雾迷山旋回层的费希尔图解及其在定义前寒武纪三级海平面变化中的应用

天津蓟县剖面的中元古界雾迷山组是一套厚 3 3 0 0m的碳酸盐岩地层 ,其中广泛发育叠层石生物层及凝块石生物丘。这些生物层及生物丘与潮坪相白云岩和砂泥质白云岩一起构成具有近似对称相序组构的环潮坪型碳酸盐米级旋回层序 ,将其命名为“雾迷山旋回层”。这些旋回层常由泻湖相白云质泥页岩覆盖 ,在其顶常发育古土壤层 ,由此而表明雾迷山旋回层的界面多为瞬时暴露间断面。根据雾迷山旋回层在长周期三级层序中的有序叠加形式 ,可在雾迷山组中识别出 2 6个Ⅲ级层序 ,它们还可进一步归为 6个Ⅱ级层序。为了进一步研究三级海平面的变化幅度和Ⅲ级层序的大致形成时限 ,在露头发育良好的雾迷山组中上部共识别出 62 6个旋回层 ;考虑到雾迷山组的总体厚度 ( 3 3 0 0m)及其大致的总体形成时限 ( 10 3± 2 0Ma左右 ) ,可假定雾迷山组沉积期的总体地壳沉降速率为 2～ 4m/ 10万a。在上述假定的基础上 ,运用费希尔图解来估算三级海平面的变化幅度。     

上扬子区寒武系的层序地层格架——寒武纪生物多样性事件形成背景的思考

上扬子区,特别是贵州及其邻区的寒武系发育完整,是一套从黑色页岩系到碳酸盐岩的地层序列,该序列构成一个复杂而有序的层序地层格架。在时间变化方面,寒武系由两个二级层序组成,滇东统和黔东统所组成的二级层序可以进一步划分为5个三级层序,武陵统和芙蓉统所组成的二级层序可以进一步划分为7个三级层序,最终形成一个有序的海侵—海退旋回序列;在滇东统和黔东统所构成的二级层序之中,三级层序形成一个有序的垂直叠加形式:滇东统和黔东统自下而上三级层序由“凝缩段(CS)+高水位体系域(HST)”序列演变为“海侵体系域(TST)+凝缩段(CS)+高水位体系域(HST)”,层序界面类型由淹没不整合型层序界面演变为明显的暴露间断面,意味着二级层序的相序组构与三级层序存在相似性;武陵统和芙蓉统所构成的二级层序之中,厚度巨大而且化石贫乏的娄山关群白云岩自北西向南东的进积尖灭,表明该二级层序为一个总体向上变浅序列,而且其中的大多数三级层序不发育凝缩段单元,与滇东统和黔东统形成强烈的反差。在空间变化方面,从北西向南东随着古地理背景由浅变深,滇东统和黔东统厚度变薄,向东南变为一个难以进行三级层序划分的凝缩序列;武陵统和芙蓉统则从浅水台地相白云岩的向南东相变为一套陆棚相泥页岩和泥灰岩为主的地层序列。研究区域寒武系的层序地层格架不但表明了三级层序的两大属性——“空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性”,而且也反映出地层记录中“两种相变面和两种穿时性”。在层序地层框架内可以观察到:在第一个二级海侵作用期间,从小壳化石组合经松林生物群到与澄江动物群同时代的遵义生物群,形成了寒武纪早期最为引人注目的生物多样性事件;在第二个海侵作用期间,从台江生物群到凯里生物群,又形成了另一个显著的生物多样性事件。该事实表明,大规模的海侵作用为生物多样性事件奠定了基本的沉积背景,而海退事件是否对应着生物灭绝事件还有待于进一步研究。因此,海侵—海退事件与生物变化事件之间的复杂关系还需要更进一步的研究才能得到更加合理的阐释。     

微生物碳酸盐岩分类体系的修订:对灰岩成因结构分类体系的补充

微生物沉积作用在前寒武纪地层中普遍发育,在显生宙的一些地层中也较为发育。在碳酸盐岩地层之中,以叠层石为代表的微生物岩尤为引人注目。经过长期研究,2000年Riding曾经将微生物碳酸盐岩分为叠层石、凝块石、树形石和均一石4大类型。实际上,核形石以其较为广泛的发育和特殊的微组构也应该作为一种典型的微生物碳酸盐岩类型而纳入微生物碳酸盐岩的分类体系之中,而不能简单地作为球状叠层石。而那些纹理石灰岩,较厚的纹理和较深的产出沉积环境与叠层石形成明显的区别,也应该作为一种微生物碳酸盐岩的类型。生物沉积作用所形成的碳酸盐岩,以生物礁岩最为典型,在20世纪70年代曾经被Embry和Kloven归为骨架岩、障积岩、粘结岩三大类型,后来又增加了胶结岩,这是对20世纪50年代Folk、Dunham关于灰岩成因结构分类体系的良好补充。这些生物礁岩石以其高能量形成环境而有时又几乎见不到颗粒而与"颗粒含量越高沉积环境的能量越高"的基本理念不相符,所以Wright在1992年将它们归为生物作用类岩石,从而将灰岩划分为沉积作用、生物作用、成岩作用三大类。根据该分类,Folk和Dunham所描述的分类则属于沉积作用类灰岩,而Embry和Kloven所描述的生物礁岩石则归为生物作用类灰岩。微生物碳酸盐岩,总体上构成生物作用类碳酸盐岩中的粘结岩类,以其明显的微生物作用特点而具有自己的分类体系;它不但作为生物礁岩石的主要类型,而且也常常以生物礁、生物层和生物丘三种形式发育在地层之中。因此,上述概念和认识的进步,在强调微生物沉积作用的重要性的同时,有必要将微生物碳酸盐岩重新分为6大类:叠层石、凝块石、核形石、树形石、纹理石和均一石。     

陆源碎屑岩中微生物诱发的沉积构造的成因类型及其分类体系

当蓝绿藻被修正为蓝细菌的时候,多年使用的藻席的概念就被修正为微生物席。科学家们长期观察和研究的结果表明：微生物席实际上是一种多种生物共生的、而且是同营养生物的同生微生物群落,这个复杂的微生物群落几乎包含了曾经出现在地球上的所有的新陈代谢途径。尽管还存在一些争议,多年来认为碳酸盐叠层石是“藻席”（微生物席）的建造物的理念,促使沉积学家们在碎屑岩中寻找微生物席的生命活动留下的痕迹。随着对早年描述的一些可疑的遗迹化石的重新解释,产生了席底和席底构造的新概念;也随着现代和化石记录中更多的与微生物席相关的沉积构造在碎屑岩中的发现,从而出现了将碎屑岩中的微生物诱发的沉积构造（Microbial induced sedimentary structure;简称为MISS构造）归到第五类原生沉积构造的新认识;在强调了包含一个较宽泛的物理、化学和生物过程的基础上,微生物诱发的沉积构造还被进一步归为微生物席生长、新陈代谢、破坏、腐烂和成岩过程几个大类。成因类型的挖掘和分类体系的建立,促进了在地球生物学框架下的碎屑岩微生物席沉积学的发展。