北京延庆千沟中元古代高于庄组第三段:一个典型的前寒武纪非叠层石碳酸盐岩沉积序列

在前寒武纪碳酸盐岩中,最为普遍的是叠层石碳酸盐岩沉积序列,而以潮下相沉积为主的非叠层石碳酸盐岩沉积序列与前者形成了较大的差异;因此,与叠层石碳酸盐岩沉积序列一样,非叠层石序列成为了解前寒武纪复杂多变的碳酸盐世界的重要线索。燕山地区中元古代高于庄组为一套厚度千余米的碳酸盐沉积序列,包括四大部分:第一段（或称为官地亚组）为发育在海侵砂岩上的叠层石白云岩地层;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地层;第三段又称为张家峪亚组,为一套以发育灰岩为主的非叠层石碳酸盐岩沉积序列;第四段以叠层石岩礁和叠层石礁白云岩为特征。延庆千沟剖面的高于庄组第三段的非叠层石碳酸盐岩沉积序列,贫乏叠层石是其基本特点,包含3个三级层序,在三级层序的海侵体系域和早期高水位体系域中,层面上发育席底构造的中层均一石灰岩（隐藻泥晶灰岩）和灰黑色薄层泥灰岩组成若干潮下型米级旋回,晚期高水位体系域则以厚层块状纹理石灰质白云岩和白云质灰岩为特征;三级层序的凝缩段单元则以薄层泥灰岩和泥页岩构成的L-M型米级旋回为特征。因此,每一个三级层序均以一个有序的沉积相序列为特征。高于庄组的分布时限大致为200 Ma（1 600～1 400 Ma）,考虑到下伏的大红峪组和高于庄组之间的地层间断时限大致为50 Ma至100 Ma,所以推断高于庄组的堆积作用时限为100 Ma（1 500～1 400 Ma）左右,其中高于庄组第一段与第二段的分界线正好处于该组的中部而可以推断该界线的大致为1 450 Ma左右;因此,高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩沉积序列的发育表明,在1 450 Ma左右可能发生过一次可以与前寒武纪其他已经被识别出的三次叠层石衰减事件（2 000 Ma、1 000 Ma和675 Ma）相比拟的又一次叠层石衰减事件。延庆千沟剖面高于庄组第三段的非叠层石碳酸盐岩沉积序列,可以大致与北美地区的起始时限为1 450 Ma左右、Belt超群中的Helena组非叠层石碳酸盐岩沉积序列相对比,表明了1 450 Ma左右的叠层石衰减事件具有全球性,从而赋予高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩沉积序列重要的沉积学意义。延庆千沟剖面高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩沉积序列,特别的岩石类型和沉积构造,成为前寒武纪碳酸盐岩沉积中非叠层石碳酸盐岩沉积序列的典型代表,由其所代表的沉积学特点将有助于深入理解漫长的前寒武纪碳酸盐沉积作用的变化规律而具有重要意义。     

燕山地区中元古代高于庄组非叠层石碳酸盐岩序列的沉积特征及其重要意义

在燕山地区中元古代高于庄组一套厚度千余米的碳酸盐沉积序列中,第三段组成一个特别的非叠层石碳酸盐岩序列。两个剖面(天津蓟县剖面和北京延庆千沟剖面）的详尽观察与研究结果表明：高于庄组第三段的非叠层石碳酸盐岩沉积序列以灰岩序列为特征,厚度为300 m至600 m不等,在蓟县剖面发育有存在成因争论的臼齿状构造,在延庆千沟剖面发育奇形怪状的席底构造。该非叠层石碳酸盐岩沉积序列表明,在前寒武纪除了3次叠层石衰减事件(分别发生在2 000 Ma、1 000 Ma和675 Ma）外,在1 450 Ma左右还可能发生过一次叠层石衰减事件。再者,高于庄组第三段构成的非叠层石碳酸盐岩沉积序列,可以大致与北美地区的Belt超群中的Helena组非叠层石碳酸盐岩沉积序列相对比,从而表明了1 450 Ma左右的叠层石衰减事件因具有全球性而有重要意义。在漫长的前寒武纪,臼齿状构造常常集中发育在叠层石衰减事件之后,因此,尽管这两种沉积构造的成因还不完全清楚却成为了解前寒武纪世界的重要线索。1 450 Ma左右的叠层石衰减事件,正好处于叠层石发育的黄金时段(2 800 Ma至1 000 Ma）,对该次事件的识别,有助于正确认识漫长而复杂多变的前寒武纪碳酸盐世界。     

中元古界非叠层石灰岩中的MISS:以北京延庆千沟剖面高于庄组第三段为例

前寒武纪碳酸盐岩多以叠层石碳酸盐岩序列为特征。燕山地区中元古界高于庄组,其中的第三段(张家裕亚组)则为一个以灰岩为主、贫乏叠层石的碳酸盐岩沉积序列,该序列被定义为前寒武纪非叠层石碳酸盐岩序列。该非叠层石碳酸盐岩沉积序列,尤其以燕山西部的延庆千沟剖面最为典型。根据沉积相序列及其所反映的旋回性,可以将该剖面的高于庄组第三段划分为3个三级层序。在这些三级层序的海侵体系域和早期高水位体系域中,中薄层隐晶质泥晶灰岩(均一石灰岩)和灰黑色薄层泥灰岩组成若干潮下型米级旋回;而在隐晶质泥晶灰岩层面上,普遍发育各种奇形怪状的沉积构造。这些沉积构造包括穹窿状构造、规则网状和杂乱的帐篷脊、变余波痕等,构成一个潮下相灰岩层面上的特别的微生物形成的沉积构造(Microbial Induced Sedimentary Structure,MISS)组合。因此,延庆千沟剖面的高于庄组第三段,特别的岩石类型和沉积构造成为前寒武纪碳酸盐岩沉积中非叠层石碳酸盐岩沉积序列的典型代表,尤其是那些奇形怪状的MISS所代表的沉积学特点表明:在前寒武纪,即使在叠层石生长的黄金时段,也发育非叠层石碳酸盐岩沉积序列。因此,这些现象将特别有助于对前寒武纪非叠层石生态系所造成的另一类席底生境的深入理解,也有助于复杂多变的碳酸盐岩世界。     

天津蓟县中元古界高于庄组中臼齿状构造的层序地层位置及其成因的初步研究

天津蓟县剖面的中元古界高于庄组为一套厚度约为1 600m的碳酸盐岩地层，包括四个段：第一段以潮坪相叠层石白云岩为主；第二段主要为含锰白云岩；第三段发育较多的纹理化石灰岩和泥晶灰岩；第四段则以叠层石岩礁（叠层石生物丘和生物层）的发育为特点。根据岩相到岩相序列可在该套碳酸盐岩地层中识别出L-M型、潮下型、环潮坪型米级旋回层序。根据米级旋回层序的有序垂直叠加形式所反映出的沉积相序列可以把高于庄组划分为13个三级层序（SQ₁至SQ₁₃），并进一步归为4个二级层序。在以灰岩为主的高于庄组第三段中，其中的第三个三级层序（SQ₁₁）中部的灰岩层中发育臼齿状构造。这种臼齿状构造以特别的形态、富含有机质、易硅化等特点可能表明了前寒武纪碳酸盐岩沉积作用的一些基本特征：第一、在浅水环境中发育叠层石而在较深水环境（中缓坡）中发育臼齿状构造，臼齿状构造就象叠层石一样是一种极为特别的与生物沉积作用相关的沉积构造；第二、在发育叠层石的潮坪环境中有利于发生白云石化作用，发育臼齿状构造的地层则以灰岩为主，这从一个侧面反映了前寒武纪白云岩似乎又不是原生白云岩。实际上，这些特征本身即代表了一些前寒武纪沉积学问题，随着研究的深入对这些问题将会得出更加接近自然事实的答案。     

天津蓟县中元古界高于庄组“球形臼齿状构造”新解——1400 Ma以前球形或似球形实体宏观藻类化石的细胞显微结构

天津蓟县剖面高于庄组,组成一个复杂而特别的叠层石—非叠层石碳酸盐岩沉积序列,其中,第三段构成一个特征迥异的非叠层石碳酸盐岩沉积序列。在该非叠层石序列上部的均一石灰岩(隐晶质泥晶灰岩)中普遍发育大小不等的带状臼齿状构造,与臼齿状构造共同产出的是一些数毫米乃至厘米级的球形体或似球形体。这些球形体或似球形体,曾经被解释为球形臼齿状构造,也被解释为灰岩结核、燧石结核或凝灰岩结核。岩石薄片的显微镜观察表明,这些球形体或似球形体的内部,显示出较为明显但又较为原始的多细胞组织,如分生组织和类似于薄壁组织的成熟组织,其中一些成熟细胞还保留着较为明显的细胞显微结构,表明这些球形体或似球形体的内部结构明显不同于臼齿状构造的特殊填充物——等粒状微亮晶方解石。因此,这些球形体或似球形体应该归为丘尔藻或拟丘尔藻之类的宏观藻类化石,而不是球形臼齿状构造。尽管前人在前寒武纪地层之中描述了若干宏观藻类化石,但多以碳质压型的形式保存在泥岩之类的细粒沉积之中。发现于天津蓟县剖面高于庄组灰岩中的实体球形或似球形宏观藻类化石,以其较老的地质年代(大于1400Ma)、较为明显而又原始的多细胞组织和一些成熟细胞的可能细胞显微结构,表明该球形实体化石具明显的多细胞真核生物属性。这些初步研究和发现为探讨真核生物的起源演变、揭示宏观藻类化石的生物学属性提供了罕见的实际材料,因而具有重要的意义。     

天津蓟县中元古界雾迷山组微指状叠层石及其对1250 Ma±叠层石衰减事件的响应

天津蓟县中元古界雾迷山组是一套厚度超过3000,m的叠层石碳酸盐岩沉积序列,在该序列中潮下相叠层石生物层、凝块石生物丘与潮坪相泥晶白云岩、潟湖相白云质泥页岩一起构成若干个环潮坪型米级旋回——"雾迷山旋回层"。在雾迷山组下部发育微指状叠层石,并被古生物学家定义为"Pseudogymnosolen mo-panyuensis-Scuphus-Yangzhuang columnaris"组合,即假裸枝叠层石科叠层石,沉积学家将其解释为元古代文石(灰华)海底沉淀物所构成的叠层石,代表从太古代海底结壳状文石沉淀物组成的叠层石到新元古代碎屑结构相的泥晶碳酸盐岩叠层石过渡时期的特殊产物。因此,雾迷山组巨厚的叠层石碳酸盐岩沉积序列,记录了元古代文石(灰华)海底沉淀物所构成的特殊的叠层石大规模消亡的层位,为研究前寒武纪以叠层石为代表的微生物碳酸盐岩所经历的漫长而复杂的地质历史演变提供了宝贵的材料。     

天津蓟县中元古界雾迷山组微指状叠层石及其对1250 Ma±叠层石衰减事件的响应

天津蓟县中元古界雾迷山组是一套厚度超过3 000 m的叠层石碳酸盐岩沉积序列,在该序列中潮下相叠层石生物层、凝块石生物丘与潮坪相泥晶白云岩、泻湖相白云质泥页岩一起构成若干个环潮坪型米级旋回--“雾迷山旋回层”。在雾迷山组下部发育微指状叠层石,并被古生物学家定义为“Pseudogymnosolen mopanyuensis-Scuphus-Yangzhuang columnaris”组合,即假裸枝叠层石科叠层石,沉积学家将其解释为元古代文石（灰华）海底沉淀物所构成的叠层石,代表从太古代海底结壳状文石沉淀物叠层石到新元古代碎屑结构相、富泥碳酸盐叠层石过渡时期的特殊产物。因此,雾迷山组巨厚的叠层石碳酸盐岩沉积序列,记录了元古代文石灰华海底沉淀物所构成的特殊的叠层石大规模消亡的层位,为研究前寒武纪以叠层石为代表的微生物碳酸盐岩所经历的漫长而复杂的地质历史演变提供了宝贵的材料。     

前寒武纪海侵砂岩中的微生物砂质碎片：以北京南口虎峪剖面大红峪组为例

碎屑岩中微生物形成的原生沉积构造,由于缺乏直接的微生物证据,其识别常常比较困难。位于北京西北郊的南口虎峪一带,古元古代晚期的大红峪组(1650～1600Ma),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为有规律的沉积相序特征,成为将大红峪组划分为三个三级层序的主要标志。在大洪峪组的海侵体系域砂岩层中,一种类似于碳酸盐岩中的“内碎屑”的奇特的砂质碎片,代表了前寒武纪海侵砂岩沉积面上曾经发育过微生物席;该砂质碎片与变余波痕和皱饰构造组成系列席底构造,特殊的形态和产出特点成为窥视前寒武纪砂岩中微生物席发育的一种典型标志。因此,南口虎峪剖面大红峪组海侵砂岩中的微生物砂质碎片及其相关的席底构造的发现,有益于今后对类似沉积构造的阐释与研究,特别是那些常常被厘定为前寒武纪古老的后生动物遗迹化石的沉积构造;同时也表明,在前寒武纪地层之中,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即席底构造(第五类原生沉积构造),这些特别的沉积构造对前寒武纪沉积环境重塑具有重要意义。     

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。     

臼齿状构造成因新解——以天津蓟县高于庄组第三段为例

臼齿状构造（Molar—tooth structure）是一种主要发育在前寒武纪非叠层石碳酸盐岩中的沉积构造。由于形态多样且缺乏现代的类比物,国内外地质学家曾先后建立多种模式来解释其成因,这些模式大致可以归为两类：地震液化模式和生物成因模式。近年来,一种新的模式：气泡膨胀与迁移模式得到了地质学家的广泛引用。产在天津蓟县剖面高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩沉积序列上部的臼齿状构造,虽然可以应用气泡膨胀与迁移模式来解释其形成机制,但是,考虑到臼齿状构造可能是微生物席封闭沉积面所激发的气泡膨胀与迁移作用的产物,并且气泡可能是由于细粒沉积中微生物提供的有机质的裂解作用的结果,表明了臼齿状构造的形成间接地与微生物生命活动存在关联。因此,可以将臼齿状构造归为席底构造（第五类原生沉积构造）的一种类型。     

Implications of the Precambrian Non-stromatolitic Carbonate Succession Making up the Third Member of Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in Yanshan Area of North China

A particular non-stromatolitic carbonate succession making up the third member of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang (高于庄) Formation might demonstrate that a stromatolite decline of the Mesoproterozoic occurring at ca. 1 450 Ma besides other three events of the Proterozoic,respectively,occurred at ca. 2 000 Ma,ca. 1 000 Ma,and ca. 675 Ma. The forming duration of this non-stromatolitic carbonate succession can be generally correlative to that of a similar depositional succession in North America,i.e. a non-stromatolitic carbonate succession made up by the Helena Formation of the Belt Supergroup,which suggests that the stromatolite decline occurring at ca. 1 450 Ma may be a global event. This information endows the non-stromatolitic carbonate succession making up the third member of the Gaoyuzhuang Formation in the Yanshan (燕山) area with important significance for the further understanding of Precambrian sedimentology. The Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in Yanshan area is a set of more than 1 000 m thick carbonate strata that can be divided into four members (or subformations). The first member (or the Guandi (官地) subformation) is marked by a set of stromatolitic dolomites overlying a set of transgressive sandstones; the second member (or the Sangshu'an (桑树鞍) subformation) is a set of manganese dolomites with a few stromatolites; the third member (or the Zhangjiayu (张家峪) subformation) is chiefly made up of leiolite and laminite limestones and is characterized by the development of molar-tooth structures in leiolite limestone; the fourth member (or the Huanxiusi (环秀寺) subformation) is composed of a set of dolomites of stromatolitic reefs or lithoherms. Sequence-stratigraphic divisions at two sections,i.e. the Jixian (蓟县) Section in Tianjin (天津) and the Qiangou (千沟) Section of Yanqing (延庆) County in Beijing (北京),demonstrate that a particularly non-stromatolitic succession making up the third member of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation is developed in the Yanshan area of North China,in which lots of grotesque matground structures (wrinkle structures and palimpsest ripples) are developed in beds of leiolite limestone at the Qiangou Section and lots of molar-tooth structures are developed in beds of leiolite limestone at the Jixian Section. The time scale of the Gaoyuzhuang Formation is deduced as 200 Ma (from 1 600 Ma to 1 400 Ma). The duration of an obvious hiatus between the Gaoyuzhuang Formation and the underlying Dahongyu (大红峪) Formation is deduced as 50 Ma to 100 Ma,thus the forming duration of the GaoyuzhuangFormation is thought as 100 Ma (1 500 Ma to 1 400 Ma). Furthermore,the age of the subface of the third member of the Gaoyuzhuang Formation that is just in the mid position of the Gaoyuzhuang Formation can be deduced as about 1 450 Ma,which is the basis to infer a stromatolite decline of the Mesoproterozoic occurring at ca. 1 450 Ma. Importantly,several features of both the molar-tooth structure and the stromatolite,such as the particular forming environment,the important facies-indicative meaning,and the episodic distribution in the earth history,might express the evolutionary periodicity of the surface environment of the earth and can provide meaningful clues for the understanding of the Precambrian world,although their origin and forming mechanism is highly contentious. Therefore,like other three stromatolitic declines,respectively,occurring at ca. 675 Ma,ca. 1 000 Ma,and ca. 2 000 Ma,the identification of the stromatolite decline occurring at ca. 1 450 Ma during the Golden Age of stromatolites (2 800 Ma to 1 000 Ma) has important meaning for the further understanding of the evolving carbonate world of the Precambrian.     

Sedimentary Features and Implications for the Precambrian Non-stromatolitic Carbonate Succession: A Case Study of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation at the Qiangou Section in Yanqing County of Beijing

In the long Precambrian period, stromatolitic carbonate successions were very common. However, the non-stromatolitic carbonate succession that is marked by subtidal deposits shows a sharp contrast to the stromatolitic carbonate succession. Both the non-stromatolitic and the stromatolitic carbonate successions are important clues for the further understanding of the evolving carbonate world of the Precambrian. The Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation at the Qiangou section in northwestern suburb of Beijing is a set of more than 1000 m-thick carbonate strata that can be divided into four members （or subformations）, in which a non-stromatolitic carbonate succession marked by the scarcity of stromatolites makes up the third member of the formation. This non-stromatolitic carbonate succession can further be subdivided into three third-order sequences that are marked by the regular succession of sedimentary facies. In third-order sequences, a lot of subtidal carbonate meter-scale cycles made up of medium-bedded leiolite limestones and thin-bedded marls constitute their transgressive system tracts （TSTs） and the early high-stand system tracts （EHSTs）, a lot of meter- scale cycles made up by thin-bedded limestones and marls constitute their condensed sections （CSs）, and thick-bedded to massive dolomitic limestones or lime dolomites make up the late high-stand system tracts （LHSTs）. The particularly non-stromatolitic carbonate succession making up the third member of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation at the Qiangou section might be the representative of the non-stromatolitic carbonate succession of the Precambrian because of its special lithological features and particular sedimentary structures, and its general sedimentary features are helpful and meaningful for the further understanding of the evolution rules of the sophisticate and evolving carbonate world of the Precambrian. The time scale of the Gaoyuzhuang Formation is deduced as that from 1600 Ma to 1400 Ma; thus, the non-stromatolitic     

Origin of Molar-Tooth Structure Based on Sequence- Stratigraphic Position and Macroscopic Features： Example from Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation at Jixian Section, Tianjin, North China

INTRODUCTION Located at the famous Jixian Section in Tianjinin the North China , the MesoproterozoicGaoyuzhuang Formationis a set of 1 600 mthick car-bonates that formed over about 200 Ma in the Clym-Figure 1 .Section location of the Mesoprotero-zoic Gaoyuzhuang Formation at the Jixian Sec-tion in Tianjin.mian (1 600 Ma to 1 400 Ma ;Zhu et al .,1994 ; Du,1992 ;Fig.1) . The Gaoyuzhuang Formation at theJixian Section can be divided into four members thatare characterized by differ…     

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。