北京西山下苇甸剖面特殊沉积现象对比.docx

1、第41卷第2期2017年6月Vol.41No.2Jun.,2017地质学刊JournalofGeologydoi:10.3969/j.issn.1674-3636.2017.02.008北京西山下苇甸剖面特殊沉积现象对比付茜(中国石化江苏油田勘探开发研究院，江苏扬州225100)摘要:北京西山下苇甸剖面固山组和凤山组地层分别属于寒武系第三统和芙蓉统。其中，岗山组发育浅水登层石生物丘，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

2、前的特殊现象，为研究较深水背景下微生物造瞧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。关键词：寒武纪;登层石;竹叶状砾屑灰岩;生物丘;下苇甸剖面;北京西山中图分类号：P588.2站8文献标识码:A文章编号：1674-3636(2017)02-0218-06。引言寒武系存在着大量的风暴沉积产物一竹叶状砾屑灰岩(Pratt,2002),这一非同寻常的时期称为“风暴海”时期。在早古生代地质时期，生物大辐射事件发生在早奥陶世(梅冥相等,2015),由于缺乏生物骨骼沉积层(蔡佳等,2016),这一时期的海洋也是“贫乏骨骼海洋M(Prussetal.,2010)。碳酸盐岩沉积现象具有

3、多样性(Riding,2006),典型的碳酸盐泥丘(Wood,2001),深水条件下所代表的特殊沉积现象(钱迈平等,2015),表征底栖自生泥晶工厂(Pomaretal.,2008)oBoggs(2009)提出“生物丘”的概念:“一种穹窿状、透镜状或其他形状的块状体，边界清晰，其内部主要固若生物建造，镶嵌在岩性不同的正常岩石之中”。具有一定抗浪性，由致密泥晶组成的叠层石生物丘可理解为“微生物礁(Riding,2002)。叠层石作为地球上早期生命的指示者(Allwoodetal.,2007),是微生物与沉积组分相互作用的产物，形成于一个宽广的、相对平坦宽阔的“碳酸盐席”。叠层石是微生物席中非骨骼

4、的碳酸盐颗粒，形成生物纹层单元(Reitner,2004)。1研究区层序地层特征北京西山寒武系发育极好，受永定河深切河曲的切割，露头十分完整，是华北寒武系典型剖面之一(项礼文,1981)(图1)。寒武纪尚山组地层，在新的寒武系年代地层背景下(郭丽娜等,2012),相当于寒武系第三统古丈阶(彭善池等,2005；彭善池,2006,2008)o沉积相序列为陆棚相一深缓坡相-中浅缓坡相-斯粒滩相，沉积模式是一个比较典型的淹没不整合型三级沉积序列(Catuneanuetal.,2009)o周山组下部属凝缩段CS单元，以陆棚相泥灰岩夹泥晶灰岩透镜体及钙质泥岩为主；国山组中部，早期高水位体系域EHST单元，

5、中缓坡相泥晶条带泥质灰岩至浅缓坡相鲂粒灰岩，海平面上升且上升速率逐渐变小，泥晶灰岩层变厚；南山组上部，晚期高水位体系域LHST由厚层块状顷粒灰岩组成,浅缓坡相钙质泥岩至颗粒滩相厚层第i粒灰岩，这一沉积序列组成比较典型的潮下型米级旋回(Meietal.,2000)。从该尚山组整体来看，深水凝缩段CS的竹叶状灰岩透镜体以及大小不一的泥晶生物丘细粒物质与浅水晚期高水位体系域LHST厚层块状颐粒灰岩粗粒物质形成对比。收稿日期：2016-12-05;修回日期；2016-12-18；编辑：徐旭峰侯鹏飞基金项目：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(41472090)作者简介:

6、付茜(1991-)，女，助理工程师，主要从事沉积地质及油气田开发地质研究工作,E-mail：1084202520风山组位于北京西山下苇甸剖面芙蓉统最上部，该剖面以不发育颗粒滩相断粒灰岩为特征。凤山组可以划分为2个三级层序，该三级层序界面岩性变化有相似的特点，界面的下伏地层为含泥质条带厚层块状泥品灰岩，上覆地层为含泥品灰岩透镜体的钙质泥岩，是浅一中缓坡相一陆棚相-深缓坡相突然快速海侵加深的结果，该界面是较为典型的淹没不整合层序界面。以凤山组其中一个层序界而为例，其底界面是淹没不整合型层序界面的过渡界面，而顶界而为典型的淹没不整合层序界面。在这些三级层序中，凝缩段CS由陆棚相钙质泥岩以及泥晶灰岩透

7、镜体组成,高水位体系域HST由泥质条带泥品灰岩组成，且自下而上泥质条带变薄变少。图1北京西山下苇甸割面位置示意图1-地层界线;2断层；3地名;4剖面;5-河流；6-第四系；7#罗系;8二叠系;9.石炭系；1。奥陶系；11塞武系Fig.llocationoftheXiaweidiansectionoftheWesternHillsofBeijing2周山组特殊沉积组构特征圄山蛆下部，局部可见深水块状泥品生物丘灰岩(图2)，表现为浅灰色不规则块状物.镶嵌于围岩之中，与围岩之间的边界发育为突变状，围岩多为深灰色至灰绿色泥灰岩，是-种较为典型的碳酸盐泥丘(Wood,2001),为深水条件下所代表的特殊

8、沉积现象，表征底栖自生泥晶工厂(Pomaretal.,2008),与生物丘所代表的浅灰色泥晶灰岩形成鲜明的对比(钱迈平等，1994)。图2尚山组下部泥灰岩中小型泥晶生物丘Fig.2SmallmicritebiherminmarlstoneinthelowerpartofGushanFormation除了碳酸盐泥品生物丘发育之外，在饵山组深水细粒沉积地层中还发育有竹叶状砾屑灰岩透镜体，这些风暴海(Prattetal.,2007)时期的沉积物可归结为2种。(1) 砾屑主要由泥品灰岩组成(图3a),大小各异，毫米到厘米级均有分布，多为次棱角状或次圆状，砾石多为扁平状且呈水平状展开，局部可见在瓦状或反

9、登瓦状排列，砾石与围岩呈突变接触且岩性差别较大，这都表明砾石是由强风暴流从较浅水背景带来的碎屑物质在深水环境下的沉积，被解释为薄层风暴成因的竹叶状砾屑灰岩，属异地型风暴沉积(Sepkoski,1982),其间缺乏生物骨骼沉积层，进一步说明寒武纪时期海洋是“贫乏骨骼海洋”(Pmssetal.,2010)的基本特征。(2) 砾屑同样由泥晶灰岩组成(图3b),大小各异，以厘米级居多，多为次圆状，分选中等，水平展开,呈叠瓦状排列，在陆棚相较深水环境中沉积的大量块状碳酸盐生物丘灰岩内部发育柱状叠层石，该登层石中捕获了少量竹叶状砾屑灰岩，说明与微生物新陈代谢活动有关的微生物的钙化作用以及风暴沉积作用之间的

10、相关性，是一种深水环境下特殊的沉积构造。（a）钙成泥岩中竹叶状砾所矢岩（h）登层石旁发育的竹叶状砾屑灰样图3海山组下部沉积特征Eig.3SedimentaryfeaturesofthelowerpartofGushanFormation(a)wormkalkcalciruditeinthecarbonaceousmu)wormkalkcalciruditebesidelhestminatolites在晚期，高水位体系域LHST编粒滩相中发育择层块状缅粒灰岩,这地触粒灰岩中乂发育了2个明显的穹窿状构造（图4a）,呈串珠状分布，并未紧密相连，将其定义为生物丘灰岩（Meietal.,2（X）5）,这

11、些登层石fH成*庭状构造.与周围高能舶粒滩相块状醐粒灰岩岩性大为不同（图4a）不仅如此，生物丘灰岩与周围宿主岩石之间存在止常明显的突变边界（图4b、c）.无论是左侧边界（图4h）还是顶界（图4-），均呈现凹凸不平的突变过渡，这特征显现出明显的早期石化特点其中发育叠层石，这些,层石生物丘内部由柱状柱层石（图4d）构成，柱状体不分叉且近F平行排列这些叠层石密集垂1,1生长.纹层细密，柱体高约数I闻米*些柱体甚至高达Im左右.柱体宽度约610on（图4r）JI-中不发育造礁骨架后生动物.但发育在高能环境中具有定的抗浪性出呈现出明显的地势起伏特征.与Riding（2002）描述的起物礁概念极为相符，故

12、将该生物勇堂结为“微生物飕”.与附11组下部的泥品生物丘（图2）形成r鲜明的对比图4尚山蛆上部微层石生物丘特征()牛物G.宏观特征；(h)生物丘左侧突变边界(籥头所指)；(3牛物丘顶部突变边界(箭头所指)：(ushanFormation(a)nwniG-alun1ofthrbiolu-nn；(b)abruptluiin(lanIhrlefto(biolwmi(arrowhead)；()abruptlMiunlanatlhili*nn(airowhcixl);(inat)lit*bhiMrvmelimestoneinthelowerpartofbiohrmiaixllargewaterwaysw

13、ithinthebiohrnn；(l)srtlimrntarycharacUTofbiohermIwinguncutthrough芙蓉统地层中发育竹叶状砾屑灰岩，代表一种（图6b）,说明搬运距离较短旦受到多次风暴流作风暴沉积环境。这些砾屑灰岩大致可以分为3种:第一种为异地沉积型（图6a），破碎的砾屑由强风暴用；第三种为原地沉积型（图6e），可能为-次风暴作用的沉积产物。各种类型竹叶状砾屑灰岩的发流从较浅水环境中带来；第二种为准原地沉积型有，代表了寒武纪风暴海介壳骨骼沉积缺乏的特征。（a）风山组中部异地娘竹叶状砾峭蚣（l）/4llim下部准原地映竹叶状砾部版岩（C）风山fUF部说地型竹叶状砾肝灰

14、岩图6凤山蛆竹叶状砾屑灰岩Fig.6WormkalkcalciruditeintheFengshanFormation(a)allopatricwormkalkcalciruditeinthemiddleoftheEengshanFormalion；(b)parautochthonouswormkalkcalciruditeinthelower|artoftheFengshanFormation:(c)autochthonouswonnkulkcalciniliteinthelartoftheE*ngshunFormation芙蓉统风山组海侵体系域TST单元中可见成层发育的柱状叠层石灰岩沉积在

15、较深水的细粒沉积物中，成为较典型的登层石生物层（图7a）,生物层厚度约为24m,横向上可延伸数米。这些登层石柱体总体相互平行，柱体较直，纹层密而薄，纹层穹窿状不明显（图71）o在登层石内部捕获了具有铁质汶染圈的竹叶状砾屑灰岩（图7c）。(砰柱体内部发ff帙成浸染圈的竹叶状砾时(a)松层石生物层(b)构成度层石生物层的柱状在层石图7凤山组下部整层石生物层宏观特征Fig.7MacrofeatureofthestromatoliticbiostromeinthelowerpartoftheFengshanFormation(a)diMant%i*HoftheMninuilolilicbiinslnt

16、mc；(b)Ihrslniniatolilicbiuslnnwof-liiiniiarMnrnatolih;(c)HonnkalkcalcinxlilcfcmiginouK-diwnHiuilnlrirvlruilhinMninuitolihs4结论(1) 曲山组叠层石生物丘产出环境相对较浅,为高能醐粒滩相环境风山组移层石生物层产出环境相对较深,陆棚至深缓坡背联中，尽管产出环境不同，但为了解“风暴海”这特殊的海洋环境提供例证，代表了碳酸盐岩沉积样式的多样性。柱状餐层石所代表的环境与以前认识的高能环境有所出入需要雨新思号。(2) 深水环境所产出的小型泥晶生物丘，与较浅水环境产出的登层石生物丘.4

17、明显不同，代表了生物丘发育的多样性。关于在层石与其产出环境的关系，还需要进一步深入思考和研究。参考文献蔡佳,吴克强，王WJ,等,2016.南黄海盆地南部坳陷占近系阜宁组沉枳相分析J.地质学刊.40(1):125-134.郭丽娜.郭荣涛.2012.国际询塞武纪地质年代友好分方案研兖进展J.地质学HJ36(1)：l-7.梅冥相.刘丽.胡蝮,2015.北京西郊寒武系凤nim层石生物层JL地质学报.89(2):440-46().也善池.BOBCOCKI.K.2(M)5.全球塞武系年代地层再划分的新建议J.地层学杂志,29(l)：92-93.倍善池,2006.全球塞武系四统划分框架正式确立J.地层学杂志

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