北京西山下葦?shù)槠拭嫣厥獬练e現(xiàn)象對(duì)比.docx

1、第41卷第2期2017年6月Vol.41No.2Jun.,2017地質(zhì)學(xué)刊JournalofGeologydoi:10.3969/j.issn.1674-3636.2017.02.008北京西山下葦?shù)槠拭嫣厥獬练e現(xiàn)象對(duì)比付茜(中國(guó)石化江蘇油田勘探開發(fā)研究院，江蘇揚(yáng)州225100)摘要:北京西山下葦?shù)槠拭婀躺浇M和鳳山組地層分別屬于寒武系第三統(tǒng)和芙蓉統(tǒng)。其中，崗山組發(fā)育淺水登層石生物丘，鳳山組發(fā)育淺水疊層石生物層，二者都發(fā)育深水環(huán)境碳酸鹽泥丘，代表了碳酸鹽巖沉積的多樣性;大量存在的不同類型的竹葉狀礫屑灰?guī)r，代表了“風(fēng)暴?！睍r(shí)期特殊的沉積組構(gòu)。特殊沉積組構(gòu)作為寒武紀(jì)貧乏骨骼風(fēng)暴海后中奧陶世生物大輻射

2、前的特殊現(xiàn)象，為研究較深水背景下微生物造瞧作用提供了典型的巖石記錄，同時(shí)也代表了這一特殊時(shí)期的沉積作用樣式。關(guān)鍵詞：寒武紀(jì);登層石;竹葉狀礫屑灰?guī)r;生物丘;下葦?shù)槠拭?北京西山中圖分類號(hào)：P588.2站8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1674-3636(2017)02-0218-06。引言寒武系存在著大量的風(fēng)暴沉積產(chǎn)物一竹葉狀礫屑灰?guī)r(Pratt,2002),這一非同尋常的時(shí)期稱為“風(fēng)暴?！睍r(shí)期。在早古生代地質(zhì)時(shí)期，生物大輻射事件發(fā)生在早奧陶世(梅冥相等,2015),由于缺乏生物骨骼沉積層(蔡佳等,2016),這一時(shí)期的海洋也是“貧乏骨骼海洋M(Prussetal.,2010)。碳酸鹽巖沉積現(xiàn)象具有

3、多樣性(Riding,2006),典型的碳酸鹽泥丘(Wood,2001),深水條件下所代表的特殊沉積現(xiàn)象(錢邁平等,2015),表征底棲自生泥晶工廠(Pomaretal.,2008)oBoggs(2009)提出“生物丘”的概念:“一種穹窿狀、透鏡狀或其他形狀的塊狀體，邊界清晰，其內(nèi)部主要固若生物建造，鑲嵌在巖性不同的正常巖石之中”。具有一定抗浪性，由致密泥晶組成的疊層石生物丘可理解為“微生物礁(Riding,2002)。疊層石作為地球上早期生命的指示者(Allwoodetal.,2007),是微生物與沉積組分相互作用的產(chǎn)物，形成于一個(gè)寬廣的、相對(duì)平坦寬闊的“碳酸鹽席”。疊層石是微生物席中非骨骼

4、的碳酸鹽顆粒，形成生物紋層單元(Reitner,2004)。1研究區(qū)層序地層特征北京西山寒武系發(fā)育極好，受永定河深切河曲的切割，露頭十分完整，是華北寒武系典型剖面之一(項(xiàng)禮文,1981)(圖1)。寒武紀(jì)尚山組地層，在新的寒武系年代地層背景下(郭麗娜等,2012),相當(dāng)于寒武系第三統(tǒng)古丈階(彭善池等,2005；彭善池,2006,2008)o沉積相序列為陸棚相一深緩坡相-中淺緩坡相-斯粒灘相，沉積模式是一個(gè)比較典型的淹沒不整合型三級(jí)沉積序列(Catuneanuetal.,2009)o周山組下部屬凝縮段CS單元，以陸棚相泥灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r透鏡體及鈣質(zhì)泥巖為主；國(guó)山組中部，早期高水位體系域EHST單元，

5、中緩坡相泥晶條帶泥質(zhì)灰?guī)r至淺緩坡相魴?；?guī)r，海平面上升且上升速率逐漸變小，泥晶灰?guī)r層變厚；南山組上部，晚期高水位體系域LHST由厚層塊狀頃?；?guī)r組成,淺緩坡相鈣質(zhì)泥巖至顆粒灘相厚層第i粒灰?guī)r，這一沉積序列組成比較典型的潮下型米級(jí)旋回(Meietal.,2000)。從該尚山組整體來(lái)看，深水凝縮段CS的竹葉狀灰?guī)r透鏡體以及大小不一的泥晶生物丘細(xì)粒物質(zhì)與淺水晚期高水位體系域LHST厚層塊狀頤?；?guī)r粗粒物質(zhì)形成對(duì)比。收稿日期：2016-12-05;修回日期；2016-12-18；編輯：徐旭峰侯鵬飛基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“華北克拉通北緣寒武紀(jì)生物丘沉積組構(gòu)多樣性研究(41472090)作者簡(jiǎn)介:

6、付茜(1991-)，女，助理工程師，主要從事沉積地質(zhì)及油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作,E-mail：1084202520風(fēng)山組位于北京西山下葦?shù)槠拭孳饺亟y(tǒng)最上部，該剖面以不發(fā)育顆粒灘相斷粒灰?guī)r為特征。鳳山組可以劃分為2個(gè)三級(jí)層序，該三級(jí)層序界面巖性變化有相似的特點(diǎn)，界面的下伏地層為含泥質(zhì)條帶厚層塊狀泥品灰?guī)r，上覆地層為含泥品灰?guī)r透鏡體的鈣質(zhì)泥巖，是淺一中緩坡相一陸棚相-深緩坡相突然快速海侵加深的結(jié)果，該界面是較為典型的淹沒不整合層序界面。以鳳山組其中一個(gè)層序界而為例，其底界面是淹沒不整合型層序界面的過(guò)渡界面，而頂界而為典型的淹沒不整合層序界面。在這些三級(jí)層序中，凝縮段CS由陸棚相鈣質(zhì)泥巖以及泥晶灰?guī)r透

7、鏡體組成,高水位體系域HST由泥質(zhì)條帶泥品灰?guī)r組成，且自下而上泥質(zhì)條帶變薄變少。圖1北京西山下葦?shù)楦蠲嫖恢檬疽鈭D1-地層界線;2斷層；3地名;4剖面;5-河流；6-第四系；7#羅系;8二疊系;9.石炭系；1。奧陶系；11塞武系Fig.llocationoftheXiaweidiansectionoftheWesternHillsofBeijing2周山組特殊沉積組構(gòu)特征圄山蛆下部，局部可見深水塊狀泥品生物丘灰?guī)r(圖2)，表現(xiàn)為淺灰色不規(guī)則塊狀物.鑲嵌于圍巖之中，與圍巖之間的邊界發(fā)育為突變狀，圍巖多為深灰色至灰綠色泥灰?guī)r，是-種較為典型的碳酸鹽泥丘(Wood,2001),為深水條件下所代表的特殊

8、沉積現(xiàn)象，表征底棲自生泥晶工廠(Pomaretal.,2008),與生物丘所代表的淺灰色泥晶灰?guī)r形成鮮明的對(duì)比(錢邁平等，1994)。圖2尚山組下部泥灰?guī)r中小型泥晶生物丘Fig.2SmallmicritebiherminmarlstoneinthelowerpartofGushanFormation除了碳酸鹽泥品生物丘發(fā)育之外，在餌山組深水細(xì)粒沉積地層中還發(fā)育有竹葉狀礫屑灰?guī)r透鏡體，這些風(fēng)暴海(Prattetal.,2007)時(shí)期的沉積物可歸結(jié)為2種。(1) 礫屑主要由泥品灰?guī)r組成(圖3a),大小各異，毫米到厘米級(jí)均有分布，多為次棱角狀或次圓狀，礫石多為扁平狀且呈水平狀展開，局部可見在瓦狀或反

9、登瓦狀排列，礫石與圍巖呈突變接觸且?guī)r性差別較大，這都表明礫石是由強(qiáng)風(fēng)暴流從較淺水背景帶來(lái)的碎屑物質(zhì)在深水環(huán)境下的沉積，被解釋為薄層風(fēng)暴成因的竹葉狀礫屑灰?guī)r，屬異地型風(fēng)暴沉積(Sepkoski,1982),其間缺乏生物骨骼沉積層，進(jìn)一步說(shuō)明寒武紀(jì)時(shí)期海洋是“貧乏骨骼海洋”(Pmssetal.,2010)的基本特征。(2) 礫屑同樣由泥晶灰?guī)r組成(圖3b),大小各異，以厘米級(jí)居多，多為次圓狀，分選中等，水平展開,呈疊瓦狀排列，在陸棚相較深水環(huán)境中沉積的大量塊狀碳酸鹽生物丘灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育柱狀疊層石，該登層石中捕獲了少量竹葉狀礫屑灰?guī)r，說(shuō)明與微生物新陳代謝活動(dòng)有關(guān)的微生物的鈣化作用以及風(fēng)暴沉積作用之間的

10、相關(guān)性，是一種深水環(huán)境下特殊的沉積構(gòu)造。（a）鈣成泥巖中竹葉狀礫所矢巖（h）登層石旁發(fā)育的竹葉狀礫屑灰樣圖3海山組下部沉積特征Eig.3SedimentaryfeaturesofthelowerpartofGushanFormation(a)wormkalkcalciruditeinthecarbonaceousmu)wormkalkcalciruditebesidelhestminatolites在晚期，高水位體系域LHST編粒灘相中發(fā)育擇層塊狀緬?；?guī)r,這地觸?；?guī)r中乂發(fā)育了2個(gè)明顯的穹窿狀構(gòu)造（圖4a）,呈串珠狀分布，并未緊密相連，將其定義為生物丘灰?guī)r（Meietal.,2（X）5）,這

11、些登層石fH成*庭狀構(gòu)造.與周圍高能舶粒灘相塊狀醐?；?guī)r巖性大為不同（圖4a）不僅如此，生物丘灰?guī)r與周圍宿主巖石之間存在止常明顯的突變邊界（圖4b、c）.無(wú)論是左側(cè)邊界（圖4h）還是頂界（圖4-），均呈現(xiàn)凹凸不平的突變過(guò)渡，這特征顯現(xiàn)出明顯的早期石化特點(diǎn)其中發(fā)育疊層石，這些,層石生物丘內(nèi)部由柱狀柱層石（圖4d）構(gòu)成，柱狀體不分叉且近F平行排列這些疊層石密集垂1,1生長(zhǎng).紋層細(xì)密，柱體高約數(shù)I聞米*些柱體甚至高達(dá)Im左右.柱體寬度約610on（圖4r）JI-中不發(fā)育造礁骨架后生動(dòng)物.但發(fā)育在高能環(huán)境中具有定的抗浪性出呈現(xiàn)出明顯的地勢(shì)起伏特征.與Riding（2002）描述的起物礁概念極為相符，故

12、將該生物勇堂結(jié)為“微生物颼”.與附11組下部的泥品生物丘（圖2）形成r鮮明的對(duì)比圖4尚山蛆上部微層石生物丘特征()牛物G.宏觀特征；(h)生物丘左側(cè)突變邊界(籥頭所指)；(3牛物丘頂部突變邊界(箭頭所指)：(ushanFormation(a)nwniG-alun1ofthrbiolu-nn；(b)abruptluiin(lanIhrlefto(biolwmi(arrowhead)；()abruptlMiunlanatlhili*nn(airowhcixl);(inat)lit*bhiMrvmelimestoneinthelowerpartofbiohrmiaixllargewaterwaysw

13、ithinthebiohrnn；(l)srtlimrntarycharacUTofbiohermIwinguncutthrough芙蓉統(tǒng)地層中發(fā)育竹葉狀礫屑灰?guī)r，代表一種（圖6b）,說(shuō)明搬運(yùn)距離較短旦受到多次風(fēng)暴流作風(fēng)暴沉積環(huán)境。這些礫屑灰?guī)r大致可以分為3種:第一種為異地沉積型（圖6a），破碎的礫屑由強(qiáng)風(fēng)暴用；第三種為原地沉積型（圖6e），可能為-次風(fēng)暴作用的沉積產(chǎn)物。各種類型竹葉狀礫屑灰?guī)r的發(fā)流從較淺水環(huán)境中帶來(lái)；第二種為準(zhǔn)原地沉積型有，代表了寒武紀(jì)風(fēng)暴海介殼骨骼沉積缺乏的特征。（a）風(fēng)山組中部異地娘竹葉狀礫峭蚣（l）/4llim下部準(zhǔn)原地映竹葉狀礫部版巖（C）風(fēng)山fUF部說(shuō)地型竹葉狀礫肝灰

14、巖圖6鳳山蛆竹葉狀礫屑灰?guī)rFig.6WormkalkcalciruditeintheFengshanFormation(a)allopatricwormkalkcalciruditeinthemiddleoftheEengshanFormalion；(b)parautochthonouswormkalkcalciruditeinthelower|artoftheFengshanFormation:(c)autochthonouswonnkulkcalciniliteinthelartoftheE*ngshunFormation芙蓉統(tǒng)風(fēng)山組海侵體系域TST單元中可見成層發(fā)育的柱狀疊層石灰?guī)r沉積在

15、較深水的細(xì)粒沉積物中，成為較典型的登層石生物層（圖7a）,生物層厚度約為24m,橫向上可延伸數(shù)米。這些登層石柱體總體相互平行，柱體較直，紋層密而薄，紋層穹窿狀不明顯（圖71）o在登層石內(nèi)部捕獲了具有鐵質(zhì)汶染圈的竹葉狀礫屑灰?guī)r（圖7c）。(砰柱體內(nèi)部發(fā)ff帙成浸染圈的竹葉狀礫時(shí)(a)松層石生物層(b)構(gòu)成度層石生物層的柱狀在層石圖7鳳山組下部整層石生物層宏觀特征Fig.7MacrofeatureofthestromatoliticbiostromeinthelowerpartoftheFengshanFormation(a)diMant%i*HoftheMninuilolilicbiinslnt

16、mc；(b)Ihrslniniatolilicbiuslnnwof-liiiniiarMnrnatolih;(c)HonnkalkcalcinxlilcfcmiginouK-diwnHiuilnlrirvlruilhinMninuitolihs4結(jié)論(1) 曲山組疊層石生物丘產(chǎn)出環(huán)境相對(duì)較淺,為高能醐粒灘相環(huán)境風(fēng)山組移層石生物層產(chǎn)出環(huán)境相對(duì)較深,陸棚至深緩坡背聯(lián)中，盡管產(chǎn)出環(huán)境不同，但為了解“風(fēng)暴?！边@特殊的海洋環(huán)境提供例證，代表了碳酸鹽巖沉積樣式的多樣性。柱狀餐層石所代表的環(huán)境與以前認(rèn)識(shí)的高能環(huán)境有所出入需要雨新思號(hào)。(2) 深水環(huán)境所產(chǎn)出的小型泥晶生物丘，與較淺水環(huán)境產(chǎn)出的登層石生物丘.4

17、明顯不同，代表了生物丘發(fā)育的多樣性。關(guān)于在層石與其產(chǎn)出環(huán)境的關(guān)系，還需要進(jìn)一步深入思考和研究。參考文獻(xiàn)蔡佳,吳克強(qiáng)，王WJ,等,2016.南黃海盆地南部坳陷占近系阜寧組沉枳相分析J.地質(zhì)學(xué)刊.40(1):125-134.郭麗娜.郭榮濤.2012.國(guó)際詢?nèi)浼o(jì)地質(zhì)年代友好分方案研兗進(jìn)展J.地質(zhì)學(xué)HJ36(1)：l-7.梅冥相.劉麗.胡蝮,2015.北京西郊寒武系鳳nim層石生物層JL地質(zhì)學(xué)報(bào).89(2):440-46().也善池.BOBCOCKI.K.2(M)5.全球塞武系年代地層再劃分的新建議J.地層學(xué)雜志,29(l)：92-93.倍善池,2006.全球塞武系四統(tǒng)劃分框架正式確立J.地層學(xué)雜志

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