苏北盆地金湖凹陷古新统阜二段湖相碳酸盐岩沉积特征研究

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作者周学文
来源中国地质大学(北京)
出版年2021
摘要
中国东部古近系湖相碳酸盐岩地层中常见富含管状化石生物丘建造,自1970年代末至今,此类管状化石一直被认为是海侵湖盆所带来的海生多毛纲虫管。然而,与之伴生大量非海相生物和藻类化石均与海生虫管和海侵解释相矛盾。本文选取中国东部管状化石最丰富的苏北盆地金湖凹陷阜二段碳酸盐岩作为研究对象,旨在明确阜二段大量管状化石的古生物类别和古生态意义,及其所在碳酸盐岩层系岩石学、矿物学和沉积学特征。金湖凹陷阜二段碳酸盐岩按照岩石原始组构特征(是否有机粘结)和主控因素(沉积/生物/成岩作用)可分为3类7种:1)机械沉积型碳酸盐岩(灰泥岩、颗粒灰泥岩、漂砾岩、灰泥颗粒岩和颗粒岩)、2)生物沉积型碳酸盐岩(粘结岩)和3)成岩型碳酸盐岩(胶结岩)。粘结岩具微生物成因的凝块状、树枝状、纹层状和细丝状泥晶组构,而胶结岩具球状、扇状和树枝状亮晶方解石组构。阜二段碳酸盐岩不含蒸发岩矿物,主要矿物为方解石和白云石,次要矿物为长石、石英、磷灰石、黄铁矿和各类黏土矿物,个别样品存在少量重晶石和方沸石胶结物。阜二段大量管状化石为陆相昆虫纲毛翅目幼虫(石蚕)的管状巢穴遗迹化石(石蚕巢),而非海生多毛纲虫管。石蚕巢多呈微弯锥形管状,管壁具单圈或多圈嵌套结构,由大小相近颗粒规则粘结而成,也有少数纯丝质虫管不粘结颗粒。石蚕巢通常原地堆积于滨岸带稳定基底之上,常被碳酸盐岩纹层包裹形成与岸线平行展布的石蚕巢泉华丘/微生物丘。阜二段碳酸盐岩主要形成于湖侵域早期,覆盖在低位域三角洲平原砂泥岩和玄武岩台地顶部初始湖泛面之上,凹陷西部发育大面积浪控高能碳酸盐岩台地-斜坡沉积体系,其中发育6种相类型:台内颗粒滩、砂质滩坝、石蚕巢泉华丘、台缘石蚕巢微生物丘、斜坡碳酸盐岩重力流沉积和半深湖-深湖相页岩和泥岩。凹陷东部玄武岩建造之上发育小范围低能碳酸盐岩台地-斜坡沉积体系,相类型与西部类似,但缺乏石蚕巢泉华丘沉积,整体灰泥含量更高,沉积厚度和范围更小。阜二段碳酸盐岩沉积于弱碱性淡水-半咸水湖泊边缘,拉张断陷的构造背景,断层间坡折带和玄武岩台地古地貌特征,湿热多雨古气候条件,浅水透光水体环境,石蚕生物学特性(一化性、生活于浪控浅水透光带、群聚结蛹和富集在泉水溢流带习性)、微生物作用(微生物自身钙化、新陈代谢和胞外聚合物作用)、富钙泉水/地下水与碱性湖水混合作用、风浪作用等因素共同控制着阜二段湖相碳酸盐岩形成、沉积特征与分布规律。

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