川北米倉山地區(qū)燈影組微生物碳酸鹽巖發(fā)育特征

彭瀚霖, 劉樹根, 宋金民, 孫 瑋, 丁 一, 尹柯惟

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué))，成都 610059)

Burne(1987)首次提出了微生物巖的概念：“底棲微生物群落捕獲和黏結(jié)碎屑沉積物，并且(或者)形成礦物沉淀位點，通過這種方式加積的生物成因沉積即為微生物沉積巖[1]。”微生物碳酸鹽巖“是由微生物的生長、新陳代謝、細(xì)胞表面特性，以及與細(xì)胞外聚合物有關(guān)的礦物沉淀、顆粒捕獲，相互作用的綜合產(chǎn)物[2]”。近年來，關(guān)于微生物碳酸鹽巖的研究是沉積學(xué)界的一個熱點，國內(nèi)現(xiàn)階段還處于起步階段，主要是根據(jù)形態(tài)學(xué)特征，采納Riding(2000)所提出的分類方案，將微生物碳酸鹽巖劃分為4類：疊層石、凝塊石、樹形石、均一石[3]。梅冥相(2007)認(rèn)為應(yīng)將核形石、紋理石補(bǔ)充到新分類方案中[4]。

前人早已認(rèn)識到“藍(lán)藻”在四川盆地震旦系燈影組白云巖的沉積過程中起到了極為重要的作用，識別出球狀藍(lán)藻體、絲狀藍(lán)藻體、黏球藻體，并認(rèn)為整個燈影期盆地處于淺水潮坪沉積環(huán)境[5-10]。朱同興等(1992)報道了燈影組腎形藻-表附藻(即附枝菌)泥丘，認(rèn)為滇東地區(qū)的腎形藻泥丘主要產(chǎn)于碳酸鹽潮坪的低能環(huán)境中[11]。方少仙(2003)首次提出了四川盆地震旦系白云巖非疊層生態(tài)系藍(lán)細(xì)菌的概念，即主要為球狀-橢球狀藍(lán)細(xì)菌組成的微生物系統(tǒng)在本區(qū)白云巖中廣泛存在，其生長發(fā)育貫穿白云巖沉積期、準(zhǔn)同生-同生期、表生期[12]。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，借鑒最新的微生物碳酸鹽巖研究成果，以川北出露完整、最具代表性的南江縣楊壩鎮(zhèn)上震旦統(tǒng)燈影組剖面為研究對象(圖1)，通過近300塊薄片鑒定，試圖厘清本區(qū)燈影組微生物白云巖發(fā)育特征，探討其沉積環(huán)境，為四川盆地北緣燈影組天然氣勘探提供參考。

1 藍(lán)細(xì)菌形態(tài)及其保存機(jī)制

楊壩燈影組剖面主要發(fā)育2種類型藍(lán)細(xì)菌：球狀藍(lán)細(xì)菌和絲狀藍(lán)細(xì)菌。前者形成了腎形菌(Renalcis，房室型)、附枝菌(Epiphyton，樹枝型)、鏈球型藍(lán)細(xì)菌集合體；后者形態(tài)可分為管型(部分為葛萬菌，Girvanella)、疊層型、凝塊型。

圖1 川北楊壩震旦系燈影組剖面位置及實測巖性-沉積相綜合柱狀圖Fig.1 Section position and the comprehensive stratigraphic column of the Sinian Dengying Formation in Yangba of North Sichuan(剖面位置據(jù)1∶200 000南江幅區(qū)域地質(zhì)圖)

圖2 川北楊壩燈影組剖面藍(lán)細(xì)菌類型及形態(tài)Fig.2 Cyanobacteria types and shapes of the Dengying Formation in Yangba, North Sichuan(A)鏈球型球狀藍(lán)細(xì)菌，燈二段，10×2，單偏光； (B)附枝菌，燈二段，10×2，單偏光； (C)綿層狀腎形菌、腎形菌礁屑，燈二段，10×2，單偏光； (D)葡萄狀腎形菌，燈二段，10×10，單偏光； (E)叢狀腎形菌，燈二段，10×2，單偏光； (F)管型藍(lán)細(xì)菌，燈二段，10×4，單偏光； (G)綿層狀腎形菌，燈二段，10×2，單偏光； (H)凝塊型絲狀藍(lán)細(xì)菌，燈二段，10×2，單偏光； (I)葛萬菌，燈二段，10×10， 單偏光； (J)混合型球狀藍(lán)細(xì)菌集合體，燈二段， 10×2， 單偏光； (K)疊層型絲狀藍(lán)細(xì)菌形成的生物膜，燈二段，10×5，單偏光； (L)叢狀、葡萄狀腎形菌，燈二段，10×5，單偏光

1.1 球狀藍(lán)細(xì)菌

國內(nèi)外已有震旦系腎形菌、附枝菌的報道，一般認(rèn)為腎形菌、附枝菌的形成與球狀藍(lán)細(xì)菌有關(guān)[11,13]。另見若干球狀藍(lán)細(xì)菌形成鏈球形態(tài)(圖2-A)。

腎形菌囊狀結(jié)構(gòu)發(fā)育(圖2-L)，壁厚，部分經(jīng)歷了后期成巖作用而變形[11]。單體大小變化較大，長徑約60～500 μm，以腎形、不規(guī)則橢球形產(chǎn)出。單個腎形菌房室內(nèi)可見2期白云石充填，邊緣為纖狀白云石，中間為粉-細(xì)晶白云石。若干腎形菌組合生長，可呈叢狀(圖2-E)、葡萄狀(圖2-D)、綿層狀(圖2-C)。

附枝菌，較少，單體直徑約40 μm，長度約250～350 μm。縱剖面呈樹杈狀，具一個開口；橫切面呈大小均一的點球狀(圖4-A)，直徑大小均一，可能受持續(xù)的海水?dāng)噭佑绊?，限制了球狀藍(lán)細(xì)菌集合體的直徑上限[13]。附枝菌的葉體呈叢狀產(chǎn)出(圖2-B)，類似于Jusun Wooetal.(2008)報道的第3種類型張夏組附枝菌[15]。特別地，見附枝菌與腎形菌混合發(fā)育，呈喇叭形(圖2-J)，顯示兩者發(fā)育環(huán)境具一定相似性。

1.2 絲狀藍(lán)細(xì)菌

疊層型(圖2-K)。Turner(2000)認(rèn)為疊層狀的深黑色生物膜是由若干密集填集的絲狀藍(lán)細(xì)菌構(gòu)成[16]。生物膜等間距排布形成同心暗色紋層，暗層之間被粗大的白云石或石英晶粒占據(jù)。此種類型藍(lán)細(xì)菌是本區(qū)核形石、以及大部分疊層石的“骨架”。

管型。部分為葛萬菌，具中空的、彎曲的、未分叉的深色泥晶管壁[17,18]。國外報道的葛萬菌管壁外徑變化范圍較大，小至1 μm，大者可達(dá)100 μm，其中8～30 μm的分布區(qū)間較常見[19,20]；單體長度可達(dá)1 mm，一般為100～200 μm[16,21]。本區(qū)葛萬菌(圖2-I)外管壁直徑約20 μm，長約80 μm。管壁為暗色白云質(zhì)泥晶，管腔為微-粉晶白云石充填，管壁總厚度約為整個菌體寬度的1/2。通常若干葛萬菌聚集發(fā)育。另一種管型藍(lán)細(xì)菌個體較大，外管壁直徑約30 μm，長度約150 μm。個體之間呈并列管狀(圖2-F紅色箭頭)，或者端緣接觸(圖2-F黃色箭頭)呈“V”字形，整體呈現(xiàn)直立向上生長態(tài)勢。

凝塊型(圖2-H)。少見，中央絲狀菌體清晰，包繞絲狀藍(lán)細(xì)菌為極厚的、發(fā)散的微晶白云石。形態(tài)類似于Riding(1982)報道的Angulocellularia[22]，但體形較之大得多，整體呈樹形。

1.3 藍(lán)細(xì)菌的保存機(jī)制

普遍認(rèn)為藍(lán)細(xì)菌的保存與細(xì)胞外聚合物(extracellular polymeric substance，簡稱EPS)鈣化作用有關(guān)，這種作用依賴于藍(lán)細(xì)菌CO2濃縮機(jī)制(carbon dioxide concentrating mechanisms，簡稱CCM)[3,18]。特別是管型結(jié)構(gòu)的藍(lán)細(xì)菌，能很好地應(yīng)用上述機(jī)制解釋：藍(lán)細(xì)菌的衣鞘因鈣化而保存，菌絲體未鈣化在死亡后消失，被后期沉淀的白云石晶粒充填。但對附枝菌、腎形菌等實心菌體的鈣化機(jī)制現(xiàn)階段仍然存在極大爭議[13,14,16]。特別地，少量薄片中見差異鈣化現(xiàn)象，如圖2-G中央的囊狀藍(lán)細(xì)菌集合體，深黑色泥晶為鈣化的藍(lán)細(xì)菌實體，而實體邊緣的云霧狀泥晶(黃色箭頭)可能與低的微生物活動程度、衣鞘退化作用有關(guān)。

部分藍(lán)細(xì)菌白云巖在成巖過程中經(jīng)歷了硅化作用，這種成巖作用對藍(lán)細(xì)菌形態(tài)的保存可能是有利的[23,24]。破壞藍(lán)細(xì)菌保存形態(tài)的成巖作用明顯，一為溶蝕作用，二為重結(jié)晶作用[11]。

2 巖石學(xué)特征

本區(qū)與微生物作用相關(guān)的白云巖豐富，前人認(rèn)為四川盆地?zé)粲敖M疊層石、層紋石、核形石、凝塊、團(tuán)塊等的形成依賴于“藍(lán)藻”[5-9]。但隨著“藍(lán)藻非藻，而為菌”等一系列認(rèn)識的提高，這些與微生物作用相關(guān)的碳酸鹽巖的特征及其與藍(lán)細(xì)菌的具體關(guān)系也有必要重新認(rèn)識。按照Riding(2000)微生物巖分類標(biāo)準(zhǔn)，楊壩剖面微生物碳酸鹽巖主要為疊層石和凝塊石；而與藍(lán)細(xì)菌生物活動相關(guān)的碳酸鹽巖組構(gòu)有團(tuán)塊、核形石以及部分碳酸鹽巖碎屑。

2.1 疊層石

疊層石最早是由Kalkowsky(1908)命名，其具2種基本屬性，發(fā)育紋層狀構(gòu)造，且為生物成因。Riding(1991)修訂為紋層狀的、底棲微生物成因的沉積[25]。認(rèn)為除骨架疊層石外[26]，其余疊層石均缺乏鈣化的微生物骨骼[3]，即“前寒武紀(jì)之謎”[27]。梅冥相(2007)定義紋理石為 “水平狀的疊層石”[4]。但國外文獻(xiàn)中一般不單獨分類，遵循此標(biāo)準(zhǔn)，本文亦將紋理石劃歸為疊層石。本區(qū)疊層石宏觀形態(tài)主要為丘狀、層狀，少量為圓柱狀(圖3-A、B、I)。部分疊層石鏡下見鈣化的微生物骨骼(圖3-E)。

與微生物作用相關(guān)的各種孔洞發(fā)育。見層狀分布的骨架窗格孔(圖3-C、G、H)，部分已被石英(亮晶白云石)-瀝青充填；相同剖面材料中見平底晶洞構(gòu)造(薛耀松，1984)[31]。兩者均為疊層石建設(shè)時形成的孔洞[32,33]，特別是后者，Pratt(1982)解釋為藍(lán)細(xì)菌席加積、海水沖洗簸選、同生期膠結(jié)作用的綜合產(chǎn)物[33]，藍(lán)細(xì)菌席的幕式發(fā)育過程以及黏結(jié)作用，直接控制了孔洞底部平坦、頂部不規(guī)則的特殊形態(tài)。

2.2 凝塊石

Aitken(1967)提出凝塊石(thrombolite)的概念, 為“一種與疊層石有關(guān)的、但缺乏紋層的、具宏觀凝結(jié)結(jié)構(gòu)的隱藻結(jié)構(gòu)[34]”。他認(rèn)為后生動物對疊層石的擾動是形成凝塊的直接原因。此觀點被Kennardetal.(1986)否定，認(rèn)為“凝塊石為一種完全不同于疊層石的微生物巖，若干中型凝塊結(jié)構(gòu)(mesoclots)構(gòu)成了宏觀的凝塊石，這些中型凝塊結(jié)構(gòu)為難以區(qū)分的、以鈣化球狀藍(lán)細(xì)菌為主的、不連續(xù)的微生物群落組成”[35]。此前學(xué)術(shù)界對凝塊石名稱的使用比較混亂，這種混亂始于對凝塊石尺度的理解。為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)本文采用Shapiro(2000)分類方案：巨型結(jié)構(gòu)(1 m以上，若干凝塊石組成的微生物建造，如層狀生物礁)、大型結(jié)構(gòu)(分米-米級，如穹隆狀的半球)、中型結(jié)構(gòu)(厘米-毫米級，仍然肉眼可見，如斑塊狀)、微型結(jié)構(gòu)(毫米以下，僅顯微鏡下可見，如似球粒結(jié)構(gòu))[36,37]。楊壩燈影組剖面凝塊石在塊狀白云巖中發(fā)育，塊狀白云巖內(nèi)部成層性差，類似于梅冥相(2006)報道的黔中隆起一帶燈影組 “凝塊石生物丘”[38]，大型結(jié)構(gòu)不明顯，中型結(jié)構(gòu)呈雜亂的斑狀(圖4-I)。

圖3 川北楊壩燈影組剖面疊層石Fig.3 Stromatolites of the Dengying Formation in Yangba, North Sichuan(A)低起伏的丘狀疊層石，燈四段； (B)層狀疊層石,燈二段； (C)密細(xì)紋層、瀝青，燈四段，10×2，單偏光； (D)含砂屑的密細(xì)紋層，燈二段，10×2，單偏光； (E)鈣化的管狀微生物骨骼，燈二段， 10×2.5，單偏光；(F)混合型紋層，燈二段，10×2，單偏光； (G)密細(xì)紋層、窗格孔，燈二段，10×2.5，單偏光； (H) 密細(xì)紋層、窗格孔，燈四段，10×2，單偏光； (I)柱狀疊層石，燈二段

圖4 川北楊壩燈影組剖面凝塊石Fig.4 Thrombolites of the Dengying Formation in Yangba,North Sichuan(A)附枝菌橫切面,燈二段,10×2,單偏光; (B)凝塊結(jié)構(gòu)中的附枝菌,燈二段,10×2,單偏光; (C)凝塊結(jié)構(gòu)，附枝菌橫切面斑點依稀可見,燈二段,10×2，單偏光; (D)綿層狀腎形菌鈣化形成微型凝塊結(jié)構(gòu)(紅色箭頭)，燈二段，10×5，單偏光; (E)凝塊、花邊，凝塊內(nèi)部見形態(tài)極好的腎形菌發(fā)育，燈二段，10×4，單偏光; (F)礫狀凝塊被后生皮殼包繞，窗格孔，燈二段，10×4，單偏光; (G)礫狀凝塊，孔洞發(fā)育，燈二段，10×2，單偏光; (H) 樹形凝塊，邊緣孔洞發(fā)育，燈二段，10×2，單偏光; (I)凝塊石，花邊構(gòu)造，燈二段

鏡下中-微型結(jié)構(gòu)，大小集中在(2～4)mm×(5～7)mm。形態(tài)不好者呈斑狀(圖4-C)；形態(tài)較好者呈聚合的葉狀(圖4-H)，具向上生長的趨勢；邊緣波狀起伏的礫狀(圖4-F、G)，此為斑狀、葉狀凝塊溶蝕后的形態(tài)，邊緣皮殼包繞。凝塊石色暗，有機(jī)質(zhì)含量不高時內(nèi)部呈似球粒結(jié)構(gòu)，并具小型溶孔，凝塊相鄰區(qū)域片狀的大型孔洞發(fā)育，已被亮晶白云石充填。有機(jī)質(zhì)含量高時，內(nèi)部窗格孔(圖4-F)發(fā)育。凝塊石發(fā)育處，早期溶蝕形成的葡萄-花邊狀構(gòu)造也很發(fā)育，破壞了凝塊原生結(jié)構(gòu)，對凝塊石的大型、巨型結(jié)構(gòu)的識別造成極大干擾。關(guān)于凝塊石的形成機(jī)制，正如梅冥相(2007)所述“可能代表了EPS的鈣化作用，也可能是這些聚合物所捕獲的泥晶[4]”。本區(qū)附枝菌(圖4中的A-B-C序列)、腎形菌(圖4-D、E)、葛萬菌的鈣化作用為形成凝塊的主要機(jī)制。因此，按照Riding(2000)的分類方案[3]，本文材料中的凝塊石應(yīng)為鈣化微生物凝塊石。

2.3 與藍(lán)細(xì)菌有關(guān)的顆粒白云巖

團(tuán)塊可能是由絲狀藍(lán)細(xì)菌(圖5-C)將砂屑(圖5-B中黃色箭頭)、凝塊(圖5-B中紅色箭頭)黏結(jié)而形成統(tǒng)一的、粒徑>2 mm的聚合顆粒。藍(lán)細(xì)菌的大小、活性、生長方向、EPS決定了其黏結(jié)、穩(wěn)固碎屑物質(zhì)的能力[3]。大量粗砂屑的結(jié)構(gòu)，代表搬運(yùn)砂屑的原環(huán)境能量較高；分選不好、棱角分明，揭示其搬運(yùn)距離不長(圖5-H)。大部分團(tuán)塊邊緣不規(guī)則，為模糊的微晶白云石，少部分團(tuán)塊周緣具藍(lán)細(xì)菌結(jié)殼(圖5-F)，這種顆粒邊緣結(jié)構(gòu)的差異可能與水動力的變化、擾動頻率有關(guān)[37]。部分團(tuán)塊形成似核形石結(jié)構(gòu)(圖5-A)，同心紋層厚度極薄，為動蕩水體沉積物[39]。似核形石之間膠結(jié)處常見纖狀藍(lán)細(xì)菌叢體，為后期藍(lán)細(xì)菌與纖狀膠結(jié)沉淀物競生而成。特別地，見團(tuán)塊鑲嵌在附近的中型凝塊結(jié)構(gòu)中，凝塊邊緣模糊且被截切，呈負(fù)凹形(圖5-B中綠色箭頭)，而團(tuán)塊邊緣為原始形態(tài)。說明團(tuán)塊產(chǎn)于凝塊發(fā)育的藍(lán)細(xì)菌席中，因而常見團(tuán)塊結(jié)構(gòu)與凝塊結(jié)構(gòu)伴生發(fā)育。

核形石的中心顆粒一般為砂屑、角礫，整體形態(tài)呈球狀、橢球狀甚至棒狀，其形態(tài)受中心顆粒影響。見2個亞類，低能型和高能型。前者個體小，呈直徑<2 mm的球狀，同心紋層以暗色紋層為主(圖5-E)，核形石周圍為正常的泥-粉晶結(jié)構(gòu)。后者中心顆粒較大，為長徑>2 mm的棱角狀礫屑，經(jīng)紋層修飾，整體改造為較光滑的短棒狀，且與周圍碎屑間的膠結(jié)物為亮晶白云石(圖5-D)。核形石生長發(fā)育時，中心顆粒受波浪和潮汐影響而翻轉(zhuǎn)，為絲狀藍(lán)細(xì)菌(可能為葛萬菌)的包覆生長提供空間。藍(lán)細(xì)菌自身又受陽光控制間歇性生長,生長期，形成暗色的泥晶紋層，同時藍(lán)細(xì)菌分泌黏液捕獲并黏結(jié)部分細(xì)粒沉積物；生長停滯期，亦通過生物作用促使周圍微環(huán)境沉淀出膠結(jié)物形成亮色紋層。

與微生物作用有關(guān)的碳酸鹽巖碎屑主要為微生物礁屑，長徑在1～8 mm間，為砂屑狀或角礫狀。沉積環(huán)境不一：(1)礁體內(nèi)部或邊緣發(fā)育，黏結(jié)在周圍藍(lán)細(xì)菌鈣化形成的微生物骨架中(圖2-C)；(2)礁體以外的潮下低能環(huán)境沉積，不規(guī)則角礫狀，碎塊被假亮晶膠結(jié)(圖5-G)。另見部分砂屑經(jīng)建設(shè)性泥晶化作用形成包粒，顆粒內(nèi)部已重結(jié)晶成粉晶白云石(圖5-I-1)。這種機(jī)制的大致過程為碳酸鹽顆粒表面絲狀藍(lán)細(xì)菌鉆孔，藍(lán)細(xì)菌暴露在外的部分衣鞘鈣化，形成泥晶套[37,40]。但是，本區(qū)由于營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)充足，大型絲狀藍(lán)細(xì)菌(直徑約15 μm)向顆粒內(nèi)部發(fā)育(圖5-I-2)，砂屑整體均被藍(lán)細(xì)菌鉆孔(圖5-I-3)。大型絲狀藍(lán)細(xì)菌EPS鈣化作用產(chǎn)生泥晶環(huán)邊，絲狀藍(lán)細(xì)菌實體死亡，留下空腔被微晶白云石充填，形成砂屑內(nèi)部的管狀結(jié)構(gòu)。藍(lán)細(xì)菌的鉆孔活動為一繼承性過程(圖5-I-1,2,3)，環(huán)境的改變可能造成藍(lán)細(xì)菌鉆孔的終止，形成不同程度的鉆孔痕跡。早期藍(lán)細(xì)菌鉆孔形成的泥晶套，在后期亦有不同程度的溶蝕。

圖5 川北楊壩燈影組剖面顆粒白云巖Fig.5 Grained dolostones of the Dengying Formation in Yangba, North Sichuan(A)團(tuán)塊形成的似核型石，周緣為同生期沉積的纖狀藍(lán)細(xì)菌群落，燈二段，10×2，單偏光； (B)團(tuán)塊、微型凝塊結(jié)構(gòu)，燈二段，10×4，單偏光； (C)絲狀藍(lán)細(xì)菌群落黏結(jié)形成的團(tuán)塊，燈二段，10×10，單偏光； (D)高能核形石，燈二段，10×2.5，單偏光； (E)低能型核形石，燈二段，10×2.5，單偏光； (F)亮晶膠結(jié)的被包殼的團(tuán)塊，燈二段， 10×2.5，單偏光； (G)礁屑，燈二段， 10×2， 單偏光； (H)團(tuán)塊，燈二段，10×2，單偏光； (I)被絲狀藍(lán)細(xì)菌鉆孔的砂屑，燈二段，10×10，單偏光

3 沉積模式

本區(qū)燈影組微生物白云巖的沉積受潮汐控制，為潮間-潮下帶的沉積物。潮間帶主要發(fā)育大量的層狀、低起伏的丘狀疊層石。潮下帶沉積物豐富，高能環(huán)境為團(tuán)塊、凝塊、砂屑、高能型核形石，以及少量圓柱形疊層石；低能環(huán)境主要為凝塊、礁屑，以及少量低能型核形石。

微生物分帶性明顯，潮間帶藍(lán)細(xì)菌類型單一，主要為絲狀疊層型藍(lán)細(xì)菌。潮下帶藍(lán)細(xì)菌分布受沉積環(huán)境能量的控制，高能環(huán)境球狀藍(lán)細(xì)菌多呈綿層狀發(fā)育，也含叢狀、葡萄狀藍(lán)細(xì)菌。絲狀藍(lán)細(xì)菌主要在淺灘顆粒白云巖中發(fā)育，另見少量絲狀疊層型藍(lán)細(xì)菌。潮下低能環(huán)境藍(lán)細(xì)菌形態(tài)保存不好，且群落規(guī)模小，以球狀藍(lán)細(xì)菌為主，鏈球型多，房室型、樹枝型少，后兩者多以混合狀產(chǎn)出?？傮w上，潮間帶以疊層石生態(tài)系統(tǒng)藍(lán)細(xì)菌為主；而潮下帶以非疊層石生態(tài)系統(tǒng)藍(lán)菌為主，其中部分參與凝塊石的建設(shè)，其余參與到淺灘顆粒白云巖的沉積、改造中。燈影期處于隱生宙-顯生宙過渡的特殊時期，穩(wěn)定碳同位素在燈影組兩端點處強(qiáng)烈負(fù)偏[41]，代表該時期海洋環(huán)境了發(fā)生較大變化。新遠(yuǎn)古代以來的長期缺氧環(huán)境的結(jié)束[42]，早期強(qiáng)烈火山活動后導(dǎo)致的高M(jìn)g、Ca濃度、Mg/Ca值[7]，高鹽度的海水，“極端溫室效應(yīng)”延續(xù)下的干燥炎熱的氣候，快速的海侵作用[38,43]，淺水碳酸鹽臺地環(huán)境中的強(qiáng)烈潮汐作用等，造就了藍(lán)細(xì)菌的繁盛和特殊的發(fā)育特征(如綿層狀的腎形菌)，形成了獨特的微生物-碳酸鹽巖系統(tǒng)。綜上，建立本區(qū)微生物巖沉積模式如圖6所示。

Riding(2002)探討了碳酸鹽巖礁的定義，并建立了以MSC三角圖(Matrix, Skeleton, Ce-ment)為依據(jù)的新分類方案，認(rèn)為礁是“底棲固著生物在原地造成的鈣質(zhì)沉積物”，將微生物礁納入分類范疇。此觀點得到了Flugel(2004)的充分肯定[37,44]。依此觀點，本區(qū)潮間-潮下環(huán)境廣泛存在微生物礁。潮間帶微生物礁主要為疊層石礁，黏結(jié)形成的基質(zhì)起支撐作用，見少量藍(lán)細(xì)菌鈣化后形成的骨骼，可能具支撐作用，故為黏結(jié)型微生物礁。潮下高能環(huán)境的微生物礁為2種：(1)柱狀疊層石礁；(2)綿層狀腎形菌-凝塊石礁。兩者均由藍(lán)細(xì)菌鈣化形成的骨架支撐礁體，同時早期亮晶膠結(jié)物也對礁體提供部分支撐作用，故為骨架型微生物礁。后者具兩種結(jié)構(gòu)單元，下部為團(tuán)塊-凝塊礁基，上部為綿層狀藍(lán)細(xì)菌鈣化骨架。潮下低能環(huán)境發(fā)育黏結(jié)型微生物礁，礁體主要由凝塊石構(gòu)成，見少量鈣化后的藍(lán)細(xì)菌集合體，但不具支撐作用，微生物礁支撐體主要為黏結(jié)的泥晶基質(zhì)。藍(lán)細(xì)菌的生長發(fā)育、EPS鈣化控制微生物礁的建設(shè)，而藍(lán)細(xì)菌類型受環(huán)境控制，因此不同沉積環(huán)境發(fā)育的微生物礁類型各異。

圖6 川北米倉山地區(qū)燈影組微生物碳酸鹽巖沉積模式Fig.6 Microbial carbonate sedimentary model of the Dengying Formation in the Micang Mountain area, North Sichuan

4 意 義

早期的研究已注意到燈影組白云巖中的“藍(lán)綠藻”具備富集鎂離子的能力，可能有助于白云巖的原生沉淀[7]；但是，長期以來由于缺乏在常溫常壓下成功合成白云石的現(xiàn)代模擬實例，原生白云石化模式一直備受質(zhì)疑。Vasconcelos(1995)研究小組采用厭氧菌作為媒介，在常溫常壓下克服了原生白云石化的化學(xué)動力學(xué)障礙，成功誘導(dǎo)合成了原生白云石[45]，證實了自然環(huán)境下白云石可以直接沉淀。四川盆地北緣燈影組中大套質(zhì)純的微生物白云巖很可能為原生成因，藍(lán)細(xì)菌生長發(fā)育活動對原生白云石的沉淀起著積極的作用，但兩者間的具體聯(lián)系還需深入研究。

5 結(jié) 論

a.米倉山地區(qū)燈影組白云巖中發(fā)育大量絲狀、球狀藍(lán)細(xì)菌，前者形態(tài)分為管型(部分為葛萬菌)、疊層型、凝塊型，后者主要形成了大量的腎形菌，及少量形態(tài)保存較差的附枝菌。這些藍(lán)細(xì)菌在巖石中的保存條件主要受控于藍(lán)細(xì)菌EPS鈣化作用，以及后期的成巖作用。

b.本區(qū)微生物碳酸鹽巖有疊層石、凝塊石；而與微生物作用相關(guān)的白云巖顆粒為團(tuán)塊、核形石、礁屑；部分砂屑被藍(lán)細(xì)菌鉆孔改造。

c.藍(lán)細(xì)菌群落類型受環(huán)境控制，具分帶性，因而造成了本區(qū)微生物巖的分帶性。

d.本區(qū)發(fā)育2種類型的微生物礁：黏結(jié)型微生物礁和骨架型微生物礁。

e.燈影組微生物白云巖很可能為原生微生物成因，其原始沉積相帶，以及后期的深埋溶蝕作用對于儲集層發(fā)育具有重要控制作用；但是微生物巖成巖演化、儲集空間演化的具體過程極其復(fù)雜，值得更加深入、系統(tǒng)地研究。

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