、气候环境, 甚至储层特征提供了重要线索。然而, 鲕粒的矿物组成及控制因素问题, 长期受到忽视。组成鲕粒的原生矿物类型在地质历史时期呈周期性变化, 在显生宙表现为三个以文石和高镁方解石占主导的时期以及两个以低镁方解石占主导的时期, 这也被称作“文石海”和“方解石海”时期。原生矿物的组成, 制约着鲕粒的纹层结构、保存程度以及成岩特征, 还蕴含着海水化学成分变化的线索。鲕粒原生矿物识别主要依据:①原生纹层结构;②保存程度;③微量元素浓度, 尤其是Sr-Mg的浓度。文石质鲕粒受文石不稳定性的影响, 原生结构保存程度较差;一般保存有典型的文石残余纹层结构(例如砖砌结构、溶解变形结构以及偏心结构等);在封闭成岩环境下原生矿物为文石质的鲕粒Sr浓度往往大于2 000 ppm;纹层结构主要为切线状(占主导)和放射状。方解石质鲕粒包括低镁方解石和高镁方解石两种类型:低镁方解石为稳定矿物, 原生结构一般保存良好。尽管高镁方解石也为亚稳定矿物, 但成岩转换后的保存程度好于文石。两者Sr含量一般均低于1 000 ppm, Mg含量一般在0~20 mol % MgCO₃(两者以4 mol % MgCO₃为界)。高镁方解石受成岩作用影响, 在纹层中往往保留有微粒白云石包裹体;海相地层中保存的方解石质鲕粒为放射状或同心-放射状结构。另外还存在一类由两种矿物共同构成的双矿物鲕粒, 可以通过分析两类纹层在结构和保存特征上的差异进行区分。鲕粒原生矿物成分随时间的波动变化受到海水化学条件, 尤其是Mg/Ca比值, 大气二氧化碳分压以及碳酸盐饱和度的控制。Mg/Ca比值的波动决定着鲕粒原生矿物类型的长期变化规律。一些突发性事件可能会扰动(区域)短时间尺度下鲕粒原生矿物的组成, 造成鲕粒原生矿物的转换。通过研究碳酸盐鲕粒原生矿物特征以及控制因素进而了解海水的化学特征, 是独立于古生物学和地球化学分析之外的一种较为可靠的沉积学方法。     

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。     

江苏徐州大北望寒武系鲕粒及鲕粒灰岩特征

徐洲大北望地区寒武系鲕粒灰岩层数众多,结构、类型复杂,形状多样,其中以放射鲕、同心鲕及放射一同心鲕为主。下寒武统多为生物鲕,中寒武统为同心一放射鲕且白云岩化,上寒武统中多为放射鲕,干裂鲕(或泥晶化),成因类型复杂。     

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。     

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。     

寒武纪芙蓉统均一石沉积组构及环境特征——以河北涞源长山组为例

均一石以隐晶质岩性、无纹层与凝块结构发育为特征,与叠层石、凝块石、树形石并列为典型的微生物岩。然而,由于均一石在1995年命名以来很少在地层记录中得到识别和描述,并且缺乏现代实例的类比物,使得关于均一石的报道极具研究价值。为研究华北地台寒武系均一石沉积组构与形成环境特征,系统性地针对河北涞源祁家峪剖面芙蓉统长山组均一石生物丘进行研究。芙蓉统长山组从下部陆棚相钙质泥岩向上变浅至浅缓坡相厚层块状泥晶灰岩,组成了一个淹没不整合型三级层序。三级层序顶部的浅缓坡相厚层块状泥晶灰岩层,代表强迫型海退过程沉积,其内部发育一系列米级均一石生物丘。研究结果表明,这些生物丘主体为致密泥晶及少量微量晶组成,其中可见到附枝菌(Epiphyton)、葛万菌(Girvanella)、肾形菌(Renalcis)等钙化微生物化石。这些钙化微生物(蓝细菌)化石的出现,代表了显生宙第一幕蓝细菌钙化作用事件的证据,同时间接的说明均一石生物丘形成于蓝细菌主导的微生物席的钙化作用过程之中。同时,生物丘内还局部集中发育底栖鲕粒与草莓状黄铁矿颗粒,表明了生物丘形成过程中复杂的微生物沉积作用机制。因此,河北涞源长山组顶部的均一石生物丘,尽管泥晶和微亮晶是其基本构成,但是各种钙化蓝细菌化石以及底栖鲕粒与草莓状黄铁矿颗粒的局部出现表明了在蓝细菌主导的微生物席中复杂的微生物活动信号,成为了解生物丘形成机制、显生宙第一幕蓝细菌钙化作用事件的典型实例。     

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。     

鄂尔多斯盆地南部寒武系张夏组储层特征与主控因素

鄂尔多斯盆地南部寒武纪张夏组沉积期鲕粒滩大面积分布,但储层控制因素尚不清楚,目前仅在少量钻井中见到工业气流。笔者等利用新钻井和野外剖面岩相学和地球化学的分析,解剖张夏组储层的发育特征,进而揭示张夏组储层主控因素。研究取得以下主要认识：① 张夏组储层岩石主要为（残余）鲕粒—砂屑云岩、细—中晶白云岩,储集空间有溶蚀孔洞、裂缝及扩大溶孔、粒间孔。② 张夏组白云岩厚度在鄂尔多斯盆地南部变化较大,多呈现出“上多下少,南多北少”的特征。白云岩多具有较粗、相对自形的晶体,与海水相近的碳氧和锶同位素值,与海水相似配分模式,较高的锶含量;裂缝内充填白云石有鞍状结构,略微的Eu异常。白云岩化作用主要发生在浅埋藏期,白云岩化流体主要是海水。③ 鄂尔多斯盆地南部镇原古隆起周缘张夏组受怀远运动和加里东—海西运动岩溶作用影响较强。而远离镇原古隆起区,储层主要受怀远运动断裂活动影响。断裂活动一方面产生大量的裂缝,形成储集空间;另一方面裂缝还为浓缩海水、热液流体和大气降水改造储层提供通道。