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1、第14卷 第5期2007年9月地学前缘(中国地质大学(北京) ;北京大学)Eart h Science Front iers(ChinaUnivers i ty ofGeo s ciences,B eijin g ; Peki ng Uni ver s it y)Vol.14 No. 5Sep.2007收稿日期6228 ;修回日期232基金项目国家自然科学基金资 助项目(8,65);高等学校博士学 科点专项科研基金项目()作者简介梅冥相(65),男,教授,主要从事沉积学和地层学的教学与科研工作 。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
2、的 补 充梅冥相1 ,211 中国地质大学 地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京10008321 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083Mei Mingxiang1 ,211St ate Key L aborator y o fGeologi calProcesses an d MineralResources , Chi na Uni versi ty ofGeosciences , Bei ji ng 100083, Chi na21School ofEart h Sciences and Resources , Chi na Uni vers it y ofGeosc
3、iences , Bei j i ng 100083 , C hi naMeiMingxiang1Revised classif icationofm icr obial carbonates : complementingt he cla ssif icat ion oflimestones.Earth ScienceF rontie rs ,2007 ,14( 5) :2222234Abstract : Microbialsedimenta tion was widesp read in the Precam brian and was also developed in st romat
4、oliticcarbonate horizo ns of t he Phanerozoic , whic h constit ute one type of microbialcarbona tes.Throughlong2termresearch , Riding(2000)grouped microbialcarbonates into fo ur types , ( 1) stromatolite; (2) thro mbolite ; ( 3)dendrite ; and (4) leiolite.Oncoliteis wide spread in bot h the Precambr
5、ia n and the Phane rozoic and it s particu2larlymic roscopic f abricshould be groupedunder one category of microbialcarbo nates and not be simplybe re2garded as one type of sphericalstromatolite.For mic rites withla minated str uctures , both t he t hicker lami naeand theirsedimenta ry environmentco
6、mpa red to that of stromatolitesmake s them as one t ype of microbialcar2bo nates. Reef rocks are carbonates t hat form by biosedimentation, which in the 1970s Embr y and Klove n hassubdivided intothreetypes : f ramestone s, bafflestone s and boundstones.Theysubsequentlyadded anothertype , called.ce
7、mentstones.The cla ssificationofreef rocks is a complementaryto t he classificationof lime2stones , as propose d by Folk and Dunha m in the 1950s and 1960s.The basic concept that the higher contentofgrains t he higher energy of t he sedimentaryenviro nment does not f it to reef rocks.Reef rocks were
8、 grouped in2to the biologicaltexturalgroups by Wright(1992) ; thus , limestonesare subdividedinto t hree texturalgroup s:biological, depositionaland diagenetic.In terms ofthisrevised classificatio n of limestones, as p roposedbyFolk and Dunhamshouldbelong to the depositionaltexturalgroup.Generally ,
9、 microbialcarbonate s belong toboundstoneof reef rocks and owe t heir pa rticula r classificationbecause of t heir biosedime ntar y f eatures , resul2ted f rom microbialactio n.Thus , microbialcar b onatesshouldbe classif ied wit hin the limesto nes. Similartoreef rocks , microbialcarbonatesare f re
10、quentlydeveloped in strata f rom the Precambr ian thro ugh to the Phan2erozoic , inthree for ms : reef , biostromeand biohe rm.Consideringthe above changes , t he author propose s arevised classificationof microbialcarbonates intosix categories : stromatolite, thrombolite, oncolite, dendrite ,lamini
11、teand leiolite.: 20012 2:2007 001:49 0101240472020020491002:19名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - 梅冥相/地学前缘( Eart h Science Frontiers)2007 , 14 (5) 223Key words : oncolite s; laminite s ; microbialcarbonates ; revised classifica
12、tion摘 要: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Embr y和Klove
13、 n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Embr y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
14、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。关键词:核形石;纹理石;微生物碳酸盐岩;分类体系的修订中图分类号: P5881245文献标识码: A 文章编号:100522321 (2007) 0520222213对于像地质学这样以描述性为主要特色且研究对象极为复杂的学科来说,总是需要合理的分类。分类的目的有两个:一是从明显无序的状态中创造有序从而加深记忆,二是能更加清楚地了解成因过程 1。灰岩以其简
15、单的化学组成(CaCO3)和简单的矿物组成(文石和方解石)为主要特点,但其复杂的颗粒类型以及由此而反映出来的各种沉积作用和成岩作用特征,使沉积岩石学家一直以浓厚的兴趣不断地探索和研究。Fol k 223 关于灰岩的成因结构分类 ,是一个开创性的研究成果,改变了多年来沉积学界 “将灰岩归为深水化学沉积” 的 错误认识。Dun2ham 4 的灰岩成因结构分类,以颗粒含量越高、 沉积环境的能量越高为主要线索,将灰岩划分为颗粒灰岩 、 泥粒灰岩 、 粒泥灰岩和泥晶灰岩,简单明了而得到了广泛的应用。随着研究的深入,鉴于生物礁岩石总是产出 在高 能沉积环境但是又常常以低能结构 泥 晶 结 构 为 特 点
16、, 导 致 了Embry和Kloven 5 将生物礁 灰岩分为骨架岩 、 障积岩 、 粘结岩 ,以及 Wright6 将生物礁岩石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 、 成岩作用三大类的认识。再加 上生物礁岩石以三种形式(生物礁 、 生物层 、 生物丘 ) 产出并发育在地层之中,梅冥相认为,有必要对生物作用类灰岩进行简单明了的分类,而且那些事件沉积,如风暴灰岩、 浊积灰岩等 ,也应该具有自己的分类位置,所以梅冥相7 将其归为非正常沉积作用亚类。碳酸盐岩多为生物作用的产物7 ,这已经成为一种共识。对于与微生物相关的生物沉积作用,受到沉积学家的一贯重视与研究 ,由于微生物与
17、环境相互作用所形成的微生物岩 829 ,不但是 了解生物进化历程的一个重要窗口 ,而且还将有助于认识与生物进化密切相关的地球环境的演变 10 。因此 ,微生物进化的一个重要特点是新陈代谢的多样性,它形成了地球上无所不在的生物及无与伦比的巨大生物量,促使地质学家重新审视它们在地球表层系统中的地位和作用 11 ,从而将微生物世界认为是“生物学中沉睡的巨人”12 。根据上述研究和认识,有必要对Riding 13的微生物碳酸盐岩分类体系进行重新审视,并将微生物碳酸盐岩纳入灰岩成因结构分类体系之中。1 微生物碳酸盐岩分类体系微生物沉积作用的产物不但在碳酸盐岩中很普遍 ,而且也发育在碎屑岩之中 9 。本文
18、只是介绍微生物碳酸盐岩。111 微生物碳酸盐岩的主要组分和组构众所周知,组分和组构是了解形成微生物碳酸盐岩的微生物及其作用过程的关键,由于微生物本身在岩石中的记录较为匮乏,即使发育也是呈微小7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 224梅冥相/地学前缘(Eart h Science Frontier s)2007 , 14 (5)的体积 ,所以造成识别与解释微生物岩的复杂性。一般来讲 ,被捕获的粗颗粒、 钙化蓝藻菌以
19、及一些次要的骨骼状结壳真核生物,是微生物碳酸盐岩最为容易识别且常见的组分。但是 ,多数微生物碳酸盐岩以泥晶组构为特征,这些泥晶组构明显地呈现出均一性且包含了一系列可能的成因 13 。除了钙化微生物发育的情况 14 ,对叠层石的微组构和宏观组构特征也进行了详尽的观察和描述15217 ,结果表明 ,叠层石的微组构还难以进行分类和解释 13 。鉴于此 ,Ridi ng13 对微生物碳酸盐岩的主要组分及其可能的成因解释(见表 1) 还算是一个较为全面的总结 ,尽管对这些微组构和组分的形成机制还存在许多需要进一步研究的问题。可能属于微生物成因的主要组分包括泥晶 、 微亮晶和亮晶 、 异化颗粒和孔隙。11
20、111 泥晶在表 1 中 ,可能属于微生物成因的泥晶包括致密泥晶 、 凝块状泥晶、钙化鞘泥晶和球粒泥晶。(1) 可能属于微生物成因的致密泥晶。包括 : 钙化细菌的细胞,在降解过程中已经死亡和正在死亡的细菌将钙化而分泌出一些微小( 1m)的球状体 ,有 人将这 些微小 的球 状体 解释为 非生 物成因 18,但由于它 们体积微小,似乎还是应该归为超微细 菌 作 用 的 产物 19 ,对 其 确 切 成因 还 存 在 争论 20。 微生物白垩,这是一种较为典型的浮游生物沉淀物 ,包括泥晶以及较大的晶体。长期以来微生物白垩一直被当作细菌成因,后来又归为蓝藻菌微浮游生物成因2 1。 钙化生物膜,细菌首
21、先粘附在颗粒面或沉积面上而起到一个稳定的作用,最后在其他微生物的作用下使之得到增强形成一个微生物膜群落 ,产生一些建设性的泥晶套。这些泥晶套就代表了生物膜的钙化作用 22223 。(2) 凝块状泥晶组构。这种组构常常发育在叠层石和凝块石中 ,呈一 种不 规则海 绵状 泥晶 网产出 24,但不应该与凝块石的宏观组构相混淆,以前曾经被称作海绵层或“凝结 (凝块状 )” 组构 ,相似的组构还有蠕虫状组构,这些微组构常常递变成致密泥晶。虽然其确切的成因和形成过程还不太清楚,这些弥散的凝块状泥晶似乎代表了细胞外聚合物质的钙化作用,也可能是这些聚合物所捕获的泥晶。(3) 钙化鞘泥晶。微生物外部的多糖保护鞘
22、的钙化作用常常形成易于识别的钙化化石,其中很多似乎是受到浸染的蓝藻菌鞘,这些蓝藻菌包括A n2g ustucel l ula ri a、Ca yeu x ia、Gi rv anell a等 。但是 ,由于与 其他化 石(如A rchaeolitho porell a、B at h pl et2zell a、Sh amovella等)的基质雷同,有时难以确定其微生物成因2 5。(4) 球粒泥晶。是指成因不明的球状泥晶聚集物 ,大小从粉砂级到砂级,对其成因历来存在多种认识 26,常常是现代热带碳酸盐沉 积物的主要组分,在更新世生物礁中常以原地沉淀物形式产出。这些粉砂级大小 的球 状镁 方 解石 还
23、 被当 作 胶 结 物组构 26,又被认为是由自形方解石晶体所镶嵌的钙化细菌聚集物。总的来讲,球粒似乎是古代生物礁和叠层石中较为普遍的微生物沉淀物27228 。11112 微亮晶和亮晶微生物岩中的微亮晶和亮晶,是指那些在微生物岩中的颗粒、 生物组织以及矿物表面呈外部结壳和外壳形式发育的纤维状、 等轴状和树枝状亮晶沉淀物。主要常见于淡水灰华、 喀斯特地表以及球粒的包覆层中,而且对石灰华丛的贡献较大 29 。这些表1 微生物碳酸盐岩的常见组分及其可能的微生物成因解释(引自Riding 13)Table 1Co mmon componentsof microbialcarbonate s and t
24、 heirpo ssible microbial origins( From Riding13)主要组分进一步细分可能的微生物成因解释泥晶致密的泥晶钙化细菌细胞 、 微生物白垩 、 钙化微生物膜凝块状泥晶细胞外聚合物质的钙化作用以及捕获的泥晶钙化鞘泥晶浸染的蓝藻菌以及其他的微生物钙化鞘球粒泥晶钙化细菌的聚合物微亮晶和亮晶根据微生物成因的不确定性程度,通常还包括:(1)在淡水灰华中的微生物亮晶;(2)球粒上的微生物亮晶;(3)石灰华丛中的微生物亮晶;(4)蓝藻菌丝状体上的微生物亮晶;(5)在细菌细胞上的晶体聚集物异成因颗粒微生物席捕获的颗粒孔隙在微生物礁中的裂缝、 窗孔 、 空洞名师资料总结 -
25、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 梅冥相/地学前缘( Eart h Science Frontiers)2007 , 14 (5) 225结壳的微生物成因还存在不同看法。这些微亮晶和亮晶也发育 在蓝 藻菌丝状体周围以及在细菌细胞上 ,形成一些特征明显的晶体聚集物如团球粒、 玫瑰花状结晶体 、 十字架状结晶体、 叶状和 哑铃状晶束等 30231 。11113 异成因颗粒微生物席捕获的颗粒是一些微生物碳酸盐岩如粘合叠层石的主要组分。
26、当捕获的颗粒为粉砂级、砂级或更大的情况下,粘合作用很容易识别。但是 ,捕获的泥晶则难以与细胞外聚合物内沉淀的泥晶相区分。捕获颗粒的泥晶化作用将增强微生物碳酸盐岩的细粒表象,其结果是 :虽然源自于微生物膜钙化作用的凝块状微组构很清晰,但是泥晶叠层石中的捕获作用和沉淀作用之间的相对重要性可能就变得不清楚3 2。叠层石结壳中的较大颗粒和泥晶杂基一样 ,表现出明显的捕获作用特征,并且前者常具有明显的抗重力作用特点,这与相邻岩石中由颗粒大小所显示出的选择性以及该选择性所表现出的捕获作用特点几乎一样 33 。11114 孔隙各种各样且大大小小的裂缝、 窗孔 、 空洞总是与微生物岩存在成因关联 25 。它们
27、包括形态不规则的窗孔 ,如凝块状组构中的微亮晶充填的空隙等,以及大型的潮坪晶洞如鸟眼等。综上所述,对微生物碳酸盐岩中的常见组分和组构的成因机制还存在不同的认识,其分布与产出环境广泛 ,包括了从海洋到大陆的一系列环境。112 微生物碳酸盐岩的成因类型微生物碳酸盐可以形成形形色色的岩石单元,就像在生物礁中那样,微生物碳酸盐可以成为主要组分 (如中国南方奥陶系红花园组的古钵海绵 34和二叠纪海绵生物礁 35) ,而在异成因沉积物以及后生动物为主的生物礁中又成为次要组分 36 。这些沉积的详细状况,即所反映的生物类型、 作用机制以及组分等 ,主要是微观的。它们的宏观特征容易识别 ,成为进一步分类的主要
28、特征。那些形成在水下沉积物面上的微生物碳酸盐岩被Riding 总结 为 4大类 :叠层石 、 凝块石 、 树形石和均一石。它们构成一系列穹窿状、 柱状 、 厚 层状和介壳状碳酸盐筑积体 。泉华和灰华多为半水生或暴露成因的产物,总体上只是部分属于微生物成因。在异化粒上发育的微生物包覆层形成核形石或泥晶套。其他的近地表或暴露沉积如喀斯特洞穴沉积和钙结壳,局部也包含较多的微生物组分。微生物沉积还可以作为悬浮作用中的颗粒堆积在海底或湖底,这种类型以白垩为代表 。立足于上述认识,那些在野外容易识别的微生物宏观组构就被用来定义微生物碳酸盐岩的主要成因类型(表 2)13 :叠层石(纹层状的)、 凝块石(凝块
29、状的 ) 、 树形 石 (树 枝状的 ) 和均 一石 ( 隐晶 状的 ) 。Riding 还进一步强调:它们的成因过程反映在亚类划分之中,如粘合状叠层石和骨骼状叠层石13 。根据宏观组构将微生物碳酸盐岩划分为4 大类 ,基本上达到了分类的目的,即创造有序而加深记忆,便于更加清楚地了解成因过程1 。表2微生物碳酸盐岩的主要类型(引自Riding13)Table 2Principalcategorie s of microbialcarbonate rocks(F rom Riding13)主要类型成因亚类叠层石(1)骨骼状叠层石; (2)粘合状叠层石; (3 )细粒状叠层石;(4)泉华叠层石;(
30、4)陆生叠层石凝块石(1)钙化微生物凝块石; ( 2)粗粒的粘合状 凝块石; (3)树枝状凝块石; (4)泉华凝块石;(5)沉积后2生物扰动形成的凝块石; (6)增生型凝块石; (7)次生凝块石树形石均一石如表 2所示的微生物碳酸盐岩的4 大类型,很明显可以归到生物作用类灰岩的粘结岩类 627 ,在海相沉积中这些微生物碳酸盐岩也存在三种产出形式 ,即生物礁 、 生物层和生物丘,加上产出形式可进一步划分为生物礁叠层石、 生物层叠层石、 生物丘叠层石等等 7 。对叠层石系列形态和各种微组构的生物控制作用机制和环境控制机制,包括其各种宏观形态如柱状、 层状 、 层柱状 、 丘状 、 锥状等等的生长机
31、制和地史演化等等,虽然取得了许多 研究进展17 ,但是还缺乏一个全面合理的解释。根据叠层石的外部形态和微组构特征的林奈法分类(总类 、 类 、 科 、群 、 形) 37238 尽管受到反对 39,但是其千奇百怪的宏观形态 ,总是难以完全运用水流作用机制去进行合理的解释,就像 对交错 层理 的水流 成因 的解 释那样 40。再者 ,在前寒武纪叠层石中,除了那些常常在硅化叠层石中发现的蓝藻菌化石外,叠层石形成的直接的微生物证据常常缺乏,这一困惑被称为 “前寒武纪之谜” 。因此 ,完全抛弃叠层石的林奈分类法似乎不太合适。也就是说 ,对于熟知的叠层石,还蕴含着许多还有待于进一步研究的问题。将微生物碳酸
32、盐岩归为大类 ,所存在的问题有二如果把凝块石作为一个类型,把核形石简单地4:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - 226梅冥相/地学前缘(Eart h Science Frontier s)2007 , 14 (5)归到叠层石之中是不合适的;其次 ,那些发育属于一种席底构造的 “纹理化构造” 灰岩 ,似乎也代表了一种特别的微生物灰岩沉积,而应该归入微生物碳酸盐岩的分类体系之中。2 新建议的微生物碳酸盐岩分类体系211
33、 核形石核形石常常与凝块石共生,前苏联地质学家将二者统称为微植石(microphytoli te) 而 与叠层石相区别。杜汝霖将凝块石(thrombolit e) 等同于花纹石(catagraphite) ,并认为微植石是核形石和花纹石的总称 37 。陈晋镳根据叠层石是微生物碳酸盐岩的一种类型的概念4 1,基于许多种岩石具有凝块结构而将凝块石(throm bolit e)译为“斑粒石” ,规则球状的称为 核 形 石 (oncolit e) ,不 规 则球 状 者 为 花 纹石 42。但是在进行微生物岩分类时,又未涉及到花纹石 ,强调了核形石应该与叠层石平行使用。尽管存在上述不同的认识,本文认为
34、不能将核形石简单作为“球状叠层石” 归到叠层石之中,使用 “微植石”似乎只强调这些微生物碳酸盐岩只是藻类生物作用的产物而与现代认识13 不相符合 ,因此规则和不规则球状的核形石(oncoli te) 应该与表2 中的凝块石、叠层石等平行使用,从而归入表2 所示的微生物碳酸盐岩的分类体系之中。关于核形石,杜汝霖 37 对以前的研究成果进行过全面总结,立足于个体形状大小、 个体外部和内部的构造及微构造等,采用林奈法将中国晚前寒武纪的核形石划分为3 个亚类 :具同心纹层构造的核形石 、 具放射状构造的核形石、 具同心纹层和放射状构造的核形石,并进一步划分为10 个群 。根据凝块石的形状 、 凝块的外
35、部形态、 凝块的大小和内部结构,将凝块石划分为3 个亚类 (多孔状凝块石、 凝块状凝块石 、 网状凝块石 )并进一步划分为8 个群 (表 3) 。核形石作为一种包覆颗粒,前人的林奈法分类可以借鉴 ,但是似乎其地层学意义不大,因为与凝块石一样 ,核形石也发育在前寒武纪到显生宙地层中。就像叠层石一样,核形石与凝块石多种多样的微组构和宏组构也难以简单地用水流作用来加以解释,表3 所示的林奈法分类似乎提示了这些具有不同特征的类型或多或少受控于微生物本身,就像不能简单地把鲕粒归为无机成因 26 ,43 那样 ,对这些组构的成因机制的合理解释也是一个难题之一。海洋环境中的核形石,以较为规则的球状和椭球状密
36、集产出,有大有小,常常发育在冲刷面之上而表现出高能沉积的特点,尤其以天津蓟县剖面高于庄组第三段灰岩中的鲕状核形石以及第四段白云岩中与叠层石共生的大型核形石最为典型 44 ,在第三段均一石灰岩中的冲刷面之上密集发育鲕状核形石(图 1( d) 所示 ) ;在高于 庄组第四段白云岩地层之中 ,块状叠层石生物层常常与中薄层均一石白云岩一起组成若干环潮坪型米级旋回,叠层石生物层中的冲刷面之上则发育大型核形石。这些核形石大小多为 510 cm(图 1(a)至(c)所示)。在广西高龙二叠系船山统马平组中的核形石常常以厚层块状的形式产出而成为 “核形石颗粒滩”(图 1(e)所示),核形石灰岩地层的总厚度可达百
37、余米 45 。那些常常与凝块石共生的核形石,形态多样 ,从规则球状到不规则球状 ,以贵州奥陶系红花园组灰岩中的核形石凝块石 (见图 1(f) 所示 ) 和伊迪卡拉系灯影组白云岩中的凝块石为代表(见图 1(g)所示)。在贵州中东部的大片区域,奥陶系红花园组为一套较为典型的生物礁岩石所组成的生物层,并在台地边缘增厚而成为具有地貌隆起的障积岩隆礁 34,台地内部相变为大片分布的生物层,造礁生物主要是海绵,如Ca2l at hi um和A rchaeoscy p hi a等。隐晶质泥晶(均一石) 将这些海绵生物粘结起来成为抗浪的高能实体,与其共生的是大量核形石凝块石灰岩。贵州乃至上表3核形石与凝块石分
38、类表(修改自杜汝霖37)Table 3Cla ssification of oncolite s and t hrombolites(Adaptedf rom Du Rulin37)类亚类群核形石具同心纹层构造的核形石Osagi a;P araos gi a;Pseudoosa gi a; Vol vat el la ; Ambi go2l amll at us;Tu ricat el l a具放射状构造的核形石Ast erros p heroi des; Ra diosus具同心纹和放射状构造 的核形石Pi lis phaeroides;Ni ngl an gi a凝块石多孔状凝块石Vesi
39、culari tes; Vesi cula ria ; Conj ert a凝块状凝块石V; G; N;y网状凝块石Mer mi cul i teslebosit esubecul ari tesHicero glp hit esaecovel l a名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 梅冥相/地学前缘( Eart h Science Frontiers)2007 , 14 (5) 227图 1 核形石的基本特点F
40、ig.1Photosshowing the elementary features of oncolites(a)天津蓟县高于庄组第四段中的块状叠层石生物层(岩礁)与中薄 层泥晶白云岩(均一石)构成的环 潮坪型米级 旋回;(b)照片(a)所示的叠层石生物层中的冲刷面及其发育在冲刷面之上的豆粒状核形石; (c)照片(b)中的核形石 的放大,大小多为510 cm ,镜 头盖大小为;()天津蓟县高于庄组第三段灰岩(均一石)中的冲刷面及 其发育在冲刷面之上的鲕状核形石(大小多为);( )广西高龙二叠系船山统马平组中的豆粒状核形石滩相灰岩; (f)贵阳乌当奥陶系红花园组中的核形石与凝块石灰岩; ()贵州
41、金沙岩孔伊迪卡拉系灯影组中的含凝块石核形石白云岩19 cmd12 mmeg名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 228梅冥相/地学前缘(Eart h Science Frontier s)2007 , 14 (5)扬子区的伊迪卡拉系灯影组白云岩,除了叠层石白云岩以外还广泛发育均一石、 核形石和凝块石,曹仁关对此进 行过系 统的研 究46 。核 形石 ,与 凝块石(又被称为花纹石、 斑粒石或变形石) 一样 ,常常与叠层
42、石共生 ,但有时又单独产出。表3 所示的林奈法分类体系尽管其地层学意义还难以确定,但是这种分类的方法和详尽的描述是可取的;这种详尽形态和微组构描述与分类详见曹仁关46 关于西南地区伊迪卡拉系微生物碳酸盐岩的研究。该研究成果是表 3 所示的分类的基础。核形石具有许多特点,如大小不一 ,单独产出,有时形成大型颗粒滩,广泛分布在各个地质时代,作为微生物碳酸盐岩的一种特殊类型不能简单地称为“球状叠层石” ,应该与凝块石 、 叠层石平行使用。大型豆粒状核形石与鲕状核形石之间是否存在微组构和产出环境的差异,同时具有同心状组构与放射状组构的核形石是否不只是受环境控制,为什么有时只发育核形石,具体造核形石的微
43、生物是什么,是否造核形石的微生物与藻凝块石的微生物存在差异,各种现象的沉积学意义如何 ,这些问题都有待于进一步研究。212 纹理化构造和纹理石将发育纹理化构造的泥晶灰岩称为纹理石,并将纹理岩纳入微生物碳酸盐沉积之中,这主要是基于纹理化构造及纹理石的广泛分布和特别的产出背景 。在天津蓟县剖面高于庄组第三段以灰岩为主的地层中 ,普 遍发育 图 2 所示 的两种 特殊 的沉 积构造 44:一种是最为普遍的纹理化构造(图 2(a) ) ,另一种是发育在上部中薄层藻泥晶灰岩中的“臼齿状构造 (molar2toot h struct ure) ” (图 2( b) ) 。初步研究推测 ,臼齿状构造属于一种
44、与微生物相关的沉积构造 ,其形成环境要比纹理化构造深一些,纹理化构造的形成环境又深于叠层石,因而得出一个 “潮坪相叠层石 高能浅缓坡叠层石 岩礁 浅缓坡纹理化构造 中缓坡至深缓坡臼齿状构造”的系列分布的初步认识 44。进一步的观察表明,在中元古代高于庄组 中的纹理化构造(图 3(a) ) 常常作为潮下型碳酸图 2 灰岩层中的纹理化构造纹理石灰岩和臼齿状构造均一石灰岩F2( )代表天津蓟县剖面中元古界高于庄组第三段中厚层灰岩中的发育纹理化构造的纹理石灰岩; ()则是高 于庄组第三段 中发育臼齿状构造(箭头所指)的均一石灰岩;( )是指贵 州湄潭黄 连坝剖面 寒武系清 虚洞组中 部灰岩中 发育纹理
45、 化构造(局部白 云石化)的纹理石白云 质灰岩; ( )为贵阳水田坝剖面三叠系大冶组下部发育纹理化构造的纹理石灰岩ig. 2Photos showing the laminae structure and the molar tooth struct ure developedin limestone bedsabcd名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 梅冥相/地学前缘( Eart h Science Fronti
46、ers)2007 , 14 (5) 229图 3 天津蓟县剖面高于庄组第三段中的纹理石灰岩和均一石灰岩Fig.3Photos showing t helaminite and the leiolite limesto nesin the third memberofthe GaoyuzhuangFormation at the Jixian s ection照片(a)为纹理石灰岩中的纹理化构造;(b)由纹理 石灰岩(“a”)和均一 石灰岩(“b”)组 成的米级 旋回,以及在均一石 灰岩中由粉砂级内碎屑灰岩(“c”)充填的冲刷 面构造(“d”)。因此,纹理石总体 形成环境要深于均 一石盐岩米级旋
47、回的下部单元(图 3( b) ) ,说明纹理石灰岩的产出环 境要 深于发育臼齿状构造的均一石灰岩 ,因此上述变化序列应该修正为“潮坪相叠层石高能浅缓坡叠层石岩礁(或叠层石礁 ) 中缓坡至浅缓坡臼齿状构造均一石灰岩 浅缓坡纹理化构造纹理石灰岩” ,也就是说纹理石灰岩的形成环境不但深于叠层石碳酸盐岩,而且深于均一石灰岩。要强调的是 ,对这种纹理化构造的确切成因机制还有待于更加深入的研究。对于纹理化构造,为了与叠层石相区别,也曾经将其描述为 “层纹石构造” 47 。这种纹理化构造单个纹层的厚度多为015 115 mm ,明显不同于水平状叠层石(层纹石)。初步认为这种纹理化构造实际上就是 未 受到 改
48、 造的 席 底构 造 ,类 似 于“有 机纹理” 48249 。无独有偶,在显生宙也见到这种类似的纹理化构造,如在寒武系清虚洞组灰岩中(图( ) )以及在三叠系大冶组灰岩中(图( ) )就发育这种类似的沉积构造 525。图所示的纹理化构造则是属2 c2 d022名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - 230梅冥相/地学前缘(Eart h Science Frontier s)2007 , 14 (5)于发育在席底上的未
49、受到水流或其他作用改造过的“第五类原生沉积构造”。它们发育在灰岩之中,较为快速的胶结和石化作用使它们得到了完好的保存而未受到水流作用和其他作用的破坏与改造,成为真正代表原生面貌的席底构造48249 。这种纹理化构造的显微特征等还有待于进一步研究。 “竹叶状砾屑灰岩”反映了同沉积海底胶结和石化作用所形成的席底 ,它们广泛发育在前寒武纪至早奥陶世以及其他生物 灭绝事 件之后 的地 质时 代 ,如 早三 叠世等 10 ,53,代表了生物大灭绝事件之后底栖微生物群落孤军奋战的荒凉海底的特殊生境而显示出“灾后泛滥” 的特点 ,图 2 所示的纹理化构造就是这种荒凉海底的典型标志。清虚洞组中的纹理化构造不但
50、发育在席底较为发育的寒武纪至早奥陶世,而且处在黔东世末期(传统的早寒武世末期) 54 的三叶虫灭绝事件期或稍后的时代 55 ;三叠系大冶组灰岩中的纹理化构造,则发育在三叠世早期,即位于二叠纪末期生物大灭绝事件之后的特殊时期,初步观察这种纹理化构造灰岩逐渐向上变为发育后生动物遗迹化石和生物扰动构造的灰岩层,这种变化有可能代表了随着生物复苏期间海底环境由席底逐渐变为混合底的状况。 类似的纹理化构造还普遍发育在黔南至广西较深水背景之中的泥盆系代化组或榴江组的上部 56258 ,代表了弗拉斯期末期生物大灭绝事件之后的以发育席底为特征的海底环境状况。上述现象构成了较为奇特的地质现象,有可能表明 ,以蓝藻