李柯然，宋金民，劉樹根，楊迪，李智武，金鑫，任佳鑫，趙玲麗，夏舜，田立洲，王杉杉，張陽

1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059

2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都 610059

3.西華大學(xué)，成都 610039

0 引言

新元古代晚期埃迪卡拉紀(jì)（635～541 Ma），隨著新元古代氧化事件（Neoproterozoic Oxidation Event，NOE）發(fā)生，全球大氣含氧量迅速增加[1-6]，埃迪卡拉紀(jì)晚期—寒武紀(jì)早期大氣含氧量達(dá)到10%～40%現(xiàn)代大氣氧水平（Present Atmosphreic Level，PAL）[7]。迅速提高的大氣含氧量誘發(fā)了深部海洋的間歇性氧化[3]。在間歇性氧化背景下，埃迪卡拉紀(jì)海洋存在區(qū)域性缺氧現(xiàn)象，海洋分層性明顯，具有“三明治”式的結(jié)構(gòu)[3-8]，深層海水缺氧且富集Fe2+[4-6]。發(fā)育在上揚(yáng)子地臺的燈影組作為埃迪卡拉紀(jì)的最后一套地層，微生物礦化現(xiàn)象大量發(fā)生[8-11]，對于研究埃迪卡拉紀(jì)—寒武紀(jì)地球生命與環(huán)境演化具有重要意義[3]。然而，當(dāng)前對燈影組古海洋環(huán)境仍存在爭議，鄭德順等[12]認(rèn)為燈影組古海洋為弱氧化環(huán)境，陳雅麗等[13]認(rèn)為燈影組古海洋經(jīng)歷了缺氧到弱氧化或氧化狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，Dinget al.[14]通過對微生物席Fe 元素分析，指出燈影組古海水為富氧環(huán)境，Zhanget al.[15]根據(jù)U 同位素分析，燈影組古海洋缺氧硫化面積擴(kuò)大。

微生物巖（microbolite）最初被定義為隱藻類碳酸鹽巖[16]，后被定義為由底棲微生物群落（benthic microbial community）通過捕獲、黏結(jié)、點(diǎn)位礦物附著沉積的巖石[17]。當(dāng)前微生物巖的定義更為廣泛，強(qiáng)調(diào)由微生物活動與礦化過程耦合形成的巖石[18]。四川盆地?zé)粲敖M微生物巖又被稱為藻云巖、黏結(jié)巖，進(jìn)一步又分為層紋、疊層、綿層和黏連型，由球狀橢球狀藍(lán)細(xì)菌發(fā)育而來[19-20]。燈影組藻云巖又可進(jìn)一步分為隱藻類云巖（凝塊組構(gòu)）、富藻類云巖（紋層組構(gòu)、疊層組構(gòu)、泡沫狀組構(gòu)、核形石組構(gòu)）[20]。目前對微生物巖的研究集中在巖石結(jié)構(gòu)、沉積特征與油氣儲集意義[21-29]，對地球化學(xué)與古環(huán)境結(jié)合較少，對微生物作用—古環(huán)境效應(yīng)仍缺乏研究。選取川北楊壩剖面、蜀南地區(qū)ZS1 井、川西南地區(qū)HS1 井和川中地區(qū)GK1 井燈影組微生物巖為研究對象，利用地球化學(xué)和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法，揭示四川盆地?zé)粲敖M微生物巖—古環(huán)境地球化學(xué)效應(yīng)，為燈影組古海洋環(huán)境研究提供新的視角。

1 地質(zhì)概況

四川盆地位于上揚(yáng)子地臺區(qū)，屬華南板塊西北部。中元古代晚期（900 Ma），全球格林威爾造山運(yùn)動形成了羅迪尼亞超大陸[30]，上揚(yáng)子地臺逐漸形成穩(wěn)定的海相克拉通臺地[31-33]。在地殼幕式上升運(yùn)動作用下，四川盆地進(jìn)一步出現(xiàn)垂直差異隆升（桐灣運(yùn)動），形成埃迪卡拉紀(jì)晚期燈影組二段和四段兩個(gè)區(qū)域性不整合面，燈二段—燈四段時(shí)期，盆地西部發(fā)育南北向的綿陽—長寧拉張槽[34]，在燈影組沉積晚期形成了槽—臺格局。

隨著“雪球地球事件”結(jié)束后的全球性氣候變暖、新元古代氧化事件（NOE）[3-6]，埃迪卡拉紀(jì)晚期燈影組槽—臺格局控制下的四川盆地微生物巖發(fā)育達(dá)到新的高峰，臺緣與臺內(nèi)微生物丘灘發(fā)育（圖1a，b），記錄了埃迪卡拉紀(jì)晚期微生物活動、古環(huán)境演變與地球早期生命演化信息。四川盆地?zé)粲敖M與下伏陡山沱組為整合接觸，自下而上可分為四段：燈一段微生物不發(fā)育，主要為泥晶白云巖；燈二段微生物發(fā)育，巖性主要為紋層疊層白云巖、凝塊白云巖，以葡萄花邊狀構(gòu)造的發(fā)育為特征；燈三段主要為藍(lán)灰色泥頁巖、粉砂巖與硅質(zhì)巖等；燈四段微生物發(fā)育，多為硅化泥晶白云巖、硅化紋層疊層白云巖和凝塊白云巖等（圖1c）。受兩幕桐灣運(yùn)動影響，形成了燈影組內(nèi)部燈二段與燈三段以及燈影組與上覆下寒武統(tǒng)的不整合面（圖1c）。

2 材料與方法

樣品來自四川盆地楊壩剖面、廖家槽剖面、先鋒剖面、ZS1井、HS1井、WT1井和GK1井燈影組二段和四段。分析測試為碳氧同位素測試和激光微區(qū)原位微量元素測試分析。

鉆井取心樣品經(jīng)過酒精擦拭后，放入KQ-100B超聲波清洗器震蕩20 min，隨后繼續(xù)在酒精中浸泡24 h。取樣時(shí)選擇明顯的微生物巖，制作薄片完成鏡下鑒定后利用微鉆定向鉆取微生物組構(gòu)[36]，得到全巖樣品。樣品全巖處理采用分步溶解法[37]，進(jìn)一步除去雜質(zhì)，利用2%HNO3溶解，離心吸取上清液后進(jìn)行全巖主微量、碳氧同位素測試。

薄片觀察在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，在Nikon E600 Pol+偏光顯微鏡及照相系統(tǒng)下觀察并拍照。碳氧同位素測試在成都理工大學(xué)地球化學(xué)測試中心完成，測試儀器為Thermo Fisher MAT253雙路進(jìn)樣穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀。激光微區(qū)原位微量元素分析在武漢上譜分析測試實(shí)驗(yàn)室完成，測試儀器為GeoLas-HD 193nm準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7900 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。

3 結(jié)果

3.1 微生物組構(gòu)鏡下特征

偏光顯微鏡下，微生物組構(gòu)可劃分為紋層—疊層組構(gòu)、凝塊組構(gòu)、泡沫綿層組構(gòu)和包覆組構(gòu)。

1）紋層—疊層組構(gòu)

主要出現(xiàn)在紋層疊層石中，呈層狀、柱狀或穹狀，與微生物席密切相關(guān)[29]。紋層組構(gòu)是石化的微生物席，以層狀平鋪為主，在不同動蕩程度的水體，微生物群落生長方向改變，形成多樣的疊層結(jié)構(gòu)[38-40]。燈二段紋層組構(gòu)以層狀、波狀為主，呈較平直的亮暗相間的結(jié)構(gòu)，水深2～4 m[29,41]。燈四段紋層組構(gòu)以波狀、柱狀為主，顯微結(jié)構(gòu)為波狀起伏的暗層夾少量亮層，發(fā)育在水深6～10 m 的較深部位[29]（圖2a～c）。紋層—疊層組構(gòu)可見疑似放線菌Actinophycus（圖3a，黃色箭頭）、似葛萬菌Girvanellas（圖4a，黃色箭頭），發(fā)育紋層狀（圖3a，藍(lán)色箭頭）、疊層狀微生物席（圖4c，黃色方框）。

圖2 四川盆地埃迪卡拉紀(jì)晚期微生物巖組構(gòu)特征圖（a）紋層組構(gòu)，LJC-10-4B，燈二段；（b）紋層組構(gòu)，ZS1-113-5，燈四段；（c）紋層組構(gòu)，LJC-29-5B，燈二段；（d）凝塊組構(gòu)，ZS1-6-1，燈二段；（e）凝塊組構(gòu)，ZS1-78-1，燈四段；（f）凝塊組構(gòu)，LJC-7-1B，燈二段；（g）泡沫綿層組構(gòu)，EB3-3-1，燈二段；（h）葡萄花邊組構(gòu)，LJC-10-4B；（i）核形石組構(gòu)，XF-31-2，燈四段；（j）紋層組構(gòu)+泥晶組構(gòu)，LA-ICP-MS測試點(diǎn)位選取，ZS1-13-1；（k）紋層組構(gòu)+泡沫綿層+泥晶組構(gòu)，LA-ICP-MS測試點(diǎn)位選取，ZS1-64-1；（l）凝塊組構(gòu)+泥晶組構(gòu)，LA-ICP-MS測試點(diǎn)位選取，ZS1-92-1；圖a～l均為單偏光Fig.2 Characteristics of the microbial fabric from the Late Ediacaran strata in the Sichuan Basin

圖3 燈二段微生物巖組構(gòu)陰極發(fā)光特征圖（a）紋層組構(gòu)，LJC-18-2B，放線菌Actinophycus（黃色箭頭），微生物席（藍(lán)色箭頭），燈二段；（b）紋層組構(gòu)，LJC-18-2B，放線菌Actinophycus（黃色箭頭），微生物席（藍(lán)色箭頭），放線菌呈暗色，微生物席呈暗灰色，燈二段；（c）疊層組構(gòu)，LJC-13-2B，燈二段；（d）凝塊組構(gòu)，EB-21-2，似附枝菌Epiphiton-resembling（黃色箭頭），燈二段；（e）凝塊組構(gòu)，EB-21-2，似附枝菌Epiphiton-resembling（黃色箭頭），似附枝菌內(nèi)部呈暗紅色，邊緣呈淺紅色，燈二段；（f）葡萄花邊組構(gòu)，LJC-2-1B，放線菌Actinophycus（黃色箭頭），葡萄花邊（藍(lán)色箭頭），燈二段；（g）葡萄花邊組構(gòu)，LJC-2-1B，放線菌Actinophycus（黃色箭頭），葡萄花邊（藍(lán)色箭頭），放射線菌呈亮紅色，葡萄花邊組構(gòu)深色部分呈現(xiàn)淺灰色，亮色部分呈暗色，燈二段；（h）泡沫綿層+紋層組構(gòu)，ZS1-5-1，疑似曲線菌Tortofimria（黃色箭頭），疑似似腎形菌Renaclis（藍(lán)色箭頭），紋層組構(gòu)（黃色方框），燈二段；（i）紋層組構(gòu)，ZS1-5-1，疑似曲線菌Tortofimria（黃色箭頭），疑似似腎形菌Renaclis（藍(lán)色箭頭），紋層組構(gòu)（黃色方框），曲線菌、似腎形菌、紋層組構(gòu)呈暗紅色，燈二段Fig.3 Cathodoluminescent characteristics of the microbial fabrics in the Deng2 member

圖4 燈四段微生物巖組構(gòu)陰極發(fā)光特征圖（a）紋層組構(gòu)，LJC-30-2B，疑似似葛萬菌Girvanellas（黃色箭頭），燈四段；（b）紋層組構(gòu)，LJC-30-2B，疑似似葛萬菌Girvanellas（黃色箭頭），疑似似葛萬菌呈暗紅色，邊界不明顯，燈四段；（c）紋層組構(gòu)，ZS1-116-1，微生物席（黃色方框），微生物席呈暗色，邊界不明顯，燈四段；（d）紋層組構(gòu)，ZS1-116-1，微生物席（黃色方框），燈四段；（e）凝塊組構(gòu)，JKH37-1-10，凝塊（黃色方框），疑似似腎形菌Renaclis（黃色箭頭），疑似曲線菌Tortofimria（藍(lán)色箭頭），燈四段；（f）凝塊組構(gòu)，JKH37-1-10，疑似似腎形菌Renaclis（黃色箭頭），疑似曲線菌Tortofimria（藍(lán)色箭頭）呈暗紅色，邊界不明顯，燈四段；（g）泡沫綿層組構(gòu)，ZS1-105-1，疑似似附枝菌Epiphiton-resembling（黃色方框），燈四段；（h）泡沫綿層組構(gòu)，ZS1-105-1，疑似似附枝菌Epiphiton-resembling（黃色方框），似附枝菌呈暗紅色，邊界不明顯，燈四段；（i）泡沫綿層組構(gòu)，ZS1-111-1，疑似似腎形菌Renaclis（黃色箭頭），燈四段Fig.4 Cathodoluminescent characteristics of the microbial fabrics in the Deng4 member

2）凝塊組構(gòu)

凝塊組構(gòu)中觀特征上呈現(xiàn)不規(guī)則的斑塊狀[40]。凝塊組構(gòu)的形成可能與早期疊層石形成后受到生物擾動改造[41]、有機(jī)物質(zhì)分離降解[42]、微生物群落本身差異化[43]和球形菌占主導(dǎo)的微生物群體同期生長和鈣化作用有關(guān)[44]。燈二段、燈四段凝塊石組構(gòu)均呈海綿狀、云霧狀、斑塊狀，沉積水動力較強(qiáng)，發(fā)育環(huán)境水體動蕩，水深6～10 m[41]（圖2d～f）。凝塊組構(gòu)中可見似附枝菌Epiphiton-resembling（圖3d，黃色箭頭）、似腎形菌Renaclis（圖3e，黃色箭頭），曲線菌Tortofimria（圖3e，黃色箭頭）。

3）泡沫綿層組構(gòu)

泡沫綿層組構(gòu)是由泡沫綿層菌生長形成的一種微生物組構(gòu)[45]，微生物礦化后形成單個(gè)的泡沫狀結(jié)構(gòu)體，相互黏結(jié)成層。燈二段、燈四段泡沫綿層組構(gòu)形態(tài)相同，呈不規(guī)則橢球狀，內(nèi)部空腔被亮晶白云石膠結(jié)。泡沫綿層組構(gòu)形成于潮下—潮間帶內(nèi)，水動力條件較強(qiáng)，水深4～10 m[41,44]（圖2g）。泡沫綿層組構(gòu)可見疑似曲線菌Tortofimria（圖3h，黃色箭頭）、似腎形菌Renaclis（圖3h，藍(lán)色箭頭；圖4i，藍(lán)色箭頭）、似附枝菌Epiphiton-resembling（圖4g，黃色方框）。

4）葡萄花邊組構(gòu)

葡萄花邊組構(gòu)的成因具有爭議，通常被認(rèn)為是早期紋層組構(gòu)暴露，由海平面升降、大氣淡水淋濾改造、地層流體周期性波動沉積溶蝕后，微生物活動充填沉積形成[45-46]。燈影組葡萄花邊組構(gòu)發(fā)育在燈二段，顯微特征上表現(xiàn)為亮暗相間的韻律型紋層疊層與纖狀、刃狀及粒狀亮晶白云石疊置（圖2h）。葡萄花邊組構(gòu)中可見放線菌Actinophycus（圖3f，黃色箭頭）

5）包覆組構(gòu)

包覆組構(gòu)多形成核形石。燈二段、燈四段核形石顆粒大小多為1～3 mm，其核心多為凝塊，少量以紋層作為核心，包覆圈層以亮暗相間的紋層或暗色泥晶結(jié)殼為主，包覆結(jié)構(gòu)完整，局部呈斷續(xù)狀分布（圖2i）。富菌、多圈層核形石常發(fā)育在水動力弱的環(huán)境，水深6～10 m[47]。

3.2 微生物組構(gòu)陰極發(fā)光特征

微生物組構(gòu)陰極發(fā)光特征表現(xiàn)為黑色、暗紅色（圖3b，c，e，g，i、圖4b，d，f，h）。紋層組構(gòu)中微生物結(jié)構(gòu)在陰極發(fā)光下均呈現(xiàn)黑色，與周圍組分邊界模糊，陰極發(fā)光下組構(gòu)形態(tài)消失（圖3a～c，h，i、圖4a～d）。凝塊組構(gòu)微生物結(jié)構(gòu)在陰極發(fā)光下呈暗紅色，邊緣呈亮紅色（圖3d，e），凝塊組構(gòu)內(nèi)部存在非均一性，偏光顯微鏡下凝塊組構(gòu)為均勻黑色塊狀體（圖4e），陰極發(fā)光下顯示出凝塊邊緣膠結(jié)物黑色（圖4f）。葡萄花邊組構(gòu)中核心部分（圖3g，i；藍(lán)色箭頭）在陰極發(fā)光下呈黑色，花邊纖柱狀結(jié)構(gòu)呈暗紅色—黑色（圖3f～g）。泡沫綿層組構(gòu)在陰極發(fā)光下呈黑色，與周圍邊界模糊，組構(gòu)形態(tài)特征不明顯（圖4g～h）。

3.3 微生物組構(gòu)掃描電鏡特征

掃描電鏡—能譜測試顯示，微生物組構(gòu)Mg/Ca主要分布在1附近，與原生白云石接近。掃描電鏡下可見納米級顆粒狀藍(lán)細(xì)菌化石（圖5a 黃色箭頭，圖5c紅色十字）、刺狀藍(lán)細(xì)菌化石（圖5b 黃色箭頭）、六葉形藍(lán)細(xì)菌化石（圖5d～f，藍(lán)色箭頭）、包鞘狀藍(lán)細(xì)菌化石（圖5g～i，紅色十字）、絲狀藍(lán)細(xì)菌化石（圖6c，紅色十字；圖6i，黃色箭頭、紅色十字）。誘導(dǎo)礦物大量發(fā)育，呈疊層狀（圖5a，b，d～f）、納米級顆粒狀（圖5h，i、圖6a，b，g，i），誘導(dǎo)礦物與微生物席（EPS 或生物膜）伴生，與前人報(bào)道的燈影組藻白云巖掃描電鏡特征類似[48]。

圖5 燈二段微生物巖組構(gòu)掃描電鏡特征圖（a）泡沫綿層組構(gòu)，YBC-30，團(tuán)狀藍(lán)細(xì)菌化石（黃色箭頭），團(tuán)狀體由納米級實(shí)心顆粒狀藍(lán)細(xì)菌化石組成，Mg/Ca約等于1，與片狀白云石伴生（藍(lán)色箭頭），燈二段；（b）核形石組構(gòu)，YBC-17-6B，刺狀藍(lán)細(xì)菌化石（黃色箭頭），Mg/Ca約等于0.8，與片狀白云石伴生（藍(lán)色箭頭），燈二段；（c）紋層組構(gòu)，HS1-19，微生物席大量發(fā)育，微生物席由橢球狀藍(lán)細(xì)菌化石組成，成層性明顯，橢球狀藍(lán)細(xì)菌化石由納米級蠕蟲狀藍(lán)細(xì)菌化石組成，橢球狀藍(lán)細(xì)菌化石Mg/Ca約等于0.5，微生物席內(nèi)可見菱形白云石（藍(lán)色箭頭），燈二段；（d）葡萄花邊組構(gòu)，YBC-30-1B，藍(lán)細(xì)菌化石群（黃色方框），由放射狀藍(lán)細(xì)菌化石組成，Mg/Ca約等于1.1，燈二段；（e）葡萄花邊組構(gòu)，YBC-30-1B，視域?yàn)閳D（d）藍(lán)色虛線框放大，微米級視域顯示藍(lán)細(xì)菌化石為六葉形絲狀疊合體（藍(lán)色箭頭），疊合體Mg/Ca約等于1，含F(xiàn)e元素（3.7%），與塊狀白云石（黃色箭頭）、片狀白云石（紅色箭頭）伴生，燈二段；（f）葡萄花邊組構(gòu)，YBC-30-1B，視域?yàn)閳D（d）藍(lán)色實(shí)線框放大，亞納米級視域顯示六葉形絲狀疊合體由單個(gè)六葉形藍(lán)細(xì)菌化石組成（藍(lán)色箭頭），葉體發(fā)生折斷（黃色箭頭），六葉形藍(lán)細(xì)菌化石Mg/Ca約等于0.9，含F(xiàn)e元素（1.25%），燈二段；（g）凝塊組構(gòu)，HS1-58，疑似似腎形菌Renaclis（黃色方框），Mg/Ca約0.9，燈二段；（h）凝塊組構(gòu)，HS1-5，藍(lán)細(xì)菌包鞘發(fā)育，Mg/Ca約等于0.9，微生物席發(fā)育（藍(lán)色方框），燈二段；（i）凝塊組構(gòu)，HS1-5，視域?yàn)閳D（h）藍(lán)色方框放大，微生物席內(nèi)發(fā)育葛萬菌Girvanella（s黃色箭頭），絲狀葛萬菌Girvanellas外圍發(fā)育由亞納米級方解石、黃鐵礦組成的胞狀體（紅色箭頭），微生物席內(nèi)黃鐵礦發(fā)育（藍(lán)色箭頭），燈二段Fig.5 Scanning electron microscope (SEM) characteristics of the microbial fabrics in the Deng2 member

圖6 燈四段微生物巖組構(gòu)掃描電鏡特征圖（a）紋層組構(gòu)，YBC-76-1B，由微生物膜或EPS發(fā)育成的微生物席（黃色方框），微生物席內(nèi)為含磷方解石顆粒，含Nb元素，燈四段；（b）紋層組構(gòu)，YBC-76-1B，視域?yàn)閳D（a）藍(lán)色虛線方框放大，微生物席內(nèi)為亞納米級含磷方解石顆粒，燈四段；（c）紋層組構(gòu)，YBC-76-1B，視域?yàn)閳D（a）藍(lán)色實(shí)線方框放大，絲狀葛萬菌Girvanellas發(fā)育（黃色箭頭），礦物顆粒為方解石，燈四段；（d）紋層組構(gòu)，YBC-76-1B，含磷方解石，燈四段；（e）疊層組構(gòu)，YBC-74-2B，微生物席稀疏發(fā)育球狀藍(lán)細(xì)菌化石（黃色方框），礦物顆粒為CaSO4，燈四段；（f）疊層組構(gòu)，YBC-74-2B，視域?yàn)閳D（e）藍(lán)色虛線框放大，球狀藍(lán)細(xì)菌化石含Ca、Fe、S元素，燈四段；（g）凝塊組構(gòu)，HS1-56，微生物席發(fā)育（黃色方框），微生物席內(nèi)可見橢球形化石（藍(lán)色箭頭），外部覆蓋納米級顆粒（黃色箭頭），燈四段；（h）凝塊組構(gòu)，HS1-33，微米級球狀白云石，Mg/Ca約等于0.9，燈四段；（i）凝塊組構(gòu)，GK1-17，微生物席發(fā)育（黃色方框），發(fā)育微米級半棱角狀白云石（藍(lán)色箭頭），條形藍(lán)細(xì)菌化石（黃色箭頭），絲狀葛萬菌Girvanellas（紅色箭頭），燈四段Fig.6 SEM characteristics of the microbial fabrics in the Deng4 member

3.4 微生物組構(gòu)地球化學(xué)特征

3.4.1 全巖地球化學(xué)特征

海相碳酸鹽巖碳氧同位素受沉積環(huán)境、成巖作用影響，差異明顯[49]。四川盆地?zé)舳挝⑸锝M構(gòu)碳同位素（紋層組構(gòu)0.8‰～4.5‰，凝塊組構(gòu)1.0‰～3.2‰，泡沫綿層1.3‰～2.5‰，核形石1.0‰～4.2‰，葡萄花邊2.8‰～4.9‰），燈四段微生物組構(gòu)碳同位素（紋層組構(gòu)-0.8‰～3.0‰，凝塊組構(gòu)0～2.0‰，泡沫綿層0.4‰～1.8‰），絕大部分位于同期海水（-1.0‰～4.0‰）范圍內(nèi)[49-51]（圖7）。絕大部分燈二段、燈四段微生物組構(gòu)δ18O均位于同期海水（-8.0‰～-2.0‰）范圍內(nèi)[49-51]（圖7）。微生物組構(gòu)古鹽度Z值介于120.80～134.98，平均值為128.62，古溫度介于23.83 ℃～85.69 ℃，平均值為41.19 ℃（表1）。

表1 微生物組構(gòu)碳、氧同位素特征Table 1 Carbon and oxygen isotopic characteristics from the microbial fabrics

圖7 四川盆地?zé)粲敖M微生物組構(gòu)δ13C-δ18O 分布圖（a）組構(gòu)δ13C分布；（b）組構(gòu)δ18O分布Fig.7 The δ13C-δ18O distribution of the microbial fabric in the Dengying Formation,Sichuan Basin

3.4.2 微區(qū)地球化學(xué)特征

激光微區(qū)測試對微生物組構(gòu)元素含量進(jìn)行了高精度原位測試。測試結(jié)果顯示（表2，3），燈影組微生物組構(gòu)各元素含量較低，元素以Ca、Mg 為主，F(xiàn)e、Mg元素總含量主要分布在0～500 μg/g，含量較低。微生物組構(gòu)元素含量未見異常富集。

表2 微生物組構(gòu)微量元素微區(qū)地球化學(xué)特征Table 2 In-situ geochemical characteristics of trace elements in the microbial fabric

表3 微生物組構(gòu)稀土元素微區(qū)地球化學(xué)特征Table 3 In-situ geochemical characteristics of REEs in the microbial fabric

4 討論

4.1 成巖作用與陸源碎屑影響

樣品地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)由激光原位剝蝕測得，避免了全巖測試中可能造成的干擾。Mn/Sr 是判定成巖作用影響的重要指標(biāo)，Mn/Sr比小于10認(rèn)為碳酸鹽巖樣品未受成巖作用[3]。燈二段微生物組構(gòu)Mn/Sr介于0.840～5.240，平均值為3.580，燈四段微生物組構(gòu)Mn/Sr介于1.510～4.760，平均值為2.780（表2）。微生物組構(gòu)未受到成巖作用影響。全巖碳、氧同位素測試結(jié)果位于同期海水范圍內(nèi)，測試古鹽度、古溫度與[48]報(bào)道的四川盆地?zé)粲敖M微生物巖古鹽度、古溫度結(jié)果一致，證明了微生物組構(gòu)記錄了同期海洋環(huán)境信息。陰極發(fā)光測試顯示微生物組構(gòu)多呈黑色、暗紅色，指示了弱成巖作用。

微生物組構(gòu)地球化學(xué)測試中可能受到陸源碎屑影響。陸源碎屑顆粒通常含有高稀土濃度，掩蓋碳酸鹽巖礦物信號[52]。通過REE-Th 交會圖（圖8a），微生物組構(gòu)ΣREE 與Th 相關(guān)性較差，微生物組構(gòu)未受到陸源碎屑顆粒污染。燈二段、燈四段全巖樣品稀土分配模式呈“海水來源”模式的復(fù)合構(gòu)型[53]，指示了稀土元素的海水來源（圖9）。Y/Ho 值是評價(jià)碳酸鹽巖淡水與海水來源的主要指標(biāo)，海水沉積物Y/Ho 通常大于等于44，受淡水影響沉積物Y/Ho 小于44（參考PAAS 中Y/Ho 為27）[54]。微生物組構(gòu)Y/Ho 值介于49.060～1 703.650，平均值為381.050，顯示了明顯的海水來源。

圖8 四川盆地?zé)粲敖M微生物組構(gòu)ΣREE-Th、Eu-Ba、Ce/Ce*-Pr/Pr*交會圖（a）組構(gòu)ΣREE-Th交會圖；（b）組構(gòu)Eu-Ba交會圖；（c）組構(gòu)Ce/Ce*-Pr/Pr*交會圖Fig.8 The total rare earth element and thrium (ΣREE-Th),europium-barium,Ce/Ce*-Pr/Pr* cross-plotting diagrams from in-situ analysis of microbial fabrics of the Dengying Formation,Sichuan Basin(a) the total rare earth element and thrium (ΣREE-Th) cross-plotting diagrams;(b) the europium-barium cross-plotting diagrams;(c) the Ce/Ce*-Pr/Pr* cross-plotting diagrams

圖9 四川盆地?zé)粲敖M微生物組構(gòu)微區(qū)REE+Y 分配圖Fig.9 Rare earth element and yttrium (REE+Y) distribution diagrams from in-situ analysis of microbial fabrics of the Dengying Formation,Sichuan Basin

綜上所述，微生物巖組構(gòu)地球化學(xué)數(shù)據(jù)規(guī)避了成巖作用，數(shù)據(jù)可靠。

4.2 元素富集特征

單一統(tǒng)計(jì)元素含量難以評估微生物組構(gòu)的元素富集效應(yīng)，需要引入富集系數(shù)，并結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果進(jìn)一步探究組構(gòu)間元素差異。前人研究表明鮞粒組構(gòu)、葡萄花邊組構(gòu)中的纖柱狀結(jié)構(gòu)反映了同時(shí)期海水性質(zhì)[55]。富集系數(shù)一般用Th、Al元素標(biāo)準(zhǔn)化，去除碎屑顆粒影響[56]。在原有富集系數(shù)公式上，分母選擇文獻(xiàn)[55]報(bào)道的燈影組古海水?dāng)?shù)據(jù)，計(jì)算微生物組構(gòu)各元素相對海水的富集系數(shù)，計(jì)算公式如下：

X[EF]大于1時(shí)認(rèn)為微生物組構(gòu)相對同時(shí)期海水具有元素富集效應(yīng)。

四川盆地?zé)粲敖M微生物巖微量元素統(tǒng)計(jì)分析顯示（表4），燈二段凝塊組構(gòu)富集V（V[EF]2.700～11.922，V[EF]平均=2.700）、Ni（Ni[EF]0～8.927，Ni[EF]平均=1.542）、Y（Y[EF]0.746～4.116，Y[EF]平均=1.429），葡萄花邊組構(gòu)富集V（V[EF]0.659～1.711，V[EF]平均=1.165）、Y（Y[EF]1.262～3.464，Y[EF]平均=2.284）、Zr（Zr[EF]0.401～2.166，Zr[EF]平均=1.017）、HREE（HREE[EF]1.203～1.549，HREE[EF]平均=1.380）。燈四段凝塊組構(gòu)富集V（V[EF]13.654～29.549，V[EF]平均=20.428）、Cr（Cr[EF]0.411～1.938，Cr[EF]平均=1.004）、Ni（Ni[EF]0.697～3.325，Ni[EF]平均=1.966）、Cu（Cu[EF]13.654～1.957，Cu[EF]平均=1.245）、Y（Y[EF]3.733～8.080，Y[EF]平均=5.627）、LREE（LREE[EF]0.971～4.352，LREE[EF]平均=2.084）、HREE（HREE[EF]1.202～6.084，HREE[EF]平均=2.801）、ΣREE（ΣREE[EF]0.998～4.552，ΣREE[EF]平均=2.167）元素，紋層組構(gòu)富集V（V[EF]1.825～3.505，V[EF]平均=2.509）、Cr（Cr[EF]0.402～1.772，Cr[EF]平均=1.110）、Ni（Ni[EF]1.108～3.938，Ni[EF]平均=2.715）、Y（Y[EF]6.768～45.906，Y[EF]平均=17.809）、Zr（Zr[EF]0.018～8.402，Zr[EF]平均=2.183）、LREE（LREE[EF]1.771～9.538，LREE[EF]平均=3.944）、HREE（HREE[EF]3.542～26.562，HREE[EF]平均=10.382）、ΣREE（ΣREE[EF]1.976～11.508，ΣREE[EF]平均=4.689）元素（表4）。

表4 微生物組構(gòu)富集系數(shù)特征Table 4 Characteristics of the microbial fabric enrichment coefficient

綜上所述，燈二段組構(gòu)主要富集V、Ni、Y、Zr、以及HREE，V、Y元素在葡萄花邊組構(gòu)和凝塊組構(gòu)均有富集，Ni元素富集在凝塊組構(gòu)中；燈四段組構(gòu)主要富集V、Cr、Ni、Cu、Y、Zr、LREE、HREE 和ΣREE，V、Cr、Ni、Y、LREE、HREE和ΣREE在凝塊及紋層組構(gòu)中均有富集，Cu元素富集在凝塊組構(gòu)中，Zr元素富集在紋層組構(gòu)中。

4.3 古海洋環(huán)境特征

Sr/Ba 作為古鹽度判別指標(biāo)，咸水環(huán)境中Sr/Ba＞1[57]。U/Th、V/（V+Ni）可有效判別氧化還原環(huán)境。氧化條件下U/Th＜0.75，缺氧條件下U/Th＞1.25[58]。V/（V+Ni）在反映氧化還原環(huán)境的同時(shí)，能進(jìn)一步反映水體分層性質(zhì)。V/（V+Ni）＞0.84 指示水體分層強(qiáng)烈的貧氧環(huán)境，V/（V+Ni）＜0.6 指示弱分層的富氧環(huán)境[59]。V/Cr＞4.25 指示缺氧環(huán)境、2＜V/Cr＜4 指示貧氧環(huán)境、V/Cr＜2指示富氧環(huán)境[57]，Ni/Co作為氧化還原指標(biāo)，當(dāng)Ni/Co＞1.5 指示缺氧環(huán)境，1＜Ni/Co＜1.5 指示貧氧氣環(huán)境，Ni/Co＜1指示富氧環(huán)境[60]。

除極少數(shù)樣品外，燈二段、燈四段微生物組構(gòu)Sr/Ba值介于0.627～26.515，平均值為9.500，均屬于咸水環(huán)境，與古鹽度計(jì)算結(jié)果一致（表1）。U/Th值介于0.680～329.800，平均值為470.830，表現(xiàn)出缺氧特征。

燈二段凝塊組構(gòu)V/（V+Ni）值介于0.229～1.000，平均值為0.652，Ni/Co值介于0.001～53.637，平均值為11.237，燈二段凝塊組構(gòu)發(fā)育在弱分層貧氧環(huán)境。燈二段葡萄花邊組構(gòu)V/（V+Ni）值介于0.431～1.000，平均值為0.632，Ni/Co 值介于0.001～0.754，平均值為0.295，葡萄花邊組構(gòu)發(fā)育在弱分層富氧環(huán)境。燈四段段凝塊組構(gòu)V/（V+Ni）值介于0.846～0.986，平均值為0.906，V/Cr值介于1.100～4.301，平均值為2.218，Ni/Co值介于3.748～17.191，平均值為1.807，凝塊組構(gòu)發(fā)育在強(qiáng)分層貧氧環(huán)境。燈四段紋層組構(gòu)V/（V+Ni）值介于0.313～0.757，平均值為0.505，V/Cr 值介于0.113～0.520，平均值為0.238，Ni/Co 值介于0.001～2.686，平均值為1.224，紋層組構(gòu)發(fā)育在弱分層富氧環(huán)境。

稀土元素中Ce元素異常（Ce/Ce*）易受La元素影響，一般用Ce/Ce*-Pr/Pr*交會圖來評價(jià)La 元素對Ce異常的干擾[61]。Eu（Ⅱ）元素與Ba（Ⅱ）價(jià)態(tài)相同，離子半徑相近，容易發(fā)生相互替代，Eu元素異常判定時(shí)容易受Ba 元素異常影響[58]。微生物巖的Eu-Ba（圖8b）、Ce/Ce*-Pr/Pr*（圖8c）交會圖顯示，部分燈二段葡萄花邊、少部分燈二段凝塊具有正的La 異常。排除La異常、Ba異常干擾后，燈二段凝塊組構(gòu)中Ce/Ce*介于0.503～1.166，平均值為1.017，Eu/Eu*介于0～2.166，平均值為1.017，凝塊組構(gòu)具有弱Ce、Eu正異常，凝塊組構(gòu)發(fā)育在氧化—缺氧過渡、少量熱液混合環(huán)境。燈二段葡萄花邊組構(gòu)中Ce/Ce*介于0.577～0.787，平均值為0.680，Eu/Eu*介于0.706～1.323，平 均值為0.794，葡萄花邊組構(gòu)發(fā)育在氧化、無熱液混合環(huán)境。燈四段凝塊組構(gòu)Ce/Ce*介于0.523～0.580，平均值為0.551，Eu/Eu*介于0.670～1.298，平均值為0.987，凝塊組構(gòu)發(fā)育在氧化—缺氧過渡、無熱液混合環(huán)境。燈四段紋層組構(gòu)Ce/Ce*介于0.486～0.649，平均值為0.552，Eu/Eu*介于0～5.953，平均值為1.805，紋層組構(gòu)發(fā)育在氧化，熱液混合環(huán)境。

綜上所述，燈影組微生物組構(gòu)記錄了同時(shí)期海水特征，燈二段凝塊組構(gòu)發(fā)育在弱分層、貧氧、少量熱液混合的環(huán)境，葡萄花邊組構(gòu)發(fā)育在弱分層、富氧、無熱液混合的環(huán)境；燈四段凝塊組構(gòu)發(fā)育在強(qiáng)分層、缺氧、無熱液混合的環(huán)境，紋層組構(gòu)發(fā)育在弱分層、氧化、無熱液混合的環(huán)境。

4.4 元素富集特征與古環(huán)境、微生物作用

微生物組構(gòu)形成與微生物礦化活動密切相關(guān)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為微生物礦化活動包含微生物控制成礦（Biologically Controlled Mineralization，BCM）、微生物誘導(dǎo)成礦（Biologically Induced Mineralization，BIM）[62]。前人研究顯示，燈影組時(shí)期淺海微生物以藍(lán)細(xì)菌、硫酸還原型細(xì)菌為主，微生物作用包括誘導(dǎo)礦化和與有機(jī)礦化作用相關(guān)的影響礦化[48]。微生物誘導(dǎo)成礦過程包括微生物誘導(dǎo)碳酸鹽巖成礦和硫酸鹽還原誘導(dǎo)成礦[63]，誘導(dǎo)過程中，微生物代謝活動促使微環(huán)境pH、不斷變化，環(huán)境中的金屬陽離子具有置換誘導(dǎo)成礦過程中已經(jīng)沉淀的Ca2+、Mg2+[64-69]。微生物影響礦化與胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）相關(guān)，EPS 上大量的吸附位點(diǎn)有利于陽離子附著。微生物影響礦化過程中微生物種類主要為硫酸還原型細(xì)菌，發(fā)生在準(zhǔn)同生階段的潮上帶環(huán)境[48]。掃描電鏡觀察結(jié)果顯示（圖5，6），誘導(dǎo)礦物在燈二段、燈四段均有發(fā)育，燈二段發(fā)育大量疊層狀、片狀誘導(dǎo)礦物，燈四段EPS呈蜂窩狀且與大量球狀、粒狀誘導(dǎo)礦物顆粒伴生。能譜結(jié)果表明，燈四段大量微生物組構(gòu)內(nèi)具有Fe、S 元素信號（圖6），指示燈四段微生物中硫酸還原型細(xì)菌比例升高，燈四段時(shí)期臺地區(qū)淺水環(huán)境分層性增強(qiáng)，藍(lán)細(xì)菌與硫酸還原型細(xì)菌同時(shí)發(fā)育。這一結(jié)果與燈四段凝塊組構(gòu)V/（V+Ni）升高具有一致性。燈二段大量的疊層狀誘導(dǎo)礦物指示了活躍的微生物新陳代謝活動[48]，微生物席發(fā)育穩(wěn)定。這一時(shí)期海水呈弱分層，有利于微生物席的發(fā)育。穩(wěn)定、強(qiáng)代謝活動的微生物席保證了微環(huán)境中pH的穩(wěn)定，微生物誘導(dǎo)礦物未發(fā)生大量元素替代。

微生物組構(gòu)中呈現(xiàn)出明顯富集效應(yīng)的V、Cr、Ni、Cu 是氧化還原敏感元素[70]，缺氧環(huán)境沉積物富集V、Cr、Ni。燈影組所有微生物組構(gòu)均呈現(xiàn)出V、Ni富集，指示燈影組時(shí)期海水氧化程度較低。燈二段時(shí)期海水為弱分層結(jié)構(gòu)，微生物組構(gòu)發(fā)育的微環(huán)境與整體特征一致，顯示出海水較為均一的特點(diǎn)。燈四段海水情況較為復(fù)雜，在整體較為缺氧的情況下，燈四段微生物組構(gòu)V、Cr、Ni元素富集與海洋缺氧背景一致。在分層結(jié)構(gòu)中，紋層組構(gòu)處于氧化微環(huán)境。凝塊組構(gòu)Cu富集現(xiàn)象與還原條件下形成的硫化物相關(guān)，指示了強(qiáng)硫酸還原型細(xì)菌的活動。Zr元素主要以鋯石的形式賦存，以陸源碎屑形式進(jìn)入碳酸鹽巖組構(gòu)[71]。燈影組紋層組構(gòu)中出現(xiàn)的Zr 富集，可能與微生物席捕捉陸源碎屑顆粒相關(guān)。陸源碎屑引入的Cr、Ce 元素可能造成含Cr 判定指標(biāo)異常。因此，燈四段紋層組構(gòu)發(fā)育微環(huán)境的氧化性仍需進(jìn)一步研究。

微生物誘導(dǎo)礦物通常具有重稀土富集、輕稀土虧損，總稀土含量較高的特征[65]。燈二段重稀土富集與微生物誘導(dǎo)礦物特征一致，也與燈二段強(qiáng)誘導(dǎo)礦化活動相吻合。燈四段輕重稀土均富集，表明微生物組構(gòu)在微生物誘導(dǎo)礦化的基礎(chǔ)上，存在其他輸入途徑，可能有更強(qiáng)的陸源輸入。燈四段時(shí)期四川盆地周緣漢南古陸隆起，提供了強(qiáng)陸源輸入，在微生物席的捕捉作用下，形成了輕重稀土均富集的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

（1）四川盆地微生物組構(gòu)主要有紋層組構(gòu)、凝塊組構(gòu)、葡萄花邊組構(gòu)、泡沫綿層組構(gòu)和核形石組構(gòu)。偏光顯微鏡下，紋層組構(gòu)發(fā)育放線菌Actinophycus、似腎形菌Renaclis、似葛萬菌Girvanellas，凝塊組構(gòu)發(fā)育似附枝菌Epiphiton-resembling、似腎形菌Renaclis、曲線菌Tortofimria，葡萄花邊組構(gòu)發(fā)育放線菌Actinophycus，泡沫綿層組構(gòu)曲線菌Tortofimria。

（2）燈影組微生物組構(gòu)發(fā)育多種藍(lán)細(xì)菌化石，藍(lán)細(xì)菌化石團(tuán)塊狀、尖刺狀、六葉狀、包鞘狀、絲狀、條形。微生物組構(gòu)形成與誘導(dǎo)礦化密切相關(guān)，掃描電鏡下可見大量疊層狀、顆粒狀、菱角狀誘導(dǎo)白云石礦物，疊層狀誘導(dǎo)礦物主要發(fā)育在燈二段，顯示出微生物強(qiáng)新陳代謝。燈四段微生物組構(gòu)Fe、S 含量明顯上升，顯示硫酸還原型細(xì)菌比例增加。微生物組構(gòu)微生物席大量發(fā)育，微生物席形成可能與EPS礦化相關(guān)。

（3）燈二段凝塊組構(gòu)主要富集V、Y、Ni 元素，葡萄花邊組構(gòu)富集V、Y、Zr、HREE元素；燈四段凝塊組構(gòu)富集V、Cr、Ni、Cu、Y、LREE、HREE 和ΣREE 元素，紋層組構(gòu)主要富集V、Cr、Ni、Zr、Y、LREE、HREE 和ΣREE 元素。燈影組微生物組構(gòu)富集V、Ni，顯示燈影組全時(shí)期古海洋貧氧，但燈四段微生物組構(gòu)中Cr、Co 元素特征表明燈四段時(shí)期海水已經(jīng)呈現(xiàn)部分氧化，可能與海水分層結(jié)構(gòu)、微生物系統(tǒng)的微環(huán)境相關(guān)。燈二段較均一的海水結(jié)構(gòu)保證了微生物席作為獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的穩(wěn)定有利于微環(huán)境pH 的穩(wěn)定，在穩(wěn)定的pH 條件下，誘導(dǎo)礦物溶度積不易改變，海水中其他元素不易替代Ca2+、Mg2+。燈四段時(shí)期海水分層的增強(qiáng)產(chǎn)生氧化與貧氧環(huán)境共存，表現(xiàn)出掃描電鏡下硫酸還原型細(xì)菌比例、Fe 及S 元素含量的升高，反映出微生物席微環(huán)境與燈二段相比產(chǎn)生了明顯改變，更容易造成溶度積的不斷變化，有利于其他元素替代誘導(dǎo)礦物中的Ca2+、Mg2+，形成由古海洋環(huán)境控制的微生物巖元素富集效應(yīng)。