湖北峡东地区“盖帽碳酸盐岩”中燧石条带的地球化学特征及其古环境意义

湖北峡东地区新元古代陡山沱组一段的"盖帽碳酸盐岩"中发育有保存良好,与白云岩界线截然,顺层产出的燧石条带。利用硅酸盐的BrF5硅氧同位素分析方法对燧石条带进行测试,得到较高的硅同位素(δ^(30)Si_(NBS-28)为0.4‰~1.7‰)和氧同位素(δ~18O_(V-SMOW)为24.0‰~26.6‰)组成。燧石条带可能为温暖的滨海相化学沉积产物,氧同位素测温得到的沉积海水温度为35.4~47.7℃。燧石条带的Al/(Fe+Mn+Al)为0.43~0.50,Si/Al比值为257~269,表明燧石条带形成过程中有少量的陆源物质参与,而较低的∑REE(2.19×10^(-6)~3.59×10^(-6)),Ce正异常(1.20~1.24)和U/Th比值(3.75~14.45)上则明显带有热水沉积的特征。燧石条带的硅质可能主要来自远源火山热液活动,在温暖的滨海环境达到硅质饱和而形成的化学沉积,同时验证了早期研究者认为的"雪球事件"冰后期环境温度曾一度极为温暖的猜想。

华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH<7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。

碳酸盐岩中燧石条带成因争鸣——以北京西山中元古界雾迷山组为例

北京地区中元古界雾迷山组主要由燧石条带白云岩、燧石结核白云岩、叠层石白云岩和少量含陆源粉砂质碎屑的白云岩组成,广泛出露于北京山区,厚度2000~3500 m。以雾迷山组为代表的大量中元古代硅质沉积物的物源和形成原因,一般教科书均认为层状燧石为生物成因,结核状燧石为成岩交代成因。笔者等在北京西山等地多次野外考察发现,二维剖面上的硅质条带或硅质结核在三维实体上实际上是透镜状或席状(下一般称燧石席或硅胶席)。燧石席内部常包裹或胶结有下伏白云岩的砾石并且因混有有机质等,表现为各种暗色或杂色。硅胶席在上覆白云质沉积物堆积之前与其周围的白云质灰泥和粒屑几乎同时形成,燧石透镜体与白云质沉积物之间存在着相互穿插、包裹的关系,但彼此之间边界清晰,无论是白云石粒屑还是燧石席都没有任何被交代痕迹。因此,笔者等认为:燧石“结核”是硅胶聚集成席,再经压实、固化的结果,其浑圆状边缘是水下硅胶与沉积介质的相变面。硅胶固化作用是北京西山中元古界雾迷山组中原生燧石的唯一成因。在成岩重力压实过程中,连续分布的原生硅质沉积物会形成布丁或“结核”构造。白云质灰泥和粒屑的胶结速度明显快于硅胶的固化速度,遇地震等外力作用,软的硅胶席会沿着弱固结的白云岩裂隙向上侵入或向下挤入,形成硅质脉。遇有后期的岩浆侵入或热变质作用的改造,硅质条带和硅质结核的成分和颜色会发生相应的变化,质地变纯,颜色由深变浅,但是仍然保留原生的层理或纹理,容易被误认为是成岩期或成岩后硅质交代碳酸盐矿物而成。

华南埃迪卡拉系陡山沱组燧石条带中微体化石拉曼分析及化石埋藏学意义

华南埃迪卡拉系陡山沱组中的燧石条带保存了大量精美的微体化石,其成因还并不清楚。本文通过运用激光拉曼光谱仪、透射光显微镜对湖南张家界上斜坡相区田坪剖面陡山沱组下部泥质白云岩中燧石条带和其中保存的微体化石及赋存基质矿物进行分析,结果表明微体化石由残留的有机碳质构成并保存了精细的形态特征,均呈较弱的结构序列或组织特征,具有中等偏弱的成熟度。微体化石经历了中等级别的热改造,程度稍高于三峡地区标本,可能反映了更深的化石埋藏深度。赋存微体化石的硅质基质的矿物相识别为CT型蛋白石(opal-CT)与石英共存的过渡阶段和隐晶质石英,记录了自CT型蛋白石向石英的硅质相转变序列。孔隙水中的硅质以蛋白石的形式优先沉淀于微生物体周围,蛋白石随着时间而逐渐减少,并转变成为更稳定的隐晶质石英。本次研究中薄层燧石条带的成因类似于三峡地区陡山沱组燧石结核成因,形成于沉积物的微生物硫酸盐还原带。由微环境中的硫酸盐还原作用与黄铁矿的沉淀而引起局部pH值降低,导致方解石溶解与硅质沉淀,从而促使微体化石以有机质的形式特异保存于陡山沱组燧石条带中。

塔里木盆地西北缘埃迪卡拉纪—寒武纪转折期黑色岩系中硅质岩成因及其环境指示意义

埃迪卡拉纪—寒武纪转折期是地质历史上的关键期,全球范围内普遍发育一套黑色岩系,包括硅质岩、泥岩和白云岩。在这套黑色岩系中下部,发育了不同厚度的硅质岩,尤其是在塔里木盆地西北缘,黑白燧石条带韵律性互层且硅质岩分布变化大,其成因对寒武系玉尔吐斯组优质烃源岩形成环境具有重要指示意义。本文以塔西北地区新柯地1井这套黑色岩系中硅质岩为研究对象,运用岩芯观察、镜下薄片鉴定、主微量元素和稀土元素分析,研究硅质岩与有机质的成因及其二者之间的共生机理,硅质岩较高的Ti、V、Y、Ba等元素含量、较低的δ^(30)Si值(1.2‰~0.7‰)、明显的Ce负异常说明其硅质流体为热液来源,但是硅质岩不是热液脉体侵入形成,而是富含硅质的流体与冰冷的海水混合沉积而成,硅质岩沉积受温度、pH值、有机质等因素共同控制,有机质的存在可以促进硅质沉淀。同时系统地研究了黑白燧石条带韵律性互层的成因,白色层由纯的微晶石英组成,而黑色层由碎屑碳质颗粒、石英颗粒和碳质纹层组成,认为是微生物席活动的结果,硅质岩中黑白燧石层受冰期和间冰期控制。硅质岩中较高的Al_(2)O_(3)/(Al_(2)O_(3)+Fe_(2)O_(3))比值和较低的Lan/Cen比值代表受陆源影响的大陆边缘沉积环境,结合古气候、海平面变化等信息,认为塔西北地区寒武系玉尔吐斯组硅质岩以及硅质页岩沉积于局限海湾或潟湖环境,为正确认识硅质页岩的形成环境和烃源岩的评价预测提供理论指导。

宇地系统场沉积响应范例:蓟县系雾迷山巨旋回层序及节律

燕辽拗拉谷盆地是一个具有全球性对比意义的典型碳酸盐岩盆地。文中提出建立雾迷山亚系和相应统的划分方案,并指出蓟县系雾迷山亚系(MPSSⅡ)时期,属于盆地巨旋回的造礁沉积平衡补偿形成阶段,沉降幅度和沉积厚度巨大,发育有代表不同沉积环境的多种类型叠层石,在层序上构成明显的沉积韵律,并显示出受米兰科维奇周期、小行星云周期和银道面周期控制形成的不同级次的宇地系统沉积旋回韵律。同时,由于山海关古陆的周期性隆升作用,导致由热水硅质形成的燧石层和由红色物源输入形成的不同级次沉积层序,更为宇地系统控制层序的周期性增添了色彩。总之,蓟县系雾迷山期巨旋回是受宇地系统场控制成因的沉积响应的典范。科学探索与实践证明只有建立宇宙观的地球科学领域,才能不断地开拓地球科学研究的新视野。

华北峡谷珍品——河北野三坡“百里峡构造-冲蚀嶂谷”的成因

野三坡国家地质公园位于紫荆关大断裂北端,河北涞水县境内。百里峡构造-冲蚀嶂谷由3条分裂嶂谷组成,总长达52.5km,发育在紫荆关大断裂东侧的中元古界雾迷山组燧石条带白云岩中。中—新生代4期宏大而直立的构造节理,特别是喜马拉雅期南北向追踪张节理,是嶂谷形成的先决条件;更新世阶段地壳迅速的抬升、外力的物理风化作用,特别是晚更新世间歇性山区洪水的冲蚀,是形成嶂谷的直接原因。百里峡构造-冲蚀嶂谷是喀斯特地貌中一种特殊的类型。

湖北峡东地区九龙湾剖面震旦系陡山沱组微体化石的新发现

中国南方扬子地台震旦系陡山沱组产出丰富的微体化石,它们主要保存在磷块岩以及燧石结核和条带中。文章详细报道湖北峡东地区九龙湾剖面震旦系陡山沱组微体化石,描述以前未曾在峡东地区碳酸盐相燧石中发现的8属8种微体化石。研究九龙湾剖面陡山沱组大型带刺疑源类、微体多细胞藻类和动物胚胎化石的分布特征,发现Tianzhushania spinosa是最早出现的大型带刺疑源类分子,大冰期后微体生物的辐射是一个阶段性渐进的过程。同时,本项研究进一步证实华南扬子区陡山沱组碳酸盐相燧石和磷块岩地层中保存的微体化石面貌基本一致。