1、第41卷第2期2017年6月Vol.41No.2Jun.,2017地質學刊JournalofGeologydoi:10.3969/j.issn.1674-3636.2017.02.008北京西山下葦甸剖面特殊沉積現象對比付茜(中國石化江蘇油田勘探開發研究院，江蘇揚州225100)摘要:北京西山下葦甸剖面固山組和鳳山組地層分別屬于寒武系第三統和芙蓉統。其中，崗山組發育淺水登層石生物丘，鳳山組發育淺水疊層石生物層，二者都發育深水環境碳酸鹽泥丘，代表了碳酸鹽巖沉積的多樣性;大量存在的不同類型的竹葉狀礫屑灰巖，代表了“風暴海”時期特殊的沉積組構。特殊沉積組構作為寒武紀貧乏骨骼風暴海后中奧陶世生物大輻射

2、前的特殊現象，為研究較深水背景下微生物造瞧作用提供了典型的巖石記錄，同時也代表了這一特殊時期的沉積作用樣式。關鍵詞：寒武紀;登層石;竹葉狀礫屑灰巖;生物丘;下葦甸剖面;北京西山中圖分類號：P588.2站8文獻標識碼:A文章編號：1674-3636(2017)02-0218-06。引言寒武系存在著大量的風暴沉積產物一竹葉狀礫屑灰巖(Pratt,2002),這一非同尋常的時期稱為“風暴海”時期。在早古生代地質時期，生物大輻射事件發生在早奧陶世(梅冥相等,2015),由于缺乏生物骨骼沉積層(蔡佳等,2016),這一時期的海洋也是“貧乏骨骼海洋M(Prussetal.,2010)。碳酸鹽巖沉積現象具有

3、多樣性(Riding,2006),典型的碳酸鹽泥丘(Wood,2001),深水條件下所代表的特殊沉積現象(錢邁平等,2015),表征底棲自生泥晶工廠(Pomaretal.,2008)oBoggs(2009)提出“生物丘”的概念:“一種穹窿狀、透鏡狀或其他形狀的塊狀體，邊界清晰，其內部主要固若生物建造，鑲嵌在巖性不同的正常巖石之中”。具有一定抗浪性，由致密泥晶組成的疊層石生物丘可理解為“微生物礁(Riding,2002)。疊層石作為地球上早期生命的指示者(Allwoodetal.,2007),是微生物與沉積組分相互作用的產物，形成于一個寬廣的、相對平坦寬闊的“碳酸鹽席”。疊層石是微生物席中非骨骼

4、的碳酸鹽顆粒，形成生物紋層單元(Reitner,2004)。1研究區層序地層特征北京西山寒武系發育極好，受永定河深切河曲的切割，露頭十分完整，是華北寒武系典型剖面之一(項禮文,1981)(圖1)。寒武紀尚山組地層，在新的寒武系年代地層背景下(郭麗娜等,2012),相當于寒武系第三統古丈階(彭善池等,2005；彭善池,2006,2008)o沉積相序列為陸棚相一深緩坡相-中淺緩坡相-斯粒灘相，沉積模式是一個比較典型的淹沒不整合型三級沉積序列(Catuneanuetal.,2009)o周山組下部屬凝縮段CS單元，以陸棚相泥灰巖夾泥晶灰巖透鏡體及鈣質泥巖為主；國山組中部，早期高水位體系域EHST單元，

5、中緩坡相泥晶條帶泥質灰巖至淺緩坡相魴粒灰巖，海平面上升且上升速率逐漸變小，泥晶灰巖層變厚；南山組上部，晚期高水位體系域LHST由厚層塊狀頃粒灰巖組成,淺緩坡相鈣質泥巖至顆粒灘相厚層第i粒灰巖，這一沉積序列組成比較典型的潮下型米級旋回(Meietal.,2000)。從該尚山組整體來看，深水凝縮段CS的竹葉狀灰巖透鏡體以及大小不一的泥晶生物丘細粒物質與淺水晚期高水位體系域LHST厚層塊狀頤粒灰巖粗粒物質形成對比。收稿日期：2016-12-05;修回日期；2016-12-18；編輯：徐旭峰侯鵬飛基金項目：國家自然科學基金項目“華北克拉通北緣寒武紀生物丘沉積組構多樣性研究(41472090)作者簡介:

6、付茜(1991-)，女，助理工程師，主要從事沉積地質及油氣田開發地質研究工作,E-mail：1084202520風山組位于北京西山下葦甸剖面芙蓉統最上部，該剖面以不發育顆粒灘相斷粒灰巖為特征。鳳山組可以劃分為2個三級層序，該三級層序界面巖性變化有相似的特點，界面的下伏地層為含泥質條帶厚層塊狀泥品灰巖，上覆地層為含泥品灰巖透鏡體的鈣質泥巖，是淺一中緩坡相一陸棚相-深緩坡相突然快速海侵加深的結果，該界面是較為典型的淹沒不整合層序界面。以鳳山組其中一個層序界而為例，其底界面是淹沒不整合型層序界面的過渡界面，而頂界而為典型的淹沒不整合層序界面。在這些三級層序中，凝縮段CS由陸棚相鈣質泥巖以及泥晶灰巖透

7、鏡體組成,高水位體系域HST由泥質條帶泥品灰巖組成，且自下而上泥質條帶變薄變少。圖1北京西山下葦甸割面位置示意圖1-地層界線;2斷層；3地名;4剖面;5-河流；6-第四系；7#羅系;8二疊系;9.石炭系；1。奧陶系；11塞武系Fig.llocationoftheXiaweidiansectionoftheWesternHillsofBeijing2周山組特殊沉積組構特征圄山蛆下部，局部可見深水塊狀泥品生物丘灰巖(圖2)，表現為淺灰色不規則塊狀物.鑲嵌于圍巖之中，與圍巖之間的邊界發育為突變狀，圍巖多為深灰色至灰綠色泥灰巖，是-種較為典型的碳酸鹽泥丘(Wood,2001),為深水條件下所代表的特殊

8、沉積現象，表征底棲自生泥晶工廠(Pomaretal.,2008),與生物丘所代表的淺灰色泥晶灰巖形成鮮明的對比(錢邁平等，1994)。圖2尚山組下部泥灰巖中小型泥晶生物丘Fig.2SmallmicritebiherminmarlstoneinthelowerpartofGushanFormation除了碳酸鹽泥品生物丘發育之外，在餌山組深水細粒沉積地層中還發育有竹葉狀礫屑灰巖透鏡體，這些風暴海(Prattetal.,2007)時期的沉積物可歸結為2種。(1) 礫屑主要由泥品灰巖組成(圖3a),大小各異，毫米到厘米級均有分布，多為次棱角狀或次圓狀，礫石多為扁平狀且呈水平狀展開，局部可見在瓦狀或反

9、登瓦狀排列，礫石與圍巖呈突變接觸且巖性差別較大，這都表明礫石是由強風暴流從較淺水背景帶來的碎屑物質在深水環境下的沉積，被解釋為薄層風暴成因的竹葉狀礫屑灰巖，屬異地型風暴沉積(Sepkoski,1982),其間缺乏生物骨骼沉積層，進一步說明寒武紀時期海洋是“貧乏骨骼海洋”(Pmssetal.,2010)的基本特征。(2) 礫屑同樣由泥晶灰巖組成(圖3b),大小各異，以厘米級居多，多為次圓狀，分選中等，水平展開,呈疊瓦狀排列，在陸棚相較深水環境中沉積的大量塊狀碳酸鹽生物丘灰巖內部發育柱狀疊層石，該登層石中捕獲了少量竹葉狀礫屑灰巖，說明與微生物新陳代謝活動有關的微生物的鈣化作用以及風暴沉積作用之間的

10、相關性，是一種深水環境下特殊的沉積構造。（a）鈣成泥巖中竹葉狀礫所矢巖（h）登層石旁發育的竹葉狀礫屑灰樣圖3海山組下部沉積特征Eig.3SedimentaryfeaturesofthelowerpartofGushanFormation(a)wormkalkcalciruditeinthecarbonaceousmu)wormkalkcalciruditebesidelhestminatolites在晚期，高水位體系域LHST編粒灘相中發育擇層塊狀緬粒灰巖,這地觸粒灰巖中乂發育了2個明顯的穹窿狀構造（圖4a）,呈串珠狀分布，并未緊密相連，將其定義為生物丘灰巖（Meietal.,2（X）5）,這

11、些登層石fH成*庭狀構造.與周圍高能舶粒灘相塊狀醐粒灰巖巖性大為不同（圖4a）不僅如此，生物丘灰巖與周圍宿主巖石之間存在止常明顯的突變邊界（圖4b、c）.無論是左側邊界（圖4h）還是頂界（圖4-），均呈現凹凸不平的突變過渡，這特征顯現出明顯的早期石化特點其中發育疊層石，這些,層石生物丘內部由柱狀柱層石（圖4d）構成，柱狀體不分叉且近F平行排列這些疊層石密集垂1,1生長.紋層細密，柱體高約數I聞米*些柱體甚至高達Im左右.柱體寬度約610on（圖4r）JI-中不發育造礁骨架后生動物.但發育在高能環境中具有定的抗浪性出呈現出明顯的地勢起伏特征.與Riding（2002）描述的起物礁概念極為相符，故

12、將該生物勇堂結為“微生物颼”.與附11組下部的泥品生物丘（圖2）形成r鮮明的對比圖4尚山蛆上部微層石生物丘特征()牛物G.宏觀特征；(h)生物丘左側突變邊界(籥頭所指)；(3牛物丘頂部突變邊界(箭頭所指)：(ushanFormation(a)nwniG-alun1ofthrbiolu-nn；(b)abruptluiin(lanIhrlefto(biolwmi(arrowhead)；()abruptlMiunlanatlhili*nn(airowhcixl);(inat)lit*bhiMrvmelimestoneinthelowerpartofbiohrmiaixllargewaterwaysw

13、ithinthebiohrnn；(l)srtlimrntarycharacUTofbiohermIwinguncutthrough芙蓉統地層中發育竹葉狀礫屑灰巖，代表一種（圖6b）,說明搬運距離較短旦受到多次風暴流作風暴沉積環境。這些礫屑灰巖大致可以分為3種:第一種為異地沉積型（圖6a），破碎的礫屑由強風暴用；第三種為原地沉積型（圖6e），可能為-次風暴作用的沉積產物。各種類型竹葉狀礫屑灰巖的發流從較淺水環境中帶來；第二種為準原地沉積型有，代表了寒武紀風暴海介殼骨骼沉積缺乏的特征。（a）風山組中部異地娘竹葉狀礫峭蚣（l）/4llim下部準原地映竹葉狀礫部版巖（C）風山fUF部說地型竹葉狀礫肝灰

14、巖圖6鳳山蛆竹葉狀礫屑灰巖Fig.6WormkalkcalciruditeintheFengshanFormation(a)allopatricwormkalkcalciruditeinthemiddleoftheEengshanFormalion；(b)parautochthonouswormkalkcalciruditeinthelower|artoftheFengshanFormation:(c)autochthonouswonnkulkcalciniliteinthelartoftheE*ngshunFormation芙蓉統風山組海侵體系域TST單元中可見成層發育的柱狀疊層石灰巖沉積在

15、較深水的細粒沉積物中，成為較典型的登層石生物層（圖7a）,生物層厚度約為24m,橫向上可延伸數米。這些登層石柱體總體相互平行，柱體較直，紋層密而薄，紋層穹窿狀不明顯（圖71）o在登層石內部捕獲了具有鐵質汶染圈的竹葉狀礫屑灰巖（圖7c）。(砰柱體內部發ff帙成浸染圈的竹葉狀礫時(a)松層石生物層(b)構成度層石生物層的柱狀在層石圖7鳳山組下部整層石生物層宏觀特征Fig.7MacrofeatureofthestromatoliticbiostromeinthelowerpartoftheFengshanFormation(a)diMant%i*HoftheMninuilolilicbiinslnt

16、mc；(b)Ihrslniniatolilicbiuslnnwof-liiiniiarMnrnatolih;(c)HonnkalkcalcinxlilcfcmiginouK-diwnHiuilnlrirvlruilhinMninuitolihs4結論(1) 曲山組疊層石生物丘產出環境相對較淺,為高能醐粒灘相環境風山組移層石生物層產出環境相對較深,陸棚至深緩坡背聯中，盡管產出環境不同，但為了解“風暴海”這特殊的海洋環境提供例證，代表了碳酸鹽巖沉積樣式的多樣性。柱狀餐層石所代表的環境與以前認識的高能環境有所出入需要雨新思號。(2) 深水環境所產出的小型泥晶生物丘，與較淺水環境產出的登層石生物丘.4

17、明顯不同，代表了生物丘發育的多樣性。關于在層石與其產出環境的關系，還需要進一步深入思考和研究。參考文獻蔡佳,吳克強，王WJ,等,2016.南黃海盆地南部坳陷占近系阜寧組沉枳相分析J.地質學刊.40(1):125-134.郭麗娜.郭榮濤.2012.國際詢塞武紀地質年代友好分方案研兗進展J.地質學HJ36(1)：l-7.梅冥相.劉麗.胡蝮,2015.北京西郊寒武系鳳nim層石生物層JL地質學報.89(2):440-46().也善池.BOBCOCKI.K.2(M)5.全球塞武系年代地層再劃分的新建議J.地層學雜志,29(l)：92-93.倍善池,2006.全球塞武系四統劃分框架正式確立J.地層學雜志

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