蓝细菌微生物席主导的芙蓉统均一石生物丘:以河北涞源祁家峪剖面为例

基于中等尺度的构造特征,常常将微生物碳酸盐岩划分为四个类型:纹层状的叠层石、凝块状的凝块石、贫乏构造的均一石、树枝状的树形石;在其中,均一石被定义为相对贫乏构造和非晶质的中等构造,而且作为'隐秘微生物'的同义语曾经与凝块石相混用。华北地台的芙蓉统,包括长山组和凤山组,可以进一步划分为3个淹没不整合面型三级沉积层序;在这些三级层序的强迫型海退体系域中,常常集中产出各种微生物碳酸盐岩所主导的生物丘,河北涞源祁家峪剖面的芙蓉统就是一个较为典型的实例。在该剖面,两套较为典型的均一石生物丘灰岩构成了较为壮观的沉积学现象,其内部特别的非均一组构与贫乏构造的宏观特征形成了强烈的反差,从而将这些均一石生物丘特征化,包括:①钙化蓝细菌化石如基座菌、葛万菌,以及可以类比于第谷菌的丝状蓝细菌鞘化石;②底栖鲕粒;③肾型菌状的钙化生物膜残余物;④海绵木乃伊;⑤底栖鲕粒填充的生物潜穴;⑥包覆着海绵木乃伊和生物潜穴的微叠层石。这些特征,表明了这些均一石生物丘可能形成于蓝细菌细胞外聚合物质(EPS)复杂的钙化作用,而且这样的EPS是蓝细菌微生物席及其内部的多重状生物膜的基本有机基质构成。由于均一石缺乏现代可以类比的典型实例,而且在其命名之后也很少描述在在古老的地层记录中,所以,河北涞源祁家峪剖面芙蓉统中的均一石生物丘为了解均一石形成的复杂机理提供了一个最为典型的实例。

河北涞源祁家峪剖面寒武系层序地层划分

河北涞源祁家峪剖面寒武系出露连续,层序界面清楚且沉积现象丰富,是进行华北地台寒武系层序划分的较为典型的剖面之一。在新的寒武系年代地层框架下,依据地层的叠置形式、纵向上的沉积相变化及其内部的旋回特征,将该剖面寒武系划分为8个三级层序。结果表明:研究区域从馒头组、毛庄组的"TST+HST"沉积序列转变为"CS+HST"的淹没不整合型层序序列,反映出从混积潮坪沉积序列向缓坡型碳酸盐台地的演化过程,也意味着华北地台寒武系碳酸盐台地从发展阶段向成熟阶段的重大转变;该剖面芙蓉统内部的竹叶状灰岩与长山组顶部、凤山组第1个三级层序顶部发育的均一石生物丘代表了华北地台寒武系末期"贫乏骨骼的风暴海"以及"随着后生动物辐射,微生物碳酸盐岩也在增加"两大特殊沉积现象较为典型的沉积样式。基于层序地层框架内的沉积相叠加方式和地层记录中旋回特征的描述,对河北涞源祁家峪剖面进行层序地层划分,将为探索华北地台在太行山北缘广泛分布的寒武系提供参考实例,也为今后更大区域范围的对比研究提供线索。

华北地台寒武系芙蓉统均一石沉积组构分析

华北地台寒武系芙蓉统长山组发育系列均一石生物丘,选取河北涞源祁家峪剖面与山西大同口泉剖面,由宏观至微观尺度分析两地同期均一石的形态学及碳酸盐岩微相形成机制与微组构特征。结果表明:宏观上,祁家峪和口泉剖面均一石位于寒武系芙蓉统长山组三级层序顶部,发育于浅缓坡相泥晶灰岩,在相对海平面下降阶段存在均一石的统一建造模式;微观上,两个剖面均一石内部微生物化石种类较为相似,主要包括附枝菌(Epiphyton)、葛万菌(Girvanella)及肾形菌(Renalcis),在均一石形成过程中有微生物席及其内部复杂的钙化作用的参与,黄铁矿颗粒的发育指示在微生物席组成上的复杂性。祁家峪和口泉剖面均一石内部微生物化石存在差异,在相似的形成机制中受局部环境等因素的影响,也代表微生物席内部蓝细菌种类的多样性组合。该结果为进一步探讨均一石的形成机制及微生物席内部钙化作用提供研究思路。