河北秦皇岛驻操营剖面寒武系张夏组均一石生物丘沉积特征

河北秦皇岛驻操营剖面寒武系张夏组顶部强迫型海退体系域集中发育一套数十米厚的均一石生物丘,指示这些均一石形成于浅海、高能环境。通过野外考察及镜下观察,分析该区均一石的形成机制及沉积环境。结果表明：均一石生物丘为灰白色致密均一的块状泥晶灰岩,无明显宏观构造,直接覆盖在下部叠层石生物丘之上。在显微镜下,均一石由致密泥晶和少量微亮晶构成。其中,致密泥晶中发现多样化的钙化蓝细菌鞘化石,包括基座菌(Hedstroemia)、附枝菌(Epiphyton)、肾形菌(Renalcis)以及葛万菌(Girvanella),表明均一石形成于微生物复杂的代谢作用及诱发碳酸盐原地沉淀作用。更为特别的是,均一石中可见底栖鲕粒和白云石晶体,表明在富营养条件下,其产出过程中较为明显的与球状微生物膜钙化作用相关的显微组构以及白云石选择性表达。均一石自命名以来相关实例并不多,秦皇岛张夏组中均一石生物丘为了解均一石的形成机制与沉积环境提供了一个典型实例。     

鲁西寒武系凝块石特征及其形成机制的探讨

鲁西地区寒武纪地层分布广泛、出露连续,中寒武世张夏组和晚寒武世炒米店组均有凝块石产出。本文通过对该地区凝块石的野外观察和镜下鉴定,认为形成凝块石的微生物主要为附枝菌,其次是葛万菌、肾球菌和放射状菌,根据枝杈的直径大小、枝杈的细胞状分割结构及结晶程度等,附枝菌又可细分为:泥晶粗枝杈状、泥晶分段枝杈状、泥晶细枝杈状、微晶管状枝杈状和亮晶粗枝杈状。相应的群落也可划分为:泥晶树枝状、单个房室状、簇球状和亮晶树枝状。凝块石的凝块为附枝菌等蓝细菌钙化体和周围粘结的碳酸盐微粒所组成的团块,其按形态可分为:斑状、网状和树枝状。根据上述的研究,本文认为形成凝块石的理想过程可以分为4个阶段:蓝细菌的捕捉和粘结作用、蓝细菌自身钙化作用、碳酸盐的原地沉淀和沉积后作用。     

光合作用生物膜建造的凝块:来自于辽东半岛芙蓉统长山组凝块石生物丘中的一些证据

作为一种以非纹层状组构而区别于叠层石的微生物碳酸盐岩类型,中凝块(mesoclots)是产生凝块石凝块组构关键的微结构。构成这种中凝块的离散性凝块状泥晶,似乎代表了细胞外聚合物质(EPS)复杂的钙化作用,但是,由于常常缺乏直接的微生物证据,造成其所涉及的准确成因和特殊过程还不太清楚。在辽东半岛大连金州湾和本溪田师傅剖面芙蓉统下部的长山组顶部,发育较为典型的凝块石生物丘,组成三级层序的强迫型海退体系域沉积,代表着较为壮观的沉积学现象;在这些凝块石生物丘中,毫米级别大小的暗色离散性凝块状泥晶是其最为基本的沉积组构,而且在这些凝块之中以较高密度保存的丝状蓝细菌鞘化石反映的微生物构成,意味着它们具有明显的光合作用生物膜成因。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代凝块石复杂的形成机理将存在着巨大的挑战,也尽管形成这些凝块石复杂的生物膜钙化作用细节需要更加深入的研究才能得到更好的了解,但是,辽东半岛芙蓉统长山组的凝块石,尤其是在凝块内较为丰富的钙化蓝细菌鞘化石所表征的直接的微生物活动证据,使其成为一个了解光合作用生物膜建造凝块的典型实例;再者,与凝块共生的三叶虫化石、底栖鲕粒和皮壳粒,以及围绕着这些多样化颗粒特别的放射纤维状方解石结壳,说明这些凝块石可能属于较厚的微生物席内多重状生物膜以及构成这些微生物席和微生物膜的细胞外聚合物质复杂的钙化作用建造物。     

鲁西寒武系第三统张夏组凝块石特征及其形成环境研究

通过野外观察及显微镜下分析,对鲁西寒武系第三统张夏组的凝块石特征进行了详细研究。凝块石呈米级的生物丘和生物层状,其凝块大多为斑块状、树枝状和网状。形成凝块石的微生物主要是附枝菌,其次是葛万菌和放射状菌。通过沉积相分析及与之共生的岩相,初步确定了凝块石的形成环境--潮下低能带。     

北京寒武系第二统昌平组凝块石特征及成因

北京西郊下苇甸地区下寒武统昌平组底部含燧石角砾白云岩之上发育的一套豹斑灰岩,实为发育在高能环境下的凝块石灰岩,宏观形态上可包括斑状凝块石、带状凝块石和网状凝块石3种,其成因多与厚微生物席相关,且分别具有不同的微观结构。露头实测和镜下观察结果表明凝块石的初始沉积组分受控于沉积大/微环境,且三者的互动决定了凝块石的最终沉积特征。该套沉积成因的凝块石,其白云质凝块不局限于潜穴,且潜穴内部见大量保存完好微生物结构和疑似球状原生白云石,因此这种白云质凝块很可能与微生物白云石化密切相关,并以此区别于局限于生物遗迹位置,且内部充填物为粉细晶白云石的成岩成因的豹斑灰岩。     

鲕粒滩中光合作用生物膜构建的高能核形石:以辽西葫芦岛三道沟剖面寒武系张夏组为例

核形石是一种具有双重属性而较为特别的微生物碳酸盐岩:①作为一种包覆颗粒类型,核形石以不平滑的圈层和较大的大小被解释为微生物成因区别于成因存在着较大争议的鲕粒;②作为一种形成在围绕着核心的序列式纹层化作用过程中的球形或椭球型的生物沉积构造,核形石还常常被解释为微生物碳酸盐岩的一种类型而被归为球状叠层石。在辽西葫芦岛三道沟剖面寒武系苗岭统张夏组顶部的块状鲕粒滩相灰岩之中,密集发育着厘米级别大小的高能泥晶核形石。另外,以下重要特征将张夏组鲕粒灰岩中的核形石特征化,包括:①厘米级别的大小;②椭圆形为主的形态学特征;③特征性的纹层状构造;④核形石皮层中普遍发育而且较高密度保存的丝状蓝细菌鞘的钙化化石等等。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代核形石复杂的形成机理将存在着巨大的挑战,也尽管形成这些核形石复杂的生物膜钙化作用机理还没有得到精确的了解,但是,辽西葫芦岛三道沟剖面张夏组中的核形石,直接的微生物化石证据,尤其是在核形石内较为丰富的丝状蓝细菌鞘化石,使其成为一个了解光合作用生物膜建造核形石的典型实例;同时,也为进一步了解形成在水柱中的放射鲕粒以及形成在海底的泥晶核形石之间复杂的形成机理的差异性,提...     

河北承德寒武系凤山组叠层石生物丘中的沉积组构

河北承德路通沟剖面芙蓉统凤山组中部发育厚层块状叠层石生物丘,构成一个淹没不整合型层序的强迫型海退体系域,指示这些叠层石形成于中高能浅海环境。该生物丘宏观上主要由柱状叠层石组成,叠层石内部纹层较粗糙,在构成叠层石的致密泥晶和微亮晶组构中,还见到球粒、底栖鲕粒及凝聚颗粒等多种生物成因颗粒类型,代表着复杂的微生物活动特征,以此而区别于前寒武纪的叠层石。更为重要的是,叠层石生物丘中的致密泥晶基质中发育一些“石松藻(Lithocodium)”状的钙化蓝细菌菌落残余物,以及一些丝状钙化蓝细菌化石,指示了形成叠层石的微生物席为蓝细菌所主导的微生物席。因此,凤山组叠层石生物丘内复杂而特殊的碳酸盐岩沉积组构为研究叠层石形成过程中复杂的微生物代谢活动所产生的钙化作用机制提供了一个宝贵的地质实例。     

寒武系张夏组鲕粒滩中微生物碳酸盐岩主导的生物丘：以河北秦皇岛驻操营剖面为例

华北地台的寒武系苗岭统,大致包括毛庄组、徐庄组、张夏组和崮山组,这些组分别组成相应的三级沉积层序,在它们的顶部集中发育着鲕粒滩相灰岩而构成强迫型海退沉积,成为时间特化的相,代表着鲕粒主导的特别的寒武纪碳酸盐岩台地类型,表现在浅海陆架中大面积分布鲕粒滩,而且在这样的鲕粒滩中生长和发育着微生物碳酸盐岩主导的生物丘;河北省秦皇岛市驻操营剖面的张夏组上部鲕粒滩相灰岩中的生物丘正是上述现象最为典型的代表。虽然类似的现象曾经被描述为"藻坪"沉积,或者笼统地归为"微生物礁",但是,河北省秦皇岛市驻操营剖面的张夏组上部鲕粒滩相灰岩中的生物丘,以下现象不但将其特征化而且代表着壮观的沉积学现象:(1)在强迫型海退体系域的下部与鲕粒滩相灰岩交互产出的主要是柱状叠层石生物丘;(2)在张夏组顶部则以集中产出的均一石和树形石生物丘为特征;(3)下部的柱状叠层石生物丘中主要包括石松藻(Lithocodium)-孢网菌(Bacinella)状组构的钙化蓝细菌;(4)在上部集中产出的均一石与树形石生物丘,则发育着丝状钙化蓝细菌、基座菌(Hedstroemia)和附枝菌(Epiphyton)之类的多样化的钙化蓝细菌。由于石松藻(Lithocodium)-孢网菌(Bacinella)状组构的钙化蓝细菌是一种灭绝了的浅海生命形式,而且是不知道分类位置归属的生命形式,尤其是石松藻(Lithocodium)状组构近年来在寒武纪微生物碳酸盐岩研究中多被解释为"硅质海绵骨针的网状物"或"非骨针角质海绵骨骼纤维",再考虑到均一石自从命名以来很少描述在古老的地层记录之中,因此,驻操营剖面张夏组上部多样化微生物碳酸盐岩所主导的生物丘,以及生物丘中特别而且多样的钙化蓝细菌化石构成,为了解蓝细菌主导的光合作用微生物席复杂的钙化作用形成微生物碳酸盐岩提供了较为典型的实例。     

从凝块石概念的演变论微生物碳酸盐岩的研究进展

作为微生物碳酸盐岩的主要类型,凝块石与核形石曾经被统称为"微植石"而与"叠层石"平行使用;但是,鉴于叠层石也具有凝块状组构,所以凝块石又被译作"斑粒石",或被称作"花纹石",因此,凝块石这一概念还显得有些混乱.术语和概念的差异与混乱代表了地质学家们对微生物碳酸盐沉积作用不同阶段认识的升华和进步.近年来,将微生物碳酸盐岩划分为叠层石、凝块石、树形石和均一石四大类,又将核形石作为"球状叠层石"而不与叠层石平行使用.尽管对微生物碳酸盐岩的研究已经取得了许多有意义的进展,如将微生物碳酸盐岩的地史演化归结为16个关键事件,总结了前寒武纪碳酸盐岩沉积相随着地球海洋和大气的长时间演变而产生的3种沉淀形式,将多年来形成叠层石的蓝绿藻归为细菌类称为"蓝藻菌"等.但目前还难以回答叠层石的确切生长机制,特别是前寒武纪叠层石;随着更老的地质时代中凝块石的发现,将凝块石理解为被生物扰动等作用所破坏的叠层石似乎与地质事实不完全相符;再者,凝块石的形成机制也还是一个谜.更重要的是,作为微生物碳酸盐岩的一种重要类型,凝块石这一术语的混乱以及对凝块石形成机制认识的变化,为窥视微生物碳酸盐岩的研究进展提供了一条重要的线索.     

二叠纪—三叠纪之交凝块石（微生物岩）的沉积成岩过程——以华南广西百色地区作登剖面为例

二叠纪末大灭绝之后,在我国华南地区广泛发育了一套钙质微生物岩,这套微生物岩以凝块石为主,代表了大灭绝事件后特殊环境下的生物沉积建造。早期对凝块石的分布以及沉积特征有详细研究。通过镜下显微观察,阴极发光照相,背散射成像以及探针元素分析,对凝块石的显微特征进行了详细研究。通过对凝块石中化石的分布,矿物组成以及元素分布规律观察,对比现代凝块石沉积成岩过程总结了二叠纪末凝块石的沉积成岩过程,即早期生长阶段,沉积阶段,早期成岩阶段和后期成岩阶段。清晰的凝块石的沉积成岩过程为解析该时期微生物沉积建造打下基础。     

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。     

山东省长清县中寒武统张夏组的微相组分、微相类型及沉积相分析

山东省长清县中寒武统的张夏-崮山剖面为华北地区张夏组的正层型剖面,其岩石地层、生物地层研究都较为成熟.从碳酸盐岩微相的角度,对其微相组分、微相类型和沉积环境作了进一步研究.在张夏-崮山地区的张夏组碳酸盐岩中识别出了6种微相类型:异地生物碎屑泥粒灰岩、附枝藻黏结灰岩、具再搬运鲕粒的粒泥-泥粒灰岩、含介壳及完整底栖化石的泥粒-粒泥灰岩、放射状鲕粒泥粒-粒泥灰岩和同心圆状鲕粒颗粒灰岩.微相类型的垂向叠覆及野外露头观察指示了5种沉积相带,自下而上分别为:局限台地鲕粒滩相、开阔台地海相、台地边缘鲕粒滩相、台地边缘藻礁相及台地边缘滩前斜坡相,表明山东省长清县张夏组为典型的镶边型碳酸盐岩台地沉积.     

豫西登封地区寒武系张夏组中部生物扰动构造及其地质意义

掘穴生物作为生态系统工程的建造者,其对沉积物进行的改造直接影响了沉积物的物理化学性质,进而影响了底栖生态系统。豫西登封地区寒武系苗岭统张夏组中部薄层微晶灰岩中发育大量的生物扰动构造,利用地球生物学、古生物学和生物扰动指数等方法,探讨了生物扰动构造的形成环境及其对沉积物的影响。研究表明,研究区张夏组中部生物扰动构造特征多为扰动边界模糊不清,生物扰动指数（BI）为2 ~ 5,说明该沉积期食物充足,氧气含量高。此外,在生物扰动中识别出3种遗迹化石：Thalassinoides bacae,Planolites isp.和Rhizocorallium isp.,说明生物扰动构造为多种生物造迹形成的。依据寒武系苗岭统张夏组中部的遗迹化石以及沉积特征,可知其整体处于偶尔受到风暴影响的滩间局限台地环境。     

粒滩相与藻坪相沉积--鲁西地区中寒武统张夏组剖析

鲁西地区中寒武统张夏组岩石的各种沉积特征表明:①华北地区普遍发育的鲕粒沉积在许多地点和层位是受海平面和水流条件变化影响的异地沉积物,而并非原始的“滩”。不同地点的鲕粒沉积具穿时性,一般由东和南向西和北层位逐步抬高,而并非同一时间的产物,即它们属同性相,而非同时相;②在鲕层中不同结构的鲕粒在一起,是由于沉积过程中不同地方的鲕粒相混合造成的,可称“沉积混合”,有的是在沉积稳定后受差异成岩作用的影响而造成的,可称“成岩混合”;③鲕粒沉积之后普遍为一套藻沉积,基本组分是Eiphyton,它处于潮坪环境,即藻坪。其中潮渠和干裂较发育。藻沉积的类型有藻斑块,藻丘、叠层石,个别地点发育藻礁;④由于海平面和潮流条件的频繁变化,使藻坪外或藻坪间的鲕粒沉积与藻坪沉积相互交替;⑤张夏组上、下段中鲕粒的形成环境不同,前者主要是较弱扰动条件下的产物,后者主要是较强和中等扰动条件下的产物;⑥综合沉积环境分析归纳出主要沉积相带的基本展布状况,由近陆向外海依次是:潮坪相-受局限水域（或泻湖）相-潮汐坝相-开阔浅海相。     

鲁西寒武系第三统张夏组附枝菌与附枝菌微生物灰岩特征研究

本文通过大比例尺野外测量及镜下观察,对鲁西寒武系第三统张夏组的附枝菌与附枝菌微生物灰岩特征进行了详细研究。附枝菌是一种树枝状蓝细菌,一般向上生长扩展,形成灌木状附枝菌群落,生长于附枝菌微生物丘内部。而在微生物丘的外部边缘,附枝菌群落呈半闭合的房室状,与肾状菌十分相似。房室状附枝菌群落可能是在微生物丘外部边缘受局部高能微环境（如水流、波浪等）的影响形成的。在其形成后,其保存状态则是由附枝菌的钙化作用及早期成岩作用决定。由于附枝菌构成其微生物岩的生长骨架,且该微生物岩不具备清晰的中型构造,故可称其为附枝菌格架岩,作为对微生物岩分类命名的又一补充。附枝菌格架岩一般生长于台地边缘或台地外部斜坡环境,其生长过程受水动力条件、阳光照射及海水清澈度等影响。     

鲁西地区张夏组碳酸盐岩成岩系统

鲁西地区寒武系碳酸盐岩广泛发育,但针对该区碳酸盐岩成岩作用的研究较少.镜下鉴定显示研究区发育压实作用、胶结作用这两种破坏性成岩作用及溶解作用、压溶作用和白云石化作用等三种建设性成岩作用.新生变形作用对物性的影响可分两种情况,退变新生变形作用对改善岩石物性意义不大,进变新生变形作用有利于晶间孔的形成.结合流体包裹体分析,将研究区张夏组划分为海水、大气淡水、封存压实卤水、温压水4个连续演化的成岩系统,不同成岩系统中发育不同的成岩流体体系和成岩作用类型.海水成岩系统的特征为:在浅海海底成岩环境下,成岩温度低,流体包裹体为单相;成岩作用有压实、泥晶化作用、胶结作用(形成纤维状、共轴纤维状、共轴增生胶结物),海水和淡水过渡带鲕粒发生白云石化作用.在大气淡水系统:早成岩期的成岩体系为CaCl₂-H₂O、NaCl-H₂O、MgCl₂-H₂O和NaCl-MgCl₂-H₂O盐水体系,且盐度较低,发育等轴粒状方解石胶结作用和淡水溶解作用;古表生期和表生期发育溶解作用.封存压实卤水成岩系统,成岩流体体系为NaCl-MgCl₂-MgSO₄和KCl-CaCl₂-H₂O体系,主要发育胶结作用和压溶作用.温压水系统中,成岩流体体系为CaCl₂-H₂O、NaCl-CaCl₂-6H₂O、NaCl-MgCl₂-MgSO₄、MgCl₂-H₂O和FeCl₂-H₂O,发育胶结作用、埋藏溶蚀、压溶作用(表现为粗缝合线)和进变新生变形作用.淡水成岩系统和温压水系统都有利于溶解作用的发育,但是淡水成岩系统中选择性的溶解作用造成的溶蚀孔隙多被后期胶结物充填,而温压水体统中的溶蚀作用可新增1%~5%次生孔隙;压溶作用形成的未被完全充填的粗缝合线和进变新生变形作用发育的晶间孔,均有利于改善岩石物性.     

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。