鲁西寒武系微生物碳酸盐岩成因机制及地质意义

Microbial carbonates are formed by microbial growth and calcification. It has been thought that their flourish and decline in geological history are closely related to major paleontological events. Microbial carbonate studies have mostly focused on formative mechanisms of Precambrian stromatolites, Late Devonian and Early Triassic microbialites. Cambrian microbial carbonates were mainly studied for structures and morphology, depositional models, and calcified microbes; their geological significances are rarely addressed. This project will illustrate in detail the sedimentary characteristics and formative processes of various microbial carbonates in well-exposed Cambrian successions of the western Shandong region, based on detailed measurement and observation of outcrop sections and various laboratory analyses such as observation of thin sections and slabs under polarizing and stereo microscopes, and scanning electron microscope. The project will further discover the spatio-temporal distribution of various microbial carbonates in the Cambrian successions and reveal their sequence-stratigraphic implications. Moreover, the project will calibrate the major paleontological and paleoceanographic events based on such methods as geomicrobiology, paleontology, biostratigraphy, and chemostratigraphy, and decipher the sedimentary responses of microbial carbonates to flourish of metazoans, sea-level fluctuations, and major geological events during the Cambrian period. Correctly understanding the formative mechanisms and geological significances of the microbial carbonates will assist in exploring the Cambrian explosion and Ordovician radiation events, and major geological events inside the Cambrian as well.

微生物碳酸盐岩由微生物的生长及钙化作用形成，它们的繁盛与衰减往往和重大生物事件密切相关。国内外微生物碳酸盐岩的研究多集中在前寒武纪叠层石、泥盆纪晚期、三叠纪早期微生物岩的成因机制，寒武系微生物碳酸盐岩的研究大多都是针对其形态结构、沉积模式及钙化微生物特征等方面，对其地质意义研究较少。本项目通过详细的野外剖面实测与观察及多种实验室测试与分析，对鲁西地区出露良好的寒武系微生物碳酸盐岩进行详细的沉积特征与成因机制研究，揭示不同种类微生物碳酸盐岩的时空分布及其层序地层学意义，并利用（微体）古生物学、生物地层学与化学地层学等方法厘定寒武系重要生物事件与海洋事件的层位，进一步探索其对早古生代后生动物繁盛、海平面变化及重要地质事件的沉积响应。正确理解寒武系微生物碳酸盐岩的成因机制与地质意义，为研究寒武纪生物大爆发与奥陶纪生物大辐射事件，以及寒武纪内部的重要生物灭绝事件与古海洋事件具有一定的指导意义。

微生物碳酸盐岩是由微生物在生长与新陈代谢过程中由自身钙化作用及粘结沉积物所形成的碳酸盐岩，它们的繁盛与衰减往往和重大生物事件密切相关。本项目以华北台地鲁西地区寒武系发育的微生物碳酸盐岩为研究对象，系统的进行了分类描述及成因解释。根据其固着性，将微生物碳酸盐岩分为微生物碳酸盐颗粒和碳酸盐微生物岩；根据皮层特征，对鲁西寒武系核形石进行系统分类，阐述了与其它微生物碳酸盐颗粒（如鲕粒、团块等）及微生物岩内碎屑颗粒的区分特征，并根据其地层产出位置与共生岩相分析沉积环境及层序地层学意义。.研究并报道了华北台地寒武系第二统最早的凝块石，与寒武系第三统凝块石的对比发现该凝块石中钙化微生物的多样性很高，可能与区域沉积环境或全球灭绝事件有关。研究首次发现华北台地芙蓉统炒米店组发育的“迷宫状”微生物岩是由微生物和海绵共同建造的生物礁。华北台地寒武系第三统的微生物礁大多以钙化微生物Epiphyton生物建造为主，以凝块石和树形石为特征，与芙蓉统微生物礁组构完全不同；研究指出第三统与芙蓉统的（微）生物礁的更替事件，并非区域性的台地淹没事件造成的，而是由全球性事件引起。.对与微生物碳酸盐岩共生的岩相（竹叶状灰岩、软沉积物变形构造、硬底构造等）及沉积序列进行了综合地层学与沉积地质学研究。研究并报道了在华北台地鲁西地区寒武系第二统馒头组和第三统张夏组的硬底构造为显生宙以来最早的碳酸盐硬底构造。对华北西缘寒武—奥陶纪含微生物岩的地层进行了综合研究，认为在华北台地西缘发现的寒武-奥陶系不整合面，其时间与尺度与印度陆块北缘同时期的不整合面吻合，从而提出该时期华北西缘与印度北缘相连并受同一构造事件影响。.该系列研究成果系统阐述了寒武系发育的微生物碳酸盐岩及生物礁的组构、形态及共生岩相和地层序列的特征与地质意义，对更好的理解早古生代两次重大生物事件（寒武纪大爆发与奥陶纪大辐射）及寒武纪内部地质/古生物事件具有一定的参考价值和指导意义。