濟(jì)南長清地區(qū)寒武紀(jì)核形石與鮞粒灰?guī)r對(duì)比研究

孫彬　欒亨勝　孟令東

摘 要：通過對(duì)核形石灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r的巖石學(xué)特征和化學(xué)特征的對(duì)比研究，以期為微生物灰?guī)r的形成機(jī)制提供理論依據(jù)。核形石灰?guī)r常與生物碎屑灰?guī)r共生，亮晶膠結(jié)；鮞粒灰?guī)r多以亮晶膠結(jié)為主，少含泥晶。核形石灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r所含礦物種類和含量基本相同，普通灰?guī)r要比微生物灰?guī)r晶體密度大，晶體半高寬（FWHM）可以反映晶體發(fā)育程度，核形石灰?guī)r的半高寬較大，說明微生物灰?guī)r結(jié)晶度低于普通灰?guī)r，可能是因?yàn)槲⑸锸沟V物發(fā)生一定程度的晶格畸變。

關(guān)鍵詞：核形石灰?guī)r；鮞粒灰?guī)r；巖石學(xué)特征；化學(xué)特征；寒武紀(jì)

近年來，碳酸鹽巖的研究越來越熱，特別是對(duì)其中的微生物碳酸鹽巖越來越重視。但是，微生物灰?guī)r與非微生物灰?guī)r的性質(zhì)對(duì)比，很少被作為研究的重點(diǎn)。文章就是通過一系列野外觀察與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，通過對(duì)核形石灰?guī)r與鮞粒灰?guī)r進(jìn)行對(duì)比研究，找到微生物灰?guī)r與非微生物灰?guī)r在組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面的異同，進(jìn)而為微生物灰?guī)r的形成機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于魯西地塊的濟(jì)南市長清地區(qū)，魯西地塊是華北板塊的一個(gè)地質(zhì)分區(qū)，位于華北板塊的中東部，主要包括山東西南部地區(qū)。魯西地塊的構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，從早古生代早中期開始接受沉積，形成出露良好的寒武-奧陶系沉積序列。研究區(qū)內(nèi)古生代寒武紀(jì)地層，自下而上包括朱砂洞組、饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組，其中發(fā)育各種類型碳酸鹽巖。自Riding（1991 a）對(duì)魯西地區(qū)寒武系微生物碳酸鹽巖做了詳細(xì)分類之后，對(duì)于該地區(qū)微生物巖的研究越來越多。同時(shí)，該地區(qū)廣泛發(fā)育鮞粒灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r等非生物灰?guī)r，為進(jìn)行性質(zhì)對(duì)比分析提供了基本條件。

2 巖石學(xué)特征

文章研究對(duì)象主要是核形石灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r，灰?guī)r的巖石學(xué)特征主要是指灰?guī)r的野外特征和偏光顯微鏡下的顯微特征。

文章中所取核形石樣品，所屬層位是饅頭山饅頭組剖面，位于饅頭組頁巖中段。基質(zhì)以亮晶膠結(jié)物為主，核形石直徑一般大于2cm，形狀為圓形或橢圓形，橢球形核形石長約1-3cm，高1cm，圓形核形石長約1-3cm。共生組份為生物碎屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r和內(nèi)碎屑，與大量生物碎屑共生。生屑排列雜亂，大小不均，其中生屑主要是三葉蟲。鮞粒主要是同心鮞，內(nèi)碎屑主要是泥晶粒屑。上下均為含生物碎屑鮞粒的灰?guī)r。顯微鏡下觀察核形石，如圖1，核形石灰?guī)r中與核形石共生的組分很多，主要以鮞粒、生物碎屑為主。其中鮞粒主要為同心鮞。生屑主要為三葉蟲碎屑，三葉蟲碎屑一般較破碎，三葉蟲形態(tài)不同，有的呈彎曲狀，有的帶小彎鉤，還有的圓形十字消光。核形石核心一般是三葉蟲碎屑，紋層是泥晶，核形石被亮晶膠結(jié)。

鮞粒灰?guī)r主要取自饅頭山剖面。鮞粒一般小于0.2cm，個(gè)別比較大的可達(dá)到豆粒大小。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，鮞粒灰?guī)r主要是同心狀，一般為亮晶膠結(jié)，沒有或少含泥晶，說明形成環(huán)境是淺水高能環(huán)境，鮞粒形狀各異，有正常鮞，也有復(fù)鮞，既存在同心狀，也有放射狀。有時(shí)候與核形石、樹形石等共生。

3 X射線衍射分析

利用X射線衍射（XRD）分析樣品的礦物成分及晶體發(fā)育狀況。所取核形石樣品，采自饅頭山剖面。樣品既有核形石核心部分CQMTON-1HE，CQMTON-2HE，也有核形石周邊的基質(zhì)CQMTON-2。如圖2所示，核形石的礦物組成主要是方解石，還有石英。計(jì)算可知，CQMTON-1的方解石含量占95.2%，石英含量4.8%。CQMTON-2的方解石含量占96.4%，石英含量6.2%。鮞粒灰?guī)r取樣主要取自饅頭山剖面，樣品標(biāo)號(hào)CQZX-2，CQZX-4和CQMT-17。圖3所示， CQZX-2，CQZX-4礦物成分以碳酸鈣為主，還有少量石英成分，CQMT-17則以方解石為主。三種鮞粒灰?guī)r的石英含量從3.2%到6.7%，方解石從93.2%到96.8%，變化不大。

核形石與鮞粒灰?guī)r進(jìn)行對(duì)比分析，可以得出，微生物灰?guī)r與普通灰?guī)r不僅所含礦物種類相同，而且各礦物百分含量基本相同。微生物灰?guī)r和普通灰?guī)r的礦物都是方解石為主，不同灰?guī)r中方解石的晶體發(fā)育可以通過晶胞參數(shù)進(jìn)行比較。MDI Jade軟件計(jì)算晶胞參數(shù)，微生物灰?guī)r晶體c/a為3.517，晶體密度2.7315g/cm3；普通灰?guī)rc/a為3.415，晶體密度2.749g/cm3。由此說明普通灰?guī)r要比微生物灰?guī)r晶體密度大。晶體半高寬（FWHM）可以反映晶體發(fā)育程度，微生物灰?guī)r的半高寬平均值0.1895，普通灰?guī)r半高寬為0.167，微生物灰?guī)r的半高寬明顯增大，說明普通灰?guī)r結(jié)晶度高于微生物灰?guī)r，可能是微生物使礦物發(fā)生一定程度的晶格畸變。

4 結(jié)束語

通過灰?guī)r野外觀察和鏡下分析，核形石灰?guī)r一般與生物碎屑灰?guī)r共生，亮晶膠結(jié)，夾雜有大量生物碎屑和鮞粒，個(gè)體較大，長2-3 cm，橢球或球形；鮞粒灰?guī)r多以亮晶膠結(jié)為主，沒有或少含泥晶。微生物灰?guī)r與普通灰?guī)r礦物成分都是以方解石、石英為主，各礦物的百分含量上也沒有明顯區(qū)別。鮞粒灰?guī)r要比核形石灰?guī)r晶體密度大。晶體半高寬可以反映晶體發(fā)育程度，核形石灰?guī)r的半高寬平均值大于鮞粒灰?guī)r，說明普通灰?guī)r結(jié)晶度高于微生物灰?guī)r，可能是微生物使礦物發(fā)生一定程度的晶格畸變。

參考文獻(xiàn)

[1]趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].北方石油工業(yè)出版社，2001，15.

[2]梅冥相，馬永生，周上康，等.碳酸鹽沉積學(xué)導(dǎo)論[M].北京：地震出版社，1997：32-36.

[3]梅冥相.從凝塊石概念的演化論微生物碳酸鹽巖的研究進(jìn)展[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2007，26（6）：1-9.

[4]劉偉.寒武紀(jì)鮞粒灰?guī)r中的微生物印記研究[D].陜西：西北大學(xué)，2010.