北京西山下苇甸中上寒武统风暴沉积特征及模式

通过对北京西山下苇甸剖面中典型风暴成因竹叶状灰岩的野外实测和镜下薄片分析,明确了59套风暴沉积特征,确定了风暴沉积序列并建立了陆表海风暴作用沉积模式,主要取得如下认识:(1)北京西山下苇甸寒武系共有泥晶灰岩相、含砾屑泥晶灰岩相、颗粒泥晶灰岩相和泥晶颗粒灰岩相4种岩相类型。(2)鲕粒灰岩-砾屑灰岩型序列发育原地型风暴岩,泥岩和粉砂岩-砾屑灰岩型序列发育近源型风暴岩,泥晶灰岩-砾屑灰岩型序列发育远源型风暴岩。(3)原地型风暴岩发育侵蚀面,砾屑含量高,长短轴比大;近源型风暴岩砾屑定向性好,可见递变层理;远源型风暴岩基质含量高。(4)竹叶状灰岩沉积在陆表海背景下的潮下带,原地型、近源型和远源型风暴岩沉积范围以正常浪基面和风暴浪基面为界,距风暴中心距离和搬运距离依次增加。本次研究不仅补充了下苇甸寒武系的风暴沉积记录,而且为该时期的古环境研究提供了证据。

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。

北京西郊寒武系凤山组叠层石生物层

叠层石是微生物碳酸盐岩的典型代表,同时也是岩石记录中的＂藻席＂（微生物席）的建造物。在北京西山寒武系芙蓉统凤山组下部,见一层厚度为2~3m的叠层石生物层。宏观上,该生物层主要为大型柱状叠层石所组成;微观上,表现为致密泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩构成的泥晶相叠层石。在叠层石内部,各种特殊的颗粒如底栖鲕粒、核形石和凝块石的发育,表明了微生物席内颗粒的多样性,而三叶虫骨屑的发育则意味着叠层石生长过程中较为强烈的泥晶粘聚作用;致密泥晶中的黄铁矿晶体,间接地反映了泥晶的异养细菌成因。因此,凤山组中的叠层石生物层,作为＂贫乏骨骼的寒武纪风暴海＂中典型的沉积学现象,成为较深水背景之中微生物造礁作用的典型实例,也成为理解微生物席内微生物成因颗粒多样性的典型岩石记录。

北京西山下苇甸中寒武统张夏组生物丘发育特征及其地质意义

北京西山下苇甸剖面寒武系地层出露完整,中寒武统张夏组底部和顶部发育两期生物丘地层。通过野外观察及薄片鉴定发现,张夏组底部发育的生物丘为凝块石生物丘,顶部发育的为叠层石生物丘,两期生物丘的造丘生物主要为藻类。凝块石生物丘生长在低能的潮下带环境,而叠层石生物丘则形成于海水能量较高的潮间带或潮下带上部。不同的沉积环境造成了两期生物丘内部结构的差异,主要体现在造丘生物的排列方式上。根据该剖面两期生物丘的特征,总结了生物丘的发育模式,并对其地质意义进行了探讨。

华北寒武系二级海侵背景下的沉积趋势及层序地层序列:以北京西郊下苇甸剖面为例

为了达到在地层框架内划分和对比沉积岩的目的,以不整合面为主要地层面,将不整合面及其可以对比的整合面所限定的地层单位定义为沉积层序,并研究沉积层序内的沉积趋势变化,成为今天层序地层学的核心内容。在寒武纪,华北地台接受沉积的时间较晚,所以发育一个不完整的寒武纪地层序列。在该地层序列之中,从混积潮坪沉积到缓坡型碳酸盐台地沉积,组成一个二级海侵背景下的退积序列。在新的寒武系年代地层框架下,以北京西郊寒武系下苇甸剖面为例,重新审视华北地台寒武系层序地层特征,将为研究这一个关键地质历史时期贫乏骨骼的风暴海、随着后生动物辐射而微生物碳酸盐岩也在增加的特殊的沉积作用样式提供重要线索。

京西下苇甸地区寒武系岩石特征及沉积环境研究

北京西山下苇甸地区寒武系为典型的华北型地层,常见的岩石类型为亮晶鲕粒灰岩、亮晶内碎屑灰岩、泥晶鲕粒灰岩、泥晶内碎屑灰岩、泥晶-微晶灰岩、晶粒灰岩、白云岩、粉砂岩及钙质泥岩。该区碳酸盐岩中的颗粒主要为鲕粒、内碎屑及生物碎屑,所见生物碎屑以三叶虫、介形虫、海百合茎等为主。昌平组以角砾灰岩、核形石灰岩、豹皮灰岩以及白云岩为主,形成于潮坪-潟湖环境;馒头组和毛庄组以紫红色泥岩为主,沉积于萨勃哈及潮坪环境;徐庄组和张夏组以厚-巨厚层状鲕粒灰岩夹条带状灰岩及粉砂岩为主,沉积于高能浅滩环境;崮山组以泥质条带灰岩夹鲕粒灰岩为主,沉积于滩外中缓坡环境;长山组和凤山组以泥质条带灰岩和砾屑灰岩为主,形成于中缓坡-外缓坡环境。总体上,下苇甸剖面碳酸盐岩发育匀斜缓坡沉积模式。研究区在寒武纪经历了昌平组沉积期到长山组沉积期的逐渐海侵过程及凤山组沉积期的逐渐海退过程。伴随着海平面的升降,该剖面形成了整体处于二级海侵背景下的11个三级海侵-海退旋回序列。

北京西山中寒武统层序发育与控制因素

报道了北京西山下苇甸剖面中寒武统碳、氧同位素特征,并基于下苇甸剖面中寒武统沉积特征和碳、氧同位素地球化学指标进行层序地层划分,将该地区层序发育置于深时格架中,并与全球海平面升降相联系。研究表明,北京西山中寒武统可划分为3个二级层序和8个三级层序,每个三级层序对应于全球海平面变化事件。该时期主要发育的沉积相类型包括蒸发潮坪相、低能内台地相、高能外台地相和低能开阔海相。中寒武世华北地台构造背景稳定且处于温暖的气候背景下,绝对海平面变化为层序发育主控因素。

北京西山中寒武统颗粒类型与水动力条件研究

为明确北京西山中寒武世沉积演化,本文基于北京西山中寒武统沉积颗粒类型分析与水动力条件重建,对毛庄、徐庄、张夏组进行研究。结果表明,毛庄组仅发育灰泥似球粒,水动力条件为中等—轻微扰动;徐庄组主要发育巴哈马似球粒、厚层鲕、铁质鲕、葡萄石、棘皮生物碎片,水动力条件为轻微—中等扰动;张夏组主要为放射鲕、团块、内碎屑及大量海洋底栖生物碎片,水动力中等—强烈扰动。根据沉积物特征可推断中寒武世整体海平面升高,依次发育低能内台地(毛庄组)、低能开阔海(徐庄组)和高能外台地(张夏组)。

层序地层框架下的鲕粒滩形成样式:以北京西郊下苇甸剖面寒武系第三统为例

华北地台寒武系第三统,大致包括毛庄组、徐庄组、张夏组和崮山组,在其中上部大面积发育鲕粒滩相灰岩,从而不符合标准的威尔逊碳酸盐相带中"台地边缘颗粒滩相"的概念。在北京西郊下苇甸剖面,基于沉积相序列的层序地层划分表明,这些鲕粒滩相地层,常常构成层序的晚期高水位体系域或强迫型海退体系域,表现出层序地层框架下特别的鲕粒滩形成样式,成为相对快速沉降背景下的相对海平面缓慢下降的沉积响应,从而不符合标准的层序地层学模式,因为在标准的层序地层学模式中沉积作用主要发生在相对海平面上升和停滞阶段,而且在海平面下降期将形成一个连续的侵蚀作用不整合面。再者,与海侵作用期的陆棚相钙质泥岩和深缓坡相条带状泥晶灰岩、及其所代表的泥质碳酸盐沉积物主导的浅海陆架型台地相对应,强迫型海退过程之中发育的大面积分布的鲕粒滩,代表着寒武纪类型多样的碳酸盐台地类型中的一种新的碳酸盐台地类型,即鲕粒砂所主导的浅海碳酸盐陆架为特征的一种特别的碳酸盐台地,即浅海陆架被颗粒质的鲕粒沉积物大面积覆盖,向海一侧为缓坡、向陆一侧为潮坪。所以说,北京西郊下苇甸剖面的寒武系第三统,鲕粒滩的层序地层位置所代表的特别的形成样式,以及所蕴含的寒武纪碳酸盐台地的类型,将为更大区域的追索和对比、以及华北地台第三世的古地理重建提供重要的线索和思考途径。

北京西山地区下苇甸剖面寒武系张夏组鲕粒硅化成因探讨

鲕粒作为碳酸盐岩中非常重要的指相颗粒,其研究主要集中在成因上面,而成岩作用研究较少。北京西山地区下苇甸剖面寒武系张夏组发育大套鲕粒灰岩,通过对该剖面野外实测、薄片观察、XRD测试等手段,结合有机碳、热解等地化参数,对鲕粒的硅化机制及其硅质来源做了系统的研究。结果表明,鲕粒溶蚀再沉淀或者新生变形作用造成鲕粒边缘有机质富集,有机质演化释放的有机酸是硅质沉淀的主要因素,硅质来源主要为陆源输入和黏土矿物的转化。由于有机质主要富集在鲕粒边缘,形成有机质膜,从而造成硅质的沉淀主要沿鲕粒边缘发生,形成鲕粒边缘特有的硅化套,这种结果也从侧面反映了微生物在原始鲕粒形成中发挥了重要作用。

北京西山下苇甸第三统/芙蓉统界线附近碳酸盐岩地球化学特征及古环境意义

芙蓉世早期全球发生的生物绝灭事件与该时期古环境的变化可能存在着密切联系,但未有定论;相对于深水相区,浅水台地沉积物地球化学特征对古环境的变化有着更敏感的响应,有利于深化这一问题的理解。选取北京西山下苇甸剖面第三统崮山组和芙蓉统长山组碳酸盐岩沉积为研究对象,通过元素地球化学和同位素的分析,重建这一时期古环境的变迁过程,并探讨其与生命演化的关系。结果表明:崮山组和长山组沉积更替时期,古气候和古海洋环境有大的波动。海水由海平面低点快速海侵,水体还原性急剧增强,海水温度降至最低点,盐度升高至最高点,可能这是三叶虫生态崩溃及其灭绝的重要原因。长山组早期干热气候和温湿气候交替频繁,大规模海侵促使陆源碎屑物质输入的增加,海水中营养元素的富集促进了生物勃发;同时深水的还原性条件有利于有机质的保存,最终导致碳酸盐岩碳同位素的正漂。研究还表明,这次碳同位素正漂的发生与长山中晚期海平面的下降没有明显的成因联系。

北京下苇甸剖面张夏组鲕粒特征及其白云化机制

北京下苇甸剖面张夏组作为华北寒武系的标准剖面之一,鲜有人对其中的鲕粒类型及其成岩作用进行细致研究。在充分调研前人研究的基础上,通过野外观察、实测,并结合室内薄片鉴定、XRD测试等技术,对下苇甸剖面张夏组的鲕粒类型进行总结,并对鲕粒白云化机制进行分析。结果显示:(1)下苇甸张夏组鲕粒类型主要为放射鲕、同心放射鲕及单晶鲕/多晶鲕,还有少量同心鲕、复鲕及藻鲕;(2)鲕粒发生白云化,填隙物未见白云化,且放射圈层白云化程度高于同心圈层,并且放射圈层白云石颗粒围绕核心呈放射状分布,同心圈层围绕核心呈同心状分布;(3)鲕粒内部白云石颗粒多为中细晶,自形-半自形,回流渗透白云化是造成鲕粒白云化的主要成因,因此造成亮晶鲕粒石灰岩白云化程度高于灰泥鲕粒石灰岩。

鲕粒粒度特征及其指示意义——以北京西山下苇甸寒武系张夏组剖面为例

沉积物的粒度资料是确定沉积环境的重要依据,一直以来多应用在碎屑岩方面,较少用于碳酸盐岩的分析。以北京西山寒武系张夏组鲕粒石灰岩为研究对象,在野外实测、室内薄片粒度统计的基础上,通过分析鲕粒粒度参数、粒度频率曲线及概率累积曲线特征,明确了鲕粒粒度在分析鲕粒灰岩沉积环境上的重要作用,并建立了下苇甸鲕粒粒度特征与鲕粒滩在空间上的耦合关系。研究结果表明:鲕粒粒径大小、分选系数、峰度及概率累积曲线组分截点可以很好地反映鲕粒沉积水动力环境;一般情况下,水动力环境较稳定的间歇高能滩沉积的灰泥鲕粒石灰岩鲕粒粒径较小,分选好,峰度尖锐,频率曲线主要为单峰态,鲕粒以悬浮搬运为主;水动力较为动荡的高能滩沉积的亮晶鲕粒石灰岩鲕粒粒径较大,分选较差,峰度多为平坦、中等,频率曲线主要为多峰态,概率累积曲线多为一跳一悬两段式;鲕粒的粒径与鲕粒圈层类型密切相关,粒径较大的鲕粒多以同心鲕、同心放射鲕为主,粒径较小的鲕粒多为放射鲕。研究结果为分析颗粒石灰岩的沉积环境提供了理论和依据。

北京下苇甸地区张夏组沉积环境及沉积模式

北京下苇甸张夏组作为华北寒武系的标准剖面之一,一直以来是广大地质学者研究的重点。通过野外观察、实测,并结合室内薄片鉴定、XRD测试等技术,对北京西山下苇甸张夏组的岩性特征进行了详细的分析,结合其特征,对张夏组沉积相做了细致划分。通过研究,该区张夏组主要发育碎屑岩浅海相及碳酸盐岩台地相沉积,其中碎屑岩浅海主要发育过渡亚相及页岩局限浅海亚相;台地相主要发育局限台地、滩、潮坪亚相。通过岩性特征观察及剖面相组合,首次对研究区的滩进行了划分,将滩分为高能滩及间歇高能滩。总体上,张夏组表现为一个典型的离岸缓坡碳酸盐岩台地沉积模式,由下向上水体加深,陆源碎屑沉积逐渐往后迁移,被碳酸盐岩沉积所取代,台地成熟。

北京下苇甸地区寒武系张夏组鲕粒滩成岩演化与勘探前景

成岩作用及成岩演化序列控制着鲕粒滩储集空间的发育。下苇甸地区寒武系张夏组主要为鲕粒滩微相。通过野外实测、薄片观察、X衍射等方法,阐明了下苇甸地区寒武系张夏组鲕粒滩的主要成岩作用类型和成岩序列,并对张夏组鲕粒滩的勘探前景进行了展望,得出如下结论:(1)对下苇甸地区张夏组鲕粒滩储集性能有明显影响的成岩作用主要包括压实-压溶、胶结作用、白云石化作用等。除此之外,硅化作用主要以围绕鲕粒的硅化套形式出现;(2)鲕粒白云石化主要发生在同生成岩阶段,白云石晶间孔是鲕粒滩主要的储集空间。早-晚成岩阶段主要以鲕粒滩的压实-压溶作用为主,造成了粒间孔隙的急剧减少;(3)鲕粒滩压溶产生的缝合线及其伴生的溶蚀孔隙与白云石晶间孔构成的疏导-储集复合体系是鲕粒滩可能的油气储集空间,在证实中新元古界烃源岩供源的前提下,华北寒武系张夏组是一套潜在的勘探新层系,值得研究和探索。

北京西山下苇甸剖面特殊沉积现象对比

北京西山下苇甸剖面崮山组和凤山组地层分别属于寒武系第三统和芙蓉统。其中,崮山组发育浅水叠层石生物丘,凤山组发育浅水叠层石生物层,二者都发育深水环境碳酸盐泥丘,代表了碳酸盐岩沉积的多样性;大量存在的不同类型的竹叶状砾屑灰岩,代表了"风暴海"时期特殊的沉积组构。特殊沉积组构作为寒武纪贫乏骨骼风暴海后中奥陶世生物大辐射前的特殊现象,为研究较深水背景下微生物造礁作用提供了典型的岩石记录,同时也代表了这一特殊时期的沉积作用样式。

北京西山地区下苇甸剖面寒武系碳酸盐岩碳氧同位素研究

北京西山下苇甸剖面寒武系的碳酸盐岩发育良好且连续,在岩石学和地层学研究基础上,通过实测剖面和碳酸盐岩碳氧同位素,探讨了下苇甸地区寒武纪海洋环境及沉积相演变。研究表明,下苇甸寒武系发育碳酸盐岩镶边台地相沉积,自底部昌平组至顶部凤山组依次发育潮坪、潟湖、障壁岛礁滩、滩外斜坡沉积相。碳酸盐岩氧同位素表明该区域寒武纪为温暖至炎热的亚热带气候,同时对古沉积环境也有明显响应,沉积环境的盐度自潮上带至滩外斜坡逐渐减低至正常海水的水平,碳同位素与下苇甸沉积相及沉积旋回的变化契合度良好,表明寒武系整体为一个大的海侵过程,晚期凤山组沉积期海平面略下降。

北京西山寒武系下苇甸组——一个新建议的组

下苇甸组系从北京西山下寒武统底部独立出来 ,新建立的一个组。它虽然厚度不大 ,但岩性与昌平组有别 ,顶、底界面清楚 ,分布稳定 ,在北京西山地区可广泛追踪 。