碳酸盐岩中燧石条带成因争鸣——以北京西山中元古界雾迷山组为例

北京地区中元古界雾迷山组主要由燧石条带白云岩、燧石结核白云岩、叠层石白云岩和少量含陆源粉砂质碎屑的白云岩组成,广泛出露于北京山区,厚度2000~3500 m。以雾迷山组为代表的大量中元古代硅质沉积物的物源和形成原因,一般教科书均认为层状燧石为生物成因,结核状燧石为成岩交代成因。笔者等在北京西山等地多次野外考察发现,二维剖面上的硅质条带或硅质结核在三维实体上实际上是透镜状或席状（下一般称燧石席或硅胶席）。 燧石席内部常包裹或胶结有下伏白云岩的砾石并且因混有有机质等,表现为各种暗色或杂色。硅胶席在上覆白云质沉积物堆积之前与其周围的白云质灰泥和粒屑几乎同时形成,燧石透镜体与白云质沉积物之间存在着相互穿插、包裹的关系,但彼此之间边界清晰,无论是白云石粒屑还是燧石席都没有任何被交代痕迹。因此,笔者等认为：燧石“结核”是硅胶聚集成席,再经压实、固化的结果,其浑圆状边缘是水下硅胶与沉积介质的相变面。硅胶固化作用是北京西山中元古界雾迷山组中原生燧石的唯一成因。在成岩重力压实过程中,连续分布的原生硅质沉积物会形成布丁或“结核”构造。白云质灰泥和粒屑的胶结速度明显快于硅胶的固化速度,遇地震等外力作用,软的硅胶席会沿着弱固结的白云岩裂隙向上侵入或向下挤入,形成硅质脉。遇有后期的岩浆侵入或热变质作用的改造,硅质条带和硅质结核的成分和颜色会发生相应的变化,质地变纯,颜色由深变浅,但是仍然保留原生的层理或纹理,容易被误认为是成岩期或成岩后硅质交代碳酸盐矿物而成。     

华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的 δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的 δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的 δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的 δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的 δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的 δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其 δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH＜7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的 δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。     

显生宙碳酸盐岩中燧石结核的几种成因模式

显生宙以来,碳酸盐岩地层中有燧石结核产出的现象十分普遍。现有研究认为,硅质生物壳体是燧石结核最主要的硅质来源,随着地质历史上主要硅质生物类型的演变,燧石结核的产出环境逐渐从浅水变为深水。不同地区不同层位的燧石结核往往具有一些共同特征,包括呈孤立分散的结核状产出、硅质选择性交代方解石颗粒而保留晶形完好的白云石、硅质矿物具有隐晶硅质-微晶石英-粗晶石英的规律性变化等。基于上述主要特征及不同研究实例的特点,前人总结出了有机质氧化模式、半透膜模式、混合水硅化模式、重结晶应力控制交代模式等燧石结核成因模式,从不同角度对燧石结核的典型特征进行了解释。然而由于燧石结核成因的复杂性及其可形成于沉积-成岩的不同阶段,各个成因模式均存在一定的局限性,只可用于解释部分地质特征。鉴于燧石结核对研究区的沉积环境、成岩历史等具有很好的指示作用,对其成因的研究具有重要意义,尽管上述模式的提出时间较早,但针对特定问题的研究非常深入,在以后的研究中应加以借鉴。     

湖北峡东地区“盖帽碳酸盐岩”中燧石条带的地球化学特征及其古环境意义

湖北峡东地区新元古代陡山沱组一段的“盖帽碳酸盐岩”中发育有保存良好,与白云岩界线截然,顺层产出的燧石条带.利用硅酸盐的BrF5硅氧同位素分析方法对燧石条带进行测试,得到较高的硅同位素(δ30SiNBS-28为0.4‰～1.7‰)和氧同位素(δ18OV-SMOW为24.‰～26.6‰)组成.燧石条带可能为温暖的滨海相化学沉积产物,氧同位素测温得到的沉积海水温度为35.4～47.7℃.燧石条带的Al/(Fe+Mn+ Al)为0.43～0.50,Si/Al比值为257～269,表明燧石条带形成过程中有少量的陆源物质参与,而较低的∑REE(2.19×10-6～3.59×10-6),Ce正异常(1.20～1.24)和U/Th比值(3.75～14.45)上则明显带有热水沉积的特征.燧石条带的硅质可能主要来自远源火山热液活动,在温暖的滨海环境达到硅质饱和而形成的化学沉积,同时验证了早期研究者认为的“雪球事件”冰后期环境温度曾一度极为温暖的猜想.     

北京房山世界地质公园中元古界雾迷山组地震-海啸序列及地质特征——以野三坡园区为例

野三坡园区中元古界(1800~1200Ma B.P)位于燕辽裂陷槽南部中轴断层南支(古紫荆关断裂)之东盘。野三坡雾迷山组笫二段白云岩中的地震序列自下而上分为：A.阶梯状断层与震碎角砾岩变形单元;B.微褶皱-微断层变形单元;C.液化均一变形单元;D.液化卷曲变形单元。这4个变形单元分别代表海底之下深度不足10m内已固结成岩—半固结—弱固结沉积层的变形特征,都经历了前震及主震期（P波和S波）不同程度的影响。海啸系列（海啸岩）自下而上为：E.津浪丘状层单元;F.丘-槽构造层单元和G.粒序均一层单元。海啸是在主震期数十秒后发生的。海底瞬时大幅度抬升,然后突然大幅度下降,使外海海水涌入,引发海啸,形成丘状层及有关变形。余震阶段的震荡流与一次沉降事件分别形成F和G单元。本区中轴断层（古紫荆关断层）是一条海底直立的断层带,对雾迷山组二段中的地震-海啸及沉积过程均起到激发与控制作用。此次震中位于中轴断层带西缘的白石山,震级为7.0~7.5里氏级,是震源浅、裂度大的海底地震。     

北京永定河谷中元古界雾迷山组软沉积物变形与古地震发生频率

北京地区中元古界雾迷山组是太古界至中生界中出露面积最广、沉积厚度最大的地层单元,岩性以白云岩为主,其次为硅化白云岩。雾迷山组层序稳定,形成于相对广阔、持续且稳定沉降的浅水沉积环境。在永定河流域自庄户洼村溯河而上直至珍珠湖景区,在不同层位的雾迷山组露头中集中发现了多个期次、不同规模、由古地震引发的软沉积物变形构造,包括液化变形（液化混插、底辟、液化脉及液化卷曲层理等）、挤压变形（紧密褶皱、板刺状角砾和丘—槽构造等）、拉伸变形（环状层、拉伸布丁）以及脆性变形（地裂缝、层间断层和震裂岩）。文中对这些软沉积物变形的分布和表面特征做了系统描述,对典型的液化变形、挤压变形及拉伸变形的形成机制从形态学上进行了计算机模拟。结合该区的构造背景和前人研究资料,认为该区雾迷山组沉积期古地震系沿中元古代燕辽裂陷槽轴部的断裂活动触发的;根据软沉积物变形的出现频率,对古地震发生频率（地震周期）进行了初步估算,约为3.2至2万年。     

北京十三陵中元古界蓟县系雾迷山组原地风暴沉积的砾屑体

研究区雾迷山组的层状藻叠层白云岩中存在一种属原地风暴成因的砾屑透镜体?砾屑体的底部为略下切的侵蚀面,顶为上凸形?砾屑呈放射状或叠瓦状排列,无磨圆作用?其形成过程是:在风暴初期,风暴浪对海底沉积物冲击?掀起?破碎,而后迅速原地堆积而成?风暴衰减后,正常沉积顺应砾屑体的顶面形态?     

试论海相碳酸盐岩储层发育的影响因素：以任丘油田雾迷山组为例

依据任丘潜山碳酸盐岩储层研究成果及潜山油藏有关储层资料,分析了海相碳酸盐岩储层发育的影响因素。储层中泥质白云岩与粗结构藻白去岩的韵律性的岩性剖面,纵向上储层与非储层交替出现,孔洞的发育顺层分布,形成同层渗透带;多次沉积间断,构成多岩溶期,并有沿风化壳的溶蚀缝洞带及古水平岩溶带;构造应力产生断层和构造缝发育带,可形成断裂高渗带;成岩后生作用及储层演化,经历了各种次生改造,形成现今的储层面貌。认为层位     

燧石40Ar-39Ar马鞍形年龄谱形成机制探讨——以蓟县剖面铁岭组燧石为例

对燕山地区蓟县剖面铁岭组条带状燧石进行Ar - Ar 阶段加热实验,获得一个马鞍形年龄谱。通过对各温度阶段K、Ca 、Cl 质量分数及Cl/K、Ca/K 比值变化特征的分析,笔者认为马鞍形谱线左侧视年龄的变化与燧石中流体包裹体含过剩Ar 有直接关系;而右侧的变化则与燧石晶格中过剩Ar 的释放有关。马鞍形谱线往往意味着样品含过剩Ar;但含过剩Ar 的样品不一定都呈马鞍形。当燧石纯度很高,加热阶段划分得很细时,马鞍形谱线中温区间最小视年龄具有某种年代学意义。     

火山—碱湖沉积岩中的燧石成因:以准噶尔盆地下二叠统风城组为例

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组是一套罕见的碱湖沉积,活跃的火山背景和高pH值湖水性质,使风城组发育了碱岩—白云岩—燧石岩—泥岩—砂岩—砾岩—火山岩等复杂岩性组合.其中燧石岩和富硅泥页岩在风城组具有良好的油气显示,但整体研究较为薄弱.本次研究通过岩心观察、微观矿物学研究和主量、微量、稀土元素综合分析,划分出不同产状类型...     

臼齿碳酸盐岩成因探讨——以吉林-辽宁地区新元古界为例

臼齿(Molar Tooth)碳酸盐岩问题已经研究了100多年,许多学者都对它的成因提出了不同的假设,但始终未能取得共识。文中作者列举了现有各种臼齿碳酸盐岩的成因假说,指出了这些成因假说中存在的种种问题和矛盾,并提出了臼齿碳酸盐岩生物成因的可能性。从元古代生物演化的规律说明臼齿碳酸盐岩形成、繁盛及衰退的时期与地球上真核生物的出现和繁盛及后生动物出现的界线相一致;从臼齿碳酸盐岩形成的构造背景、气候条件和沉积环境、结构构造特征、化学组成（特别是黄铁矿的形态和SnO2的富集）、碳、氧同位素的分布规律以及生物标志物的多样性等方面提出了臼齿（微亮晶）碳酸盐岩生物成因可能性的证据;还特别指出元古代叠层石的生长和繁盛与臼齿碳酸盐的岩发育呈负相关关系。 同时也阐述了生物成因解释遇到的困难,并指出今后应大力开展臼齿碳酸盐岩形成的沉积环境与岩相,特别是早期成岩作用和相关地球化学特征研究。从元古代古海洋化学性质的变化着手研究将成为揭示臼齿碳酸盐岩成因的根本手段。     

核形石雏形--弥散粒--以天津蓟县雾迷山组为例

本文首次报道了天津蓟县中元古宇雾迷山组核形石的演化系列,依据雾迷山组的相序,辨释了它纵向序列的旋(韵)律沉积特征,进而筛析了此中核形石的成生.发育全过程,遂得以认出核形石的雏形--弥散粒.从核形石发育的各个时期看,其生成环境,特别是水动力势态.有着不同强度的能量.     

海相碳酸盐岩碳同位素地层学研究中存在的问题及建议——以二叠系研究为例

以二叠系碳同位素地层学研究为例,在有条件控制的实验模拟基础上发现：1）采集到的地质样品一般都是不同碳酸盐矿物的混合样品,这些不同碳酸盐矿物具有不同的碳氧同位素比值（δ13C和δ18O）;2）自然露头和采石场剖面样品的无机碳氧稳定同位素组成会在可预见的时间内发生足以影响研究结果的淋滤交代作用;3）利用地层中碳酸盐样品的δ...     

碳酸盐岩中锶元素地球化学特征及其指示意义——以北京下古生界碳酸盐岩为例

应用Sr指示古环境的方法很多,其中以Sr的含量和与Sr配对的相应的元素比值作为指示剂,具有典型代表性。本文以北京下古生界碳酸盐岩为研究对象,采用ICP-MS分析技术测试了49件样品中Sr、Ba、Cu的含量。以Sr的含量、Sr/Ba、Sr/Cu比值作为地化指标,深入探讨了Sr的地球化学特征。系统的分析了Sr含量,Sr/Ba、Sr/Cu比值对不同的沉积环境的地质响应。指出从浅海环境到深海环境Sr含量及其相应的元素比值增加趋势明显,对沉积环境具有重要的指示作用。并且,Sr的分布还受到不同沉积旋回的影响,研究沉积作用对Sr分布的影响时,应在同一沉积旋回中进行。此外还深入研究了不同岩性、不同沉积旋回中Sr的分布特征,探讨了影响Sr分布的不同因素。归纳了Sr对沉积环境的指示作用。就成岩作用对碳酸盐岩中Sr分布的影响,结合前人的工作,进行了探索性的分析。     

贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构及多样性研究——以南江大峡谷为例

为了研究贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对采集于贵州南江大峡谷的白云岩和石灰岩样品进行基因文库的构建和限制性片段长度多态性(RFLP)分析。用限制性核酸内切酶MspⅠ对两个文库中分别随机挑选的300个阳性克隆子进行酶切分型,白云岩和石灰岩16S rDNA基因文库各得到14和13个基因型,其覆盖率分别为95.4%和91.3%,香农指数分别为2.14和1.93。系统发育分析表明白云岩和石灰岩表生古菌克隆子全部归属于泉古菌门（Crenarchaeota）,代表性克隆与GenBank数据库已有16S rRNA序列的相似性为96%～100%,且最高相似性序列均来源于土壤及岩石环境的未可培养古菌序列。      

四川盆地东南缘中上寒武统白云岩稀土元素特征及成因意义——以贵州毕节长树田剖面为例

以野外剖面测量及沉积相分析为基础,结合室内薄片鉴定,分析了贵州毕节长树田中上寒武统白云岩稀土元素特征,认为该区白云岩普遍具有交代残余结构和ΣREE较高的特点,且以下部含灰泥质白云岩ΣREE含量最高。该区白云岩下部REE高含量主要来自陆源碎屑注入和粘土矿物的吸附作用,而白云岩整体ΣREE含量较高,与沉积时高咸度卤水在早期埋藏作用中渗透回流交代有着密切的关系。δEu和δCe相比,δCe值较大,反映出弱氧化和高碱度沉积环境,Ce具弱富集特征,与其沉积时处于局限台地环境,水体较浅,易于氧化,且水体较咸,处于碱性沉积环境,沉积了石膏、岩盐等盐类矿物等地质事实相吻合。     

山间盆地中白云岩含水介质溶质弥散特征研究——以黔东北某试验区为例

为了解污染物在寒武系白云岩中的弥散特征,本文以黔东北某场地为研究区,通过对试验场小尺度模型刻画,进行实地的弥散实验,解析弥散曲线求解弥散参数,总结山间盆地白云岩弥散特征。研究成果可为同类型环境水文地质条件场区工程建设及地下水污染防治提供借鉴,也为山间盆地区开展野外弥散试验提供示范。     

元素地球化学特征在识别碳酸盐岩层序界面中的应用——以冀北坳陷中元古界高于庄组为例

元素是组成岩石矿物的基本单元,它们对环境的变化极为敏感。地层中元素的分配及比值变化、组合都在一定程度上纪录着古沉积环境的演化历程,这些对恢复古沉积环境,研究海相碳酸盐古盐度、海平面相对变化具有重要的指示意义。利用元素地球化学特征对冀北坳陷中元古界高于庄组层序地层单元进行研究,发现在古气候的影响下,古盐度、相对海平面变化与碳酸盐中的元素含量及有关元素比值呈现明显的旋回变化特征。其中Sr/Ba比值法与硼法判别精度相对较高,可以作为识别和划分碳酸盐岩层序界面的有效标志。     

福建省二叠系下统童子岩组东部含煤条带北段含煤性探讨——以尤溪县剑溪一带为例

通过收集尤溪县剑溪一带已有勘查资料,结合岩性组合特征,含煤岩系沉积环境,阐述福建省东部含煤条带北段含煤性,对本区的含煤性提出不同的看法,对该区找煤勘探,具有一定的指导意义。