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微生物席的特征和属性:微生物席沉积学的理论基础

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古地理学报 2014年第3期16卷 285-304页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

微生物席是一个特别的微生物群落,构成了地球上形成最早、延续时间最长的生态系,这已经成为共识。但是,由于微生物席生物构成的复杂性、发育环境和产物的多样性,对微生物席的属性还存在不同的答案。不同的答案意味着不同的研究领域,因... 详细信息

微生物席是一个特别的微生物群落,构成了地球上形成最早、延续时间最长的生态系,这已经成为共识。但是,由于微生物席生物构成的复杂性、发育环境和产物的多样性,对微生物席的属性还存在不同的答案。不同的答案意味着不同的研究领域,因为对一个基本问题,即"究竟什么是微生物席",要获取一个单一的答案几乎是不可能的。微生物席定义的多重性答案,最终就成为地球生物学框架下一个年轻的沉积学分支——"微生物席沉积学"的概念体系和理论基础。最为重要的是,要穿越成岩作用"过滤器",去了解地质历史时期的微生物席建造物的生长机理和发育过程,还存在若干的困难,这些困难表现在几个重要的现象之中,如:(1)寒武纪叠层石中的底栖鲕粒;(2)中元古界灰岩层面上特别的MISS(微生物诱发的沉积构造);(3)中元古界叠层石白云岩序列中的凝块石。因此,基于微生物席的属性和特征所蕴含的微生物席的多样化定义,介绍微生物席沉积学的理论体系,对于深入理解这一年轻分支学科的现状和进一步发展具有特别重要的意义。

关键词：特征和属性微生物席微生物席沉积学

微生物碳酸盐岩分类体系的修订:对灰岩成因结构分类体系的补充

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地学前缘 2007年第5期14卷 222-234页

作者：梅冥相中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室

微生物沉积作用在前寒武纪地层中普遍发育,在显生宙的一些地层中也较为发育。在碳酸盐岩地层之中,以叠层石为代表的微生物岩尤为引人注目。经过长期研究,2000年Riding曾经将微生物碳酸盐岩分为叠层石、凝块石、树形石和均一石4大类型。... 详细信息

微生物沉积作用在前寒武纪地层中普遍发育,在显生宙的一些地层中也较为发育。在碳酸盐岩地层之中,以叠层石为代表的微生物岩尤为引人注目。经过长期研究,2000年Riding曾经将微生物碳酸盐岩分为叠层石、凝块石、树形石和均一石4大类型。实际上,核形石以其较为广泛的发育和特殊的微组构也应该作为一种典型的微生物碳酸盐岩类型而纳入微生物碳酸盐岩的分类体系之中,而不能简单地作为球状叠层石。而那些纹理石灰岩,较厚的纹理和较深的产出沉积环境与叠层石形成明显的区别,也应该作为一种微生物碳酸盐岩的类型。生物沉积作用所形成的碳酸盐岩,以生物礁岩最为典型,在20世纪70年代曾经被Embry和Kloven归为骨架岩、障积岩、粘结岩三大类型,后来又增加了胶结岩,这是对20世纪50年代Folk、Dunham关于灰岩成因结构分类体系的良好补充。这些生物礁岩石以其高能量形成环境而有时又几乎见不到颗粒而与"颗粒含量越高沉积环境的能量越高"的基本理念不相符,所以Wright在1992年将它们归为生物作用类岩石,从而将灰岩划分为沉积作用、生物作用、成岩作用三大类。根据该分类,Folk和Dunham所描述的分类则属于沉积作用类灰岩,而Embry和Kloven所描述的生物礁岩石则归为生物作用类灰岩。微生物碳酸盐岩,总体上构成生物作用类碳酸盐岩中的粘结岩类,以其明显的微生物作用特点而具有自己的分类体系;它不但作为生物礁岩石的主要类型,而且也常常以生物礁、生物层和生物丘三种形式发育在地层之中。因此,上述概念和认识的进步,在强调微生物沉积作用的重要性的同时,有必要将微生物碳酸盐岩重新分为6大类:叠层石、凝块石、核形石、树形石、纹理石和均一石。

关键词：核形石纹理石微生物碳酸盐岩分类体系的修订

冥古宙的地层学属性:了解地球形成初期古地理背景和演变历史的重要线索

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古地理学报 2016年第4期18卷 513-524页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

在现行的前寒武纪地质年代表中,由于太古宙底界没有得到很好的定义,只是被粗略地置于大约4000Ma,因此也造成了一个没有得到较好定义的"冥古宙"。2个重要的发现促使学者们对冥古宙的地层学属性进行修订:(1)在西澳大利亚Jack山脉太古宙... 详细信息

在现行的前寒武纪地质年代表中,由于太古宙底界没有得到很好的定义,只是被粗略地置于大约4000Ma,因此也造成了一个没有得到较好定义的"冥古宙"。2个重要的发现促使学者们对冥古宙的地层学属性进行修订:(1)在西澳大利亚Jack山脉太古宙砾岩中发现了真正古老的锆石晶体,其不仅可将地层时代延伸到4404Ma,而且包含了有关地球早期环境条件较为丰富的信息;(2)在加拿大北部发现了大约4030Ma的Acasta片麻岩。根据这些发现,并结合月球和陨石的测年数据,就产生了大量有关太阳系和地球早期历史的新知识,包括太阳系与地球的形成、初生地球时期的重要变化及其物质记录和生命的起源及早期进化,这成为修订冥古宙地层学属性的重要基础。修订后的冥古宙代表了地球演变历史的最早时段,即从太阳系和地球在T0=4567Ma的形成,一直延续到地球上最古老岩石的出现(4030Ma)。冥古宙还可被进一步划分为2个代:(1)"混沌代"(4567Ma—4404±8Ma);(2)"杰克山代"或"锆石代"(4404±8Ma—4030Ma)。由于没有保存相应的地层记录,因此冥古宙顶界(4030Ma)与底界(4567Ma)的年龄值,仅为一个计时性的年代界限。上述这个被赋予了明确地层学属性的冥古宙,不仅代表了前寒武纪地层学研究的一个重要进展,而且也为深入了解地球早期演变历史提供了许多重要的理念。

关键词：前寒武纪冥古宙混沌代锆石代地层学属性

Genetic Types of Meter-Scale Cyclic Sequences and Fabric Natures of Facies Succession

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Journal of Earth Science 2000年第4期19卷 3-10页

作者： mei mingxiang Xu Debin Zhou Hongrui Institute of Earth Sciences and Natural Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083

Different genetic types of meter-scale cyclic sequences in stratigraphic records result from episodic accumulation of strata related to Milankovitch cycles. The distinctive fabric natures of facies succession result from the sedimentation governed by different sediment sources and sedimentary dynamic conditions in different paleogeographical backgrounds, corresponding to high-frequency sea-level changes. Naturally, this is the fundamental criterion for the classification of genetic types of meter-scale cyclic sequences. The widespread development in stratigraphic records and the regular vertical stacking patterns in long-term sequences, the evolution characters of earth history and the genetic types reflected by specific fabric natures of facies successions in different paleogeographical settings, all that show meter-scale cyclic sequences are not only the elementary working units in stratigraphy and sedimentology, but also the replenishment and extension of parasequence of sequence stratigraphy. Two genetic kinds of facies succession for meter-scale cyclic sequence in neritic-facies strata of carbonate and clastic rocks, are normal grading succession mainly formed by tidal sedimentation and inverse grading succession chiefly made by wave sedimentation, and both of them constitute generally shallowing upward succession, the thickness of which ranges from several tens of centimeters to several meters. The classification of genetic types of meter-scale cyclic sequence could be made in terms of the fabric natures of facies succession, and carbonate meter-scale cyclic sequences could be divided into four types: L-M type, deep-water asymmetrical type, subtidal type and peritidal type. Clastic meter-scale cyclic sequences could be grouped into two types: tidal-dynamic type and wave-dynamic type. The boundaries of meter-scale cyclic sequences are marked by instantaneous punctuated surface formed by non-deposition resulting from high-frequency level changes, which include

关键词： genetic types fabric natures of facies succession meter-scale cyclic sequences.

从正常海退与强迫型海退的辨别进行层序界面对比:层序地层学进展之一

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古地理学报 2010年第5期12卷 549-564页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

针对类型1和类型2层序定义过程之中所存在的概念体系的不协调,1988年以后的层序地层学发生了较多的变化,这些变化代表了层序地层学的重要进展之一。这些变化包括:(1)成因地层层序的提出,表明了一个"水下不整合面"——最大海泛面也可以... 详细信息

针对类型1和类型2层序定义过程之中所存在的概念体系的不协调,1988年以后的层序地层学发生了较多的变化,这些变化代表了层序地层学的重要进展之一。这些变化包括:(1)成因地层层序的提出,表明了一个"水下不整合面"——最大海泛面也可以作为层序界面;(2)将强迫型海退沉积的顶面作为层序界面,是为了始终将层序界面置于海平面变化的最低点,从而与全球海平面变化曲线保持一致;(3)海侵—海退层序模式,似乎代表了层序地层学的简单化;(4)淹没不整合型层序,代表了快速海侵事件的产物。这些变化的基础是将强迫型海退与正常海退区分开,以便能更准确地将暴露不整合面(subaerial unconformity,也有学者译为陆上不整合面)所形成的层序界面与"可以对比的整合面"进行对比。也就是说,层序内部地层的叠加形式是对沉积作用速率变化与基准面变化相互作用的响应,而且每一种叠加形式还代表了独特沉积的成因类型(即"海侵的"、"正常海退的"以及"强迫型海退的沉积"),对这些过程的研究即为层序地层学研究的核心内容。因此,从正常海退与强迫型海退的区别去追索不整合面所构成的层序界面的水下整合部分——"可以对比的整合面",产生了不同的认识及其所代表的不同的层序地层模式,最终代表了层序地层学从1988年以来的重要进展之一。追索这个重要进展,对于深入理解层序地层学的发展具有重要意义。

关键词：正常海退强迫型海退层序地层模式层序地层学

长周期层序形成机制的探索:层序地层学进展之二

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古地理学报 2010年第6期12卷 711-728页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

将不整合面所限定的地层单位定义为层序,赋予这种层序以"构造旋回"的概念;将"不整合面及其可以对比的整合面"所限定的地层单位定义为"沉积层序",简称为"层序",并将沉积层序的形成过程解释为海平面变化过程。如果将前者作为"构造层序",... 详细信息

将不整合面所限定的地层单位定义为层序,赋予这种层序以"构造旋回"的概念;将"不整合面及其可以对比的整合面"所限定的地层单位定义为"沉积层序",简称为"层序",并将沉积层序的形成过程解释为海平面变化过程。如果将前者作为"构造层序",则这种层序代表了二级层序,新定义的"沉积层序"则属于三级层序。概念的调整和变化意味着层序存在一个级别或序次问题。地质学家长期研究的结果表明,海平面变化主要存在两种基本的驱动机制,一种是由于构造运动所造成的"洋盆体积"的变化,另一种是气候变化所造成的地球极地冰盖消长而最终产生的海水体积的变化;前者所造成的变化以周期长、速度慢为特征,被简称为"构造型海平面变化",后者所产生的变化则以高频率和高速率为特征,被简称为"冰川型海平面变化"。根据上述概念,显生宙可识别出两个一级旋回,并可以进一步划分为6个二级层序(Sloss模型)或13个二级层序(Vail模型),显生宙二级层序划分的差别反映了长周期层序形成机制研究的一些重要变化和进展。对长周期层序形成机制的研究,除了考虑地球本身的构造活动所造成的洋盆体积的变化以外,地质学家们还将一级旋回与银河年旋回对应、二级旋回与银道面旋回对应、三级旋回与奥尔特星系旋回对应起来进行更大范围的思考和探索,也为研究长周期层序形成的最终驱动机制提供了一个重要的思考途径。如果把对Exxon层序地层模式概念体系不协调的研究而产生的各种层序地层模式作为层序地层学的第1个进展,长周期层序形成机制的研究则可以作为层序地层学的第2个进展。包括:(1)把来自于显生宙的一些重要模型和概念应用到前寒武纪,由此在更长的时间框架内探索一级旋回与超大陆旋回的成因联系;(2)二级旋回与地球水圈和大气圈演变的成因关联;(3)进一步总结三级旋回的形成机制。追索这方面的进展,可以更加深入地理解当年Exxon科学家们将层序形成机制归因于海平面变化的初衷以及所包含的科学意义,从而有利于今后的深入研究。

关键词：层序级别形成机制层序地层学进展

从3个科学理念简论沉积学中的“白云岩问题”

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古地理学报 2012年第1期14卷 1-12页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

作为碳酸盐岩的重要类型,白云岩的成因机理和时空分布规律,一直是沉积学重要的研究主题之一。沉积学家已经建立了众多的白云石化模式,并用来解释各种白云岩的成因。然而,白云石在地表条件下的形成过程和机理,一直没有得到实验室条件下... 详细信息

作为碳酸盐岩的重要类型,白云岩的成因机理和时空分布规律,一直是沉积学重要的研究主题之一。沉积学家已经建立了众多的白云石化模式,并用来解释各种白云岩的成因。然而,白云石在地表条件下的形成过程和机理,一直没有得到实验室条件下的模拟和证实,所以白云岩的成因就成为沉积学的难题,即沉积学中的"白云岩问题"。白云岩形成的作用被简称为白云石化作用,同时作为碳酸盐岩成岩作用机制的类型之一,代表了科学理念的第1个变化;立足于前寒武纪白云岩原生沉积组构的精美保存,从早先的"原生白云石沉淀"的假设到后期的"拟晶白云石化作用"模式的提出,代表了科学理念的第2个重要变化;微生物作用有助于白云石沉淀而出现的"微生物白云石化作用"的模式,似乎代表了沉积学家对沉积学中的"白云岩问题"的探索和研究之中的第3个重要的科学理念进步。追逐上述科学理念的变化和进步,将会更加深入了解科学家们对"白云岩问题"研究和探索的重要进展。

关键词：白云岩问题碳酸盐沉积学研究进展

从旋回的有序叠加形式到层序的识别和划分:层序地层学进展之三

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古地理学报 2011年第1期13卷 37-54页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

在Exxon层序地层学概念体系中,由不整合面及其可以对比的整合面所限定的地层单位被定义为层序,即三级沉积层序;构成三级层序的单元为体系域,体系域由若干准层序和准层序组所组成。基于海岸沉积的层序地层模式,准层序被定义为"由海泛面... 详细信息

在Exxon层序地层学概念体系中,由不整合面及其可以对比的整合面所限定的地层单位被定义为层序,即三级沉积层序;构成三级层序的单元为体系域,体系域由若干准层序和准层序组所组成。基于海岸沉积的层序地层模式,准层序被定义为"由海泛面所限定的层或层组组成的一个相对整合的序列";作为准层序界面的海泛面被进一步定义为:一个将老地层与新地层分开的面,穿过该面存在一个突然的"水深加深"。因此,从海泛面到准层序,其定义由于不具有普遍性而表现出欠完整性。虽然类似级别的地层单元后来又被Exxon的科学家修改为"高频层序",但是,准层序这个欠完整的概念一直被广泛使用着。与层序地层学的Exxon时代大致同步,或者在更早的时期,地质学家就已经注意到那些由岩层所构成的沉积旋回,以"洛非尔旋回层"为典型代表;这种类似的旋回性沉积记录,后来被进一步定义为"米级旋回",而且将米级旋回进一步解释为异成因机制控制下的自旋回沉积过程(间断—加积—旋回机制;PAC机制)的产物,这种异成因机制是与米兰柯维奇旋回相关的极地冰盖的消长所造成的海水体积变化,以及由这种数万年至数十万年级别的海水体积变化所产生的高频海平面变化旋回。这些厚度为数厘米至数米的沉积旋回,在长周期三级层序中常常构成有序的叠加形式,这种叠加形式成为研究三级层序内沉积趋势变化的主要标志。再者,对与米兰柯维奇旋回存在成因关联的沉积旋回的研究,成为另一个地层学分支——旋回地层学的主要内容。如果说对Exxon层序地层学概念体系不协调的研究是第1个进展、对长周期层序的形成机制的探索为层序地层学的第2个进展,那么,从旋回的有序叠加形式到层序的识别与划分,不但表现出了旋回地层学和层序地层学的交融,而且也代表了层序地层学的第3个重要进展。

关键词：准层序沉积旋回沉积层序层序地层学进展之三

关于“超微细菌”的争论:灰岩成因研究的重要驱动力

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古地理学报 2011年第4期13卷 363-374页

作者：梅冥相中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

在高倍(>50000×)扫描电子显微镜(SEM)、原子显微镜(AFM)或透射电子显微镜(TEM)下,那些在岩石和矿物中所见到的纳米级别的物体常常吸引了地质学家们的注意。这些物体大小在25～300nm之间,多呈球状、棒状或卵圆状;对这些物体的成因,存在... 详细信息

在高倍(>50000×)扫描电子显微镜(SEM)、原子显微镜(AFM)或透射电子显微镜(TEM)下,那些在岩石和矿物中所见到的纳米级别的物体常常吸引了地质学家们的注意。这些物体大小在25～300nm之间,多呈球状、棒状或卵圆状;对这些物体的成因,存在不同的看法而导致了剧烈的争论。因为这些物体与真菌中的球菌和杆菌总体相似,而且它们总是以链状或束状的形式产出,所以被解释为细菌的"侏儒形式"或"超微细菌",或者是它们的化石对等物即"超微化石"。对于超微细菌的存在,来自于地质学角度的反对聚焦在这个级别的特征物可能存在多重成因,如微矿物包裹体或结晶学的边缘效应;从生物学角度看,对于独立生命所必需的所有构成来讲,直径小于140nm的球状体实在是太小了。因此,产生于世纪之交的这场争论,迄今还在持续着。尽管这场争论还没有一个肯定的结论,但是,它却成为研究灰岩成因的重要驱动力。

关键词：超微细菌超微化石争论细菌成核作用碳酸盐沉积学