河南寒武纪碳酸盐岩中的核形石及其生物成因与沉积特征

摘要

河南寒武系第三统馒头组二、三段和张夏组碳酸盐岩中发育了大量的核形石。本文应用“将今论古”的现实主义原理，对核形石的宏观形态、微观结构、微生物化石组成及钙化作用、沉积特征、控制因素以及分布模式等方面进行了深入研究，为揭示核形石的成因及寒武纪微生物与后生动物之间的协同演化关系提供依据。 根据核形石的形态、核心、圈层结构等特征，本文建立了研究区核形石的分类方法。研究区共发育8种类型核形石，包括包括类型I球形、椭球形规则纹层核形石；类型II球形、椭球形不规则纹层核形石；类型III球形、椭球形砾屑核心核形石；类型 IV 长卵形不规则纹层核形石；类型 V 帽状不规则纹层核形石；类型VI花瓣状不规则纹层核形石；类型VII长卵形生屑核心核形石；类型VIII不规则状不规则纹层核形石等。 葛万菌化石大量保存在河南寒武纪核形石中。偏光显微镜下，葛万菌丝状体之间呈略弯曲的无分枝、不分节、细长管状，相互缠绕叠复；单管由深灰色的管壁（胶鞘）和中间明亮的管芯（细胞列）组成。在电子显微镜下，葛万菌的管壁由直径1-2μm沿径向放射排列的粒状或短柱状方解石组成，为葛万菌光合作用诱导产生的生物矿物；管芯直径10-20μm，长度50-200μm不等，由圆柱状方解石组成，为成岩期重结晶所致。根据葛万菌的显微结构，结合现代管状蓝细菌的特征，葛万菌由短杆状细胞而非球状细胞组成，其结构应为由短杆状细胞组成的细胞列、细胞壁和细胞外的胶鞘。 从馒头组二段、三段到张夏组，研究区核形石的分布与成因环境具有明显的差异。馒头组二段沉积期，含核形石地层由鲕粒灰岩夹核形石灰岩组成。核形石灰岩在研究区多以透镜状产出，厚度薄而且不稳定，延伸长度小，常常很快尖灭，与叠层石在区域上相互转变，多形成于滨岸鲕粒滩滩间或滩后洼地环境。馒头组三段沉积期，含核形石地层由鲕粒灰岩与含有核形石的微生物丘组成。核形石灰岩发育规模明显加大且厚度稳定，以层状分布，有时呈不规则状与叠层石、凝块石镶嵌成厚层状产出，多形成于台地鲕粒滩滩间局限海环境。张夏组下部沉积期，含核形石地层由鲕粒灰岩与核形石灰岩交互发育为特征。核形石灰岩厚度稳定，呈多层状产出，形成于台地鲕粒滩滩间海环境。 从研究区核形石的特征可以看出，后生动物的匮乏和寒武纪第三世特殊的古环境状态是本区核形石产生的决定性因素；水动力条件的高、低决定了核形石的外部形态；持续动荡的高能条件、陆源泥质的大量注入或后生动物对沉积底质的破坏均可导致了核形石的消亡。

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