太行山中南部及其邻区寒武系微生物碳酸盐岩主导的生物丘研究

论文摘要

华北地台大致从寒武纪第二世的晚期开始接受沉积,超覆在前寒武—寒武纪“巨型不整合面”之上,形成了一套二级海侵背景下的厚层陆表海硅质碎屑岩—碳酸盐岩混积序列。这套特别的地层序列在苗岭统和芙蓉统三级层序的高位体系域和强迫型海退体系域,常常集中发育多种多样的由微生物碳酸盐岩主导的生物丘,反映了一种底栖微生物群落(主要是蓝细菌主导的微生物席)在较高能水体中寻求稳定的沉积样式。集中产出的生物丘以较高的碳酸盐生产作用和较慢的侵蚀作用为基本特征与相对海平面下降过程相响应,代表了较为典型的相对海平面下降阶段的沉积记录而不符合经典的层序地层模式,为深入理解寒武系微生物造丘(礁)作用提供了宝贵的实际材料。依据构成生物丘的主要微生物碳酸盐岩类型,研究区寒武系生物丘可具体分为凝块石生物丘、均一石生物丘、叠层石生物丘、迷宫状生物丘和生物丘复合体5类。通常认为华北地台寒武系苗岭统微生物碳酸盐岩主要以凝块石和树形石为特征,而本次研究在苗岭统中发现了迷宫状微生物岩;并在多个剖面发现及确定了均一石,这种缺乏现代可类比实例和在地层记录中也很少被描述的微生物岩,在研究区寒武系中的广泛分布,从而增补和丰富了对华北地台寒武系微生物丘多样化和复杂化构成的认识。无论在那一类生物丘中,都见到了一种或多种钙化微生物化石,如葛万菌(Girvanella)、附枝菌(Epiphyton)、肾形菌(Renalcis)、基座菌(Hedstroemia)、束线菌(Subtifloria)和可疑的Lithocodium等,以及大量的EPS和钙化微生物席残余物,表明这些碳酸盐岩建造是由蓝细菌所主导的微生物席的复杂的钙化作用产物,而大量呈弥散状分布的黄铁矿晶体或颗粒则表明硫酸盐还原菌等非光合作用细菌和异养细菌可能在促进碳酸盐沉淀过程中扮演了重要角色。构成生物丘的微生物碳酸盐岩微观组构具有显著的多样性,可以概括地归结为微生物席结构及其钙化作用的复杂性所致,主要取决于微生物席的两个作用过程:一是颗粒捕获及黏结,二是矿化作用及矿物沉淀。颗粒的捕获和黏结在局部可能是重要的,但最重要的还是矿化作用和矿物的沉淀,主要形成于以下3个机制:(1)碱度发动机和细胞外聚合物质的降解过程所驱动;(2)蓝细菌等的光合作用及硫酸盐还原细菌的硫酸盐还原作用;(3)非晶质钙碳酸盐ACC的产生和转变,但其更确切的成因机制还有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 引言
•   1.1 选题背景、依据及意义
•   1.2 国内外微生物碳酸盐岩研究现状
•     1.2.1 微生物碳酸盐岩的概念及分类
•     1.2.2 不同类型微生物岩的基本特征
•     1.2.3 微生物及微生物席沉积学
•     1.2.4 生物矿化作用和有机矿化作用
•   1.3 寒武纪微生物碳酸盐岩研究进展
•     1.3.1 寒武纪地质背景与微生物岩的繁盛
•     1.3.2 华北地台寒武纪微生物岩及生物丘
•   1.4 研究内容、方法及主要工作量
•     1.4.1 主要研究内容
•     1.4.2 研究思路、方法及技术路线
•     1.4.3 完成的主要工作量
•   1.5 取得的主要进展及创新点
• 第2章 地质背景
•   2.1 区域地质概况
•     2.1.1 研究剖面及构造演化
•     2.1.2 研究区多重地层划分
•   2.2 华北地台寒武纪沉积微相类型及其组合
•     2.2.1 颗粒滩沉积
•     2.2.2 环潮坪沉积
•     2.2.3 澙湖沉积
•     2.2.4 潮下带及风暴沉积
•     2.2.5 陆棚相钙质泥页岩
•   2.3 华北地台寒武纪碳酸盐台地的沉积样式
•     2.3.1 华北地台寒武纪沉积特征及演化
•     2.3.2 台地淹没事件及强迫型海退事件
• 第3章 层序地层与生物丘的产出特征
•   3.1 层序及其界面的识别
•   3.2 河北唐县马沟剖面和顺平葛庄子剖面
•     3.2.1 剖面位置及概况
•     3.2.2 层序地层划分及生物丘产出特征
•   3.3 河北井陉良都店剖面和上坪剖面
•     3.3.1 剖面位置及概况
•     3.3.2 层序地层划分及生物丘产出特征
•   3.4 山西左权背上剖面和桐峪剖面
•     3.4.1 剖面位置及概况
•     3.4.2 层序地层划分及生物丘产出特征
•   3.5 山西乡宁丁石剖面和古县北平剖面
•     3.5.1 剖面位置及概况
•     3.5.2 层序地层划分及生物丘产出特征
•   3.6 层序地层框架下生物丘的沉积样式及成因
• 第4章 华北地台寒武系生物丘类型及特征
•   4.1 凝块石生物丘
•     4.1.1 凝块石生物丘的宏观特征
•     4.1.2 凝块石生物丘的微观特征
•   4.2 均一石生物丘
•     4.2.1 均一石生物丘的宏观特征
•     4.2.2 均一石生物丘的微观特征
•   4.3 叠层石生物丘
•     4.3.1 叠层石生物丘的宏观特征
•     4.3.2 叠层石生物丘的微观特征
•   4.4 迷宫状生物丘
•     4.4.1 迷宫状生物丘的宏观特征
•     4.4.2 迷宫状生物丘的微观特征
•   4.5 微生物丘沉积序列与多样性构成
•     4.5.1 微生物丘复合体及沉积序列
•     4.5.2 微生物丘的多样性及环境属性
• 第5章 微生物丘中的钙化微生物构成
•   5.1 钙化蓝细菌的形态学分类
•   5.2 葛万菌及其组合
•     5.2.1 形态特征及分布
•     5.2.2 葛万菌与灰泥的来源
•   5.3 附枝菌及其组合
•     5.3.1 形态特征及分布
•     5.3.2 附枝菌的生物亲和性
•   5.4 肾形菌及其它钙化微生物
•     5.4.1 肾形菌
•     5.4.2 其它钙化微生物
•   5.5 钙化微生物席及其残余物
•     5.5.1 “石松藻状”钙化蓝细菌群落
•     5.5.2 可能的成因
• 第6章 微生物岩成因及钙化作用机制探讨
•   6.1 蓝细菌主导的微生物席的钙化作用
•     6.1.1 蓝细菌钙化鞘的成因机理
•     6.1.2 EPS、微生物席与钙碳酸盐沉淀
•     6.1.3 硫细菌等非光合作用细菌的作用
•     6.1.4 微生物席的障积及捕获作用
•   6.2 叠层石的成因及矿化机制
•     6.2.1 叠层石的纹层状构造
•     6.2.2 研究区较为粗糙的叠层石纹层
•   6.3 凝块石和均一石成因及钙化机制
•     6.3.1 凝块石与凝块构造
•     6.3.2 均一石与泥晶成因
•   6.4 钙化作用的地史演化
• 第7章 结论及认识
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王龙

导师: 梅冥相

关键词: 华北地台,寒武系,微生物碳酸盐岩,生物丘,蓝细菌

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国家自然科学基金项目“华北克拉通北缘寒武纪生物丘沉积组构多样性研究”

分类号: P588.24

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000145

总页数: 170

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