贺兰山地区中元古代微生物席成因构造

贺兰山中段中元古界黄旗口组石英砂岩中发现丰富的微生物席成因构造(MISS),包括由微生物席生长、破坏和腐烂过程形成的3种类型、9种不同形态的构造;与华北大红峪组发现的同类构造在成因类型与多样性方面具有很强的可对比性.砂岩中发育双向交错层理、冲洗层理、高角度单斜层理系和波痕,泥质粉砂岩夹层中发育波痕与泥裂,表明微生物席主要发育于潮间带上部至潮上带下部环境.MISS构造在华北地台长城系下部砂岩中的广泛存在表明在1.6 Ga前以蓝细菌为主的微生物群在环潮坪碎屑环境也很活跃.可能代表了微生物由海洋向陆地环境发展的过渡阶段.具光合作用功能的制氧蓝细菌的蓬勃发展可能是引发中元古代海洋化学条件发生转变、含氧量增高的重要原因,并为真核生物及宏观藻类的兴起创造了条件.研究表明,黄旗口组与华北大红峪组大致同时,反映了Columbia超大陆裂解期华北地台开始拉伸-张裂、缓慢沉降的构造古地理背景.     

贺兰山地区中元古代微生物席成因构造

贺兰山中段中元古界黄旗口组石英砂岩中发现丰富的微生物席成因构造（MISS）,包括由微生物席生长、破坏和腐烂过程形成的3种类型、9种不同形态的构造;与华北大红峪组发现的同类构造在成因类型与多样性方面具有很强的可对比性。砂岩中发育双向交错层理、冲洗层理、高角度单斜层理系和波痕,泥质粉砂岩夹层中发育波痕与泥裂,表明微生物席主要发育于潮间带上部至潮上带下部环境。MISS构造在华北地台长城系下部砂岩中的广泛存在表明在16 Ga前以蓝细菌为主的微生物群在环潮坪碎屑环境也很活跃,可能代表了微生物由海洋向陆地环境发展的过渡阶段。具光合作用功能的制氧蓝细菌的蓬勃发展可能是引发中元古代海洋化学条件发生转变、含氧量增高的重要原因,并为真核生物及宏观藻类的兴起创造了条件。研究表明,黄旗口组与华北大红峪组大致同时,反映了Columbia超大陆裂解期华北地台开始拉伸—张裂、缓慢沉降的构造古地理背景。     

豫西鲁山中元古界云梦山组微生物成因沉积构造发育特征及古环境意义

前寒武纪的生物界是以微生物为主导的,微生物所引起的生物沉积构造的研究一直受到地质学家重视。以往的研究多集中在碳酸盐岩地层,近年来以发育在碎屑岩地层为主的微生物成因沉积构造(MISS)也成为地学界的研究热点之一。豫西鲁山地区云梦山组隶属于中元古界汝阳群,在构造古地理上属于华北地台南缘,主要为一套陆源碎屑岩沉积,其层面发育了大量的MISS,且类型多样。MISS类型的分布特征对精细环境有良好的指示作用;MISS的大量发育表明了当时微生物群落的繁盛,揭示了当时的微生物群落对古环境具有的强大改造功能。     

华北地台中元古代碳酸盐岩中的微生物成因构造及其生烃潜力

华北地台中元古界主要由环潮坪石英砂岩、浅海碳酸盐岩和浅海—泻湖相暗色页岩3种沉积相组合构成,以陆表海浅水碳酸盐岩占主导。碳酸盐岩中除含有丰富的微古植物、宏观藻类和微生物建隆外,还发育大量的微生物成因构造(MISS)和微生物诱发的碳酸盐沉淀(MMCP)。微生物席和MISS构造在高于庄组上部(约1.6 Ga)和雾迷山组下部(约1.45 Ga)碳酸盐岩中尤为发育,表明活跃的微生物活动和高有机质产量。在石化微生物席中,发现有丝状、球状细菌化石和草莓状黄铁矿;围岩中发现有针状文石、花瓣状重晶石、放射状菱铁矿、铁白云石和葡萄状碳酸盐胶结物等多种自生碳酸盐矿物,指示甲烷厌氧氧化(AOM)导致的自生碳酸盐沉淀。中元古代的温暖气候和海洋分层、缺氧、硫化条件有利于微生物的高生产量和高有机质埋藏率。气隆构造和核形石状碳酸盐结核反映浅埋藏条件下活跃的成烷作用和甲烷排放,围岩和MMCP中富沥青质。华北地台中元古界富微生物席碳酸盐岩有良好的生烃潜力,有可能形成重要的烃源岩。据微生物席、MISS构造及MMCP的研究,初步估算华北地台中元古代碳酸盐岩的概略生烃潜力约为10×108t石油当量。     

从微观角度认识微生物席在中元古代的繁盛--以豫西云梦山组为例

豫西云梦山组发育了大量的微生物成因沉积构造（MISS）。在地层纵剖面上,毫米级的深色沉积物层和浅色的石英颗粒层交替出现,形成典型的微生物席纹层,代表着微生物席在沉积表面的多次生长和埋藏。深色层包含有泥质物和细砂-粉砂颗粒,被认为是先前微生物席的残留区;浅色层则是较纯净的石英颗粒,由物理沉积作用形成。进一步对纹层区的薄片...     

豫西济源二叠纪末-三叠纪初陆相微生物成因构造及其古环境意义

在豫西济源地区发现的陆相微生物成因构造（Microbially Induced Sedimentary Structures,MISSs）,主要发育在孙家沟组和刘家沟组,可分为2大类即微生物席生长构造和微生物席破坏构造,8小类即生长脊构造、瘤状突起、曲形脱水裂痕、纺锤状脱水裂痕、似正弦状构造、树枝状脱水裂痕、多边形脱水裂痕和直脊状脱水裂痕。镜下分析显示具有大"U"形脊、定向排列的石英颗粒、近平行的暗色黏土矿物条带及悬浮排列的云母颗粒等微生物成因特征。通过与鲁山、黎城中元古界以及宜阳、柳林早三叠系微生物成因构造对比研究,认为研究区的微生物成因构造具有较为特殊的埋藏学特征,受二叠纪末灾变事件、适宜的沉积条件和气候因素控制,代表着研究区以微生物群落为主、后生动物稀少、植被贫乏、气候炎热和水土流失严重等特征的一种陆相灾后生态系。     

华北苏皖辽新元古代Molar Tooth构造碳酸盐岩的沉积相与环境约束

国内外元古代碳酸盐岩中常见复杂肠状形态的molar tooth构造(MTS)。其宏观、微观边界清晰,内部充填均一等粒结构的方解石(白云石)微亮晶。宿主岩相以含泥质或粉砂质的细砂屑、粉泥屑灰岩为主,经常与风暴岩共生。MTS碳酸盐岩发育在缓坡型台地,沉积层序中常见潮汐流、风暴流侵蚀—充填和浪成交错层理与递变层理。MTS碳酸盐岩发育严格受沉积环境和岩相约束,形成于(内缓坡深部—中缓坡浅部)潮下带和环潮坪,风暴浪基面是其发育的最大深度。垂向序列由高频潮下带和环潮坪微层序加积而成,单个微层序顶部通常为环潮坪纹层状含铁质有机质泥屑碳酸…     

扬子西缘中元古界黑山组MISS构造的发现及其古环境意义

通过1∶5万区域地质调查及剖面研究,在扬子西缘云南东川地区黑山组发现大套流纹质凝灰质板岩夹层,获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值为1522±15 Ma,同时在中元古界黑山组泥质板岩中发现微生物成因沉积构造(MISS),通过对MISS及围岩进行电子探针、XRF分析及能谱分析,研究发现MISS主要成分为P、 S、 Fe、 Cr,明显是微生物沉积过程中形成的化合物特征;而围岩主要为Al、 Si、 K、 Mg、 Ti,为正常黏土质矿物组成元素,两者存在较大差别。笔者等发现的MISS是目前扬子西南缘已知发现的最古老的MISS;MISS在黑山组的出现表明了中元古代时期微生物群落的繁盛,反映了当时沉积环境为滨岸浅水潮上带,在凹陷的位置微生物参与形成了这样不规则的条带皱饰构造,为中元古代地层微生物区域对比、古环境研究提供重要的参考资料,对于恢复康滇裂谷盆地的生物—沉积作用和环境演化具有重要意义。     

扬子西缘中元古界黑山组MISS构造的发现及其古环境意义

通过1∶5万区域地质调查及剖面研究,在扬子西缘云南东川地区黑山组发现大套流纹质凝灰质板岩夹层,获得LA- ICP- MS锆石U- Pb 年龄加权平均值为1522±15 Ma,同时在中元古界黑山组泥质板岩中发现微生物成因沉积构造（MISS）,通过对MISS及围岩进行电子探针、XRF分析及能谱分析,研究发现MISS主要成分为P、 S、 Fe、 Cr,明显是微生物沉积过程中形成的化合物特征;而围岩主要为Al、 Si、 K、 Mg、 Ti,为正常黏土质矿物组成元素,两者存在较大差别。笔者等发现的MISS是目前扬子西南缘已知发现的最古老的MISS;MISS在黑山组的出现表明了中元古代时期微生物群落的繁盛,反映了当时沉积环境为滨岸浅水潮上带,在凹陷的位置微生物参与形成了这样不规则的条带皱饰构造,为中元古代地层微生物区域对比、古环境研究提供重要的参考资料,对于恢复康滇裂谷盆地的生物—沉积作用和环境演化具有重要意义。     

华北地台中元古代串岭沟组页岩中的砂脉构造:17亿年前甲烷气逃逸的沉积标识?

华北地台中元古界串岭沟组暗色页岩中发育一种特殊的砂质脉状构造;层面上表现为不规则密集分布的细砂脊,垂向上由不连续薄砂层和近于直立的"肠状"砂脉体相交互组成.浅色砂脉由较纯的石英粉砂-细砂组成,含微量自生白云石、菱铁矿及微晶碳酸盐岩斑块,与黑色泥质围岩边界截然.研究表明,砂脉构造可能是在早期成岩阶段前由来自薄砂层的细-粉砂灌入甲烷缓慢逃逸通道而成,并由于压实缩短而褶皱成"肠状".薄砂层与黑色页岩形成的能量条件完全不同,可能系由风暴将海岸带或砂坝细砂带入低能环境而形成;甲烷源自沉积中埋藏的微生物席腐烂分解.围岩层面有微生物席成因微皱痕和气体逃逸形成的气泡构造,围岩中发现有细菌化石和草霉状黄铁矿.串岭沟组中密集发育的砂脉构造是目前地层中识别的最古老的甲烷排放证据,并有可能作为指示地质时期陆源碎屑沉积环境甲烷逃逸的沉积标识.大量高效温室气体进入大气圈可能是导致元古宙地球表层高温室气候和无冰川发育的重要原因.     

河南宜阳下三叠统刘家沟组微生物成因沉积构造演化及其对古环境变化的响应*

河南宜阳地区下三叠统刘家沟组红色砂岩中发育数十种微生物成因沉积构造(MISS),如皱饰构造、脱水裂痕、微生物席碎片等。按照其形态特征的演化可分为4个不同的组合,由下往上依次为皱饰构造组合、隆脊构造组合、小型脱水裂痕组合和大型脱水裂痕组合,其分别反映了不同的古环境与古气候: (1)皱饰构造组合反映了弱氧化的温暖、潮湿环境;(2)隆脊构造组合反映了富氧的温暖、潮湿环境;(3)小型脱水裂痕组合反映了弱氧化的温暖、半干旱环境;(4)大型脱水裂痕组合反映了富氧的炎热、半干旱—干旱环境。依据研究区的地球化学特征和岩石学特征,认为早三叠世宜阳地区的古环境由湿润、温暖、弱氧化向炎热、半干旱、富氧转变。两者比较表明,宜阳地区微生物成因沉积构造的发育与演化是对早三叠世陆相古环境细微变化的联动响应。     

Sedimentary Paleoenvironment of the Eastern Hexi Corridor,NW China: Constraints from Chert Geochemistry and Sedimentary Analysis of Early Paleozoic Strata

The eastern Hexi Corridor, northwest China, is located at the tectonic junction of the Alxa Block, the North China Craton, and the Qinling‐Qilian Orogen. The early Paleozoic Xiangshan Group record critical information regarding paleoenvironment, paleoclimate and paleotectonic setting, from which we here present a focused study on the chert beds within the Xiangshan Group. Through field mapping, microstructural observation, whole‐rock geochemistry analyses and detrital zircon dating, we suggest that the Xiangshan Group chert was deposited along a passive continental margin, formed primarily through biological activity with minor hydrothermal influence and terrestrial input. The characteristics of the chert support a low latitude sedimentary paleoenvironmental origin, and reveal the fact that the Alxa Block was separated from the North China craton, while emerged some paleogeographic affinity with the Qilian region in the Middle‐Late Cambrian.     

裂缝性岩石裂缝扩展的光弹构造物理模拟——以南华北盆地户部寨沙河阶组为例

以南华北盆地户部寨第三系沙河阶组粉砂岩低渗透储层为例,总结了其中发育的5种类型构造裂缝组合,即:①南北向雁形张节理组成的共轭剪节理带;②东西向雁形张节理组成的共轭剪节理带;③缠结状多组剪切构造裂缝;④组合状交切的多组剪切构造裂缝及张裂缝;⑤散状无序排列的构造裂缝。在此基础上,建立光弹性试验构造物理模型,沿现应力场96°方向,均匀地对该模型逐步增加外载力。结果表明,沿各组合裂缝尖端分别形成对称于裂缝走向、且主轴垂直于裂缝的Ⅰ型等色线条纹;对称于裂缝走向、且主轴平行于裂缝走向的Ⅱ型条纹和斜交于裂缝走向的复合型(Ⅲ型)条纹。第①类组合裂缝尖端以Ⅰ型等色线条纹的拉张应力和张剪应力为主;第②类组合裂缝尖端以复合型(Ⅲ型)等色线条纹的挤压应力为主;第③、④和⑤类组合裂缝尖端的应力分布较为复杂。当模型外载荷接近1000kg时,裂缝尖端起裂,并开始发育显微裂缝,而当外载荷达1100-1200 kg时,沿裂缝尖端部位形成宏观裂缝,并开始扩展。5种类型的裂缝组合扩展发育程度由强至弱依次为:①,③,⑤,②,④。其中第①类共轭裂缝组合起裂最早,扩展最快,裂缝间的连通趋势最好,说明规则分布的构造裂缝组合,在垂直于外施加载衙时更易达到连通的目的。     

蓟县剖面中—新元古代沉积物的稳定碳同位素生物地球化学研究

本文报道了蓟县剖面约1Ga的中一新元古代沉积物中干酪根，可溶单体烃类等沉积有机质与共生碳酸盐的稳定碳同位素特征，并结合剖面古环境和古生物资料对这些同位素数据进行了初步讨论。干酪根和共生碳酸盐碳同位素数据表明，约1.55Ga以前地表环境中CO2浓度曾迅速下降，而之后趋于稳定。沉积碳酸盐和共生干酪根之间的碳同位素差值（△c）记录了燕山盆地元古宙演化中海侵和海退的交替以及随之具有不同适应性生物群落的更迭。剖面1.4Ga以前的干酪根和正构烷烃，类异戊二烯烷烃的稳定碳同位素特征符合正构烷烃和类异戊二烯烷烃主要起源于喜盐古细菌类脂的假设，而之后，三者之间的碳同位素特征表明正构烷烃主要起源于原始落藻类有机质，而类异戊二烯烃则保持着喜盐古细菌类脂的输入。正构烷烃生物起源的转变表明，1.4Ga以后，古燕山盆地水体中原始类脂物质的异养降解程度明显降低。这一降低可能与在此阶段形成的稳定浅水陆表海环境有关。蓟县剖面干酪根与可溶单体烃类的稳定碳同位素关系显示了具有局限海特征的元古宙燕山海盆独特的生物地球化学过程。     

碳酸盐台地的类型、特征和沉积模式--兼论华北地台寒武纪陆表海-淹没台地的沉积样式

随着对现代碳酸盐沉积环境的系统调查和解释、以及对碳酸盐沉积原理认识的深化,自20世纪60年代,一系列碳酸盐沉积相模式得以建立,其中最引人注目的是Wilson和Tucker的工作。但在镶边陆棚及缓坡模式得到了广泛认可和使用的同时,对陆表海和淹没台地型沉积未能予以足够的重视。与过去相比,现今的海平面是相对较低的,因而没有出现陆表海广泛发育的情况。但在漫长的地质历史时期,陆表海曾经覆盖了广泛的克拉通区域,是碳酸盐沉积最重要的场所之一。本文在系统总结前人成果的基础上,将用于描述大尺度碳酸盐岩沉积环境的碳酸盐台地分为镶边陆棚、缓坡、陆表海、孤立台地和淹没台地5种类型分别描述,并重点强调了陆表海和淹没台地的沉积模式。华北地台寒武系大面积分布的潮坪沉积、鲕粒滩相灰岩和竹叶状风暴砾屑灰岩,以及频繁出现的台地淹没事件,为阐明陆表海和淹没台地的沉积提供了绝佳实例。这些实例和研究表明了碳酸盐沉积环境的多样性和沉积过程的复杂性,以及将今论古的困难性,从而为碳酸盐沉积原理的认识和沉积环境的解释提供新认识和新思路。     

华北陆块新元古代-中生代沉积盆地划分及其构造演化

在华北陆块区进行构造-地层区划的基础上,对华北陆块中元古代-新元古代、早古生代、晚古生代、三叠纪-早侏罗世、中侏罗世-白垩纪5个大地构造阶段不同构造-地层区内的沉积盆地类型、充填序列和时空演化过程进行了分析、讨论.中-新元古代是华北周缘裂谷发育期.寒武纪-早、中奥陶世,华北广泛发生沉降并接受海侵,形成几乎广布全华北的碳酸盐岩台地.晚奥陶世-泥盆纪,华北整体抬升,遭受剥蚀,沉积缺失.石炭纪-二叠纪,华北陆块再次发生沉降并接受海侵,形成广阔的陆表海海陆交互相沉积,至晚二叠世华北陆块进入陆相盆地发展阶段.中生代,华北陆块陆内构造运动活跃,普遍形成与火山活动相伴的断陷盆地、坳陷盆地和拉分盆地.      

华北古元古代末鲕铁岩:Columbia超大陆 裂解初期的沉积响应

铁建造和鲕铁岩是地史上两类主要的富铁沉积,不仅记录了地球大气与海洋氧化还原状态和化学条件演变,而且也反 应了构造运动、岩浆活动和生物的相互作用过程.过去对铁建造已有深入研究,而有关前寒武纪铁岩成因与古海洋和构造背景 研究甚少.运用扫描电镜(scanningelectronicmicroscopy,简称SEM)、X射线衍射(X-raydiffraction,简称XRD)、能谱(energy dispersive spectroscopy,简称EDS)技术分析铁鲕的微组构、矿物成分和化学组成,讨论华北串岭沟组(1.65~1.64Ga)鲕铁岩 的成因环境及其与Columbia超大陆裂解的关系.研究表明,铁鲕主要由赤铁矿和少量高岭石组成,贫陆源碎屑和Al2O3;鲕包 壳由微片状赤铁矿构成的致密和疏松纹层交互组成;Fe-Al呈明显的负相关性,表明铁主要源于缺氧富铁深海水体而非陆源 风化.鲕铁岩集中在快速海进和低陆源输入引起的沉积饥饿期,发育于氧化还原界面附近的潮下贫氧环境.与超大陆裂解伴生 的岩浆活动、基底沉降和快速海侵是促进鲕铁岩形成的重要因素.串岭沟组底部铁岩是华北地台响应Columbia超大陆裂解而 发生构造与环境转化的重要沉积记录.      

Application of Strontium Isotopic Stratigraphy to DatingMarine Sedimentary Units: A Case Study from the PermianStratotype Section in Southern China

The calibration of sedimentary rock absolute dates is one of the difficulties in sedimentological and stratigraphic research. Since strontium(Sr) resides in seawater much longer(≈106 a) than the seawater intermixing time(≈103 a), the Sr isotopic composition of global seawater is uniform at any time and results in a stable system throughout geological history,based on which a global Sr isotope composition dating database has been established for age-calibration of marine strata.The Permian stratigraphic sections in the northern part of the Upper Yangtze block, southern China, record continuous marine sediments with clear stratigraphic boundaries and is suitable for stratigraphic dating of Sr isotopes. Based on sampling and Sr isotopic compositions of Permian carbonate strata in the northern part of the Upper Yangtze, a Permian Sr isotope evolution curve was established. According to the basic principles of Sr isotope stratigraphy, the global Strontium isotope age database can be used to calibrate the Permian stratigraphic dates in the northern Upper Yangtze. The results show that the Sr isotope evolution curves for the marine carbonate rocks in the Permian stratigraphic section of the Upper Yangtze present a decreasing trend from the mid-Qixia stage(P2) to the mid-Wujiaping stage(P3), and then rise from the middle Wujiaping stage to the end of Changxing stage(P3). When the Permian Sr-isotope evolution curve is compared with the global Sr isotope evolution curve in the northern Upper Yangtze, the two are consistent in their long-term evolutionary trend, indicating that Permian global geological events are important controlling factors for the composition and evolution of Sr isotopes. The 87 Sr/86 Sr value decreased gradually in the background of large-scale regressions at the turn of middle to late Permian period, revealing that the Emeishan basalt eruption occurred near the Maokou/Wujiaping boundary(GLB). Srisotope stratigraphy dating was performed on the boundaries of the Qixia Formation/Maokou Formation, Maokou Formation/Wujiaping Formation(GLB), Wujiaping Formation/Changxing Formation(WCB) and the Permian/Triassic(PTB) using the Global Strontium Isotope Age Database. The results are 270.4 Ma, 261.2 Ma, 254.5 Ma and 249.7 Ma,respectively. Based on this, the eruption age of the Emeishan basalts is defined at about 261.2 Ma., which is more coincident with that acquired from other previous dating methods on the eruption age of the Emeishan basalts, and therefore proves that the application of Sr isotopic stratigraphy to dating marine sedimentary units is an effective method.