华北寒武系微生物岩特征与分类研究

自Burne和Moore提出微生物岩概念以来，国内外学者对其开展了大量研究，在叠层石方面已有较高程度研究和总结，在成因机制方面也取得了进展,但其它类型微生物岩则基本上未进行系统工作。通过对化石细菌分类鉴定，微生物成因的结构构造标志、矿物标志和生物标志的研究，进而开展生物沉积作用研究是该领域研究的热点。申请者前期对华北寒武系进行过多年沉积学研究，对微生物岩成因和分类问题产生了一些新的认识。本项目选择地层出露条件良好的寒武系露头剖面开展研究，采用资料调研与实际研究相结合、野外大比例实测与室内测试分析、模拟实验相结合的研究方法，利用薄片鉴定、切片分析、SEM、XRD、CT、同位素分析、阴极发光、元素分析、剥离分析及模拟实验，以古生物学、岩石学、岩相学及沉积学等基本理论为指导，分别从微生物种类、微生物沉积作用、成岩等多个角度，重点研究微生物岩的成因，建立其成因模式，并对微生物岩进行成因分类。

微生物岩自提出以来，已有众多国内外学者对其进行了深入的研究，但已有成果主要集中在叠层石方面，对于其他类型微生物岩未进行系统研究工作。本项目通过对华北地区地层出露条件良好的寒武系露头剖面进行野外大比例实测，室内测试分析与模拟实验相结合的方法，分别从微生物种类、微生物沉积作用、成岩等多个角度，重点研究了微生物岩的成因，建立了其成因模式。通过研究发现华北寒武系微生物岩主要可以分为叠层石、凝块石、核形石、均一石、树形石和附枝菌微生物灰岩等。.作为微生物岩代表的叠层石在华北分布广泛，出露较多，且前人研究程度较高，本项目对于区内寒武系炒米店组的大型柱状叠层石的成因进行了详细的分析研究。通过对华北寒武系炒米店组叠层石的宏观和微观特征的观察，结合其在该区域的产出层位，分析该区域叠层石的沉积环境主要为潮下高能带与潮下低能带沉积环境。通过野外大比例实测剖面发现，华北寒武系凝块石灰岩主要发育于张夏组和炒米店组，核形石灰岩主要发育于馒头组和张夏组，树形石仅发育在张夏组。通过室内镜下分析，微生物岩主要是由蓝细菌粘结和捕捉碳酸盐颗粒形成的。其中凝块石灰岩主要是由附枝菌形成的，核形石主要是由葛万菌形成的，而树形石则是由附枝菌和葛万菌分别形成的。它们的形成过程大致分为4个阶段：蓝细菌的捕捉和粘结作用、蓝细菌自身钙化作用、碳酸盐的原地沉淀以及沉积后作用。通过分析认为凝块石灰岩的沉积环境为微生物台地和潮下低能带，核形石灰岩的沉积环境主要是潮下高能带与潮下低能带沉积，树形石主要形成于潮下低能带。沉积环境的水动力条件从低到高依次为凝块石、树形石和核形石。.依据各类微生物岩的成因、特征等分类条件，对其进行了详细的分类，并综合分析了华北寒武系微生物岩的沉积环境，建立其沉积模式及成因模式。对华北寒武系微生物岩的详细研究，不仅进一步补充和完善了微生物灰岩沉积特征及形成机制，而且对形成微生物岩的微生物也有了新的认识。尤其是对微生物碳酸盐岩的沉积环境分析及其在生物地层学中的应用都具有重要的理论意义。