北京西郊下苇甸剖面寒武系崮山组叠层石生物丘的沉积组构

北京西郊下苇甸剖面的崮山组,属于寒武系第三统顶部,自下而上从陆棚相泥灰岩向上变浅至鲕粒滩相灰岩,组成一个淹没不整合型三级沉积层序。在该组上部的一层块状鲕粒滩相颗粒灰岩中,发育串珠状分布的、可以归为叠层石生物丘的穹窿状构造。这些叠层石生物丘,典型的地势隆起和突变的边界代表了明显的早期石化作用特征。叠层石生物丘中的柱状叠层石,为典型的泥晶相叠层石,其内部除了黏结较多的三叶虫生物碎屑外,还不均匀地分布着放射-纤维状方解石(或文石?)组成的底栖鲕粒。这些底栖鲕粒,以其较小的粒径、多样的类型、平滑但不连续的鲕粒圈层以及外部边缘的泥晶套等特征,明显区别于宿主岩石中的颗粒滩相悬浮鲕粒,而且表现出较为明显的与微生物活动相关的微组构。鉴于叠层石是典型的微生物席建造物,该叠层石生物丘特别的宏观和微观沉积组构还可以进一步将其归为较为典型的"微生物礁",从而成为研究中奥陶生物大辐射事件之前贫乏骨骼的浅海环境的沉积作用样式、以及更加深入理解这一特殊时期的微生物造礁作用特征提供了一个较为典型的实例。

华北地台东北缘寒武系芙蓉统叠层石生物丘中的钙化蓝细菌

华北地台东北缘的芙蓉统,大致为长山组和凤山组所组成,可以进一步划分为3个三级沉积层序;层序划分主要基于沉积相序列的旋回性所代表的沉积趋势,较深水的陆棚相钙质泥岩和深缓坡相条带状泥晶灰岩和泥灰岩组成的凝缩作用序列、与高水位体系域和强迫型海退体系域的中至浅缓坡相碳酸盐岩组成的总体向上变浅序列,是这些三级沉积层序的基本构成,从而形成了较为典型的淹没不整合型层序。那些典型的叠层石生物丘,类似于微生物礁,主要发育在长山组和凤山组下部构成的三级层序的强迫型海退体系域之中,代表了缓坡型台地中相对海平面下降阶段的沉积记录。这些叠层石生物丘中的叠层石,泥晶和微亮晶是其基本构成,最为特征的是发育着一些典型的钙化蓝细菌化石,表明了这些寒武纪芙蓉世的叠层石生长于蓝细菌主导的微生物席的钙化作用之中。最为重要的是,在构成叠层石生物丘的粗糙纹层柱状和穹窿状叠层石中,较为普遍地发育着"石松藻(Lithocodium)";这种谜一样的钙化蓝细菌化石,与其他的钙化蓝细菌化石一起,表明了寒武纪叠层石形成过程中复杂的微生物沉淀作用,成为窥视叠层石生长和石化过程中重要的微生物作用信号。就像其名称所蕴含着的高级绿藻中的松藻(Codium)的涵义一样,"石松藻(Lithocodium)"状的钙化蓝细菌,多描述于中生代的微生物碳酸盐岩中,而且还常常被解释为结壳状有孔虫或"海绵骨针的网状物",其生物亲和性还存在着剧烈的争论。因此,华北地台东北缘寒武系芙蓉统中的叠层石生物丘,特殊的层序地层位置代表了较为典型的强迫型海退沉积记录,特别的钙化微生物构成代表着叠层石生长和石化过程中复杂的微生物作用信号,成为深入了解"寒武纪-早奥陶世微生物碳酸盐岩复苏期"和"显生宙早期第一幕蓝细菌钙化作用事件"中的微生物造礁和成丘作用的典型实例。

河北秦皇岛驻操营剖面张夏组鲕粒滩叠层石生物丘特征及沉积环境

河北秦皇岛驻操营剖面寒武纪地层出露完整且连续,在苗岭统张夏组顶部发育叠层石生物丘。结合野外资料和镜下观察,分析研究区柱状(穹窿状)叠层石特征及沉积环境。结果表明:河北秦皇岛寒武系张夏组顶部强迫型海退体系域发育叠层石生物丘与高能鲕粒滩相灰岩,二者交互产出,代表华北地台寒武纪海平面缓慢下降过程的碳酸盐沉积。张夏组叠层石致密泥晶中可见保存较好的丝状钙化蓝细菌鞘化石及窗格状组构,揭示叠层石形成于光合作用微生物席或微生物膜复杂的钙化作用;可见少量与硫酸盐还原细菌诱发沉淀作用有关的黄铁矿残余物。该结果为研究寒武纪叠层石沉积环境提供实例。

现代碳酸盐叠层石的重要进展及意义

作为记录地球早期生命历史的代表物,叠层石已经从35亿年追溯到了古老的37亿年。叠层石为早期生命的存在提供了间接证据,特别是现代碳酸盐叠层石的形成,更加证实了叠层石是蓝细菌生物席的钙化建造物。在现代碳酸盐叠层石中,以下地区的碳酸盐叠层石经前人长期研究已取得一些进展:巴哈马台地的粗粒叠层石、澳大利亚超盐度环境中的细粒叠层石、巴西东南部超盐度潟湖中的细粒叠层石。基于前人的研究成果,通过对现代碳酸盐叠层石的生长机制,以及复杂的微生物活动和沉积过程的追溯,认为本溪火连寨剖面寒武系张夏组中部的叠层石生物丘与现代碳酸盐叠层石存在明显差异,说明现代叠层石的沉积模式还不能完全应用在古代叠层石中。因此,现代碳酸盐叠层石和古代叠层石的对比,可以进一步为了解寒武纪叠层石的构建以及微生物碳酸盐岩工厂提供丰富的思考途径。