張 瑞，趙新偉，王 龍

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

0 引 言

寒武紀(jì)第三統(tǒng)和芙蓉統(tǒng)中的微生物碳酸鹽巖構(gòu)成的生物丘，常常與圍巖形成明顯突出的邊界以及較為寬泛的產(chǎn)出環(huán)境而代表著壯觀(guān)的沉積學(xué)現(xiàn)象[1-5]。類(lèi)似于碳酸鹽泥丘[2]，構(gòu)成這些寒武紀(jì)生物丘的微生物碳酸鹽巖[3,6-8]的復(fù)雜的沉積組構(gòu)代表的復(fù)雜形成機(jī)理，就像鮞粒成因的微生物過(guò)程[5,9-10]那樣，成為近年來(lái)碳酸鹽巖沉積學(xué)研究的重要主題之一。

位于華北地臺(tái)東北緣的承德路通溝剖面的芙蓉統(tǒng)，主要由長(zhǎng)山組和鳳山組構(gòu)成，可以識(shí)別出3個(gè)三級(jí)層序，而且以“凝縮序列(CS)+高水位體系域(HST)”沉積序列為特征[7,11-18]，在其中的第二個(gè)三級(jí)層序上部強(qiáng)迫型海退體系域中發(fā)育大量疊層石生物丘灰?guī)r[19-22]，形成了較為特殊的沉積學(xué)現(xiàn)象。由于發(fā)育在正常淺海中高能環(huán)境中，而與現(xiàn)代巴哈馬的粗顆粒疊層石[23-25]的產(chǎn)出環(huán)境較為相似，而與澳大利亞鯊魚(yú)灣和巴西東南部高鹽度潟湖中的疊層石[26-27]的產(chǎn)出環(huán)境形成巨大的差異；更為重要的是，以致密泥晶和微亮晶組成的疊層石及其中的鈣化藍(lán)細(xì)菌化石為特征的芙蓉統(tǒng)疊層石，明顯不同于巴哈馬現(xiàn)代疊層石[26-27]的沉積組構(gòu)，反而與鯊魚(yú)灣和巴西東南部海灣的細(xì)粒泥晶組成的疊層石[26-27]較為相似。同時(shí)，河北承德路通溝剖面芙蓉統(tǒng)中的疊層石，較為粗糙的疊層石紋層以及復(fù)雜的微組構(gòu)和鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物，為了解寒武紀(jì)正常淺海環(huán)境中由藍(lán)細(xì)菌主導(dǎo)的微生物席[19,23,28-30]的復(fù)雜的碳酸鹽沉淀作用產(chǎn)生的疊層石的復(fù)雜形成過(guò)程提供了一個(gè)較為寶貴的實(shí)例。

1 地質(zhì)背景

路通溝剖面位于河北省承德縣城西南約10 km處，構(gòu)造上屬華北地臺(tái)東北緣。早古生代期間華北地臺(tái)是一個(gè)廣闊的碳酸鹽臺(tái)地(東西延伸1 500 km，南北延伸1 000 km)，發(fā)育在穩(wěn)定的華北克拉通上(圖1)。

圖1 河北承德路通溝實(shí)測(cè)剖面位置Fig.1 Location of Lutonggou section at Chengde,Hebei

圖2 河北承德路通溝剖面層序地層序列(FRST，強(qiáng)迫型海退體系域；HST，高水位體系域；CS，凝縮段)Fig.2 Stratigraphic sequences of Lutonggou section at Chengde,Hebei

華北地臺(tái)沉積開(kāi)始于中寒武世，一直持續(xù)到整個(gè)地臺(tái)接近地面暴露的中晚奧陶世，形成了一套淺海背景下的厚度超過(guò)千米的碳酸鹽和硅質(zhì)碎屑巖混合沉積[24,31]。按照新的寒武系年代地層系統(tǒng)，寒武系分為紐芬蘭統(tǒng)、第二統(tǒng)、第三統(tǒng)及芙蓉統(tǒng)[20,23]。如圖2所示，路通溝剖面的芙蓉統(tǒng)可劃分為DS1、DS2和DS33個(gè)層序[31]，它們均以“陸棚相-緩坡相”的沉積相序列為特征，形成特別的“凝縮段(CS)+高水位體系域(HST)+強(qiáng)迫型海退體系域(FRST)”序列，為臺(tái)地快速海侵、慢速海退過(guò)程的產(chǎn)物，構(gòu)成較為典型的淹沒(méi)不整合型層序[16-18]；在其中，長(zhǎng)山組構(gòu)成了DS1層序，鳳山組包括了DS2和DS32個(gè)層序。疊層石生物丘主要發(fā)育在DS2層序的上部，與頂部的鮞粒灘覆蓋層一起形成了強(qiáng)迫型海退體系域(FRST)沉積，從而表明疊層石生物丘發(fā)育在相對(duì)淺水的沉積背景中。

2 疊層石生物丘的宏觀(guān)特征

疊層石生物丘主要分布在鳳山組中部，位于DS2層序的強(qiáng)迫型海退體系域單元上部(圖2)，由一套淺灰色淺緩坡相疊層石灰?guī)r構(gòu)成。該疊層石灰?guī)r地層厚約15 m，地勢(shì)起伏較低，與周?chē)貙訋r性明顯不同，符合“生物丘”[1]的概念，構(gòu)成了典型的疊層石生物丘[2,5,7]，也是微生物席碳酸鹽的重要保存形式之一[3]。該疊層石生物丘構(gòu)造內(nèi)部主要由豎直生長(zhǎng)的柱狀疊層石構(gòu)成，同時(shí)也可見(jiàn)少量的穹隆狀疊層石(圖3)。

(1)穹隆狀疊層石多為致密泥晶結(jié)構(gòu)(圖3)，內(nèi)部紋層平緩，呈穹頂狀；盡管紋層較粗糙，穹隆狀疊層石縱向上還是表現(xiàn)出由淺色紋層與暗色紋層組成，淺灰紋層較厚，2～4 cm，而暗色紋層較薄，1～2 mm；橫向上紋層相互連接，呈波狀展布。

(2)柱狀疊層石內(nèi)部紋層表現(xiàn)為較好的半球體構(gòu)成的圓柱(圖3)，圓柱柱體通常較直，高30 cm～2 m不等，直徑4～10 cm，相互平行分布(圖3)，柱體邊緣紋層向下彎曲，但沒(méi)有形成明顯的壁。垂向上常由淺灰色紋層(0.5～2 cm)與淺黃色紋層交替組成，紋層薄而粗糙，連續(xù)性較差，與“細(xì)粒結(jié)殼疊層石”特征較為吻合。疊層石內(nèi)部整體上不明顯的紋層結(jié)構(gòu)很大程度上可能與后生動(dòng)物的擾動(dòng)與破壞有關(guān)；有些紋層受后期埋藏壓實(shí)作用過(guò)程的影響而呈縫合線(xiàn)狀。與此同時(shí)，疊層石生物丘頂部發(fā)育厚4 m左右的中薄層鮞?；?guī)r披覆層，間接指示了疊層石生物丘特殊的相對(duì)淺水的產(chǎn)出背景，即要淺于鮞粒灘的潮下中高能環(huán)境，進(jìn)一步說(shuō)明疊層石生物丘產(chǎn)出在潮下中高能環(huán)境的基本特點(diǎn)。

3 疊層石生物丘的微觀(guān)特征

3.1 總體微觀(guān)特征

鳳山組中部的疊層石生物丘顯微鏡下總體上表現(xiàn)為致密泥晶結(jié)構(gòu)，露頭上不連續(xù)的疊層石紋層在鏡下也不很清晰。疊層石內(nèi)部主要由暗色泥晶紋層與淺色微亮晶層交替組成(圖4(a))，局部可見(jiàn)微生物疊層石構(gòu)造(圖4(b))。顯微鏡下，疊層石內(nèi)部紋層發(fā)育底棲鮞粒、球粒及皮殼粒等顆粒類(lèi)型，在致密暗色泥晶紋層內(nèi)發(fā)育不規(guī)則的由葛萬(wàn)菌(Girvanella)鈣化絲狀體組成的暗色泥晶團(tuán)塊[29]。如圖4(c)和(d)所示，由葛萬(wàn)菌構(gòu)成的顆粒內(nèi)部鈣化絲狀體具有良好的管狀構(gòu)造，個(gè)體相互纏繞構(gòu)成團(tuán)塊狀，絲狀體鞘內(nèi)有機(jī)質(zhì)被溶解后被亮晶方解石充填，而鞘則被泥晶浸染后形成泥晶壁得以保存下來(lái)，代表了一種與光合作用有關(guān)的典型的藍(lán)細(xì)菌鈣化作用過(guò)程[7]。疊層石生物丘中還發(fā)育較多“石松藻(Lithocodium)”狀的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物，這些殘余物本質(zhì)上為泥晶與微亮晶的聚集物，大小不一，從毫米級(jí)到厘米級(jí)不等且形態(tài)極不規(guī)則。

圖3 路通溝剖面寒武系芙蓉統(tǒng)鳳山組中的疊層石特征Fig.3 Image showing characteristics of the stromatolite of Cambrian Fengshan Formation in Lutonggou section

圖4 寒武系鳳山組疊層石生物丘的顯微組構(gòu)Fig.4 Microscopic fabrics of the stromatolitic bioherm of the Cambrian Fengshan Formation(a)疊層石內(nèi)部不大清晰的紋層結(jié)構(gòu)，由泥晶紋層A與微亮晶紋層B交替組成，紋層面粗糙；(b)微疊層石；(c)致密泥晶中由葛萬(wàn)菌鈣化絲狀體構(gòu)成的顆粒；(d)圖(c)中鈣化葛萬(wàn)菌化石的放大圖

3.2 底棲鮞粒

鳳山組疊層石生物丘局部發(fā)育較多鮞粒，鮞粒多為圓狀或橢圓狀，少量為不規(guī)則形或破碎狀，顆粒直徑多為100～500 μm，通常不大于500 μm。鮞粒圈層數(shù)量較少，核心或有或無(wú)，圈層及核心內(nèi)殘留了少量有機(jī)質(zhì)及泥晶。這些鮞粒呈懸浮狀密集分布在致密泥晶內(nèi)部(圖5(c))，屬于Gerdes提到的底棲鮞粒類(lèi)型[28]。根據(jù)核心的有無(wú)與鮞粒皮層的變化將底棲鮞粒大致分為3種類(lèi)型：有核放射鮞粒、不規(guī)則鮞粒、無(wú)核放射泥晶鮞粒。

圖5 寒武系鳳山組疊層石生物丘中的底棲鮞粒Fig.5 Images showing benthic oolites within stromatolite bioherm of the Cambrian Fengshan Formation(a)—(c)有核同心-放射鮞粒；(d)不規(guī)則形態(tài)鮞粒；(e)掃描電鏡下的鮞粒核心特征；(f)鮞粒核心的能譜圖特征

這些鮞粒大小不等，400～500 μm，多呈圓形及次圓形，主要由放射狀方解石晶體組成(圖5(a)和(b))。其中有核放射鮞粒的核心直徑為100～200 μm，形狀不規(guī)則且邊界模糊。核心大多由細(xì)晶方解石及有機(jī)質(zhì)殘余物構(gòu)成(圖5(c))，晶體大小從10 μm變化到100 μm，部分核心為含少量黃鐵礦顆粒的暗色泥晶團(tuán)塊(圖5(c)和(f))，這種泥晶團(tuán)塊在掃描電鏡下表現(xiàn)為典型的片狀及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖5(e))，這與較為典型的微生物細(xì)胞外聚合物質(zhì)EPS(Extracellular polymeric substances)降解作用所形成的鈣化殘余物比較相似；不規(guī)則鮞粒的圈層厚1～2 μm，主要由富有機(jī)質(zhì)的泥晶聚集體構(gòu)成，與最外側(cè)圈層發(fā)育的泥晶套結(jié)構(gòu)一樣，可能代表了微生物膜的鈣化殘余物[5,22]，也可能是藍(lán)細(xì)菌新陳代謝活動(dòng)導(dǎo)致的泥晶化作用產(chǎn)物，體現(xiàn)了這些鮞粒為微生物席內(nèi)典型的底棲鮞粒的特征[28]。這些鮞粒主要是指形態(tài)不規(guī)則、皮層不連續(xù)的有核同心-放射鮞粒，發(fā)育核心，并具有泥晶圈層，但區(qū)別就是該鮞粒皮層或者斷開(kāi)(圖5(d))，或者凹凸不平，可能為強(qiáng)烈的后期溶蝕改造作用等成巖作用所致，也可能是復(fù)雜的微生物活動(dòng)的結(jié)果。此外，同心圈層上或最外側(cè)圈層上的泥晶套及零星分布著的浸染泥晶，大多代表了微生物膜的殘余物。無(wú)核放射泥晶鮞粒的最顯著特征就是沒(méi)有核心并在鮞粒周?chē)l(fā)育有機(jī)覆膜代表的鈣化生物膜，這些鈣化生物膜間接地證實(shí)了鮞粒的生物成因機(jī)制，但這種鮞粒也曾被認(rèn)為是重結(jié)晶或溶解再充填作用所形成[32]。

3.3 球粒和微凝塊

球粒主體由暗色泥晶構(gòu)成，除去那些明顯的底棲鮞粒外，疊層石生物丘中還發(fā)育著呈圓形、次圓形、細(xì)長(zhǎng)形及不規(guī)則形且大小不一、內(nèi)部無(wú)明顯結(jié)構(gòu)的微米級(jí)至毫米級(jí)泥晶顆粒(圖6(a)和(b))，這種產(chǎn)出自海相環(huán)境的碳酸鹽巖顆粒與那些產(chǎn)出自非海相環(huán)境中的類(lèi)似物共同被稱(chēng)為球?；蛩魄蛄?。這些以暗色泥晶為主體的顆粒，在形態(tài)上從圓形到次圓形，其內(nèi)部無(wú)明顯紋層，與發(fā)育絲狀體鈣化微生物殘余物及不規(guī)則外形特征的微凝塊形成明顯差異。

圖6 寒武系鳳山組疊層石生物丘中的微凝塊及球粒組構(gòu)顯微照片 Fig.6 Microscopic images showing the microclots and peloid structure within the stromatolite bioherm of the Furongian Fengshan Formation(a)由次圓狀及圓狀球粒組成的球粒亮晶灰?guī)r，其中包含次圓形及細(xì)長(zhǎng)形球粒泥晶聚集物(白色箭頭)，并發(fā)育少量鮞粒及內(nèi)部中空的膠囊狀泥晶聚集物(黑色箭頭)；(b)圖(a)的局部放大圖，其中可見(jiàn)葛萬(wàn)菌絲狀體殘余物構(gòu)成的球粒組構(gòu)(白色箭頭)，其內(nèi)部可見(jiàn)少量黃鐵礦顆粒，同時(shí)可見(jiàn)鮞粒(黑色箭頭)

有關(guān)球粒成因的討論一直為沉積學(xué)家所關(guān)注，其成因假說(shuō)主要包括糞球成因[29]、圍繞藍(lán)細(xì)菌絲狀體的沉淀作用、異養(yǎng)細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的早期石化作用過(guò)程的產(chǎn)物[33]以及生物碎屑的泥晶化[32]。雖然有關(guān)球粒的成因已經(jīng)得到以上模式的概括，然而，球粒內(nèi)部及其周?chē)l繁出現(xiàn)的它形黃鐵礦顆粒(圖6(b))暗示了異養(yǎng)細(xì)菌特別是硫酸鹽還原細(xì)菌的作用[33]，它們主要通過(guò)降解有機(jī)物誘發(fā)堿度升高，促進(jìn)微生物席內(nèi)沉積物的鈣化作用，導(dǎo)致球粒的形成。值得注意的是，很多以球粒為核心的鮞粒與球粒的同時(shí)出現(xiàn)(圖6(b))暗示一般情況下球粒生長(zhǎng)的區(qū)域在空間上與鮞粒很接近，這也表明有利于兩種過(guò)程的因素相互之間可能僅有微小的差別。薄片中出現(xiàn)的葛萬(wàn)菌絲狀體殘余物球粒(圖6(b))，指示了這些球?？赡転榻z狀藍(lán)細(xì)菌的鈣化作用產(chǎn)物。此外，那些明顯的凝塊狀微組構(gòu)內(nèi)部的絲狀鈣化微生物化石，以及一些其他似膠囊的顆粒被當(dāng)作微凝塊起因于微生物膜上或以藍(lán)細(xì)菌主導(dǎo)的微生物席內(nèi)部鈣化作用的間接證據(jù)[34]。

3.4 “石松藻(Lithocodium)”狀的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物

如圖7所示，疊層石生物丘灰?guī)r中可見(jiàn)一些“石松藻狀”的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物[35]，主要表現(xiàn)為一些后期被亮晶方解石充填的藍(lán)細(xì)菌菌落被泥晶基質(zhì)包裹并形成一些絲狀體網(wǎng)狀物(圖7(a))。它們形態(tài)極不規(guī)則，大小不一，被亮晶方解石充填的藍(lán)細(xì)菌菌落絲狀體直徑通常約40 μm，長(zhǎng)一般為 100～500 μm(圖7(b))，其具體的形成機(jī)制可能為：藍(lán)細(xì)菌及EPS發(fā)生鈣化，部分EPS在降解過(guò)程中產(chǎn)生一些納米球粒，這些球粒聚集在一起形成微凝塊，最終構(gòu)成作為微生物碳酸鹽巖主要組分的泥晶；然而，研究區(qū)鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落內(nèi)被泥晶包裹的短柱狀亮晶沉積物很可能是鈣化的絲狀藍(lán)細(xì)菌殘余物，這些藍(lán)細(xì)菌的鞘較薄或者不發(fā)育，不同于鈣化鞘較厚的其他沉積。這可能指示了這些疊層石屬于以藍(lán)細(xì)菌主導(dǎo)的微生物席的鈣化作用產(chǎn)物。值得注意的是，部分鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物內(nèi)部也發(fā)育大量生長(zhǎng)洞穴(圖7(a))，指示出是由于異養(yǎng)細(xì)菌降解過(guò)程中產(chǎn)生的弱酸性環(huán)境溶蝕作用所致，而其周?chē)哪嗑Т蠖嗍菢?gòu)成微生物席的細(xì)胞外聚合物質(zhì)(EPS)的鈣化作用產(chǎn)物。此外，鮞粒和生物碎屑(三葉蟲(chóng)、棘皮類(lèi)和介形類(lèi))等顆粒常與這些鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物共同出現(xiàn)(圖7(a))。

圖7 鳳山組疊層石生物丘中“石松藻狀”的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物Fig.7 Lithocodium-like colonies of calcified cyanobacteria remnants within the stromatolitic bioherm of the Fengshan Formation(a)鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物，白色箭頭指示生長(zhǎng)洞穴；(b)圖(a)中鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物的放大圖；(c)—(d)形態(tài)多樣的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物

3.5 絲狀藍(lán)細(xì)菌

葛萬(wàn)菌(Girvanella)化石在華北地臺(tái)寒武紀(jì)的微生物巖中廣泛分布，也是芙蓉統(tǒng)微生物碳酸鹽巖中比較常見(jiàn)的絲狀藍(lán)細(xì)菌化石。研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多種產(chǎn)出形態(tài)的Girvanella化石，包括微疊層石內(nèi)的紋層、球粒(圖6(b))以及內(nèi)碎屑(圖4(c))等，以?xún)?nèi)碎屑形式出現(xiàn)的Girvanella化石多產(chǎn)出在承德路通溝剖面的疊層石生物丘中，該生物丘以紋層模糊的柱狀疊層石為特征，代表了一種相對(duì)淺水的潮坪沉積環(huán)境條件。偏光顯微鏡下，Girvanella化石以無(wú)分割的管狀絲狀體為特征(圖4(d))，管狀絲狀體直徑相對(duì)一致，約20 μm，但長(zhǎng)短不一，最長(zhǎng)可達(dá)600 μm(圖3(d))。絲狀體具有明顯的管壁構(gòu)造，厚度不大，1～2 μm，管壁呈深灰色至黑色，主要充填泥晶方解石或微亮晶。絲狀體管心寬約15 μm，呈灰白色，由微亮晶方解石構(gòu)成，管狀絲狀體的橫切面為外暗內(nèi)亮的圓形構(gòu)造(圖4(d))。管狀絲狀體個(gè)體無(wú)分支，不定向排列，群體則相互纏繞、交織分布，構(gòu)成斑塊狀、長(zhǎng)條狀或彎曲狀等形態(tài)(圖4(c))。

4 討 論

疊層石是微生物席的建造物[5,36-37]，在微生物席建造疊層石過(guò)程中，復(fù)雜的微生物群落內(nèi)的復(fù)雜的新陳代謝過(guò)程產(chǎn)生了多種多樣的生物成因顆粒[14,29]。在大多數(shù)微生物碳酸鹽巖中，鈣化藍(lán)細(xì)菌是保存最好的微生物[2]，也是最具優(yōu)勢(shì)的微生物席建造者，這一特點(diǎn)在路通溝剖面的鳳山組疊層石生物丘中也不例外。鳳山組生物丘內(nèi)藍(lán)細(xì)菌以“石松藻(Lithocodium)狀”的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物最具代表性，它們之前也被認(rèn)為是Lithocodium(石松藻)或多孔有孔蟲(chóng)，但Cherchi[35]根據(jù)連接相鄰孔洞開(kāi)口的缺乏以及頻繁出現(xiàn)的大量泥晶基質(zhì)內(nèi)這些孔洞非常不規(guī)則的形態(tài)和排列，將之前認(rèn)為的Lithocodium(石松藻)或多孔有孔蟲(chóng)排除在外。然而，這些“石松藻”狀的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物近些年被解釋為“海綿骨針的網(wǎng)狀物”[36,38]，并認(rèn)為微生物的活動(dòng)和成巖過(guò)程很容易導(dǎo)致海綿降解并與泥晶保存在一起，具體表現(xiàn)為模糊的針狀網(wǎng)絡(luò)或者豐富的骨針，并且沉積環(huán)境中低的保存潛力掩蓋了海綿的存在及其在芙蓉統(tǒng)中作為后生動(dòng)物-微生物礁建造者的作用。其次，疊層石內(nèi)還發(fā)育少量呈絲狀相互纏繞分布的絲狀藍(lán)細(xì)菌的鈣化殘余物——葛萬(wàn)菌(Girvanella)(圖4(c)和(d))。葛萬(wàn)菌絲狀體兩側(cè)管狀壁常被泥晶浸染形成明顯的暗色泥晶鞘，而管狀壁內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)多為硫酸鹽還原細(xì)菌等異養(yǎng)細(xì)菌降解，降解過(guò)程易形成弱酸性環(huán)境而發(fā)生一些溶蝕作用，最后產(chǎn)生微亮晶方解石沉淀及少量黃鐵礦顆粒。然而，藍(lán)細(xì)菌鈣化殘余物常構(gòu)成球粒(圖6(b))、鮞粒圈層或者致密泥晶，鮞粒圈層上的暗色富有機(jī)質(zhì)泥晶薄層(圖5)可能是構(gòu)成微生物席的微生物膜的鈣化殘余物，也可能是藍(lán)細(xì)菌活動(dòng)所造成的泥晶化作用的產(chǎn)物。

除了藍(lán)細(xì)菌之外，硫酸鹽還原細(xì)菌也是疊層石生物丘復(fù)雜的生物菌落內(nèi)的一種重要微生物。雖然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硫酸鹽還原菌化石，但廣泛分布在疊層石致密泥晶組構(gòu)中的黃鐵礦顆粒(圖7(b))或方解石晶體包覆層(圖5(c)和(d))可能為疊層石內(nèi)微生物席生長(zhǎng)過(guò)程中硫酸鹽還原細(xì)菌引起的硫酸鹽反應(yīng)的產(chǎn)物或殘余物[33]。此外，部分鮞粒外部圈層連續(xù)性差，有時(shí)因溶解導(dǎo)致圈層斷開(kāi)或破碎，這都可能是與硫酸鹽還原細(xì)菌降解有機(jī)質(zhì)形成弱酸性環(huán)境后相關(guān)的溶蝕作用所致?？偟膩?lái)說(shuō)，微生物席中的顆粒及泥晶的形成都代表了一種復(fù)雜的有機(jī)礦化作用過(guò)程[37]。盡管已經(jīng)從現(xiàn)代疊層石的研究中取得了一些進(jìn)展，并對(duì)古代微生物碳酸鹽巖進(jìn)行了解釋?zhuān)蠖嗳狈ΜF(xiàn)代類(lèi)比物，這些認(rèn)識(shí)難免會(huì)存在偏差。正如Dupraz[37]所建議的那樣，所有的微生物過(guò)程都需要詳細(xì)解釋?zhuān)壳暗难芯績(jī)H觸及冰山一角，而且穿過(guò)“成巖作用的過(guò)濾器”，微生物席的許多原生特征已經(jīng)破壞或變得模糊不清，如何解釋微生物席及其內(nèi)部的生物顆粒成因?qū)⑹俏磥?lái)最大的挑戰(zhàn)[2,37]。

5 結(jié) 論

河北承德路通溝剖面鳳山組中的疊層石生物丘，發(fā)育在中高能正常淺海環(huán)境中，粗糙的疊層石紋層和特別的發(fā)育環(huán)境代表了較為壯觀(guān)的沉積學(xué)現(xiàn)象。在以致密泥晶和微亮晶為主所構(gòu)成的疊層石中，出現(xiàn)明顯的絲狀鈣化藍(lán)細(xì)菌和“石松藻”狀的鈣化藍(lán)細(xì)菌菌落殘余物，指示了這些疊層石為藍(lán)細(xì)菌主導(dǎo)的微生物席的鈣化作用產(chǎn)物；再者，疊層石中的凝塊、球粒、底棲鮞粒的發(fā)育，反映為微生物席內(nèi)復(fù)雜的生物膜鈣化作用產(chǎn)物，說(shuō)明了微生物席是多重狀微生物膜的特點(diǎn)。更為重要的是，在致密泥晶中零散分布的小型黃鐵礦顆粒集合體，說(shuō)明從微生物席復(fù)雜的鈣化作用形成疊層石的過(guò)程中，硫酸鹽還原細(xì)菌降解微生物席并促進(jìn)鈣化作用。所以說(shuō)，路通溝剖面鳳山組中的疊層石生物丘的復(fù)雜的微組構(gòu)特征代表了疊層石形成的復(fù)雜的微生物作用和碳酸鹽沉淀作用過(guò)程，為研究疊層石復(fù)雜的形成機(jī)理提供了許多重要的微生物作用信號(hào)而具有較為重要的科學(xué)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] CUMINGS E R.Reefs or bioherms?[J].Bulletin of the Geolo-gical Society of America,1932,43: 331-352.

[2] RIDING R.Structure and composition of organic reefs and carbonate mud mounds: concepts and categories[J].Earth-Science Reviews,2002,58(1/2): 163-231.

[3] 梅冥相.微生物碳酸鹽巖分類(lèi)體系的修訂:對(duì)灰?guī)r成因結(jié)構(gòu)分類(lèi)體系的補(bǔ)充[J].地學(xué)前緣,2007,14(5): 222-234.

[4] 梅冥相.從生物礦化作用衍生出的有機(jī)礦化作用:地球生物學(xué)框架下重要的研究主題[J].地質(zhì)論評(píng),2012,58(5): 937-951.

[5] 梅冥相，劉麗，胡媛.北京西郊寒武系鳳山組疊層石生物層[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2015,89(2): 440-460.

[6] 張文浩，史曉穎，湯冬杰，等.華北地臺(tái)西緣早—中寒武世之交的核形石:微組構(gòu)與生物礦化機(jī)制研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),2014,28(1): 1-15.

[7] RIDING R.Microbial carbonates: the geological record of calcified bacterial-algal mats and biofilms[J].Sedimentology,2000,47: 179-214.

[8] LEE J H,LEE H S,CHEN J,et al.Calcified microbial reefs in Cambrian Series 2,North China Platform: Implications for the evolution of Cambrian calcified microbes[J].Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology,2014,403: 30-42.

[9] ADACHI N,EZAKI Y,LIU J.Early Ordovician shift in reef construction from microbial to metazoan reefs[J].Palaios,2011,26(1): 106-114.

[10] 馬永生，梅冥相，周潤(rùn)軒，等.層序地層框架下的鮞粒灘形成樣式:以北京西郊下葦?shù)槠拭婧湎档谌y(tǒng)為例[J].巖石學(xué)報(bào),2017,33(4): 1021-1036.

[11] CHEN J,LEE J H,WOO J.Formative mechanisms,depositional processes,and geological implications of Furongian (Late Cambrian) reefs in the North China Platform[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2014,414: 246-259.

[12] LEE J,CHEN J,CHOUGH S K.The Middle-Late Cambrian reef transition and related geological events: A review and new view[J].Earth-Science Reviews,2015,145: 66-84.

[13] 趙文光，郭彤樓，蔡忠賢，等.川東北地區(qū)二疊系長(zhǎng)興組生物礁類(lèi)型及控制因素[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,24(5): 951-956.

[14] 梅冥相，郭榮濤，胡媛.北京西郊下葦?shù)槠拭婧湎滇纳浇M疊層石生物丘的沉積組構(gòu)[J].巖石學(xué)報(bào),2011,27(8): 2473-2486.

[15] SCHLAGER W.Type 3 sequence boundaries[J].SEPM(Society for Sedimentary Geology)Special Publications,1999,63: 35-45.

[16] 梅冥相.淹沒(méi)不整合型碳酸鹽三級(jí)旋回層序——兼論碳酸鹽臺(tái)地的“凝縮作用”[J].巖相古地理,1996,16(6): 24-33.

[17] 梅冥相，楊欣德.強(qiáng)迫型海退及強(qiáng)迫型海退楔體系域——對(duì)傳統(tǒng)Exxon層序地層學(xué)模式的修正[J].地質(zhì)科技情報(bào),2000,19(2): 17-21.

[18] 梅冥相.從正常海退與強(qiáng)迫型海退的辨別進(jìn)行層序界面對(duì)比:層序地層學(xué)進(jìn)展之一[J].古地理學(xué)報(bào),2010,12(5): 549-564.

[19] 楊仁超，樊愛(ài)萍，韓作振，等.山東寒武系毛莊階微生物團(tuán)塊的形態(tài)特征與成因[J].中國(guó)科學(xué)(地球科學(xué)),2013,43(3): 423-432.

[20] 彭善池.全球寒武系四統(tǒng)劃分框架正式確立[J].地層學(xué)雜志,2006,30(2): 147-148.

[21] 梅冥相，張瑞，李屹堯，等.華北地臺(tái)東北緣寒武系芙蓉統(tǒng)疊層石生物丘中的鈣化藍(lán)細(xì)菌[J].巖石學(xué)報(bào),2017,33(4): 1073-1093.

[22] 常玉光，孫鳳余，鄭偉．豫西寒武紀(jì)疊層石微生物化石及其鈣化特征[J].現(xiàn)代地質(zhì),2014,28(2):271-280.

[23] PENG S,BABCOCK L E,COOPER R A.The Cambrian Period[M].Amsterdam: Elsevier,2012: 437-488.

[24] MENG X,GE M,TUCKER M E.Sequence stratigraphy,sea-level changes and depositional systems in the Cambro-Ordovician of the North China carbonate platform[J].Sedimentary Geology,1997,114(1): 189-222.

[25] 梅冥相，孟慶芬.現(xiàn)代疊層石的多樣化構(gòu)成:認(rèn)識(shí)古代疊層石形成的關(guān)鍵和窗口[J].古地理學(xué)報(bào),2016,18(2): 127-146.

[26] DELFINO D W M.Sedimentology and temporal distribution of microbial mats from Brejodo Espinho,Rio de Janeiro,Brazil[J].Sedimentary Geology,2012,263/264: 85-95.

[27] ALLEN MA G F.Bacterial,archaeal and eukaryotic diversity of smooth and pustular microbial mat communities in the hypersaline lagoon of Shark Bay[J].Geobiology,2009,7(1): 82-96.

[28] GERDES G,DUNAJTSCHIK-PIEWAK K,RIEGE H,et al.Structural diversity of biogenic carbonate particles in microbial mats[J].Sedimentology,1994,41(6): 1273-1294.

[29] FLüGEL E.Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis,Interpretation and Application[M].Berlin: Springer-Verlag,2004: 271-295.

[30] 梅冥相.微生物席的特征和屬性:微生物席沉積學(xué)的理論基礎(chǔ)[J].古地理學(xué)報(bào),2014,16(3): 285-304.

[31] 趙新偉，曾偉.河北承德路通溝剖面寒武系層序地層劃分[J].中國(guó)地質(zhì),2016,43(3): 921-935.

[32] WOODS A D.Microbial ooids and cortoids from the Lower Triassic (Spathian) Virgin Limestone,Nevada,USA: Evidence for an Early Triassic microbial bloom in shallow depositional environments[J].Global and Planetary Change,2013,105: 91-101.

[33] BAUMGARTNER L K,REID R P,DUPRAZ C,et al.Sulfate reducing bacteria in microbial mats: Changing paradigms,new discoveries[J].Sedimentary Geology,2006,185(3/4): 131-145.

[34] RIDING R.Microbial carbonate abundance compared with fluctuations in metazoan diversity over geological time[J].Sedimentary Geology,2006,185(3/4): 229-238.

[35] CHERCHI A,SCHROEDER R.Remarks on the systematic position of Lithocodium Elliott,a problematic microorganism from the Mesozoic carbonate platforms of the Tethyan realm[J].Facies,2006,52(3): 435-440.

[36] LEE J H,CHEN J,CHOH S J,et al.Furongian (late Cambrian) sponge-microbial maze-like reefs in the north China platform[J].Palaios,2014,29: 27-37.

[37] DUPRAZ C,REID R P,BRAISSANT O,et al.Processes of carbonate precipitation in modern microbial mats[J].Earth-Science Reviews,2009,96(3): 141-162.

[38] LEE J H,HONG J,WOO J,et al.Reefs in the early Paleozoic Taebaek group,Korea: a review[J].Acta Geologica Sinica,2016,90: 352-367.