錢一雄 何治亮 陳代釗 儲(chǔ)呈林 董少峰 張慶珍
1中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所,江蘇無錫 214151
2中國(guó)石油化工股份有限公司科技部,北京 100728
3中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所,北京 100029
4西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都 610500
鮞粒是碳酸鹽巖顆粒組分中一類重要類型,也是碳酸鹽巖沉積學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。鮞粒的組成、大小、形態(tài)、核殼結(jié)構(gòu)、豐度、巖石組合及時(shí)空分布等特征,不僅代表了不同地質(zhì)時(shí)期的碳酸鹽巖石庫(kù)與巖相古地理環(huán)境,而且是反映古海洋生物、物理化學(xué)參數(shù)及其變化的重要記錄,如水深、能量、溫度、鹽度、Eh-pH等,可指示全球古海洋組成、生產(chǎn)力、海平面變化、古氣候、古大氣pCO2等重要指標(biāo)及成巖演化 (Fabriciuset al.,1970;Schiavon, 1988; Chatalov, 2005; 李 飛 等, 2015;Petrashet al.,2017)。另外,鑄 (鮞)??谆蚩卓p洞也是油氣的主要載體之一,深受產(chǎn)業(yè)界的重視(Hood and Wallace,2018)。
前人研究表明,地質(zhì)歷史時(shí)期均可出現(xiàn)鮞粒,早至中太古代 (2.9 Ga)和新太古代 (2.72 Ga)(Siahiet al.,2017;Flanneryet al.,2019),晚至全新世(Fabriciuset al.,1970)或現(xiàn)代。它們常出現(xiàn)于海灘、臨濱—前濱、環(huán)潮坪、潟湖、湖泊等淺水環(huán)境中 (1~10 m)(Milroy and Wright,2002),深水環(huán)境的泥灰?guī)r—凝縮段中偶見鐵質(zhì)鮞粒 (Collinet al.,2005),偶有見于毛細(xì)管成巖作用過程 (Siesser,1973)或成礦熱液中 (Bindaet al.,1985)。在已發(fā)現(xiàn)的鮞粒中,正常鮞(<2 mm)常見,大鮞(粒徑2~10 mm)少見,巨鮞(>10 mm)偶見,如在太古代至中元古代,碳酸鹽巖緩坡沉積十分發(fā)育,粒徑大于 5 mm 的大鮞少見 (Sumner and Grotzinger,1993)。鮞粒的內(nèi)核組成多種多樣,主要包括文石、高 (低)鎂方解石、方解石、鐵白云石、陸源碎屑、生物碎屑等,還有獨(dú)居石、針鐵礦等 (Schiavon,1988;Collinet al.,2005)、藻細(xì)菌類等罕見類型 (Christopher,1990),主要受潮汐流、風(fēng)浪及風(fēng)暴改造等驅(qū)動(dòng)。
隨著人工合成實(shí)驗(yàn)與計(jì)算模擬技術(shù)的發(fā)展(Brehmet al.,2006;Reillyet al.,2017),以及激光拉曼光譜、原位熔融等離子質(zhì)譜 (LA-ICP-MS)、納米級(jí)二次離子質(zhì)譜 (SIMS)、元素分析儀—穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀 (EA-IRMS)等新技術(shù)的運(yùn)用,目前已還原出鮞粒成核過程中的有機(jī)、生物礦物作用過程(如藍(lán)細(xì)菌光合、硫化還原作用等),實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)顆粒生長(zhǎng)、磨圓過程的定量化研究,揭示出千年時(shí)間尺度內(nèi)的環(huán)境參數(shù)變化 (Antoshkinaet al.,2020)。鮞粒組分及其膠結(jié)物受不同時(shí)期海洋(方解石?;蛭氖5龋┲刑妓猁}飽和度 (溶度積)、大氣中二氧化碳?jí)毫?(pCO2)、水動(dòng)力學(xué)參數(shù)、溫度、鹽度等參數(shù)的共同影響 (Chatalov,2005;Trower,2020;Troweret al.,2020),但隨著對(duì)鮞粒有機(jī)—無機(jī)復(fù)雜形成過程的深入研究,謹(jǐn)慎地評(píng)估鮞粒所指示的古環(huán)境參數(shù),尤其是地球化學(xué)參數(shù),已逐漸形成了共識(shí)(Diazet al.,2015,2017;Diaz and Eberli,2019;Harriset al.,2019;Purkiset al.,2019)。
埃迪卡拉系奇格布拉克組主要是由藻球粒藻紋層云巖、疊層石云巖、凝塊石云巖夾少量鮞粒云巖等一套微生物碳酸鹽巖組成(圖1-a),塔北地區(qū)是主要分布區(qū)。文中闡述的重點(diǎn)是研究區(qū)奇格布拉克組同心—放射狀鮞、泥晶鮞、薄皮泥晶鮞、球鮞、腦狀鮞、復(fù)鮞、朵狀和半月形等異形鮞以及少量遭受成巖改造的同心鮞、同心—放射狀鮞等不同類型鮞粒共生的成核、生長(zhǎng)及其沉積環(huán)境。對(duì)奇格布拉克組鮞粒的研究,有助于深化對(duì)前寒武紀(jì)的古海洋和大氣組分、粘性軟底質(zhì)中鮞粒成核與生長(zhǎng)過程中的水動(dòng)力及微生物作用、早期成巖改造及孔隙形成與保存機(jī)理等的認(rèn)識(shí)。
塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組 (Z2q)殘余厚度介于110~240 m之間。根據(jù)對(duì)烏什—阿克蘇地區(qū)蘇巧恩布拉克東、闊什塔西、昆蓋闊坦、什艾日克、蘇蓋特布拉克和皮艾日克等6條剖面的詳細(xì)研究,認(rèn)為奇格布拉克組下部為一套的緩坡沉積,向中上部變?yōu)槿蹊傔吿妓猁}巖臺(tái)地沉積,共可劃分出4個(gè)Ⅳ級(jí)海侵 (TST)與海退 (RST)體系(圖1)。下部的內(nèi)緩坡沉積是從濱岸帶中 (?。逾}質(zhì)砂巖 (礫)開始,依次為前濱—臨濱石英細(xì)砂巖、粉砂巖,逐漸變?yōu)槌遍g帶藻球粒—藻紋層云巖 (丘席)及藻球粒、腎形藻、凝塊石或核形石云巖 (潟湖),并夾有多套鮞粒 (潮道)、粒屑灘以及風(fēng)暴沉積(圖1-b);中緩坡水深增大的部位出現(xiàn)了冷水上涌的代表礦物海綠石、柱狀疊層石礁以及由腎形藻、凝塊石、藻粘結(jié)或泡沫綿層構(gòu)成的微生物丘灘,向內(nèi)緩坡的潮坪、潟湖丘席沉積過渡,同時(shí)伴隨發(fā)育鮞粒灘及風(fēng)暴沉積。中上部碳酸鹽巖臺(tái)地沉積自臺(tái)地邊緣向臺(tái)內(nèi)分別發(fā)育:柱狀疊層石礁,粒屑灘、潮道及風(fēng)暴沉積,紋層狀—丘狀—穹隆狀疊層石云巖,扁平狀藻球粒泥晶云巖的潟湖沉積,波狀疊層石—藻紋層以及藻球粒云巖等潮坪沉積。
圖1 塔北地區(qū)阿克蘇剖面及星火1-星火101井位置 (a)、星火1-星火101井奇格布拉克組柱狀圖及取樣位置 (b)及昆蓋闊坦、蘇蓋特及什艾日克剖面奇格布拉克組地層沉積柱狀圖 (c)Fig.1 Locations of outcrops in Akesu as well as wells Xinghuo 1 and 101(a),stratigraphic succession of the Ediacaran Qigebulake Formation at wells Xinghuo 1 and 101(b),profiles of Kungaikuotan(KG),Sugaite(SGT),and Shiairike(SA)(c)in northern Tarim Basin
位于塔北隆起帶古生代碳酸鹽巖潛山上的星火1井和星火101井,底部鉆揭了中新元古代變質(zhì)基底(Pt)、新元古界蘇蓋特布拉克組(Z2s)陸棚至潮坪碎屑巖沉積。星火1井鉆揭地層包括奇格布拉克組(Z2q,殘留厚度為134 m)和上寒武統(tǒng)玉爾吐斯組。受加里東、海西、印支期多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,星火101井古生代與部分中生代地層面被剝蝕 (韓強(qiáng)等,2017),Z2q殘留厚度為82 m。2口井取心段均揭示了奇格布拉克組發(fā)育以藻紋層—藻球粒、腎形藻、凝塊石、疊層石為代表的微生物碳酸鹽巖為主的沉積(錢一雄等,2017),其中多類型鮞粒層段分布于奇格布拉克組的上部,厚度為2~5 m。
鮞粒是一種具明顯殼核結(jié)構(gòu)的球形或橢球形體,包殼呈同心圈層 (切向)/放射狀或由泥晶等構(gòu)成,分類依據(jù)主要包括顯微結(jié)構(gòu)、沉積結(jié)構(gòu)、核心類型、殼核比、形態(tài)及大小、化石和細(xì)菌藻類以及成巖作用的疊加改造等 (Flügel,2004),與內(nèi)部無結(jié)構(gòu)的各種 (似)球粒、較大的不規(guī)則狀或具圈層結(jié)構(gòu)的核形石、結(jié)殼中發(fā)育無機(jī)核心及具厚包殼的豆粒較易區(qū)分。根據(jù)對(duì)塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組鮞粒的詳細(xì)觀察,筆者提出了以下分類方案:(1)按顯微結(jié)構(gòu)、殼核比,劃分出同心鮞、同心—放射狀鮞、泥晶鮞或球鮞 (spheroids)以及表鮞或薄皮鮞;(2)根據(jù)特殊的形態(tài),劃分出蜘蛛狀—腦狀鮞、泥晶—放射狀正常大鮞等,它們呈似核形石的卯形、犁狀或不規(guī)則狀;(3)上述較小粒徑的同心鮞、同心—放射狀鮞、泥晶鮞或球鮞,通過水體攪動(dòng)、包覆或包卷等作用形成各種復(fù)鮞;(4)經(jīng)歷了機(jī)械破裂、塑性變形以及壓實(shí)、壓溶、重結(jié)晶或白云巖化等多種成巖改造作用的鮞粒,如破碎鮞或再生鮞、刺毛鮞、半月形鮞、異形鮞等。同時(shí),除了復(fù)鮞,其他不同結(jié)構(gòu)鮞粒均可能出現(xiàn)無/有微生物 (細(xì)菌藻類活動(dòng)遺跡)、機(jī)械破裂或成巖改造,可據(jù)此進(jìn)一步劃分為3個(gè)亞類。
3.1.1 顯微結(jié)構(gòu)類型
(Ⅰ)同心鮞、放射—同心鮞(圖2-a,2-b):較少見。呈球形或橢圓形,大小為150~450μm,包殼無泥晶套 (Ⅰ-1)或具泥晶套,核部含有泥晶化顆?;蛭⑸锘顒?dòng)遺跡 (Ⅰ-2),常與復(fù)鮞(Ⅶ-1)、破碎鮞 (Ⅰ-3)、極少量泥晶鮞 (Ⅲ)等共生。發(fā)育重力懸垂Pe(鐘乳石Sta)、白云石化、鮞???(OM)、粒間孔 (BP)、瀝青 (Bit)或溶孔洞 (Vug) 及中粗晶白云石膠結(jié)物(DⅢ-Ⅳ)。指示了中高能水動(dòng)力條件下文石海-(白云石)的產(chǎn)物。
(Ⅱ)同心—放射狀鮞:最常見的類型。以球形為主,分選及磨圓度一般至較好,點(diǎn)或線接觸、鑲嵌狀,微晶放射性纖狀—粒狀膠結(jié),無核 (Ⅱ-1)或有核 (Ⅱ-2),有或無明暗有機(jī)紋層。其中,泥晶核大小10~80μm,殼寬100~500μm,殼/核=6∶1~10∶1。核部發(fā)中等橙黃紅色光,殼層的放射性纖狀膠結(jié)為十字消光、陰極下不發(fā)光(圖2-d,2-e,2-f,2-g,2-h(huán)),偶見重力懸垂 (鐘乳石)、示底構(gòu)造 (圖2-c)、共軸增生膠結(jié)、溶蝕及微生物礦化(圖2-d),常與泥晶鮞 (Ⅲ)、放射—同心鮞 (Ⅰ)共生。指示了中低能水動(dòng)力、弱還原—弱氧化條件下的高鎂方解石沉積。
(Ⅲ)泥晶鮞或球鮞:呈球形或橢圓形,主要由放射狀纖狀泥晶組成。又可分為無核 (Ⅲ-1)或微晶核 (Ⅲ-2)2種,大小100~500μm。發(fā)均勻的中等橙黃紅或不發(fā)光 (核)。常與同心—放射狀鮞、薄皮鮞等共生,偶見放射—同心狀鮞或復(fù)鮞(圖2-e,2-f),點(diǎn)—線接觸,泥晶化,微亮晶膠結(jié)。指示了中低能、還原的沉積環(huán)境。
(Ⅳ)薄皮鮞或泥晶大鮞:與Ⅲ類似,但形態(tài)、大小、殼核比等不同,有橢球狀、眼球形或不規(guī)則形態(tài),大小為 0.5~5.5 mm,內(nèi)核為 150~1000μm,外殼為10~200μm,殼/核=1∶5~1∶20。核部由泥晶顆粒或含藻鮞 (20~50μm)的泥晶(斑塊)構(gòu)成,其中,放射狀纖狀薄殼、核部泥晶或藻鮞不發(fā)光,其他部分發(fā)中暗橙紅色,推測(cè)核部來源于弱還原條件下的泥晶沉積物。常與同心—放射狀鮞、葡萄狀文石等共生(圖2-g,2-h(huán))。推測(cè)原巖主要為文石或白云石,是通過顆粒的底部牽引、滾動(dòng)及纖狀或纖柱狀海底膠結(jié)而成,指示了低能的沉積環(huán)境。
圖2 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組同心、同心—放射狀、泥晶或薄皮鮞 (偏光顯微及陰極發(fā)光照片)Fig.2 Photographs of thin sections of concentric or tangential,concentric radial,micrite or superficial ooids under plane-polarizedlight(PPL)and cathodoluminescence(CL)of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
3.1.2 特殊形態(tài)類型
(Ⅴ)蜘蛛狀—瑪瑙紋、腦狀鮞:包殼中發(fā)育向內(nèi)規(guī)則彎曲、皺紋狀暗色紋層,寬 120~150μm,推測(cè)其類似于疊層石中的明暗紋層,暗層是由季節(jié)性或日夜變化導(dǎo)致的微生物細(xì)菌降解物或沉淀的藍(lán)細(xì)菌絲狀體組成。內(nèi)核為泥晶化的藻球粒和暗色有機(jī)質(zhì)紋層條帶,大小為450~600μm,殼/核=0.5∶1~10∶1。與同心—放射狀鮞、葡萄狀文石 (B)和泥晶鮞或顆粒等共生,可見懸垂?fàn)钅z結(jié)、溶蝕或細(xì)菌藻類活動(dòng)遺跡(圖3-a)。指示了在中等水動(dòng)力、早期弱還原條件下的微生物成核,后遭受弱氧化條件下大氣淡水作用的影響。
(Ⅵ)放射狀泥晶 (正?;虼螅b:形似 “核形石”,大小為1.3~2.1 mm。核部由大小不等的卯形、犁狀或三角形泥晶塊 (650~1100μm)構(gòu)成,并伴有較小的球鮞或泥晶—細(xì)菌鮞,外殼寬為500~600μm,具纖狀生長(zhǎng)環(huán)帶、帚狀消光(GBS)、放射狀纖狀 (柱)文石膠結(jié) (RSD/AC),殼/核=1∶1~2∶1??梢姂掖?fàn)钅z結(jié),常與泥晶斑塊、泥晶或薄皮鮞共生(圖3-b)。指示了中低水動(dòng)力條件下的沉積產(chǎn)物。
圖3 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組腦狀鮞、放射狀 (正?!螅┠嗑b、多種復(fù) (大)鮞和半月形的破碎—再生鮞Fig.3 Photographs of cerebroid with microborings,normal or large ooids with radial cortex and micrite nuclei(coniatoid)polyphaseooids as well as eccentric,half-moon broken and regenerated ooids of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
3.1.3 復(fù)鮞及再生鮞
(Ⅶ)復(fù)鮞:指示了沉積間斷、再沉積或成巖改造過程。據(jù)殼核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步劃分為3個(gè)亞種:(1)Ⅶ-1,是核部為多個(gè)同心鮞和 (成巖作用)交代鮞等、外殼由圈層—放射狀纖狀膠結(jié)組成的同心復(fù)鮞(圖2-a);(2)Ⅶ-2,泥晶 (或細(xì)菌)復(fù)藻鮞,由幾十個(gè)球形的 “細(xì)胞狀”泥晶或藻鮞構(gòu)成,單個(gè)直徑30~40μm,少量是由薄皮鮞 (30~70μm)、放射狀小鮞 (50~150μm)復(fù)合而成,內(nèi)核550~700μm,外殼寬為100~120μm;由同心圈層的纖狀 (5~10μm)、纖柱狀及粒狀膠結(jié)物構(gòu)成,殼/核=6∶1~7∶1(圖3-c);(3)Ⅶ-3,橢圓—放射狀大復(fù)鮞,核部由幾十個(gè)大小不等的有核或無核的同心—放射狀鮞粒 (15~50μm)鑲嵌構(gòu)成,外殼為放射—纖狀或纖柱狀粉晶白云石構(gòu)成,寬120~150μm,中間為不等厚的泥晶包殼。整個(gè)復(fù)鮞的大小為1.00~2.25 mm,殼/核=8∶1~18∶1,常與同心—放射狀鮞、蜘蛛狀泥晶鮞等共生。指示了早期一定的水動(dòng)力條件下的成核質(zhì)點(diǎn)多、中期逐漸向 (中)富藻的泥晶、微生物活動(dòng)增強(qiáng)的低能轉(zhuǎn)變,至晚期發(fā)育葡萄狀、纖柱狀文石膠結(jié)。另外,與此共生的同心—放射狀鮞具有刺狀結(jié)構(gòu)、增生邊、曲直面粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu),表明其接受了早期大氣淡水改造和埋藏期的化學(xué)壓實(shí)改造(圖3-d)。
(Ⅷ)半月形異形 (復(fù))鮞:大小為450~600μm,其中薄皮泥晶鮞 (50μm)經(jīng)過二次成核及生長(zhǎng)后可寬至700~900μm,殼/核=1∶10~1∶18,與泥晶或細(xì)菌鮞集合體 (100~200μm)、泥晶斑塊等共生(圖3-e,3-f)。推測(cè)以跳躍至牽引再至底載荷運(yùn)動(dòng)為主,經(jīng)歷了破裂—再生作用,總體是在攪動(dòng)較弱的水動(dòng)力條件下形成,又經(jīng)歷了沿裂隙帶文石的大氣淡水溶解作用。
3.1.4 成巖改造鮞
(Ⅸ)朵狀或異形的放射狀改造 (復(fù))鮞:與同心—放射狀鮞 (Ⅱ)不同的是,它是由5個(gè)同心—放射狀小鮞通過大氣淡水溶蝕邊界鑲嵌而成,大小為600~750μm。微球?;蛭⒘辆z結(jié),與薄皮鮞或泥晶 (大)鮞、同心—放射狀鮞、腦狀鮞或微生物鮞、黃鐵礦—磁鐵礦化及云化鮞粒共生(圖4-a)。指示其主要經(jīng)歷了成巖早期海底膠結(jié)、硫化還原、鐵氧化以及早期大氣淡水作用等過程。
(Ⅹ)黃鐵礦 (磁鐵礦化?)-白云石化鮞粒:大小為350~450μm,核部為微粉晶白云石,外殼為纖狀膠結(jié),黃鐵礦主要呈立方體或微球粒(圖4-a)??赡苁浅练e期至早成巖期成巖改造的結(jié)果。
(Ⅺ)重結(jié)晶—云化鮞粒。原鮞粒為同心—放射狀,鮞粒中的云化與膠結(jié)物類似,均以米粒狀、刀刃狀鑲嵌微晶白云石為主(圖4-b)。指示為文石快速擬晶化的白云巖,即原生或早期的準(zhǔn)同生白云巖化。
圖4 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組成巖改造下 (早期為主)的同心放射狀鮞及同心鮞Fig.4 Photographs of concentric or tangential,concentric radial ooids in diagenetic processes(predominantly early diagenesis) of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
(Ⅻ)選擇性白云石化 (交代)鮞:與Ⅺ不同,Ⅻ原鮞為泥晶鮞,大小為300~600μm,沿鮞核粉晶、中細(xì)晶白云石 (20~320μm)完全交代呈鑲嵌狀 (Ⅻ-1)。見放射性泥微晶核部殘留、部分交代 (Ⅻ-2)(圖4-c),或沿放射狀—同心鮞或同心鮞的核部發(fā)生去云化 (Ⅻ-3)(圖4-d),后者還發(fā)育了鮞???、粒間孔和晶間孔。指示相對(duì)中高水動(dòng)力條件下形成的放射狀—同心鮞或同心鮞更易遭受大氣淡水溶蝕作用、云化交代等成巖過程。
奇格布拉克組共生鮞粒具有以下特點(diǎn):(1)不同大小的鮞粒共生,從小的泥晶或藻鮞 (細(xì)菌)(10~20μm)至大鮞 (5.5 mm);(2)不同形態(tài)的鮞粒共生,常見如球形、橢球形、卵形或胞形,次之為長(zhǎng)卵形、三角形、扇形和蜘蛛狀等;(3)多種顯微結(jié)構(gòu)的鮞粒共生,如同心—放射狀鮞、放射—同心鮞、泥晶 (大)鮞、球鮞、復(fù)鮞、微生物鮞或成巖改造的鮞粒,但較少見到同心鮞;(4)從薄皮鮞至正常鮞,殼核比變化較大,變化范圍為100∶1~1∶2,間接反映了鮞粒形成中的水動(dòng)力條件、成核及生長(zhǎng)過程不同;(5)無論是在成核還是殼體的生長(zhǎng)過程中,泥晶化顆粒、微生物藻菌遺跡十分發(fā)育,且泥晶化顆粒與未發(fā)生泥晶化的顆粒共生,指示鮞粒中微生物細(xì)菌具有重要作用;(6)纖狀膠結(jié)的不規(guī)則泥晶 (大)鮞、半月形異形 (復(fù))鮞與亮晶同心—放射狀鮞共生,腦狀鮞與不同大小泥晶斑塊等共生,指示了曾存在相對(duì)中高能量至相對(duì)低能量的搬運(yùn)過程;(7)同心—放射狀鮞、放射—同心鮞中微粉晶、亮晶、共軸增生膠結(jié)常見,并可見到懸垂?fàn)钅z結(jié)、去云化作用、大氣淡水溶蝕邊界、示底構(gòu)造等早期大氣淡水成巖作用現(xiàn)象,同時(shí)還可見到硫化還原或氧化作用、刀刃狀鑲嵌微晶白云石、中細(xì)晶白云巖等2期不同的白云巖化,指示了水動(dòng)力相對(duì)強(qiáng)、成巖改造也較強(qiáng)的特點(diǎn);(8)薄皮泥晶大鮞、蜘蛛狀鮞、放射狀泥晶 (正常或大)鮞、球鮞等核部占比均較高,泥晶化、鈣化微生物膜、微生物的藻菌遺跡等較明顯,纖狀與纖柱狀海底膠結(jié)較強(qiáng),指示了微生物藻菌繁盛、較低能水動(dòng)力的生長(zhǎng)環(huán)境??傮w來看,上述不同類型的鮞粒形成于中低水動(dòng)力條件下的潟湖、潮坪環(huán)境中。
4.1.1 泥晶白云石成核
在奇格布拉克組鮞粒中,泥晶白云石的成核作用有多種方式:(1)球形、次球形、鞘狀的鮞粒核心由半自形泥微晶白云石組成,白云石大小為0.5~2.0μm(圖5-a);(2)呈 “旋轉(zhuǎn)”狀次球形,除了半自形片狀或菱形的泥微晶白云石外,還發(fā)育大量晶間孔、暗色泥晶顆?;蚯蛟艴b,由纖狀或纖柱狀微晶白云石 (0.5~1.0μm)組成(圖5-b);(3)球形的泥微晶白云石,核部、外殼分別由2個(gè) 粒 級(jí) 的 菱 形 白 云 石 (2.5~5.0μm、0.5~1.5μm)組成,同樣發(fā)育大量晶間孔(圖5-c);(4)球形的放射性纖狀泥微晶白云石,有呈放射狀、串珠狀的晶間孔分布(圖5-d);(5)在泥微晶鮞或藻鮞表面,特殊的納米級(jí)胞狀、鐘乳狀泥晶白云石呈臺(tái)階式生長(zhǎng),指示了泥微晶成核及其形成是飽和溶液主要的生長(zhǎng)方式(圖5-f)。與上述多種泥晶白云石成核作用不同的是,以菱形粉晶白云石(15~25μm)為核心、外殼為微晶白云石 (3~5μm)的同心鮞,成核數(shù)量相對(duì)較少,水體能量相對(duì)較大(圖5-e),且其孔隙中可見板狀和柱狀氟磷灰石 (Ca5F(PO4)3)(圖 5-g)、天青石(CsSO4)、重晶石 (BaSO4)類質(zhì)同像礦物(圖5-h(huán)),表明殘余孔隙流體中含有營(yíng)養(yǎng)元素磷、堿土金屬以及硫酸鹽離子等。
圖5 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組泥晶鮞、同心鮞、同心放射狀鮞及孔隙中部分自生礦物(環(huán)掃電鏡及能譜分析SEM-EDS)Fig.5 SEM-EDSphotographs of formation of micritic ooids,tangential,concentric radial,authigenic minerals of F-apatite,isomorphic mi ner al of ce les tin e and barite in micro-pores developed in oolitic dolomites of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
4.1.2 微生物參與成核
微生物參與了鮞粒成核作用,表現(xiàn)為:(1)細(xì)小的藻菌遺跡可形成復(fù)鮞(圖3-k; 圖6-a);(2)出現(xiàn)似球狀、薄膜狀、凹凸不平、卷曲片狀或絲狀的胞外聚合物(圖6-b);(3)在球形鮞粒核部片狀、似綿層狀泥微晶白云石中發(fā)育了少量桿狀 (1~2μm)微生物或黏土有機(jī)質(zhì)(圖6-c);(4)在球形鮞粒核部或晶間孔中,出現(xiàn)了六方片狀、胞狀、蠕蟲狀、花椰菜、針狀、管狀、絲縷狀似微生物誘導(dǎo)的微米—納米級(jí)別、半自形—自形的白云石及胞外聚合物(圖6-d至6-h(huán));(5)SEMEDS成分顯示,納米級(jí)白云石除了富含鎂、鈣、氧元素外,還富含 (有機(jī))碳,而特殊形態(tài)胞狀物的主要成分為硅、鋁、鎂、鈣、鈉以及碳、硫及氯等黏土—有機(jī)復(fù)合物(圖6-d至6-h(huán))。
圖6 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組泥晶鮞、細(xì)菌鮞或微生物鮞中的胞外聚合物、微生物誘導(dǎo)白云巖及孔隙中部分 自生礦物 (環(huán)掃電鏡及能譜分析SEM-EDS)Fig.6 SEM-EDS photographs of EPS or calcified biofilms,microbial induced dolomitization as well as some authigenic minerals inmicro-pores developed in micritic,bacteria or microbial ooids of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
4.1.3 主要成核方式
一般認(rèn)為,碳酸鹽巖鮞粒的形成可劃分為微生物參與的成核生長(zhǎng)和非生物機(jī)械生長(zhǎng)兩大過程(Harriset al.,2019)。Plee等 (2008)、Diaz等(2017)提出了鮞粒的形成過程:在微生物基質(zhì)胞外聚合物 (EPS)上,ACC(無定形碳酸鈣—含水)于外殼處生成;有機(jī)礦化過程中,同心紋層形成、外殼中針狀文石微顆粒加積、同心紋層切向生長(zhǎng);機(jī)械磨擦和鹽漬作用下表面磨損與光滑拋光等。其中,硅化、磷酸鹽化中的細(xì)菌、真菌、真核藻類等微生物成膜作用記錄,可追索于35億年前的太古代 (Hofmannet al.,1999)。胞外聚合物是一種酸性大分子,主要由羧化多糖和少量硫酸鹽、磷酸鹽、羧基等組成,它促進(jìn)了微生物起初附著于基質(zhì)表面并降低沉淀發(fā)生的溶液閥值,即當(dāng)溶液達(dá)到方解石飽和度6.3倍時(shí),在藍(lán)細(xì)菌席上沉淀Ca-CO3;若存在受酶解控制的生物礦化,可發(fā)生于較低的方解石飽和度、甚至未達(dá)到飽和介質(zhì)而沉淀出微生物膜或墊。微生物作用在粘液物的酶降解(脫羧或裂解)、有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)組分及金屬元素溶解 (陽(yáng)離子樹脂交換)、Ca2+束縛力降低而釋放到溶液中起重要的作用 (Défarge and Trichet,1995;Gernotet al.,1999;Dupraz and Visscher,2005;Pleeet al.,2008;Duprazet al.,2009;Diazet al.,2015,2017;Reillyet al.,2017;Diaz and Eberli,2019;Harriset al.,2019;Antoshkinaet al.,2020)。
碳酸鹽生物礦物格架中富含氨基酸,有利于“有 機(jī) 礦 化” (organomineralization) 的 發(fā) 生(Défarge and Trichet,1995)。新陳代謝引起的微生物與環(huán)境相互作用有2種形式:主動(dòng)的微生物誘導(dǎo)礦化,有機(jī)物質(zhì)中微生物參于或干涉的礦化—被動(dòng)誘導(dǎo)礦化。生物礦化(Dupraz and Visscher,2005;Duprazet al.,2009)是指沉積過程中在微生物誘導(dǎo)下間接的晶體成核過程 (Antoshkinaet al.,2020),也分為多種方式:(1)有機(jī)物的物理活動(dòng),造成碳酸鹽偏離平衡;(2)在藍(lán)細(xì)菌內(nèi)、外產(chǎn)生非均質(zhì)成核作用:Ca2++2HCO-3→CaCO3+H2O+CO2;在硫酸鹽豐富環(huán)境中,硫細(xì)菌還原與厭氧甲烷氧化相偶合,顯著提高了溶液的堿度, (CH2O)106(NH3)16H3PO3+53SO24-+14H2O→106HCO-3+16NH4+HPO24-53HS-+14OH-;SO24-+CH4→HCO-3+HS-+H2O。微生物膜中的光滑或粗糙結(jié)構(gòu)及薄層泥晶飾面和腺狀管,提供了鈣化場(chǎng)所及驅(qū)動(dòng)機(jī)制 (Gernotet al.,1999;Riding,2000)。
因此,奇格布拉克組多種鮞粒的形成既有泥微晶成核,也有微生物藻菌參與泥晶白云石的成核作用,后者可能經(jīng)歷了需氧藍(lán)藻細(xì)菌鈣化、光合吸收CO2和/或HCO-3,使得堿性升高,導(dǎo)致粘液外殼發(fā)生有機(jī)鈣化、超微細(xì)菌沉淀 (Folk and Lynch,2001)或有機(jī)礦物形成 (Tanget al.,2015;Batcheloret al.,2018)。微生物席 (膜)界面均是包覆式的膠囊狀鞘質(zhì)以及新陳代謝產(chǎn)物,這為與微生物有關(guān)的鮞粒、核形石等顆粒粘附與生長(zhǎng)提供了基礎(chǔ)。特殊的海水或孔隙流體富C、S、P營(yíng)養(yǎng)元素和鎂、鈣等離子,為表層微生物礦化提供了物質(zhì)基礎(chǔ) (Liet al.,2013)。
現(xiàn)代鮞粒是赤道低緯度帶 (南、北緯30°)附近淺水碳酸鹽生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)物,以赤道附近淺水潮下帶的大陸架和淺灘的生產(chǎn)率最高 (Schlager,2003),溫暖、光照充足、富含光自養(yǎng)生物、非生物沉淀是其主要特征。水溫、海水透光性、鹽度、溶解氧量、營(yíng)養(yǎng)成分供給、沉積物懸浮、古地形和水體能量等,都是鮞粒形成與分布的主要控制因素。
在中新元古代,海洋屬于 “文石—白云巖?!保a(chǎn)力較高 (Hoodet al.,2011),微生物極為繁盛并分泌黏液,沉積作用類似于膠體化學(xué)行為,這為粘性軟底質(zhì)中發(fā)育并保存大量微生物席和海底膠結(jié)物提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與顯生宙相比,鮞粒形成既有相似的方面,也有不同的控制因素。相似方面有:(1)軟物體上的加積、滾動(dòng)或攪動(dòng)的水動(dòng)能;(2)圍繞核心的過飽和沉淀—生長(zhǎng)流體與水—巖比;(3)溶解有機(jī)物的生物化學(xué)及催化生長(zhǎng)(催化劑);(4)生物膜有機(jī)礦化及結(jié)晶生長(zhǎng)。但中新元古代特殊的海洋環(huán)境,如大氣中PCO2較高、f O2較低、p H值較高、海水中Mg/Ca值較高、溫度相對(duì)較高(≥40℃?)、大陸風(fēng)化強(qiáng)而導(dǎo)致海水中富陸屑組分或富營(yíng)養(yǎng)元素、微生物藻菌繁盛、粘性軟底質(zhì)、廣泛的海底膠結(jié)作用等,是奇格布拉克組特殊的藻鮞、放射狀鮞或球鮞、腦狀鮞、泥晶薄皮大鮞以及多種早期成巖改造鮞形成的主要影響因素。同時(shí),根據(jù)對(duì)包括放射狀—同心狀鮞、放射鮞、泥晶薄皮大鮞、復(fù)鮞以及各種變形、成巖交代鮞等多類型鮞粒共生現(xiàn)象來判斷,認(rèn)為企圖將所有鮞粒成因用一種假說來解釋顯然行不通 (Batchelor et al.,2018)。
綜上所述,奇格布拉克組鮞粒有以下基本特征:(1)發(fā)育于碳酸鹽局限臺(tái)地中的微生物丘席(灘)中;(2)泥微晶、微晶及亮晶膠結(jié),總體指示了中低能沉積環(huán)境;(3)至少有3類鮞粒成核及生長(zhǎng)模式,即泥晶白云石、微生物參與的泥微晶白云石以及粉晶白云石。鮞粒發(fā)育環(huán)境為:(1)水動(dòng)力弱、富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、微生物藻菌繁盛、成核質(zhì)點(diǎn)多、相對(duì)封閉的咸化潟湖環(huán)境,Mg、Ca、Sr、Ba、F、P、黏土礦物 (Si、Al)及有機(jī)質(zhì) (C、S等)含量相對(duì)較高(圖7-b,7-e,7-f,7-g);(2)鮞粒以短期牽引—底載荷為主,水動(dòng)力較強(qiáng),短距離搬運(yùn),原地粘性軟底質(zhì),推測(cè)為風(fēng)暴引起的短時(shí)渦流、撕裂—機(jī)械破碎作用形成,發(fā)生強(qiáng)烈的纖狀—放射性纖狀 (柱)膠結(jié),形成異形、薄皮泥晶大鮞或部分復(fù)鮞,泥晶化或微生物藻菌活動(dòng)也常見(圖7-d,7-e,7-f),主要發(fā)育于潮間—潮下低能淺水潟湖;(3)鮞粒形成時(shí)水動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng)、成核質(zhì)點(diǎn)較少、生長(zhǎng)速率較高,表現(xiàn)為少量亮晶膠結(jié)的同心—放射狀鮞或同心鮞,并常見大氣淡水溶蝕、重結(jié)晶、快速擬晶化白云巖化 (Petrash et al.,2017)或交代白云巖化、去云化,主要發(fā)育于中能的濱岸帶鮞粒灘、潮道等環(huán)境中(圖7-a,7-c,7-h(huán),7-i)。若考慮到上述多種類型鮞粒的共生現(xiàn)象及成巖過程中的演化,奇格布拉克組主要類型鮞粒的形成和演化過程可歸納為圖8。
圖7 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組同心鮞、微生物鮞、泥晶鮞、放射纖狀鮞以及棉花狀或云朵狀的成巖改造鮞形成的示意圖Fig.7 Diagram showing formation of concentric,microbial ooids,micritic ooids,radial fibrous ooids and cotton form genetic ooids of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
圖8 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組鮞粒主要類型形成與演化的示意圖Fig.8 Schematic diagrams showing formation of major type of ooids and diagenetic process in oolitic dolomites of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
風(fēng)暴沉積主要特征為:竹葉狀礫屑灰?guī)r中菊花狀、放射狀組構(gòu),風(fēng)暴侵蝕形成的沖刷面、底模、溝渠、風(fēng)暴撕裂構(gòu)造,風(fēng)暴渦流形成的環(huán)狀構(gòu)造、風(fēng)暴浪形成的丘狀交錯(cuò)層理等 (王瀚等,2019),在正常浪基面之上的風(fēng)暴浪 (丘狀層理)、渦流(竹葉狀、礫狀)、風(fēng)暴潮 (懸浮沉積)下的風(fēng)暴回流沉積等。塔北奇格布拉克組風(fēng)暴沉積有以下證據(jù):(1)大小不等的砂礫屑、鮞粒、竹葉狀礫屑,多組張性裂隙、角礫孔共生(圖9-a);(2)風(fēng)暴撕裂形成長(zhǎng)條形、大小不一的不規(guī)則泥晶礫屑,磨圓差,具 “菊花狀、倒小字”構(gòu)造(圖 9-b);(3)多個(gè)侵蝕界面上發(fā)育不同粒徑的扁平泥晶礫、砂礫(圖9-a,9-c),還發(fā)育由文石或少量黏土有機(jī)質(zhì)等組成的泥微晶球粒,指示風(fēng)暴期間及之后的“懸浮狀”沉積物;(4)具侵蝕界面、丘狀層理至波狀層理的水流強(qiáng)度逐漸降低的沉積演化序列,并伴有泥晶鮞、藻鮞、表 (皮)鮞、球鮞等多種低能水動(dòng)力條件下鮞粒的共生(圖9-d)。說明近源的風(fēng)暴作用將部分泥晶球粒、撕裂的泥晶塊 (粒)搬運(yùn)至潮下淺水帶至潮間低能帶,是多種鮞粒共生的主要驅(qū)動(dòng)力。
圖9 塔北地區(qū)埃迪卡拉系奇格布拉克組碳酸鹽巖中風(fēng)暴巖沉積Fig.9 Storm deposits of carbonate rocks of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
在阿克蘇—烏什地區(qū)6條剖面的奇格布拉克組(Z2q)中,已識(shí)別出濱岸、局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)緣灘、臺(tái)緣礁等沉積環(huán)境(圖1-c;圖10)。在奇格布拉克組下部 (Z2q1-2)內(nèi)緩坡、中緩坡碳酸鹽巖以及中上部的鑲邊臺(tái)地邊緣—臺(tái)地碳酸鹽巖中(Z2q3-4),均可見到鮞粒層。
奇格布拉克組下部鮞粒發(fā)育以蘇蓋特剖面(SGT,圖1-c)為例。自下而上,共發(fā)育了5層鮞粒,厚度分別為:①0.1 m、②0.25 m、③2 m、④0.55 m和⑤0.3 m。①與②為同心—放射狀鮞,微亮晶膠結(jié),與凝塊石、砂屑共生,去云化,應(yīng)為潮道沉積。③以同心鮞、同心—放射狀鮞為主,亮晶膠結(jié),與凝塊石共生,發(fā)育櫛殼狀結(jié)構(gòu),應(yīng)為小型的鮞粒灘沉積。④主要為泥晶鮞、薄皮鮞、放射狀鮞,下伏地層為以藻紋層—藻球粒云巖為代表的潟湖沉積,上覆風(fēng)暴 (巖)沉積,推測(cè)其為潟湖中或一側(cè)的淺灘沉積。⑤基本同④,為發(fā)育于石英砂巖、泥巖侵蝕界面之上的風(fēng)暴 (巖)沉積。什艾日克 (SA)剖面(圖1-c)類似于上述③,鮞粒層厚度為2.5 m,含陸屑石英,發(fā)育與大氣淡水有關(guān)的重力懸垂、溶蝕、去云化以及鑄模孔等。在昆蓋闊坦剖面 (KG,圖1-c)則見到了3層鮞粒(圖1-c),與前述類似。
奇格布拉克組上部剖面 (Z2q3-4)中可見到1~3層鮞粒。其中,闊什塔西 (KS,圖10)剖面中發(fā)現(xiàn)2層鮞粒:第1層厚2.0 m,主要由同心鮞、同心—放射狀鮞等組成,含陸屑石英,與藻砂屑云巖共生;上、下地層巖性均為腎形藻、藻球?!寮y層云巖以及櫛殼狀云巖,同樣指示了潮道沉積;第2層厚0.2 m,出現(xiàn)于8.5~9 m厚的柱狀疊層石礁中,以泥晶鮞、放射狀鮞為主,之上為風(fēng)暴巖(圖9-a;圖10),類似于礁蓋及滯留或間斷的沉積物。較為典型的剖面還有星火1井,鮞粒層厚2~5 m,包括了同心—放射狀鮞、泥晶鮞、薄皮鮞、放射狀鮞、復(fù)鮞、碎裂與成巖改造鮞等多種類型鮞粒(圖2至圖6),推測(cè)為潟湖兩側(cè)經(jīng)風(fēng)暴作用改造的臺(tái)內(nèi)淺灘的產(chǎn)物。
因此,奇格布拉克組中鮞粒層呈現(xiàn)多種產(chǎn)狀,主要分布于臺(tái)緣帶微生物礁 (蓋)或薄層灘相(礁基)、臺(tái)緣帶至潮坪帶的潮道、潟湖及其兩側(cè)臺(tái)內(nèi)淺灘等環(huán)境中。研究區(qū)奇格布拉克組真正意義上的鮞粒灘壩并不發(fā)育或存在,這可能與前寒武紀(jì)粘滯性海底向早寒武世生物擾動(dòng)混合底過渡有關(guān)(圖10)。
圖10 塔北地區(qū)奇格布拉克組潮汐—風(fēng)暴影響下的多種鮞粒沉積環(huán)境及早期成巖示意圖Fig.10 Schematic diagrams interpreting sedimentary environment and early diagenesis for various ooids formation effected by tidal currents and storm events of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
根據(jù)奇格布拉克組中多種鮞粒發(fā)育與共生現(xiàn)象,推測(cè)出相對(duì)3種獨(dú)立變量 (端元)控制其形成及演化。A:成長(zhǎng),指泥 (粉) 晶文石、低(高)鎂方解石或方解石形成以及生物、微生物有機(jī)礦化參與的成核作用 (及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸運(yùn));B:生長(zhǎng),指在海水或淡水中 (水動(dòng)力、過飽和、溫度、介質(zhì)條件等)生長(zhǎng)過程;C:改造,指機(jī)械、化學(xué)或生物化學(xué)等改造過程,如機(jī)械破碎、重結(jié)晶、溶解及充填、白云石化、去云化以及微生物擾動(dòng)等成巖改造。綜合上述3方面因素,不難看出每種鮞粒形成的主要控制因素不同:(1)正常的同心狀、放射狀—同心鮞 (Ⅰ、Ⅱ),指示了適中的組分?jǐn)U散或營(yíng)養(yǎng)消耗速率,并受微生物膜增大有關(guān)礦化、共生礦物生長(zhǎng)效應(yīng)的制約,即Ostwald熟化過程,隨著時(shí)間增加,同心圈層間距減小 (Batchelor et al.,2018);圓形—橢圓形為主、對(duì)稱的放射狀膠結(jié),指示了穩(wěn)定的波浪、底流、翻滾作用、均勻的表面張力為主導(dǎo);大量呈單細(xì)胞、細(xì)胞群 (集合體)或胞外聚合物 (EPS),可構(gòu)成藻鮞 (細(xì)菌鮞)、球鮞或復(fù)鮞、硫酸鹽巖中還原菌產(chǎn)物 (黃鐵礦),或參與其他類型鮞粒的生長(zhǎng)過程中;(2)泥晶鮞 (Ⅲ)、薄皮鮞 (Ⅳ)、蜘蛛狀或腦鮞 (Ⅴ)、不規(guī)則放射狀泥晶大鮞 (Ⅵ)及復(fù)鮞 (Ⅶ)、半月形異形 (復(fù))鮞 (Ⅷ)等,均具有較大的泥晶核,泥晶包殼部分有明顯的微生物擾動(dòng)現(xiàn)象,表明藻類參與或細(xì)菌活動(dòng)可產(chǎn)生蜘蛛狀—瑪瑙紋、腦狀(Ⅴ)鮞粒,反映出低能相對(duì)靜水條件下含較小球粒 (部分為細(xì)菌)泥晶基質(zhì)形成后,發(fā)生微生物固殖化、泥晶藻粒凝聚、泥晶化等作用,包括底流或短暫風(fēng)暴潮產(chǎn)生的渦流引起撕裂、滾動(dòng)與搬運(yùn),形成不同大小的鮞核,相對(duì)高的溫度和鹽度、堿性海水中粘滯性海底為強(qiáng)烈的文石或高鎂方解石膠結(jié)作用提供了基本條件;(3)上述不同類型鮞粒的成核、水動(dòng)力等環(huán)境參數(shù)有所差異,經(jīng)歷的成巖作用也有所不同 (尤其是早期的大氣淡水、微生物誘導(dǎo)礦化、生物礦化作用等),一般情況下,以粉晶白云石或陸源石英為核心的同心狀、放射狀—同心鮞等,易形成經(jīng)大氣淡水溶蝕產(chǎn)生的朵狀或異形的放射狀改造 (復(fù))鮞 (Ⅸ)、重結(jié)晶鮞 (Ⅺ)、白云石化鮞 (Ⅻ-2)和去云化鮞 (Ⅻ-3)(圖11)。
圖11 塔北奇格布拉克組不同類型鮞粒形成中三大影響因素示意圖Fig.11 Schematic diagrams showing three components(microbial nucleation,growth process,diagenesis)effect on formation of different types of ooids of the Ediacaran Qigebulake Formation in northern Tarim Basin
顯生宙鮞粒分布是受全球海平面位置、海洋化學(xué)組成變化等因素影響。如若大氣中pCO2從3×10-4atm上升至4×10-4atm,發(fā)生進(jìn)積作用,反之為退積;在高位體系域方解石沉淀占優(yōu),而在低位體系域文石沉淀占主導(dǎo)(Wilkinson and Given,1986)。由潮汐、洋流、風(fēng)及氣壓等構(gòu)成的大洋水動(dòng)力、沉積古地形(地貌)等,對(duì)鮞粒形成亦有重要影響 (Purkiset al.,2019)。
對(duì)四川下寒武統(tǒng)清虛洞組鮞粒時(shí)空分布的研究認(rèn)為,其主要發(fā)育于迎風(fēng)面的礁灘相,背風(fēng)面或臺(tái)地頂部的泥晶鮞主要生長(zhǎng)于臺(tái)地外側(cè)等;正常鮞發(fā)育于淺水高能環(huán)境,大鮞則分布在受風(fēng)暴影響的潮下帶環(huán)境 (Qianet al.,2018)。較低的鮞粒核心供給、較高的生長(zhǎng)速率或是大量分泌有機(jī)物,這是碳酸鹽巖產(chǎn)生前的新元古代巨—大鮞粒的主要成因(Sumner and Grotzinger,1993)。
奇格布拉克組泥晶鮞、放射狀鮞及多類型鮞粒共生有以下因素控制:(1)中低能的潮間—潮下的潟湖—淺灘環(huán)境;(2)有陸源物質(zhì)、富營(yíng)養(yǎng)組分參于,微生物藻類十分繁盛、微生物活動(dòng)強(qiáng),富含文石、有機(jī)質(zhì)泥晶微球粒 (或細(xì)菌鮞或球鮞),具有較高成核與生長(zhǎng)速率;(3)風(fēng)暴或洋流 (底)不但將中低能量淺灘正常的同心鮞、同心—放射狀鮞等搬運(yùn)至低能的潮下帶或潟湖中,撕裂的微粒碳酸鹽泥晶條帶和斑塊為多類型的泥晶鮞、負(fù)鮞、異形鮞的形成提供了 “顆粒質(zhì)點(diǎn)”;(4)文石—白云石海、黏滯性海底中廣泛的微生物礦化、海底膠結(jié)作用和快速的擬晶白云石化 (Diazet al.,2015),是多類型鮞粒形成與共生的基礎(chǔ)。
另外,在奇格布拉克組鮞粒層中,部分同心鮞、同心—放射狀鮞及少量藻鮞或復(fù)鮞中殘留了藻腐爛孔或氣室,節(jié)片中的細(xì)胞群、絲狀體、鈣質(zhì)細(xì)管的中空鉆孔,膜狀物的晶間孔及微孔隙,早期大氣淡水、微生物作用、白云巖化作用等形成了鮞???、粒間 (溶)孔、有機(jī)微孔、晶間孔,均具有一定的油氣儲(chǔ)集意義??紫吨蟹谆?guī)r、鍶—鋇的硫酸鹽類質(zhì)同像礦物,應(yīng)為早期成巖階段低溫孔隙流體中的產(chǎn)物,與有機(jī)質(zhì)的降解、硅酸鹽、磷酸鹽化合物風(fēng)化分解或鹵水有關(guān) (Griffith and Paytan,2012)。
1)按結(jié)構(gòu)、形態(tài)、組合以及成巖改造等特點(diǎn),塔北奇格布拉克組鮞??蓜澐殖鐾孽b、同心—放射狀鮞、薄皮鮞或球鮞、特殊的異形鮞 (腦狀、刺毛狀、放射狀泥晶大鮞)、復(fù)鮞 (泥晶球粒(細(xì)菌)、同心放射狀鮞)以及成巖改造鮞 (朵狀、重結(jié)晶、白云巖化、去云化或破裂—再生鮞)等4個(gè)大類。
2)近源風(fēng)暴引起底流和渦流產(chǎn)生撕裂、磨損及搬運(yùn)作用,為泥晶 (大)鮞、薄皮鮞、放射狀泥晶 (正?;虼螅b、腦狀鮞以及部分球 (或細(xì)菌)鮞、復(fù)鮞成核提供了大量泥晶顆粒,同時(shí)也為普遍發(fā)育的有機(jī)礦化、生物礦化等提供基礎(chǔ),文石—白云石海低能環(huán)境下的粘性軟底質(zhì)中廣泛的文石—高鎂方解石膠結(jié)是其形成機(jī)制。
3)同心、同心—放射狀、成巖改造鮞主要發(fā)育于具牽引—底載荷的中低水動(dòng)力條件的潮道、淺灘中,其他類型鮞粒主要發(fā)育于潮坪—潟湖環(huán)境中,短暫風(fēng)暴潮擾動(dòng)是兩者共生的主要原因之一。微生物參與泥晶的成核作用、一定水動(dòng)力條件下臺(tái)階狀生長(zhǎng)、差異性成巖改造是前寒武紀(jì)中多種類型鮞粒及其共生的主要影響因素。