沈越峰，張樂(lè)，沈臻歡，陳亞婕

1.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009

2.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

自生泥晶（autochthonous micrite，簡(jiǎn)稱automicrite），也可被稱為原地微晶碳酸鈣（in situmicrocrystalline Ca-carbonate）或原地灰泥（in place lime mud），以區(qū)分他生泥晶或異地泥晶（allochthonous micrite，簡(jiǎn)稱allomicrite）。自Wolf[1]提出這一概念以以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)不同碳酸鹽巖環(huán)境中自生泥晶的顯微特征[2]和地球化學(xué)特征[3]、自生泥晶形成過(guò)程和來(lái)源[4]等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究和探討。伴隨著微生物巖[5-15]、碳酸鹽灰泥丘[16-17]和生物礦化作用及其衍生的有機(jī)礦化作用[18-20]研究的進(jìn)一步深入，碳酸鹽自生泥晶的研究也取得了重要進(jìn)展。

然而，在自生泥晶的研究過(guò)程中，也存在著部分爭(zhēng)議。首先，“微生物巖”這一術(shù)語(yǔ)[21]已被廣泛用于標(biāo)記各種微晶礁（丘）巖，包括大多數(shù)自生泥晶結(jié)構(gòu)。而且，一部分作者將微生物巖等同于自生泥晶[2]。然而，Bourque[22]認(rèn)為如果沒(méi)有令人信服的證據(jù)證明是主要由底棲微生物群落構(gòu)建的巖相，微生物巖這個(gè)術(shù)語(yǔ)就變得無(wú)意義。再者，很多生物紋層結(jié)構(gòu)或凝塊結(jié)構(gòu)不是微生物巖所特有的，海綿、藻類和其他后生動(dòng)物也可以形成類似的結(jié)構(gòu)。因此將微生物巖簡(jiǎn)單地等同于自生泥晶是有爭(zhēng)議的。其次，微生物巖（主要是自生泥晶）被廣泛用來(lái)追蹤其成因和來(lái)源并指示同時(shí)期沉積水體的地球化學(xué)特征[3,23]，但微生物巖保留地球化學(xué)組成的機(jī)制和原理尚未清晰，有待于進(jìn)一步的總結(jié)和實(shí)踐。最后，區(qū)別自生泥晶和他生泥晶對(duì)碳酸鹽巖分類，特別是對(duì)碳酸鹽巖建造的分類具有顯著意義，并且能夠更合理地解釋地質(zhì)歷史時(shí)期碳酸鹽巖建造的生物群落組成及其演化[4]。

為此，本文在前人的基礎(chǔ)上，對(duì)自生泥晶概念的提出和發(fā)展進(jìn)行了概括；對(duì)自生泥晶的礦物組成、顯微結(jié)構(gòu)、熒光和陰極發(fā)光顯微特征進(jìn)行了總結(jié)；對(duì)自生泥晶的形成過(guò)程和來(lái)源（包括生物礦化作用、有機(jī)礦化作用和無(wú)機(jī)沉淀三種方式）進(jìn)行了探討；對(duì)自生泥晶在不同沉積環(huán)境碳酸鹽巖中的貢獻(xiàn)及其地球化學(xué)指示進(jìn)行了論述；對(duì)自生泥晶在地質(zhì)歷史時(shí)期的分布做了歸納；最后對(duì)自生泥晶的后續(xù)研究方向提出了一些展望。

1 自生泥晶概念的提出和發(fā)展

泥晶（micrite）這一術(shù)語(yǔ)在碳酸鹽巖研究中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。它起初是微晶方解石“microcrystalline calcite”的縮寫(xiě)，指的是隱晶至微晶級(jí)別的碳酸鹽顆粒。泥晶這一概念是由Folk[24]首先提出的，起初是一個(gè)指示成因的術(shù)語(yǔ)，指的是固結(jié)的因機(jī)械沉積而形成的灰泥?，F(xiàn)在絕大部分學(xué)者將其作為一個(gè)非成因指示的術(shù)語(yǔ)，指的是粒度通常小于4 μm（可能有不同的標(biāo)準(zhǔn)）的細(xì)粒碳酸鹽基質(zhì)[25-26]。自生泥晶（autochthonous micrite，簡(jiǎn)稱automicrite）的概念首先是由Wolf[1]在闡述鈣藻（鈣質(zhì)微生物）的沉積產(chǎn)物時(shí)提出的，指的是原地形成的碳酸鈣泥晶基質(zhì)（matrices formedin situ/in place），用以區(qū)分非原地形成的泥晶，即他生泥晶或異地泥晶。Wolf[1]最初介紹的是與鈣藻（微生物）相關(guān)的自生泥晶（即藻自生泥晶，algal automicrite）。Flügel[27]總結(jié)指出，自生泥晶是指在海底或沉積物中由于物理化學(xué)、微生物、光合作用和/或生物化學(xué)過(guò)程而在原地形成的細(xì)粒（隱晶—微晶質(zhì)）自生碳酸鈣礦物（方解石和/或文石）。Jameset al.[28]在Origin of Carbonate Sedimentary Rocks一書(shū)中對(duì)自生泥晶的概念進(jìn)行了進(jìn)一步的提煉，指出自生泥晶是指通過(guò)無(wú)機(jī)和/或有機(jī)媒介過(guò)程作用而沉淀在海底或者沉積物中的文石或方解石膠結(jié)物。這一微晶碳酸鹽明顯不是沉積物，而是同沉積膠結(jié)物。自生泥晶具有特定的結(jié)構(gòu)和較為單一的礦物化學(xué)組成。作為原地礦化作用的初級(jí)產(chǎn)物，自生泥晶與他生泥晶具有不同的成因。他生泥晶指的是非原地形成的泥晶，來(lái)源于其他各種碳酸鹽顆粒的破碎作用和原始細(xì)粒碳酸鹽物質(zhì)的沉積作用而形成的微泥晶基質(zhì)，其可能包括不同的礦物和化學(xué)組成。

自生泥晶的概念在微生物巖[2-3,29-35]和碳酸鹽巖礁丘尤其是灰泥丘[4,36-56]研究過(guò)程中得到了進(jìn)一步深化。近幾年，自生泥晶的概念得到了進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)用到了與甲烷有關(guān)的冷泉碳酸鹽巖[57-59]和陸相碳酸鹽沉積（泉水沉積，泉華，鈣華，石灰華，鈣質(zhì)結(jié)殼等[28,60-64]）當(dāng)中。

很多研究者將自生泥晶（automicrite）這一術(shù)語(yǔ)等 同 于 微 生 物 巖[2,21,65]（microbialite）或 有 機(jī) 泥晶[29,31,42,66-69]（organomicrite）。根據(jù)形成模式和形成位置的不同，Reitner[29]又將有機(jī)泥晶分成兩類，包括堆積有機(jī)泥晶和袋狀有機(jī)泥晶。堆積有機(jī)泥晶指的是呈現(xiàn)出凝塊石狀、疊層石狀或呈塊狀硬底類型的垂直生長(zhǎng)構(gòu)造。袋狀有機(jī)泥晶是由半封閉微孔洞中的后生動(dòng)物（大部分是海綿）封閉的降解或腐爛組織中，或者是由鉆孔動(dòng)物鉆孔形成的孔洞中發(fā)育充填構(gòu)造而形成的。此外，Leeset al.[70]在灰泥丘的研究中提出了多泥晶結(jié)構(gòu)（polymud fabric）的特征，這一概念在自生泥晶的研究中也被許多作者所沿用[47,56,71]。Keimet al.[72]在研究意大利三疊紀(jì)的白云巖陡斜坡沉積中提出了自生泥晶相（automicrite facies，指代具有大量自生泥晶的野外地層）和自生泥晶工廠（automicrite factory）的概念。Pomaret al.[73]重新定義了Schlager[74-75]的底棲“灰泥丘工廠（mud mound factory）”，重命名為“底棲自生泥晶工廠（benthic automicrite factory）”。一些作者又將微生物工廠（microbial factory）等同于底棲自生泥晶工廠[76-77]。

國(guó)內(nèi)對(duì)于自生泥晶的研究相對(duì)較少，《沉積地球化學(xué)應(yīng)用》講座編寫(xiě)組[78]首次提到了自生泥晶一詞，并簡(jiǎn)單介紹了不同來(lái)源泥晶的地球化學(xué)組成特征。朱士興[79]總結(jié)了第30屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)題為“鈣藻、疊層石和灰泥丘的演化和環(huán)境意義”的2~6學(xué)科討論會(huì)材料，在國(guó)內(nèi)首次介紹了automicrite的成因、分類、形成環(huán)境等領(lǐng)域的國(guó)際研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。朱士興[79]將自生泥晶當(dāng)作一種巖石類型，翻譯成“原地微晶灰?guī)r”。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)碳酸鹽巖研究的進(jìn)一步深入，自生泥晶的概念已被廣泛地應(yīng)用到了碳酸鹽巖研究當(dāng)中。馬永生等[80-81]在《碳酸鹽巖微相：分析、解釋及應(yīng)用》中也將自生泥晶翻譯成了“自生泥晶灰?guī)r”。賈志鑫[82]通過(guò)對(duì)湖北宜昌九龍灣剖面震旦陡山沱組蓋帽碳酸鹽巖微相研究，推測(cè)本層蓋帽碳酸鹽巖原本是顆粒和基質(zhì)均以泥晶形式沉淀的自生泥晶灰?guī)r。梅冥相等[8,83-85]在研究疊層石生物丘（層）和微生物誘導(dǎo)（有機(jī)礦化作用）的沉積構(gòu)造時(shí)，說(shuō)明了這些沉積構(gòu)造都是底棲自生泥晶工廠[73]的產(chǎn)物，并且強(qiáng)調(diào)了自生（原地）泥晶成因的不確定性。楊勇強(qiáng)[86]提到了湖相自生泥晶的碳氧同位素特征。杜翔[87]和楊巍[88]在四川盆地東部晚二疊世海洋底棲生物礁系統(tǒng)研究中，識(shí)別出三種臺(tái)地邊緣礁微相類型，強(qiáng)調(diào)了自生泥晶在微生物丘格架形成中的重要性。閆振等[16]在介紹灰泥丘時(shí)，提到了原地成因的灰泥及其形成方式，并指出灰泥丘的形成機(jī)制、時(shí)空演化、控制因素及古地理古環(huán)境指示意義是將來(lái)灰泥丘研究的主要方向。沈越峰等[89]探討了塔里木盆地奧陶系瓶筐石—尋常海綿碳酸鹽巖丘自生泥晶的來(lái)源。陳百兵[90]在豫西宜陽(yáng)地區(qū)寒武系饅頭組鮞粒灰?guī)r特征及演化的研究中指出了微生物自生泥晶化對(duì)鮞粒中泥晶形成的作用[91]。王龍[92]研究了太行山中南部及其鄰區(qū)寒武系微生物碳酸鹽巖主導(dǎo)的生物丘，為以原地自生泥晶構(gòu)成為主的生物丘提供了較好實(shí)例和巖石記錄。

本文綜合前人論述，按照Wolf[1]以及Reitneret al.[31]的嚴(yán)格定義，并進(jìn)行了部分?jǐn)U大，將automicrite這一英文術(shù)語(yǔ)理解為自生泥晶，即通過(guò)無(wú)機(jī)和/或有機(jī)媒介過(guò)程作用在原地形成的泥晶碳酸鈣。自生泥晶是碳酸鹽巖中一個(gè)重要的不具成因指示的結(jié)構(gòu)組分，微生物巖和有機(jī)泥晶都應(yīng)歸入自生泥晶的范疇[22,38,75]。

2 自生泥晶的礦物組成和結(jié)構(gòu)特征

自生泥晶有一定的礦物組成，粒度結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)和外貌形態(tài)，并且通常表現(xiàn)為不同的多泥晶結(jié)構(gòu)（polymud fabrics）特征。

2.1 自生泥晶的礦物組成

現(xiàn)代海洋環(huán)境中產(chǎn)出的自生泥晶主要是以文石為主，地質(zhì)歷史時(shí)期海洋中產(chǎn)出的自生泥晶的礦物組成有可能是文石，亦有可能是方解石，可能與同時(shí)期海水地球化學(xué)組成（鈣離子飽和度，鎂鈣比等）相關(guān)[2,29,58,93-98]。

2.2 自生泥晶的粒度

自生泥晶的粒度根據(jù)一般泥晶的概念，是隱晶（在普通偏光顯微鏡下不可識(shí)別）或微晶（在普通偏光顯微鏡下能識(shí)別粒度，但在雙目放大鏡或手標(biāo)本中不能識(shí)別的）級(jí)別的。Folk[24]嚴(yán)格定義了泥晶的粒度，指的是只能在顯微鏡下或借用掃描電鏡才能識(shí)別的碳酸鹽顆粒，晶體粒度小于4 μm，平均在2~3 μm。然而在碳酸鹽巖巖石學(xué)分析中，尤其是碳酸鹽巖微相分析中，不同泥晶晶體粒度的上限也被應(yīng)用，包括：10 μm[99]、20 μm[100]和30 μm[25]。 Bosellini[101]還區(qū)分了一類泥晶micrite I（晶體粒徑<4 μm）和二類泥晶micrite II（晶體粒徑為4~30 μm）。Folk[102]提出了微泥晶（minimicrite）的概念，這些微泥晶的顆粒大部分小于1 μm。Bernier[103]還強(qiáng)調(diào)了區(qū)分非常細(xì)粒泥晶（粒徑通常小于2 μm）和其他泥晶在巖相學(xué)分析中的重要性。由上，本文限定自生泥晶的粒度大小為小于4 μm。

2.3 自生泥晶的超微結(jié)構(gòu)和外貌形態(tài)

自生泥晶在掃描電鏡（SEM）或冷凍掃描電鏡（CryoSEM）下的外貌形態(tài)主要呈現(xiàn)出均一的微米或納米級(jí)別的光滑菱面體狀、啞鈴狀、棒狀、針狀、晶球狀、卵圓狀或者納米球狀特征[2,29,31,41,55,104-105]。實(shí)驗(yàn)研究表明自生泥晶的形狀可能帶有聚合物的特點(diǎn)。盡管它們形成一定形狀的粒狀沉積物，但它也可以以球粒狀（peloidal）、凝塊狀（clotted）或者紋層狀包覆（laminated coating）骨骼或貼在生物礁丘中的孔隙或洞壁上的形式出現(xiàn)，呈現(xiàn)出抗重力作用的特征。大多數(shù)自生泥晶以不同結(jié)構(gòu)類型的多泥晶（polymud fabric[4]）組構(gòu)出現(xiàn)，可以形成生物層狀結(jié)構(gòu)、凝塊球粒微結(jié)構(gòu)或極細(xì)的隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)[72]。

3 自生泥晶的熒光和陰極發(fā)光顯微特征

自生泥晶具有特殊的熒光和陰極發(fā)光顯微特征，是其區(qū)別于他生泥晶的一個(gè)良好標(biāo)志，將它們的這兩個(gè)特征歸納如下。

3.1 熒光顯微特征

碳酸鹽巖中的熒光性大多可能是由其中所含的有機(jī)質(zhì)殘留導(dǎo)致的[67,106-108]，有些礦物種類的熒光性可能是由稀土元素激化引起的[106]。碳酸鹽礦物中的熒光特性通常可以用來(lái)識(shí)別隱藏的顯微結(jié)構(gòu)[107]，研究紋層狀灰?guī)r（比如說(shuō)藍(lán)細(xì)菌、藻類、花粉和孢子等）的有機(jī)質(zhì)組成，以及理解生物礦化作用過(guò)程。Neuweileret al.[30]將顯微熒光技術(shù)用于區(qū)分自生泥晶和他生泥晶，并取得了較好的效果，指出自生泥晶的熒光顯微特征要比他生泥晶的強(qiáng)烈和明亮。隨后的研究也證實(shí)了其觀點(diǎn)，認(rèn)為由于自生泥晶中大量有機(jī)質(zhì)的賦存，導(dǎo)致其熒光顯微特征有別于他生泥晶、骨骼組分和膠結(jié)物等[4,38-41,46,109-121]（圖1a，b）。

圖1 自生泥晶的普通偏光、熒光和陰極發(fā)光顯微特征（a，c）普通偏光顯微照片，單偏光；（b）熒光顯微照片；（d）陰極發(fā)光顯微照片。Si=硅質(zhì)交代；Cc=方解石膠結(jié)物；AM1=帶有海綿骨針的球粒自生泥晶；AM4=隱晶質(zhì)自生泥晶；薄片來(lái)自于塔里木盆地巴楚地區(qū)勒牙伊里塔格露頭奧陶系一間房組瓶筐石—海綿礁丘Fig.1 Microphotographs of automicrites in thin sections from Ordovician calathid￣sponge carbonate mounds in the Leyayilitag outcrop, Yijianfang Formation, Bachu, Tarim Basin, Xinjiang(a,c)under normal light;(b)fluorescent light;(d)cathodoluminescent light.Si=replacive silica;Cc=calcite cement;AM1=automicrite fabric with sponge spicules;AM4=aphanitic automicrite

3.2 陰極發(fā)光顯微特征

陰極發(fā)光顯微鏡被廣泛運(yùn)用于碳酸鹽巖研究中[122-124]，尤其是在分析和解釋碳酸鹽巖成巖作用階段[125-126]，恢復(fù)和識(shí)別碳酸鹽巖原始顆粒、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造[127-129]，利用碳酸鹽巖膠結(jié)物環(huán)帶研究解釋碳酸鹽沉積物的埋藏史、成巖孔隙水特征[129-137]，以及白云石化作用[138-140]等方面具有非常顯著的意義。碳酸鹽礦物的陰極發(fā)光性質(zhì)主要受控于錳、某些稀土元素以及鐵的相對(duì)豐度。Mn2+和三價(jià)稀土離子是產(chǎn)生陰極發(fā)光最重要的激發(fā)劑，而Fe2+則是最主要的淬滅劑[123,129,135]。

雖然前人對(duì)自生泥晶的熒光顯微特征研究較多，但對(duì)它們的陰極發(fā)光顯微特征研究較少。大部分的研究主要集中于恢復(fù)和識(shí)別含有自生泥晶的碳酸鹽巖非骨骼顆粒（即鮞粒，球粒等[123,128,141-145]）。Immenhauseret al.[146]提到基質(zhì)泥晶并不發(fā)光，而重結(jié)晶的泥晶會(huì)有暗紅色發(fā)光。Coimbraet al.[147-148]進(jìn)一步提到了基質(zhì)泥晶（他生泥晶）呈現(xiàn)出暗色的陰極發(fā)光特征，但并沒(méi)有提及自生泥晶的陰極發(fā)光特征，也沒(méi)有對(duì)自生泥晶和他生泥晶進(jìn)行很好的區(qū)別。Floquetet al.[47]首先展示了自生泥晶陰極發(fā)光的顯微照片，其中M1 呈現(xiàn)出亮紅—橙色的陰極發(fā)光特征，但對(duì)自生泥晶的陰極發(fā)光性沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的描述和解釋。Braithwaite[149]討論了碳酸鈣熒光和陰極發(fā)光顯微特征之間可能存在的聯(lián)系是通過(guò)以有機(jī)質(zhì)為媒介將稀土元素?cái)z取到晶格當(dāng)中。Shenet al.[4]發(fā)現(xiàn)自生泥晶的熒光和陰極發(fā)光顯微特征具有很好的對(duì)應(yīng)性，進(jìn)一步指出自生泥晶是通過(guò)有機(jī)礦化作用形成的（圖1c，d）。而且，自生泥晶中的錳含量也相對(duì)較高，因此認(rèn)為相對(duì)較高的錳和鈰以及其他稀土元素含量可能是自生泥晶產(chǎn)生陰極發(fā)光的主要原因[40,45,122,145,150]。自生泥晶的陰極發(fā)光性狀和其中包含的主微量—稀土元素之間的關(guān)系還有待于更進(jìn)一步的研究。

4 自生泥晶的形成過(guò)程和來(lái)源

根據(jù)自生泥晶的形成方式和過(guò)程，可以把自生泥晶的來(lái)源分為三類：無(wú)機(jī)成因，生物控制和誘導(dǎo)礦化作用，以及生物影響礦化作用，也就是物理化學(xué)無(wú)機(jī)沉淀作用、生物礦化作用和有機(jī)礦化作用[2,27-28]。

4.1 無(wú)機(jī)成因

無(wú)機(jī)成因（非生物）自生泥晶指的是由于鹽度和水體溫度變化導(dǎo)致的，通過(guò)物理化學(xué)作用在原地沉淀的微晶碳酸鈣膠結(jié)物，這一過(guò)程沒(méi)有生物或者有機(jī)質(zhì)的參與。無(wú)機(jī)成因自生泥晶主要可能包括與甲烷（滲漏）相關(guān)的（冷泉）自生碳酸鹽（巖）（methanerelated authigenic carbonates[58-59,151-152]）以及陸相碳酸鹽（巖）（如鈣質(zhì)土壤，泉華，鈣華，洞穴沉積物，湖相碳酸鹽巖等[2,60,64,86,118,153-156]）。但是這些自生泥晶的無(wú)機(jī)成因較不確定，可能與微生物控制或誘導(dǎo)作用有關(guān)[64,118,156]，相關(guān)基礎(chǔ)研究有待于進(jìn)一步開(kāi)展。

4.2 生物礦化作用

生物礦化作用[157]形成的自生泥晶是指由生物體通過(guò)生物大分子的調(diào)控生成自生泥晶的過(guò)程，分為兩種形式，生物控制的礦化過(guò)程而形成的自生泥晶和生物誘導(dǎo)的礦化過(guò)程而形成的自生泥晶[2,27-28]。

生物控制礦化作用形成的自生泥晶是指生物（光養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌和藻類）在不受外界環(huán)境影響的條件下，通過(guò)生命活動(dòng)和新陳代謝過(guò)程，將二氧化碳還原為有機(jī)碳化合物，從而將溶解度平衡向碳酸鹽沉淀轉(zhuǎn)移，促使自生泥晶的沉淀[2,27-28]。藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的自生泥晶在現(xiàn)代潮間帶和高鹽度湖相環(huán)境中被觀察到[158-162]。藍(lán)細(xì)菌泥晶通常發(fā)育為微球粒晶體大小<2μm。絲狀藍(lán)細(xì)菌在泥晶形成中的重要性通過(guò)底棲藍(lán)細(xì)菌的鈣化作用和保存作用潛力得到了總結(jié)[163]。在絲狀藍(lán)細(xì)菌死亡和有機(jī)質(zhì)降解之后，在底棲絲狀藍(lán)細(xì)菌的胞外聚合物（EPS）有機(jī)層中的鈣離子被釋放出來(lái)，可能是導(dǎo)致碳酸鹽灰泥形成的原因。Ka?mierczaket al.[164-165]和Kempeet al.[166]認(rèn)為許多侏羅紀(jì)泥晶和球?；?guī)r都是底棲球狀藍(lán)細(xì)菌席不同程度的密集鈣化的產(chǎn)物，并且從古代生物礁中描述的許多微晶膠結(jié)物可能是體內(nèi)鈣化藍(lán)細(xì)菌的產(chǎn)物。底棲球狀藍(lán)細(xì)菌席的原地鈣化作用，比如在土耳其的高堿性蘇打湖Van Lake，可能代表了藍(lán)細(xì)菌控制泥晶或球粒泥晶形成的一種模式[165￣166]。球狀藍(lán)細(xì)菌席通過(guò)體內(nèi)以及在圍繞著細(xì)胞的黏液層上或黏液層內(nèi)的泥晶文石的沉淀而進(jìn)行礦化作用。受碳酸鈣飽和度控制球狀藍(lán)細(xì)菌席鈣化強(qiáng)度的變化產(chǎn)生了均勻的泥晶和似球粒體，產(chǎn)生了球粒泥晶結(jié)構(gòu)。在高鹽海相環(huán)境中形成的藍(lán)細(xì)菌席中，常出現(xiàn)類似于高鹽湖Van Lake 的泥晶球粒顆粒結(jié)構(gòu)（Baffin Bay，Texas[158]；Laguna Mormona，California[159]；Shark Bay，Australia[160]；Gulf of Aqaba[160-161]）。

生物誘導(dǎo)礦化作用形成的自生泥晶是指生物（異養(yǎng)和化養(yǎng)細(xì)菌及其他微生物）的生命活動(dòng)和新陳代謝過(guò)程引起細(xì)菌周?chē)h(huán)境的變化，并誘導(dǎo)微晶碳酸鈣沉淀[2,27-28]。有機(jī)質(zhì)的細(xì)菌降解可能是沉積物早期成巖作用的主要能量來(lái)源。眾多研究者已經(jīng)證明并提出，細(xì)菌的生命過(guò)程和細(xì)菌對(duì)有機(jī)物的分解作用會(huì)導(dǎo)致其周?chē)h(huán)境的物理化學(xué)變化，從而促使微晶碳酸鈣的沉淀，這些現(xiàn)象不僅得到了實(shí)驗(yàn)室的證實(shí)，在現(xiàn)代的各種碳酸鹽巖環(huán)境中也能夠被觀察到，包括土壤、淡水和海洋環(huán)境，尤其是潟湖環(huán)境中[167]。

4.3 有機(jī)礦化作用

有機(jī)礦化作用[168]形成的自生泥晶是指以活體生物產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)（Organic matter,OM；螯合鈣離子的有機(jī)大分子）為載體，而又獨(dú)立于活體生物生命活動(dòng)和新陳代謝作用形成的自生泥晶（圖2），也叫有機(jī)泥晶[29,31]。這些有機(jī)化合物可能是活體生物的排泄產(chǎn)物或者是它們的分離部分，又或者是死亡的生物殘留物或者副產(chǎn)品，被釋放到水體或者被納入到土壤，沉積物或巖石中[31,120]。

圖2 生物礦化作用和有機(jī)礦化作用形成自生泥晶的模式（修改自Dupraz et al.[2]）注意：本文有機(jī)礦化作用的定義沿用Trichet et al.[168]的狹義有機(jī)礦化作用定義Fig.2 Models of biomineralization and organomineralization in automicrite production (modified from Dupraz et al.[2]）Note:The term‘organomineralization’in this study follows the definition by Trichet et al.[168]

基于與酸性有機(jī)大分子（AOM）的相互作用的碳酸鹽礦化作用概念最初用于解釋生物的骨架結(jié)構(gòu)[157,169-171]，并在自生泥晶形成的背景下進(jìn)一步發(fā)展。Reitner[29]在大堡礁蜥蜴島附近礁洞里結(jié)殼微生物巖中研究了與周?chē)Ｋ凰仄胶鈼l件下沉淀并受特定有機(jī)物質(zhì)組成控制的現(xiàn)代鎂方解石自生泥晶的形成。這些微生物巖是在黑暗環(huán)境中形成的，光養(yǎng)生物是不存在的?？刂朴袡C(jī)泥晶形成的最重要因素是存在大量具有固定和結(jié)合二價(jià)陽(yáng)離子（主要是Ca2+和Mg2+）能力的特定有機(jī)大分子。形成鈣晶體所需堿度的增加是由氨化作用（生物比如海綿的微生物腐爛降解）、硫酸鹽還原作用（在分層水體的厭氧層中）或通過(guò)碳酸鹽和硅酸鹽風(fēng)化作用[31]。Neuweileret al.[39]討論了溶解的腐殖質(zhì)對(duì)原地微晶碳酸鈣沉淀的控制作用。

有機(jī)泥晶的形成受有機(jī)大分子的控制。有機(jī)物的特點(diǎn)是有大量的特定化合物，這些化合物來(lái)自微生物、游離有機(jī)物和腐爛的生物體。利用色譜和熒光顯微鏡在現(xiàn)代和古代的自生泥晶中發(fā)現(xiàn)了酸性有機(jī)大分子（AOM）螯合鈣離子的證據(jù)[31,67]。熒光顯微鏡在測(cè)定殘留有機(jī)物中具有特別的作用[107-108]。酸性有機(jī)大分子有兩種來(lái)源：1）真核生物（海綿，珊瑚，苔蘚蟲(chóng)，有孔蟲(chóng)，藻類等[39]）和原核生物（細(xì)菌[2]）通過(guò)代謝酶和腐爛過(guò)程產(chǎn)生AOM；2）外部來(lái)源的AOM，作為開(kāi)放水體中溶解有機(jī)物的一部分。這些大分子在未成熟的微生物巖中或在水/成熟沉積物間隙中富集。它們由生物體（如生物膜）產(chǎn)生和/或固定，或被圈閉在微洞穴和囊袋中。這些化合物組成的差異可能導(dǎo)致形成不同的碳酸鹽巖組構(gòu)：酸性氨基酸（Asp+Glu）的富集可能與疊層石和凝塊巖組構(gòu)的形成有關(guān)；有限空間（如微洞穴）內(nèi)的蛋白質(zhì)物質(zhì)可能與球粒囊袋，球粒包殼和球粒疊層石的形成相關(guān)；以及富含細(xì)菌的軟海綿組織的降解，導(dǎo)致微球粒結(jié)構(gòu)的形成，恰好反映了之前海綿體的某些部分。許多微生物巖（疊層石、凝塊石、樹(shù)枝石等）、非骨骼顆粒（球粒、鮞粒、核形石及包殼顆粒等）和碳酸鹽巖礁丘的形成都與有機(jī)礦化作用形成的自生泥晶有關(guān)。

綜上，自生泥晶的形成方式多種多樣，導(dǎo)致自生泥晶也有不同的來(lái)源。在碳酸鹽巖微相分析中，區(qū)分不同類型的自生泥晶，對(duì)探討自生泥晶的特征及其來(lái)源，恢復(fù)碳酸鹽巖沉積古環(huán)境具有重要的指示意義[172]。因此，不能簡(jiǎn)單將自生泥晶歸類為微生物成因的，需要綜合自生泥晶不同的特點(diǎn)來(lái)分析其成因及形成方式。

5 自生泥晶的地球化學(xué)指示

泥晶（灰?guī)r）以組分較為單一、低孔低滲透性為特征，故而許多學(xué)者認(rèn)為泥晶（灰?guī)r）受到的成巖作用影響較弱，可能較好地反映古海水地球化學(xué)組成，因而能夠較好地評(píng)估古環(huán)境條件[173-175]。然而，近期研究表明，不同成因、不同環(huán)境的泥晶所反映的古海水地球化學(xué)特征具有較大的不同[55,146,176-178]。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為自生泥晶相對(duì)于他生泥晶，其地球化學(xué)特征能夠較好地反映古海水地球化學(xué)組成[23,55,146,179-180]。但是，也有學(xué)者認(rèn)為不同成因，不同環(huán)境中的自生泥晶，其地球化學(xué)特特亦有所不同[45,146]。下文對(duì)自生泥晶的地球化學(xué)指示意義進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

5.1 元素地球化學(xué)

自生泥晶在元素地球化學(xué)方面的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：一方面，大多數(shù)自生泥晶包含了其形成時(shí)期沉淀流體的元素地球化學(xué)特征（主、微量元素，稀土元素等），因而元素地球化學(xué)分析可以用于識(shí)別自生泥晶形成的（微）環(huán)境信息（沉淀水體）；另一方面，自生泥晶的形成過(guò)程使多種金屬元素富集，這個(gè)富集的過(guò)程可能是選擇性的也可能是非選擇性的，而這些元素的富集保存可能會(huì)提供不同的生物（有機(jī)）標(biāo)志，進(jìn)而有助于確定和區(qū)別自生泥晶的形成過(guò)程和來(lái)源[3]。近年來(lái)，對(duì)自生泥晶元素地球化學(xué)的研究主要集中在識(shí)別現(xiàn)代和地質(zhì)歷史時(shí)期微生物巖、鈣質(zhì)微生物巖、鮞粒和海綿礁丘等含自生泥晶組構(gòu)的（微）環(huán)境信息方面[3,23,40,44-45,55,110,119,156,181-206]。

首先，自生泥晶可能有利于識(shí)別同時(shí)期海水元素地球化學(xué)特征，因而能夠反映古海水的氧化還原條件及其演化。自Webb et al.[23]測(cè)定大堡礁Heron Reef淺水礁格架洞穴中全新世微生物巖稀土和釔元素（REE+Y），發(fā)現(xiàn)微生物巖的REE+Y 地球化學(xué)特征與周?chē)浞盅趸臏\海海水地球化學(xué)特征相一致以來(lái)，尤其是伴隨新的原位微區(qū)元素分析技術(shù)的發(fā)展（激光剝蝕—電感耦合等離子體質(zhì)譜法，LA-ICP-MS）微生物來(lái)源的自生泥晶（即微生物巖，主要是疊層石、凝塊石、微生物席、生物膜或鈣質(zhì)微生物）被認(rèn)為是反映同時(shí)期海水稀土元素地球化學(xué)組成（REE+Y）的最佳指示劑（見(jiàn)Webb et al.[3]總結(jié)）。隨后，許多作者對(duì)不同地質(zhì)歷史時(shí)期微生物巖的稀土元素進(jìn)行了測(cè)量和分析，例如：Nothdurft et al.[182]測(cè)定了澳大利亞西部坎寧盆地Lennard Shelf 地區(qū)晚泥盆世鈣質(zhì)微生物巖中的鈣質(zhì)微生物Renalcis 樣品；Olivier et al.[184]測(cè)定了晚侏羅世珊瑚—海綿—微生物礁中的微生物巖樣品；Allwood et al.[188]測(cè)定了來(lái)自澳大利亞西部Pilbara Craton 的具有34.5 億年歷史的太古宙Strelley Pool Formation 中疊層石樣品；Matyszkiewicz et al.[192]測(cè)定了波蘭南部Kraków￣Cz?stochowa Upland 南部晚侏羅世Oxfordian 碳酸鹽巖建造中微生物巖樣品；Kamber et al.[194]分析、整理和總結(jié)了幾個(gè)不同構(gòu)造區(qū)和不同地質(zhì)年齡的太古宙疊層石樣品；Della Porta et al.[197]測(cè)定了摩洛哥High Atlas 早侏羅世Sinemurian 硅質(zhì)海綿微生物丘中的微生物巖；van Smeerdijk Hood et al.[198]測(cè)定了澳大利亞南部新元古代晚成冰期碳酸鹽巖礁中的微生物巖；Tang et al.[199]測(cè)定了華北中元古代微生物巖；Kalvoda et al.[205]測(cè)定了捷克晚泥盆世Hangenberg時(shí)期的薄層紋層狀微生物巖；Hüeter et al.[55]測(cè)定了克羅地亞特提斯中部白堊紀(jì)Aptian 時(shí)期大洋缺氧事件OAE1a 的淺水碳酸鹽自生泥晶。此外，針對(duì)二疊三疊邊界的微生物巖，Loope et al.[193]，Collin et al.[196]，Eltom et al.[201]也進(jìn)行了相關(guān)的稀土元素分析。以上所有研究基本上認(rèn)為微生物巖能夠很好地反映同時(shí)期海水稀土元素地球化學(xué)特征。此外，Li et al.[202-203]利用原位LA-ICP-MS 對(duì)現(xiàn)代和下三疊統(tǒng)鮞粒中的自生泥晶組構(gòu)進(jìn)行了稀土元素地球化學(xué)分析，進(jìn)一步證實(shí)了鮞粒中的自生泥晶組構(gòu)能夠很好指示特定時(shí)期海水稀土元素組成。

然而，對(duì)于動(dòng)物來(lái)源（海綿的有機(jī)礦化作用而形成）的自生泥晶，它們蘊(yùn)含的稀土元素地球化學(xué)特征可能完全保留、或部分保留、或不保留同時(shí)期海水稀土元素地球化學(xué)特征。Neuweiler et al.[40]分析了下白堊統(tǒng)深水碳酸鹽巖丘中的自生泥晶的稀土元素，發(fā)現(xiàn)自生泥晶具有明顯的Ce 正異常特征，而海水膠結(jié)物是明顯的Ce 負(fù)異常。Desrochers et al.[45]分析了加拿大Anticosti Island 下志留統(tǒng)苔蘚蟲(chóng)—海綿碳酸鹽巖建造中的自生泥晶，也發(fā)現(xiàn)了同樣的問(wèn)題。而Neuweiler et al.[44]對(duì)瑞士南部下侏羅統(tǒng)Sinemurian 晚期的平底晶洞灰?guī)r中的自生泥晶的稀土元素進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)自生泥晶與海水膠結(jié)物同時(shí)表現(xiàn)出Ce 負(fù)異常，但他們對(duì)出現(xiàn)的Ce負(fù)異常做出了一定的解釋。Larmagnat et al.[50]測(cè)定了加拿大魁北克地區(qū)Trenton Group 的奧陶紀(jì)海綿碳酸鹽巖丘中的自生泥晶的稀土元素，也發(fā)現(xiàn)自生泥晶的稀土元素特征與海水膠結(jié)物的稀土元素特征是一致的。

在痕量或微量過(guò)渡金屬元素或生命元素方面，Kamber et al.[185]發(fā)現(xiàn)了鈣質(zhì)微生物Renalcis 中V，Sn，Cu和Zn等生命元素的大量富集。Collin et al.[196]分析了二疊紀(jì)末期生物大滅絕事件后微生物巖的U，V和Mo 元素，發(fā)現(xiàn)微生物巖中并未富集指示還原條件的U 和Mo 元素。Tang et al.[199]分析了中元古代微生物巖中的U，V和Mo元素，發(fā)現(xiàn)這些元素在微生物巖中較為富集，說(shuō)明中元古代海水一直處于缺氧環(huán)境。Kalvoda et al.[205]分析了晚泥盆世紋層巖中的Al，Zr，Ti，Th，U 和Mo 等元素，發(fā)現(xiàn)了紋層巖在沉積過(guò)程中從海底氧化條件到弱氧化條件間歇性變化特征。Hüeter et al.[55]分析了OAE1a 時(shí)期特提斯海中部氧化還原敏感的微量元素As，V，Mo 和U，發(fā)現(xiàn)氧化還原敏感指標(biāo)的變化與自生泥晶殼的擴(kuò)展相吻合。

其次，自生泥晶元素地球化學(xué)特征有助于確定和區(qū)別自生泥晶的形成過(guò)程和來(lái)源。Sanchez-Beristain et al.[189]通過(guò)對(duì)意大利北部白云巖地區(qū)St Cassian組微生物巖的REE+Y 和主微量元素分析，來(lái)區(qū)分微生物巖和他生泥晶。Guido et al.[110]通過(guò)對(duì)Messinian Calcare di Base（CDB）的微生物巖REE+Y 的分析，認(rèn)為CDB微生物巖是生物誘導(dǎo)的碳酸鹽沉淀，而并非是蒸發(fā)環(huán)境下的非生物沉淀。Corkeron et al.[191]利用LAICP-MS 測(cè)量了澳洲中部新元古代Bitter Springs 組生物層中的疊層石和疊層石間隙的痕量元素特征，發(fā)現(xiàn)痕量元素（REE+Y，Th）地球化學(xué)可以區(qū)分這些疊層石中的細(xì)粒碳酸鹽與同期非疊層石碳酸鹽沉積物，并證明采樣的疊層石主要是由原位沉淀形成的，大概是在微生物席/生物膜中形成的，而不是通過(guò)捕獲和綁結(jié)周?chē)某练e物。Tanget al.[119]利用元素地球化學(xué)分析，證明了中國(guó)北方中元古代霧迷山組巨鮞的有機(jī)礦化成因。Liet al.[202]利用原位LA-ICP-MS結(jié)合巖石學(xué)和同位素地球化學(xué)技術(shù)，在華南下三疊統(tǒng)的海洋鮞粒中鑒定出指示古海水稀土元素（REE）組成和微生物活動(dòng)的信號(hào)。Neuweileret al.[40]結(jié)合熒光能譜和稀土元素地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)海相方解石自生泥晶是以海水中的腐殖酸類似的有機(jī)聚合物為媒介或催化劑的，在次氧化條件下經(jīng)過(guò)腐殖化作用即有機(jī)礦化作用在早期成巖階段形成的。Desrocherset al.[45]利用沉積巖中REE+Y的分布模式特征（坡度，形狀等）討論有機(jī)聚合體的再礦化、腐殖化合物的螯合作用以及早成巖作用中鐵循環(huán)的影響等，以區(qū)分自生泥晶的不同來(lái)源和沉積成巖環(huán)境。Larmagnatet al.[50]也通過(guò)稀土元素的分配模式和剖面形狀來(lái)區(qū)分自生泥晶和他生泥晶。

綜上所述，自生泥晶到底能不能反映同時(shí)期海水的元素地球化學(xué)特征有待于進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證，而自生泥晶所賦含的元素地球化學(xué)特征能否反映自生泥晶的形成過(guò)程和來(lái)源，尤其是動(dòng)物來(lái)源和微生物來(lái)源的自生泥晶的區(qū)分還有待進(jìn)一步研究。其實(shí)解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵，一方面我們需要認(rèn)清自生泥晶沉淀流體的來(lái)源問(wèn)題，另一方面就是自生泥晶元素地球化學(xué)賦存的微環(huán)境效應(yīng)。Webbet al.[3]全面總結(jié)了微生物巖中保留的微量元素可能的四個(gè)來(lái)源，也可以作為自生泥晶中微量元素的來(lái)源：1）與生物體相關(guān)的有機(jī)富集（即生物礦化作用或有機(jī)礦化作用過(guò)程中元素的富集）；2）周?chē)w；3）捕獲和束縛的環(huán)境沉積物，包括羥基氧化物；4）后期的成巖流體。事實(shí)上，自生泥晶的形成在不同程度上反映的是微環(huán)境的效應(yīng)，該種微環(huán)境可能反映也可能不反映與其形成的周?chē)w相同的地球化學(xué)性質(zhì)。自生泥晶代表了廣泛的微環(huán)境中的礦物沉淀，包括：在開(kāi)闊的底棲環(huán)境中被EPS 鞘絲或ECM 包裹，分層的微生物席或生物膜，半封閉洞穴體系內(nèi)的密閉環(huán)境，以及高度密閉的巖石內(nèi)部環(huán)境等。所以，自生泥晶的地球化學(xué)特征所反映的環(huán)境水化學(xué)的程度也可能相應(yīng)地變化（見(jiàn)Webbet al.[3]的總結(jié)）。當(dāng)然，伴隨著激光剝蝕—電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)的興起，原位微區(qū)地球化學(xué)分析成為可能，高分辨率地球化學(xué)分析更有助于區(qū)分自生泥晶的來(lái)源以及示蹤周?chē)w地球化學(xué)的特征。

5.2 同位素地球化學(xué)

5.2.1 非金屬穩(wěn)定同位素

碳酸鹽巖無(wú)機(jī)碳、氧同位素組成對(duì)古氣候和古環(huán)境以及成巖作用過(guò)程具有較好的表征作用。碳同位素組成的變化可以通過(guò)追溯地質(zhì)歷史時(shí)期全球碳循環(huán)，較好地反映溫室效應(yīng)與冰室效應(yīng)的變化，也可以充分反映有機(jī)碳產(chǎn)率和埋藏率的變化。而氧同位素是一種天然的同位素溫度計(jì)，更容易受氣候或成巖作用過(guò)程中埋藏溫度的控制。此外，利用Keithet al.[206]提出的經(jīng)驗(yàn)公式可以用來(lái)區(qū)分海相和淡水相的碳酸鹽巖。前人對(duì)自生泥晶碳、氧同位素的研究較為廣泛，主要是為了示蹤自生泥晶的來(lái)源及其對(duì)古氣候古環(huán)境的指示。無(wú)論是現(xiàn)代還是古代的海相微生物巖自生泥晶，它們的無(wú)機(jī)碳同位素值一般與同時(shí)期同環(huán)境的海水的無(wú)機(jī)碳同位素值是較為一致的[29-31,146,207-211]。然而，對(duì)于某些鈣質(zhì)微生物巖中的部分組成，可能由于在其形成自生泥晶的過(guò)程中存在異養(yǎng)細(xì)菌活動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)比其他微生物巖低的碳同位素值[212]?，F(xiàn)代湖相微生物巖自生泥晶的無(wú)機(jī)碳同位素值可能受到陸源物質(zhì)以及地下水等的影響，與所在水體的無(wú)機(jī)碳同位素值有些差異[21,118]。海相碳酸鹽巖生物礁或灰泥丘中非微生物來(lái)源的自生泥晶（鈣化動(dòng)物軟組織等）顯示出了與同時(shí)期海水較為一致的無(wú)機(jī)碳同位素值[38,40,42,44-45,47,50,213-214]。海相鮞粒自生泥晶的無(wú)機(jī)碳同位素值也可能與同時(shí)期海水無(wú)機(jī)碳同位素值有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[119,179,203]，而與甲烷滲漏或冷泉相關(guān)的自生泥晶的無(wú)機(jī)碳同位素值普遍偏負(fù)[58-59,113-114,142,151-152,215-216]，這是與甲烷滲漏和化學(xué)自養(yǎng)生物的活動(dòng)有關(guān)[217]。細(xì)菌硫酸鹽還原反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鹽巖無(wú)機(jī)碳同位素值要比自生泥晶的稍微低一些，但不是很大[218]。由于受后期成巖作用改造的影響，自生泥晶的氧同位素值通常變化幅度較大，不能很好地示蹤當(dāng)時(shí)水體或者氣候地變化。

生物活動(dòng)以一種特殊的方式分離氮同位素（δ15N），使其成為可靠的生物標(biāo)志和準(zhǔn)確的古環(huán)境指標(biāo)。氮所記錄到的大量同位素變化與特定的新陳代謝變化有關(guān)，這些變化是對(duì)主要環(huán)境壓力的直接反應(yīng)，如大氣中氧氣的上升和海洋中硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的進(jìn)化。這些同位素變化不是唯一的，而是與碳和鐵的同位素變化密切相關(guān)，這表明氮可以成功地用于模擬地球歷史上微生物代謝變化的相互作用，并將其與精確的環(huán)境變化聯(lián)系起來(lái)[219]。自生泥晶氮同位素研究相對(duì)較少。Diazet al.[220]測(cè)試了巴哈馬灘鮞粒灰?guī)r全巖、晶間、晶內(nèi)有機(jī)質(zhì)的氮同位素，發(fā)現(xiàn)這些有幾組分的氮同位素組成顯示出與顯示出與固氮一致的窄范圍，說(shuō)明微生物優(yōu)先使用NO3作為電子受體。這些有機(jī)組分的氮同位素分析反應(yīng)了鮞粒中微生物活動(dòng)的地球化學(xué)特征。這些發(fā)現(xiàn)表明，氧化還原依賴的微生物群可能以鮞粒增生、膠結(jié)和泥晶化的形式影響著碳酸鈣沉淀。此外，還推斷出鮞粒沉積物不是反映古氣候的合適指標(biāo)，因?yàn)轷b粒在其一生中都受到一系列復(fù)雜的非生物和生物過(guò)程的影響，可能會(huì)導(dǎo)致較大的地球化學(xué)偏移。硫同位素常被用作示蹤地質(zhì)尺度內(nèi)海洋環(huán)境中硫的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程、反演古海水的氧化還原條件變化和海洋循環(huán)模式[221-233]。碳酸鹽伴生硫酸鹽（CAS）的硫同位素組成通常作為古海水硫酸鹽組成的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并為地球表面的氧化還原平衡提供信息[229,234]。絕大部分作者用他生泥晶或者泥晶基質(zhì)來(lái)測(cè)試硫同位素[235-236]，這是因?yàn)闇\水碳酸鹽巖中常見(jiàn)的他生泥晶中黃鐵礦的比例要比自生泥晶高[236]。這種增加可能是由于化石分解過(guò)程中有機(jī)質(zhì)的涌入，通過(guò)增加不穩(wěn)定有機(jī)碳的可用性來(lái)促進(jìn)微生物硫酸鹽還原作用（MSR）237-238]。Diazet al.[220]測(cè)試了巴哈馬灘鮞?；?guī)r中鮞粒不同部位（外層氧化區(qū)vs.微鉆孔/斑區(qū)、EPS基質(zhì)內(nèi)部和內(nèi)核層缺氧/微需氧區(qū)）的碳酸鹽伴生硫酸鹽（CAS）的硫同位素組成，推斷出鮞粒沉積物不是反映古氣候的合適指標(biāo)，因?yàn)轷b粒在其一生中都受到一系列復(fù)雜的非生物和生物過(guò)程的影響，可能會(huì)導(dǎo)致較大的地球化學(xué)偏移。

5.2.2 金屬同位素

對(duì)自生泥晶金屬同位素特征開(kāi)展的研究到目前為止還較少，涉及的金屬穩(wěn)定同位素主要包括鍶、鉻和鈾同位素等。放射性同位素主要是包括鉛—鉛和鈾鉛的定年。碳酸鹽巖（包括自生泥晶在內(nèi)的）鍶同位素（87Sr/86Sr）應(yīng)用的相關(guān)研究較多，也比較成熟，應(yīng)用方面主要包括海相地層的定年[239-240]，示蹤物源[241-243]和反映原始的海相沉積環(huán)境[187-188,191,244-245]。鉻是一種重要的氧化還原敏感元素，鉻同位素作為反映古環(huán)境氧化還原狀態(tài)的指標(biāo)，對(duì)它的研究雖然不多，但已經(jīng)取得了一些重要的成果[246-248]。碳酸鹽巖鉻同位素（δ53Cr）組成能否反映同時(shí)期海水氧化還原狀態(tài)還在研究中，存在的爭(zhēng)議也比較多[249-256]。自生泥晶鉻同位素研究開(kāi)展的相對(duì)較少，僅有Bonnandet al.[249]對(duì)巴哈馬和尤卡坦淺灘的鮞?；?guī)r的鉻同位素有一些研究，Bonnandet al.[249]認(rèn)為它們的鉻同位素值與阿根廷盆地海水的鉻同位素值一致。事實(shí)上，用碳酸鹽巖鉻同位素來(lái)指示海洋氧化還原狀態(tài)還有諸多問(wèn)題亟待解決。鈾同位素體系不但廣泛應(yīng)用于地質(zhì)年代學(xué)研究，在反演古海洋沉積環(huán)境方面的研究也得到了較大的發(fā)展[257]。根據(jù)鈾的氧化還原敏感性特征，沉積物中記錄的鈾豐度和其同位素組成（238U/235U）可作為重建海水氧化還原模式的指標(biāo)[258-261]。古碳酸鹽巖中的鈾同位素變化可能受海水pH、pCO2、Ca2+或Mg2+濃 度 的 變 化 控 制[262]。van Smeerdijk Hoodet al.[178]研究表明，不同的碳酸鹽組構(gòu)顯示出238U值的高可變性，即使在同一個(gè)樣本中也是如此。Hüeteret al.[55]測(cè)試了白堊紀(jì)大洋缺氧時(shí)間OAE1a時(shí)期中特特斯域Adriatic微板塊碳酸鹽巖臺(tái)地不同組構(gòu)（包括自生泥晶）的鈾同位素值，認(rèn)為微結(jié)殼相碳酸鹽能夠較好反映海水鈾同位素值，并且海水鈾（VI）的238U 值隨著底層水缺氧空間范圍的增大而減小。在放射性金屬同位素方面，Kamberet al.[244]測(cè)定了津巴布韋晚太古宇Mushandike 疊層石的Pb-Pb 年齡，發(fā)現(xiàn)測(cè)出的年齡與鋯石年齡不符。沈安江等[263]利用激光鈾鉛同位素定年技術(shù)測(cè)定了塔里木盆地肖爾布拉克組不同碳酸鹽組構(gòu)（包括藻紋層或藻疊層白云巖）的年齡，但測(cè)得的年齡與地層實(shí)際年齡有一定偏差，可能反映了成巖作用產(chǎn)物的年齡。此外，自生泥晶中可能賦存的其他非傳統(tǒng)金屬穩(wěn)定同位素比如鐵、鉬、釹、釤、鋰、鎂、鈣等在反映古環(huán)境方面的研究工作還沒(méi)有得到很好的開(kāi)展和應(yīng)用，在可能賦存的放射性金屬同位素定年等研究也亟需進(jìn)一步的深入。

5.3 有機(jī)地球化學(xué)

自生泥晶中賦存有大量有機(jī)質(zhì)，因而導(dǎo)致了其熒光顯微特性。前人對(duì)自生泥晶的有機(jī)地球化學(xué)研究主要涉及自生泥晶的有機(jī)碳含量和生物標(biāo)志化合物等。

自生泥晶中賦存有大量有機(jī)質(zhì)，其總體有機(jī)質(zhì)含量不是很高，但比其他碳酸鹽巖的有機(jī)質(zhì)含量要高。Neuweileret al.[38]測(cè)定了西班牙北部早白堊世（阿爾布期）碳酸鹽巖灰泥丘的有機(jī)質(zhì)含量，大約在0.22%~0.72%之間。Guidoet al.[109-110]測(cè)定了意大利卡拉布里亞北部晚中新世墨西拿期微生物巖的有機(jī)質(zhì)含量，大約為0.06%~0.19%。

生物標(biāo)志化合物的研究主要是為了示蹤自生泥晶的來(lái)源及其形成過(guò)程。Keuppet al.[207]分析了德國(guó)南部晚侏羅世早啟莫里期的海綿石灰?guī)r中的生物標(biāo)志化合物，分別測(cè)得了代表不同生物有機(jī)殘留的標(biāo)志化合物，然而不同碳酸鹽巖組構(gòu)（海綿殘?bào)w，凝塊巖結(jié)殼和碎屑沉積物）的生物標(biāo)志物趨向協(xié)同，因而不能通過(guò)生物標(biāo)志化合物來(lái)區(qū)別不同碳酸鹽巖相。他們指出，雖然不能區(qū)別厭氧和好氧細(xì)菌以及藍(lán)細(xì)菌在自生泥晶形成過(guò)程中的不同作用，但是從生物標(biāo)志化合物中測(cè)得不同的五環(huán)烴（藿烷類）是源自細(xì)菌庚烷醇經(jīng)成巖作用而形成的，意味著在有機(jī)質(zhì)沉積中或沉積后真細(xì)菌活動(dòng)的影響。而正構(gòu)烷烴C17和C18則是代表了典型的藍(lán)細(xì)菌來(lái)源。可以推斷姥鮫烷和植烷來(lái)自葉綠素（植醇），而姥鮫烷在有氧條件下和植烷在缺氧條件下衍生。另一方面，不同的植烷/姥鮫烷關(guān)系證明海綿殘?bào)w形成的缺氧條件，而凝塊巖和碎屑沉積物形成條件的含氧量更高。同樣，烴類角鯊?fù)楹头鸭t素似乎證明了結(jié)殼和沉積物中的厭氧古細(xì)菌活性。Reitneret al.[264]分析了美國(guó)猶他州大鹽湖鮞粒和微生物巖的生物標(biāo)志化合物，發(fā)現(xiàn)微生物巖以鏈長(zhǎng)最高達(dá)21個(gè)碳原子的短鏈正構(gòu)烷烴為主，在正庚烷顯示最高峰值。隨著鏈長(zhǎng)的增加，正構(gòu)烷烴濃度迅速降低，但在nC29周?chē)鷧^(qū)域的奇數(shù)同系物處表現(xiàn)出次峰。烴餾分的其他重要成分是短鏈單甲基烷烴和各種正庚烷異構(gòu)體。通常在接收到大量來(lái)自光養(yǎng)微生物的有機(jī)物的沉積物中觀察到正庚烷（nC17）和/或正庚烷類的優(yōu)勢(shì)。這就說(shuō)明了微生物巖的藍(lán)細(xì)菌的來(lái)源。而共同存在低分子量的中鏈支鏈單甲基烷烴是藍(lán)細(xì)菌起源的有力支持，它們被認(rèn)為是這些生物的特征性生物標(biāo)記。與微生物巖相反，鮞粒砂和純鮞粒的烴類特征主要由高分子量化合物組成。主要成分是長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴，顯示出奇數(shù)碳編號(hào)同系物的明顯優(yōu)勢(shì)。尤其是具有27、29和31個(gè)碳原子的化合物是維管植物表皮蠟的主要成分。因此，它們?cè)诔练e物中的存在被認(rèn)為是陸地衍生有機(jī)物質(zhì)貢獻(xiàn)的指示。鮞粒砂和純鮞粒的另一個(gè)顯著方面是存在高相對(duì)數(shù)量的碳鏈范圍從C26至C35的長(zhǎng)鏈單甲基烷烴。Neuweileret al.[38]分析了早白堊世（阿爾布期）碳酸鹽巖灰泥丘丘核中自生泥晶的生物標(biāo)志化合物，發(fā)現(xiàn)化合物的分布以短鏈正構(gòu)烷烴的狹窄范圍為主導(dǎo)，正構(gòu)烷烴在nC18（正十八烷）達(dá)到最大值。這些化合物伴隨有C19和C20類異戊二烯姥鮫烷和植烷。此外，在C18~C20范圍內(nèi)觀察到大量的甲基支鏈烷烴和烷基環(huán)己烷。缺乏典型陸源生物標(biāo)記，表明所觀察到的有機(jī)物是海洋生物的來(lái)源。未分解復(fù)雜混合物（UCM）的明顯峰形表明有機(jī)物異養(yǎng)分解（生物降解）的強(qiáng)烈烙印。Delecatet al.[42]分析了德國(guó)中部晚侏羅世早啟莫里期牡蠣點(diǎn)礁中生物標(biāo)志化合物，觀察到的模態(tài)正構(gòu)烷烴模式具有有限的生物標(biāo)志物意義，因?yàn)樗赡苁怯捎谟袡C(jī)物的熱成熟而不是特定的生物來(lái)源輸入產(chǎn)生的，但在C21至C25范圍內(nèi)明顯出現(xiàn)了一組不尋常的支鏈烷烴。因此認(rèn)為這些化合物具有微生物來(lái)源。藿烷類是沉積有機(jī)物的常見(jiàn)成分，是由細(xì)菌生物合成的。碳原子數(shù)超過(guò)30的烷類烴被認(rèn)為是細(xì)菌細(xì)胞膜的組成成分C35細(xì)菌類六醇或C35復(fù)合生物類化合物的成巖產(chǎn)物。因此，沉積物或沉積巖中藿烷烴化合物的發(fā)生與細(xì)菌生物量的輸入有關(guān)。從前人的研究可知，生物標(biāo)志化合物分析可知自生泥晶的形成與微生物活動(dòng)相關(guān)，但是對(duì)于自生泥晶的來(lái)源和形成過(guò)程的指示作用還需進(jìn)一步深入研究。

6 自生泥晶在地質(zhì)歷史時(shí)期的分布

自生泥晶在許多古代礁建造當(dāng)中廣泛存在而在現(xiàn)在的生物礁中相對(duì)稀少。由自生泥晶和同沉積膠結(jié)物組成的疊層石曾是前寒武時(shí)期唯一的造礁生物，但在新元古代時(shí)期為凝塊石和鈣質(zhì)微生物所補(bǔ)充。侏羅紀(jì)以來(lái)海水地球化學(xué)組成（鈣飽和度，鈣鎂比）的巨大變化可能在很大程度上解釋了鈣化微生物、自生泥晶和平底晶洞在同一時(shí)期的急劇減少或消失的原因[265]（圖3）。

圖3 自生泥晶在不同地質(zhì)歷史時(shí)期發(fā)育情況與碳酸鹽巖建造組成、全球海平面變化、方解石海文石海的交替、氣候變化以及生物大滅絕事件之間的關(guān)系（修改自James et al.[265]；注意：*說(shuō)明時(shí)間尺度發(fā)生了變化）Fig.3 Development of automicrites and their relationship to components of carbonate buildups, global sea?level changes, shift of calcite sea and aragonite sea, climate change and mass extinctions in Earth’s history (modified from James et al.[265]; Note: * indi￣cates change of scale)

7 展望與結(jié)論

7.1 展望

正確認(rèn)識(shí)自生泥晶的性質(zhì)，形成過(guò)程、來(lái)源及地質(zhì)歷史時(shí)期的演化和分布對(duì)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)成因分類，碳酸鹽巖建造的成因分類、生物群落組成和演化，古氣候和古環(huán)境的地球化學(xué)示蹤，現(xiàn)代工程建造和環(huán)境修復(fù)，探尋地外生命和油氣勘探等方面都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

（1）傳統(tǒng)碳酸鹽巖分類方法，不論是Folk[24,266]，還是Dunham[100]，及他們的延伸分類方法[25,267-278]，都不曾將自生泥晶與他生泥晶區(qū)分開(kāi)，因此很難區(qū)分真正的泥晶基質(zhì)和微生物巖或其他碳酸鹽巖建造中的原位泥晶。近期，Lokieret al.[172]提出了新的碳酸鹽巖相分類模式，將自生泥晶和他生泥晶區(qū)分開(kāi)，形成了他生（異地）碳酸鹽巖（即無(wú)證據(jù)顯示原始組分在沉積時(shí)是通過(guò)有機(jī)黏結(jié)作用形成的）和自生（原位）碳酸鹽巖（即原始組分在沉積時(shí)是由有機(jī)黏結(jié)作用形成的）兩種類型。其中，自生（原位）碳酸鹽巖又根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)類型，分為黏結(jié)灰?guī)r（生物黏結(jié)原先存在的基底）、格架灰?guī)r（生物建造堅(jiān)硬的格架）和綁結(jié)灰?guī)r（不可識(shí)別黏結(jié)模式）三類。因此，在今后碳酸鹽巖分類中需要注意區(qū)分自生泥晶和他生泥晶。

（2）自生泥晶在碳酸鹽巖建造中廣泛存在，在古代和現(xiàn)代碳酸鹽巖建造中其局部貢獻(xiàn)率可高達(dá)80%[279]，但是它們卻又極容易被忽視，它們的成因和來(lái)源對(duì)碳酸鹽巖建造的分類，生物群落組成和演化具有重要意義[4]。前人對(duì)碳酸鹽巖建造的分類和命名進(jìn)行了多種嘗試，大致可分為兩種分類方法，一種是按照組成碳酸鹽巖建造的端元組分進(jìn)行的結(jié)構(gòu)分類[43]，另一種是按照形成碳酸鹽巖建造的動(dòng)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行的成因分類[28,71,265]。兩種分類方法之間的最大區(qū)別就是對(duì)碳酸鹽巖建造中的基質(zhì)，也就是對(duì)自生泥晶和他生泥晶的有無(wú)進(jìn)行區(qū)分。Bosenceet al.[280]將碳酸鹽巖建造分為三種類型：格架礁、微生物灰泥丘和生物碎屑灰泥丘。Riding[43]基于碳酸鹽巖建造的三個(gè)基本組構(gòu)：基質(zhì)（M）、（原地）骨架（S）和孔隙/膠結(jié)物（C）作為分類單元，將碳酸鹽巖建造劃分為基質(zhì)支撐、骨架支撐和膠結(jié)物支撐三種結(jié)構(gòu)。利用這個(gè)MSC 三端元組分，他又將生物礁和碳酸鹽巖灰泥丘細(xì)分為：聚合微生物礁、簇狀礁、節(jié)狀礁、格架礁、膠結(jié)礁和灰泥丘。Jameset al.[281]以是否具抗波浪性為標(biāo)準(zhǔn)，將碳酸鹽巖建造劃分為礁（具抗波浪性）和丘（不具抗波浪性）。Bourqueet al.[71]強(qiáng)調(diào)了自生泥晶在碳酸鹽巖建造中的重要性，并以碳酸鹽巖建造的成因和動(dòng)力學(xué)機(jī)制，即底棲碳酸鹽生產(chǎn)的三種基本模式生物礦化作用、有機(jī)礦化作用和膠結(jié)作用為標(biāo)準(zhǔn)，將碳酸鹽巖建造分為礁和生物丘體系、灰泥丘體系和膠結(jié)碳酸鹽巖建造體系。Jameset al.[265]進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了自生泥晶、鈣質(zhì)微生物、同沉積膠結(jié)物在碳酸鹽巖建造中的重要性，將碳酸鹽巖礁分為骨骼礁、骨骼—微生物礁、微生物礁和灰泥丘。Jameset al.[28]在碳酸鹽巖礁的分類中強(qiáng)調(diào)了古代生物礁和現(xiàn)代生物礁的主要區(qū)別：1）進(jìn)化生物學(xué)—現(xiàn)代造礁生物與化石造礁者無(wú)關(guān)，古代無(wú)脊椎動(dòng)物是混合營(yíng)養(yǎng)生物還是異養(yǎng)生物尚不清楚；2）鈣質(zhì)微生物在現(xiàn)代生物礁中并不重要，但在許多化石生物礁中卻十分豐富；3）同沉積膠結(jié)物在巖石記錄中比現(xiàn)在豐富得多；4）自生泥晶在許多古老的生物礁結(jié)構(gòu)中普遍存在，但在今天相對(duì)罕見(jiàn)。因此，他們根據(jù)大于1 cm 的生物骨骼的富集程度，將碳酸鹽巖礁劃分為礁和礁丘兩大類。其中礁包括骨骼礁、骨骼—（鈣質(zhì)）微生物礁和微生物礁；而礁丘則包括骨骼—鈣質(zhì)微生物礁丘、鈣藻礁丘和灰泥丘等。在此基礎(chǔ)上，Ridinget al.[282]根據(jù)原位碳酸鹽巖的形成機(jī)理，即非生物、生物誘導(dǎo)和生物控制三種類型，也就是在非生物（A），微生物（M）和骨骼（S）三個(gè)端元組分的基礎(chǔ)上，建立了碳酸鹽巖建造的混合碳酸鹽巖劃分類型，其中單端元碳酸鹽巖建造包括非生物巖、微生物巖和骨架巖，二端元碳酸鹽巖建造包括非生物—微生物巖、微生物—骨骼巖和非生物—骨骼巖，部分三端元碳酸鹽巖建造包括非生物—微生物和少量骨骼巖、微生物—骨骼和少量非生物巖、非生物—骨骼和少量微生物巖，完全三端元碳酸鹽巖建造就是非生物—微生物—骨骼巖。但這一分類同樣忽視了自生泥晶的成因和來(lái)源，并且混淆了生物控制和生物誘導(dǎo)碳酸鹽的產(chǎn)物。此外，Shenet al.[4]認(rèn)為識(shí)別自生泥晶的多種結(jié)構(gòu)類型并正確區(qū)分不同結(jié)構(gòu)類型自生泥晶的成因和來(lái)源（尤其是微生物和動(dòng)物來(lái)源的自生泥晶），對(duì)研究地質(zhì)歷史時(shí)期碳酸鹽巖建造的生物群落組成和演化，尤其是珊瑚、層孔蟲(chóng)海綿等群集性造礁生物出現(xiàn)前的前寒武—早古生代時(shí)期生命輻射和演化具有重要意義。

（3）自生泥晶，尤其是微生物巖自生泥晶，其蘊(yùn)含的地球化學(xué)特征通常能夠較好地反映其發(fā)育水體的地球化學(xué)組成，從而是古環(huán)境或者古氣候示蹤的標(biāo)志[3]。然而，追尋自生泥晶在形成過(guò)程中元素富集效應(yīng)和同位素分餾效應(yīng)，以及自生泥晶的生物標(biāo)志化合物特征，對(duì)我們厘清自生泥晶的形成機(jī)制和來(lái)源，示蹤古環(huán)境和古氣候具有指導(dǎo)作用[55]。也就是說(shuō)，一方面需要認(rèn)清自生泥晶沉淀流體的來(lái)源問(wèn)題，另一方面就是自生泥晶地球化學(xué)賦存的微環(huán)境效應(yīng)。此外，自生泥晶其他地球化學(xué)方面的應(yīng)用，包括自生泥晶的原位微區(qū)元素地球化學(xué)特征，原位微區(qū)放射性同位素定年技術(shù)，非常規(guī)金屬穩(wěn)定同位素，高分辨率顯微微區(qū)非金屬穩(wěn)定同位素，以及自生泥晶的生物標(biāo)志化合物和脂類物質(zhì)組成等方面都需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和實(shí)踐。

（4）自生泥晶在現(xiàn)代建筑、工程和生態(tài)環(huán)境修復(fù)方面也扮演著重要角色，主要是通過(guò)微生物誘導(dǎo)碳酸 鈣 沉 淀[283]（microbial induced calcium carbonate precipitation，MICP）這一形式實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，MICP（微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀）技術(shù)是現(xiàn)今生物礦化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，其主要機(jī)理是在環(huán)境中有Ca2+等金屬離子以及其他底物存在時(shí)，微生物通過(guò)自身代謝或產(chǎn)生的EPS 降解產(chǎn)物來(lái)調(diào)節(jié)體系環(huán)境，形成以方解石為主的碳酸鹽晶體的過(guò)程，這一過(guò)程實(shí)質(zhì)上是自生泥晶形成過(guò)程的一種形式[284]。MICP 技術(shù)一方面用于建筑和工程研究領(lǐng)域，包括制作生物水泥、加固地基、固化土壤、防風(fēng)固沙、修復(fù)裂縫、混凝土自修復(fù)和石質(zhì)文物修復(fù)等[285-289]，另一方面則用于環(huán)境修復(fù)包括固定土壤和水體中的重金屬[290-293]（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As 等）。因此，認(rèn)識(shí)自生泥晶（尤其是受微生物控制或誘導(dǎo)的碳酸鹽沉淀）的形成機(jī)理和機(jī)制，對(duì)于自生泥晶的沉淀在工程和環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)起到進(jìn)一步促進(jìn)作用，這還需要大量實(shí)驗(yàn)研究和證明。

（5）通過(guò)生物衍生有機(jī)質(zhì)的介導(dǎo)形成的有機(jī)礦物（自生泥晶）可以作為生命標(biāo)志，在地質(zhì)巖石記錄中以及在沒(méi)有化石或生物建造的外星體上尋找生命的證據(jù)。Westallet al.[294]強(qiáng)調(diào)礦化的EPS 可作為地球或地外物質(zhì)中細(xì)菌存在的標(biāo)志。Reitner[295]實(shí)驗(yàn)表明，從Murchinson CM2 隕石中提取的有機(jī)質(zhì)（很可能是非生物的）能夠沉淀出與陸地微生物沉積物中已知的有機(jī)礦物相似的碳酸鈣有機(jī)礦物。更普遍地說(shuō)，有機(jī)分子被證明能夠在無(wú)菌條件下沉淀類似生物誘導(dǎo)礦物的碳酸鈣或磷酸鹽礦物產(chǎn)品，尤其是那些被解釋為化石的“納米細(xì)菌”[295-296]。尋找生命起源的天體生物學(xué)研究應(yīng)該在自然界中探索潛在的前生物、非生物或生物衍生有機(jī)礦物。

（6）富含自生泥晶的碳酸鹽巖建造，具有一定的油氣潛力[13-14]。一方面自生泥晶本身富含較多的有機(jī)質(zhì)，尤其是相對(duì)深水環(huán)境的灰泥丘（例如沃爾索灰泥丘，Waulsortian mud mounds[297]）以及與海底熱液、油氣和甲烷滲漏或冷泉相關(guān)（例如摩洛哥與熱液相關(guān)的Kess-Kess 灰泥丘[298-299]；墨西哥灣與冷泉石油滲漏相關(guān)的灰泥丘[300]；以及其他地質(zhì)歷史時(shí)期的同類型灰泥丘[301]）的自生泥晶，其有機(jī)質(zhì)含量更高，可能為碳酸鹽巖油氣圈閉的形成提供良好的烴源巖[302]。另一方面，自生泥晶作為一種同沉積期成巖作用的產(chǎn)物，一般會(huì)降低碳酸鹽巖建造的孔隙度[302]。然而，由于自生泥晶的早期固結(jié)作用會(huì)在碳酸鹽巖建造中形成孔隙或格架，而且在活性生物膜的下方，細(xì)菌降解導(dǎo)致pH 值變化，從而導(dǎo)致二氧化硅和碳酸鹽溶解，這樣就導(dǎo)致了原生孔隙的擴(kuò)大以及次生溶孔的發(fā)育和原生基質(zhì)的局部塌陷。這一過(guò)程主要的成巖作用是海相膠結(jié)物的沉淀，而溶蝕作為生物降解的副產(chǎn)品，可能是為碳酸鹽巖建造形成次生孔隙的一個(gè)重要過(guò)程[303]。微生物巖也能形成良好的油氣儲(chǔ)層，比如及美國(guó)阿拉巴馬州阿普爾頓Little Cedar Creek 油田[304]等，但是它們?cè)紫恫簧醢l(fā)育，孔隙度也不高，主要為由于成巖作用改造而形成的組構(gòu)選擇性孔隙和裂縫[305]。

7.2 結(jié)論

自生泥晶指的是原地形成的泥晶碳酸鈣，它是碳酸鹽巖中一個(gè)重要的不具成因指示的結(jié)構(gòu)組分，微生物巖和有機(jī)泥晶都屬于自生泥晶的范疇，下面總結(jié)了幾個(gè)關(guān)于自生泥晶的粗略結(jié)論。

（1）現(xiàn)代自生泥晶以及球粒和微晶碳酸鹽膠結(jié)物由高鎂方解石和文石組成。自生泥晶一般是隱晶質(zhì)或微晶質(zhì)的。自生泥晶超微結(jié)構(gòu)外貌形態(tài)主要呈現(xiàn)出均一的微米或納米級(jí)別的光滑菱面體狀、啞鈴狀、棒狀、針狀、晶球狀、卵圓狀或者納米球狀特征，它們也可以以球粒狀、凝塊狀或者紋層狀出現(xiàn)，形成生物層狀結(jié)構(gòu)、凝塊球粒微結(jié)構(gòu)或極細(xì)的隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。大多數(shù)自生泥晶可以顯示出不同結(jié)構(gòu)類型的多泥晶組構(gòu)。

（2）自生泥晶具有特殊的熒光和陰極發(fā)光顯微特征，是其區(qū)別于他生泥晶的一個(gè)良好標(biāo)志，但自生泥晶的這些發(fā)光特性是由什么機(jī)理決定的還有待于進(jìn)一步詳細(xì)研究。

（3）根據(jù)自生泥晶的形成方式和過(guò)程，可以把自生泥晶的形成機(jī)制分為無(wú)機(jī)物理化學(xué)沉淀作用、生物礦化作用和有機(jī)礦化作用三類。這些機(jī)制的作用過(guò)程以及對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)需要在實(shí)驗(yàn)室和地質(zhì)樣品中進(jìn)一步開(kāi)展分析和實(shí)踐。

（4）自生泥晶的地球化學(xué)特征一方面能夠指示其形成機(jī)制和來(lái)源，一方面又保留了古海水地球化學(xué)組成，因而能夠示蹤古環(huán)境古氣候變化。但是，對(duì)于自生泥晶所蘊(yùn)含的元素地球化學(xué)特征、同位素分餾機(jī)理、微環(huán)境效應(yīng)以及生物標(biāo)志化合物的識(shí)別等需要進(jìn)行更為深入的研究。

（5）自生泥晶在許多古代礁建造當(dāng)中廣泛存在而在現(xiàn)在的生物礁中相對(duì)稀少，可能與地質(zhì)歷史時(shí)期海水地球化學(xué)組成（鈣飽和度，鈣鎂比）變化有關(guān)。

（6）自生泥晶在微生物巖和碳酸鹽巖礁丘尤其是灰泥丘中廣泛分布，也存在于與海底熱液以及甲烷滲漏有關(guān)的冷泉碳酸鹽巖和包括湖相沉積，泉水沉積，泉華，鈣華，石灰華，鈣質(zhì)結(jié)殼、等陸相碳酸鹽巖沉積當(dāng)中。

致謝 論文在撰寫(xiě)過(guò)程中得到了加拿大拉瓦爾大學(xué)Fritz Neuweiler 教授和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）于炳松教授的指導(dǎo)。謹(jǐn)以此文紀(jì)念加拿大拉瓦爾大學(xué)地質(zhì)與地質(zhì)工程系教授Pierre-André Bourque 逝世15周年！