华北板块寒武系张夏组鲕粒灰岩成因机制研究
发布时间：2021-08-10 21:00
鲕粒是在碳酸盐沉积过程中形成的具有特殊纹层结构的包覆颗粒,其形成机制是众多国内外沉积学家讨论研究的热点话题。本文系统地研究了河北秦皇岛潮水峪剖面与北京西山下苇甸剖面寒武系张夏组鲕粒灰岩的特征,研究对比结果表明微生物参与了鲕粒沉淀过程,这与国外实验室培养实验具有可对比性,促进了对鲕粒成因的认识。具体的研究内容如下:1)河北秦皇岛潮水峪剖面与北京西山下苇甸剖面内鲕粒类型分为五种类型,主要包括具切线状纹层结构的鲕粒,具放射状纹层结构的鲕粒,具同心-放射结构的鲕粒,单晶/多晶鲕和泥晶鲕。不同类型鲕粒的结构特征各不相同。在鲕粒泥晶核心发现含有黄铁矿微粒以及鲕粒外围黑褐色有机质残余,表明鲕粒原始成分中有机质含量较高。鲕粒纹层内存在微生物加积层,与鲕粒纹层比较有明显的差别,且加积物的荧光更为强烈。所以,鲕粒与生物的沉积建设作用有着非常密切的关系。2)高分辨率扫描电镜的元素分析结果显示,鲕粒纹层中可见鲕粒外部皮层局部的粘液状薄膜包覆杆状细菌等EPS生产者。该结构与在巴哈马海滩的现代鲕粒中发现的已被证实的EPS形态结构具有一致性,推测其可能与微生物活动密切相关。微生物及其产生物在鲕粒纹层中以有别于纹层结...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
鲕粒结构示意图（PeterandDana，2003；Tucker，1981）
绪论6粒形成的沉积环境，包括过饱和的碳酸钙水体、动荡水动力条件，经过Mg离子与H离子的聚集与有机物质沉淀，最终形成了非球形沉淀物聚集体、球晶以及类似鲕粒的结构。也由此Davies提出了鲕粒生长沉淀模型，主要分为三个阶段：悬浮，静止与埋藏。首先，在湍流水体状态下满足核心悬浮条件，在核心的存在基础上产生无机碳酸钙沉淀。随后由于Mg离子与H离子的积累聚集，鲕粒停止生长，进入静止阶段。直至经历埋藏阶段与可溶性有机物充分接触或表面释放足够过多的离子而重启沉淀生长过程。在鲕粒的整个存在周期内，处于悬浮与静止阶段的活跃循环时间占整个生命周期的2%至5%，而在睡眠阶段，鲕粒聚集有机物质以满足再次沉淀条件则需要93%至95%的时间（图1-2）。图1-2鲕粒生长阶段示意图(Daviesetal.1978)Fig.1-2Schematicrepresentationofooidgrowthstages(Daviesetal.1978)Halley(1977)对美国大盐湖放射状鲕粒观察发现了纹层中富镁相，推断这可能代表了鲕粒纹层文石形成的前体相物质。Duguid等(2010)研究发现巴哈马滩现代鲕粒内外纹层Mg/Ca比值存在较大差异，并认为是由纹层内的非晶质钙碳酸盐（ACC）微薄层导致的化学差异，借此提出新的物理化学鲕粒沉淀模型，其将整个过程简化分为活跃与静止两个阶段（图1-3），具体过程为：当鲕粒处于沉积物-水界面（活跃阶段），受湍流水体牵引跳跃，非晶质钙碳酸盐（ACC）微薄层开始形成。随后由于CO2的脱离导致海水碱度增加，进而在ACC微薄层形成文石晶体的无机沉淀（静止阶段或静止相）。后续的研究借助核磁共振
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文7(CPMAS-NMR)与扫描电镜也确认ACC在现代海洋鲕粒纹层中存在。图1-3鲕粒生长过程Fig.1-3ProcessesofooidgrowthasdepictedbyDuguidetal.(2010).1.2.3.2有机生物介导成因学说在鲕粒的早期研究中，通过稀盐酸等酸类物质蚀刻鲕粒结构发现残余有机质膜，导致很多研究学者提出了鲕粒生长与生物作用有关的假设。同时，对鲕粒的显微观察发现存在螺旋状钙化丝状物、细菌沉淀颗粒，因此认为生物（藻类、细菌）在鲕粒的形成过程中发挥重要的控制作用。鲕粒的形成与生物产生关联最初源于鲕粒内部发现的丝状藻类物质（Rothpletz，1892；Wethered，1895），已确认发现的包括：Girvanella（Wethered，1895）、EntophysialiaDeusta（Newell，1960）、Gomonthiapolyrhiza（Newell，1960）和Nostoc（Bradley，1929）。除此之外，大量的研究结果也证实了微生物及其有机产物的存在，包括：（a）鲕粒层内的有机物质（SuessandFuterer,1972;Daviesetal.,1978,Folk,1993;FolkandLynch,2001）；（b）钙化生物体具备的特定氨基酸（Mitterer，1972）；（c）现代海洋鲕粒中发现的杆状细菌与球菌（Folk，1993；FolkandLynch，2001；Kahle，2007）。同时，不同的实验研究表明藻类能够合成棒状和颗粒状沉淀物（Fabricius，1977年）以及现代实验室内通过蓝细菌、硅藻和其他异养细菌形成的球状微生物群落组合人工实验合成鲕粒（Brehm
本文编号：3334774
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
鲕粒结构示意图（PeterandDana，2003；Tucker，1981）
绪论6粒形成的沉积环境，包括过饱和的碳酸钙水体、动荡水动力条件，经过Mg离子与H离子的聚集与有机物质沉淀，最终形成了非球形沉淀物聚集体、球晶以及类似鲕粒的结构。也由此Davies提出了鲕粒生长沉淀模型，主要分为三个阶段：悬浮，静止与埋藏。首先，在湍流水体状态下满足核心悬浮条件，在核心的存在基础上产生无机碳酸钙沉淀。随后由于Mg离子与H离子的积累聚集，鲕粒停止生长，进入静止阶段。直至经历埋藏阶段与可溶性有机物充分接触或表面释放足够过多的离子而重启沉淀生长过程。在鲕粒的整个存在周期内，处于悬浮与静止阶段的活跃循环时间占整个生命周期的2%至5%，而在睡眠阶段，鲕粒聚集有机物质以满足再次沉淀条件则需要93%至95%的时间（图1-2）。图1-2鲕粒生长阶段示意图(Daviesetal.1978)Fig.1-2Schematicrepresentationofooidgrowthstages(Daviesetal.1978)Halley(1977)对美国大盐湖放射状鲕粒观察发现了纹层中富镁相，推断这可能代表了鲕粒纹层文石形成的前体相物质。Duguid等(2010)研究发现巴哈马滩现代鲕粒内外纹层Mg/Ca比值存在较大差异，并认为是由纹层内的非晶质钙碳酸盐（ACC）微薄层导致的化学差异，借此提出新的物理化学鲕粒沉淀模型，其将整个过程简化分为活跃与静止两个阶段（图1-3），具体过程为：当鲕粒处于沉积物-水界面（活跃阶段），受湍流水体牵引跳跃，非晶质钙碳酸盐（ACC）微薄层开始形成。随后由于CO2的脱离导致海水碱度增加，进而在ACC微薄层形成文石晶体的无机沉淀（静止阶段或静止相）。后续的研究借助核磁共振
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文7(CPMAS-NMR)与扫描电镜也确认ACC在现代海洋鲕粒纹层中存在。图1-3鲕粒生长过程Fig.1-3ProcessesofooidgrowthasdepictedbyDuguidetal.(2010).1.2.3.2有机生物介导成因学说在鲕粒的早期研究中，通过稀盐酸等酸类物质蚀刻鲕粒结构发现残余有机质膜，导致很多研究学者提出了鲕粒生长与生物作用有关的假设。同时，对鲕粒的显微观察发现存在螺旋状钙化丝状物、细菌沉淀颗粒，因此认为生物（藻类、细菌）在鲕粒的形成过程中发挥重要的控制作用。鲕粒的形成与生物产生关联最初源于鲕粒内部发现的丝状藻类物质（Rothpletz，1892；Wethered，1895），已确认发现的包括：Girvanella（Wethered，1895）、EntophysialiaDeusta（Newell，1960）、Gomonthiapolyrhiza（Newell，1960）和Nostoc（Bradley，1929）。除此之外，大量的研究结果也证实了微生物及其有机产物的存在，包括：（a）鲕粒层内的有机物质（SuessandFuterer,1972;Daviesetal.,1978,Folk,1993;FolkandLynch,2001）；（b）钙化生物体具备的特定氨基酸（Mitterer，1972）；（c）现代海洋鲕粒中发现的杆状细菌与球菌（Folk，1993；FolkandLynch，2001；Kahle，2007）。同时，不同的实验研究表明藻类能够合成棒状和颗粒状沉淀物（Fabricius，1977年）以及现代实验室内通过蓝细菌、硅藻和其他异养细菌形成的球状微生物群落组合人工实验合成鲕粒（Brehm
本文编号：3334774
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