山東萊蕪九龍山寒武紀(jì)張夏組核形石灰?guī)r分類及沉積環(huán)境探討

遲乃杰，韓作振，單偉，孫雨沁，熊玉新，劉傳娥

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；2.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590；3.山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

核形石是分泌黏液的藻菌類在生長過程中捕獲、黏結(jié)碎屑物質(zhì)和碳酸鈣質(zhì)點(diǎn)，圍繞核心加積而成的，非固著生長的紋層狀結(jié)核體[1-2]。核形石一般由核心(core或nucleus)和紋層(cortex或coating)2個基本單元組成。核心是其形成的基礎(chǔ)，以巖屑、生物碎屑等為主，決定核形石形成初期的紋層類型及初期外部形態(tài)；紋層圍繞核心呈層狀分布，形態(tài)為近同心多層環(huán)狀、單層環(huán)狀和不規(guī)則狀，紋層類型以暗色泥晶紋層、暗色葛萬菌紋層、微晶方解石紋層及亮晶方解石紋層等為主。

國內(nèi)外學(xué)者對許多地區(qū)及地層產(chǎn)出的核形石灰?guī)r進(jìn)行了廣泛而深入的研究，研究內(nèi)容包括核形石的生長過程、沉積環(huán)境、成因及分類等[3-23]。但對山東萊蕪寒武系張夏組地層中產(chǎn)出的核形石灰?guī)r研究相對較少。寒武系張夏組地層中產(chǎn)出的核形石灰?guī)r具有豐富多樣的核心與紋層組合，是研究核形石生長過程、沉積環(huán)境、成因等的理想對象。該文通過大比例尺野外剖面實(shí)測與觀察，從其產(chǎn)出形態(tài)、紋層、基質(zhì)類型以及生物組合等角度，對山東萊蕪九龍山寒武系張夏組產(chǎn)出的核形石灰?guī)r進(jìn)行詳細(xì)的微相研究，并分析了該地區(qū)核形石灰?guī)r的形成環(huán)境。通過該次在山東萊蕪九如山張夏組核形石灰?guī)r的研究，以期對微生物碳酸鹽巖核形石研究補(bǔ)充與完善，同時(shí)對山東魯西地區(qū)巖相古地理及層序地層學(xué)研究提供重要的理論支持。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1—寒武紀(jì)饅頭組；2—寒武紀(jì)張夏組；3—寒武紀(jì)崮山組；4—寒武紀(jì)炒米店組；5—奧陶紀(jì)三山子組；6—奧陶紀(jì)馬家溝組；7—第四紀(jì)沂河組；8—前寒武紀(jì)花崗巖；9—圖b；10—圖c；11—村莊；12—寒武紀(jì)地層位置；13—剖面位置；14—省界圖1 萊蕪九龍山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖

山東萊蕪九龍山寒武紀(jì)張夏組的巖石地層主要分為下灰?guī)r段、盤車溝頁巖段、上灰?guī)r段，主要包括鮞?；?guī)r、泥晶灰?guī)r、頁巖、生屑灰?guī)r及多種微生物巖，微生物巖約占30%，主要包括凝塊石、樹形石、核形石、疊層石和附枝菌格架微生物巖。該次研究的核形石灰?guī)r產(chǎn)出于該區(qū)張夏組下灰?guī)r段上部，橫向連續(xù)但厚度變化較大，厚度0.3～0.9m不等(圖2)。

2 核形石灰?guī)r的顆粒類型及特征

碳酸鹽巖中的顆粒類型及特征是分析沉積環(huán)境的重要依據(jù)。張夏組核形石灰?guī)r層段中主要含有的顆粒類型包括核形石、鮞粒、生物碎屑、內(nèi)碎屑等。

2.1 核形石

核形石核心是其形成的基礎(chǔ)，決定核形石形成初期紋層外部形態(tài)，隨著紋層厚度增大，核心對其形態(tài)的影響逐漸減弱。核心的成分間接地反映了核形石形成初期的水體環(huán)境，以泥晶球屑等為主的內(nèi)碎屑核心代表形成初期較弱水動力環(huán)境；以三葉蟲等為主的生物碎屑核心代表了初期較強(qiáng)的水動力環(huán)境。山東萊蕪九龍山地區(qū)產(chǎn)出的核形石核心成分多樣，大小不一，形狀各異。核心成分主要包括三葉蟲碎屑、泥晶碎屑、卵圓形泥晶球粒等；三葉蟲碎屑核心主要為長條形、蹄形、彎鉤拐杖形等，長約2～10mm(圖3b,3d)，同時(shí)圓形空腔的三葉蟲碎屑核心也較常見。泥晶碎屑組成的核心，直徑約0.1～0.2mm，3～4個團(tuán)狀聚集產(chǎn)出(圖4a)，主要為先期形成的泥晶、微晶方解石被打碎，之后被水體中的微生物捕獲生長而成，該類型核心形成的核形石以圓形為主。卵圓形泥晶球粒核心直徑約0.2～0.4mm，核心一般呈卵圓形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，磨圓較好，主要由泥晶碳酸鹽礦物發(fā)生凝聚作用而形成，泥晶球粒被水體中的微生物捕獲，且形成雙球核心(圖3c)。

1—鮞粒；2—核形石；3—生物碎屑；4—泥質(zhì)條帶；5—泥巖；6—目的層圖2 萊蕪九龍山寒武系張夏組下灰?guī)r段綜合柱狀圖

核形石紋層圍繞核心呈層狀分布，是核形石的組成部分。形態(tài)為近同心多層環(huán)狀、單層環(huán)狀、橢球狀、不規(guī)則狀等(圖3a,3c,3e,3f)。紋層類型以暗色泥晶紋層、暗色葛萬菌紋層、微晶方解石紋層及亮晶方解石紋層等為主(圖3f,3h)。紋層的形態(tài)及類型能較好地反映核形石形成過程中的沉積環(huán)境。即主要由泥晶、微亮晶、暗色葛萬菌紋層組成的核形石沉積環(huán)境水動力相對較弱，水體中有機(jī)質(zhì)豐富、微生物大量繁盛；而主要由亮晶方解石紋層等組成的核形石沉積環(huán)境水動力相對較強(qiáng)，不利于微生物的繁盛。相對較強(qiáng)的水動力條件下，核形石在水體中連續(xù)滾動、懸浮，微生物充分生長并發(fā)生鈣化作用，從而形成的紋層形態(tài)主要為圓形、橢球形等，且紋層連續(xù)；相對較弱的水動力條件，核形石不能充分滾動，而是沿著底部滑行或原地?fù)u擺生長，從而形成的紋層形態(tài)主要為不連續(xù)、陡坎狀等。

a，b—完整核形石，見規(guī)則亮暗紋層，放大倍數(shù)5×10；c—完整核形石，紋層明顯但發(fā)生重結(jié)晶作用，核心為兩卵形泥晶球粒，放大倍數(shù)10×10；d—部分核形石，核心為生物碎屑(三葉蟲)，放大倍數(shù)20×10；e—完整核形石，紋層較明顯但發(fā)生重結(jié)晶作用，且周邊都發(fā)生重結(jié)晶作用，放大倍數(shù)6×10；f—完整核形石，紋層明顯發(fā)生重結(jié)晶作用，為偏心核形石，頂?shù)纵^明顯，放大倍數(shù)7×10；g—核形石之間填隙物，深灰色泥晶方解石，見葛萬菌化石(箭頭)，放大倍數(shù)20×10；h—核形石紋層，見長條狀交叉分布生長的葛萬菌(箭頭)，放大倍數(shù)40×10；(注：視域直徑4mm，均為單偏光下觀察)圖3 山東九龍山中寒武世核形石特征

2.2 鮞粒

研究區(qū)核形石灰?guī)r層位上、下均發(fā)育厚層鮞?；?guī)r。通過鏡下觀察與分析，根據(jù)鮞粒包殼圈層特征將該地區(qū)的鮞粒分為同心圓鮞粒與放射狀鮞粒。

(1)同心圓鮞粒，鮞粒大多呈球形，少量呈橢球形，直徑1～3mm不等。鮞粒包殼主要由較純的亮晶方解石紋層與含有機(jī)質(zhì)較高的暗色紋層交替組成，其圈數(shù)多因重結(jié)晶或白云石化太嚴(yán)重而模糊。鮞核直徑與包殼厚度比約為1∶5，屬真鮞范疇。此類鮞粒多形成于臺地邊緣波浪簸選的高能環(huán)境或開闊臺地動能較強(qiáng)的鮞灘環(huán)境。

(2)放射狀鮞粒，呈球狀、橢球狀，直徑0.5～2mm不等。包殼主要由放射狀排列的方解石晶體組成(圖4g,4h)，鮞核直徑與包殼厚度比約為1∶5。此類鮞粒多見于張夏組底部，位于研究層位下部。分析認(rèn)為此類鮞粒形成于相對高能的環(huán)境之中，主要為潮下帶的高能帶環(huán)境[25]。

a—部分核形石，核心為泥晶碎屑，紋層較明顯但仍發(fā)生重結(jié)晶作用，放大倍數(shù)5×10；b—填隙物，3個核形石之間填隙物為深灰色泥晶方解石基質(zhì)，并見大量生物碎屑，放大倍數(shù)10×10；c—生物碎屑，雜亂分布其中，之間發(fā)生重結(jié)晶作用發(fā)達(dá)倍數(shù)5×10；d—核形石填隙物，核形石之間為發(fā)生重結(jié)晶作用的亮晶方解石，放大倍數(shù)為8×10；e—深灰色灰泥方解石，放大倍數(shù)5×10；f—發(fā)生障積作用的灰泥丘，泥晶方解石及大量生物碎屑，放大倍數(shù)5×10；g—放射狀的鮞粒灰?guī)r，放大倍數(shù)7×10；h—放射狀鮞粒灰?guī)r，之間為亮晶方解石膠結(jié)，放大倍數(shù)5×10；(視域直徑4mm，均為單偏光下觀察)圖4 山東九龍山中寒武世核形石特征

2.3 生物碎屑

研究層位中與核形石共生的生物碎屑種類較少，主要為三葉蟲碎屑，殼體均較破碎，其形狀各異，多為胸甲碎片，呈不規(guī)則的彎曲狀，帶有小的彎鉤、鋸齒狀、蹄形等。三葉蟲碎屑大小不一，0.5～2mm，分布雜亂(圖4b,4c,4f)。鏡下還可見圓形具十字消光的三葉蟲刺等。有的三葉蟲碎屑作為核形石的核心，對核形石的形成起到格架作用；有的充填與核形石之間，與核形石共生，為后期核形石灰?guī)r的沉積環(huán)境研究提供參考。

2.4 內(nèi)碎屑

內(nèi)碎屑多為砂屑，與生屑共生，形狀不規(guī)則，礫屑較少，多為棒狀。內(nèi)碎屑多由泥晶方解石組成，也見少量由球粒、鮞粒灰?guī)r破碎形成的礫屑。內(nèi)碎屑也可作為核形石的核心(圖4a)，對核形石的形成起到格架作用。

3 核形石灰?guī)r的分類及共生巖相

3.1 核形石灰?guī)r的分類及環(huán)境分析

該文通過野外大比例尺剖面實(shí)測與室內(nèi)微觀綜合分析，根據(jù)顆粒類型、基質(zhì)類型、沉積組構(gòu)、生物組合、顆粒成分及其結(jié)構(gòu)等微觀特征，將該地區(qū)產(chǎn)出的核形石灰?guī)r劃分為4類，分別為生屑質(zhì)核形石灰?guī)r、含生屑核形石灰?guī)r、含核形石生屑灰?guī)r與含核形石鮞?；?guī)r。其中生屑質(zhì)核形石灰?guī)r有兩層產(chǎn)出，而其他均產(chǎn)出一層。該4類核形石灰?guī)r相互疊加，組成中至厚層的張夏組下灰?guī)r段中產(chǎn)出的含核形石灰?guī)r，自下而上依次為：

3.1.1 含核形石生屑灰?guī)r

核形石含量約占10%～20%，生物碎屑含量約占50%～60%，以三葉蟲碎屑為主。其中核形石排列比較雜亂，呈橢圓形，長1～2cm，高5mm左右(圖5c),核心主要為三葉蟲、泥晶碎屑等。紋層類型主要為泥晶、葛萬菌紋層。核形石與三葉蟲碎屑之間的填隙物主要由深灰色的泥晶方解石組成的基質(zhì)組成。顆粒磨圓度較差，見少量鮞粒，并見深灰色微晶方解石組成的泥晶碎屑，直徑約為0.2～0.4mm。含有少量土黃色泥巖，呈團(tuán)塊狀充填其中。

該巖石類型指示的水體動能較弱，水體相對較深，從而高能帶被打碎的大量生屑搬運(yùn)在此沉積。光照較弱限制了葛萬菌等鈣化微生物生長繁盛，不利于微生物碳酸鹽巖的形成。同時(shí)該巖性主要沉積于含生屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r之間，沉積面積較小。多處見側(cè)蝕現(xiàn)象(圖5c)，分析認(rèn)為應(yīng)該為潮下水流流動過程中的離心力作用而成。根據(jù)上下接觸巖性特征與共生顆粒類型等分析認(rèn)為其沉積相帶應(yīng)該為潮下低能帶較弱的水流通道。

a—附枝菌格架微生物巖，產(chǎn)出于萊蕪張夏組上灰?guī)r段；b—疊層石，產(chǎn)出于萊蕪炒米店組中下部；c—含核形石生屑灰?guī)r(A)，核形石含量較少，同時(shí)見側(cè)蝕現(xiàn)象；d—生屑質(zhì)核形石灰?guī)r(B)，核形石較雜亂排列；e—含生屑核形石灰?guī)r(C)，并見明顯的生屑核心；f—生屑質(zhì)核形石灰?guī)r(D)，中部見泥質(zhì)條帶；g—含核形石鮞?；?guī)r(E)，產(chǎn)出與最頂部；h—生屑泥晶生物丘，表面見大量生物碎屑圖5 山東九龍山中寒武世核形石特征

3.1.2 生屑質(zhì)核形石灰?guī)r

核形石含量約占50%～60%，生屑含量約占20%。其中核形石整體排列有一定規(guī)律，但是仍比較雜亂。呈橢球形，長1～2cm，高5mm左右(圖5d),核心以三葉蟲碎屑為主。紋層亮暗明顯，葛萬菌紋層、泥晶紋層、亮晶紋層均有產(chǎn)出，紋層中葛萬菌化石數(shù)量增多。核形石之間的膠結(jié)物為亮晶方解石，基質(zhì)主要成分為微晶方解石。底部見大量土黃色泥質(zhì)條帶，生物碎屑充填于核形石之間，形狀主要為長條形、蹄形等。

該巖石類型指示的水體能量較強(qiáng)，較前者相對能量有所增加，但泥巖的增加同時(shí)也說明水動力仍然相對較弱，離物源較遠(yuǎn)[26]。水體環(huán)境溫度適宜，營養(yǎng)物質(zhì)增加，光照加強(qiáng)，該條件有利于葛萬菌等微生物的生存與繁殖，從而形成大量鈣化微生物巖核形石。該巖石類型主要沉淀于生屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r之間。根據(jù)巖層產(chǎn)狀及上下接觸巖性特征與共生顆粒類型等分析認(rèn)為其沉積相帶應(yīng)該為水動力較強(qiáng)的潮下帶水流通道。

3.1.3 含生屑核形石灰?guī)r

核形石含量約占80%，并見少量生屑。該類型核形石灰?guī)r連續(xù)性較好，沉積面廣闊，核形石水平排列，有一定規(guī)律性。鏡下呈橢球形，長1～2cm，高5mm左右(圖5e)。核心以三葉蟲碎屑為主。紋層以連續(xù)、橢球形至圓形亮晶方解石紋層為主，其他類型紋層較少出現(xiàn)。核形石彼此接觸，顆粒支撐，亮晶膠結(jié)，偶見長條帶狀微生物碎屑，及大量微生物葛萬菌化石，偶見三葉蟲碎屑。

該巖石類型指示水動力條件強(qiáng)，核形石等充分滾動形成連續(xù)亮晶方解石紋層。營養(yǎng)物質(zhì)豐富，光照充足，大量葛萬菌等微生物生存與繁殖，有利于鈣化作用的發(fā)生，形成大量微生物碳酸鹽巖。水流作用范圍廣闊，核形石沉積范圍大，且具有規(guī)律性。較強(qiáng)水流作用下使核形石之間為顆粒接觸，后期亮晶膠結(jié)，結(jié)合巖性特征與共生顆粒類型等分析認(rèn)為其沉積相帶應(yīng)該為局限臺地緩坡潮下高能帶[7]。

3.1.4 生屑質(zhì)核形石灰?guī)r

核形石含量約占40%～50%，生屑含量約占20%。排列比較雜亂。核形石以橢球形為主，粒徑較小，長0.5～1.5cm，高2～3mm左右(圖5f)。核心主要為三葉蟲與泥晶方解石組成的泥晶碎屑。見亮暗明顯的紋層交替產(chǎn)生，但以泥晶紋層為主。泥晶基質(zhì)中充填以三葉蟲為主的生物碎屑，大小形狀不一，見少量鮞粒與內(nèi)碎屑共生，彼此之間為泥晶方解石充填,見土黃色泥質(zhì)條帶規(guī)律性分布于其中。

該巖石類型指示較弱水動力條件，來自物源的泥質(zhì)物在弱水動力條件下，于較低洼處沉積[26]。隨著水體加深，光照減弱，微生物生長繁殖受到抑制，不利于微生物鈣化作用的進(jìn)行，從而導(dǎo)致核形石含量減少。紋層類型以泥晶紋層為主，葛萬菌紋層較少。被打碎的大小不一的生屑在較弱水動力條件下沉積。結(jié)合巖性特征與共生顆粒類型等綜合分析認(rèn)為其沉積相帶應(yīng)該為水動力條件較弱的潮下低能帶[10]。

3.1.5 含核形石鮞?；?guī)r

以鮞粒為主，鮞粒約占60%，核形石含量約占20%。鮞粒類型主要為同心鮞組成，粒徑0.1～1.0cm(圖5g)；形狀為圓形及橢圓形，分選較差，顆粒支撐，亮晶膠結(jié)。核形石個體較大，橢球形，長1～2cm，高5mm左右，雜亂分布。核形石的核心主要為三葉蟲碎屑，紋層以亮晶方解石紋層為主。共生顆粒類型主要為生物碎屑，以三葉蟲、棘皮類等為主。

該巖石類型指示水動力條件相對較強(qiáng)，膠結(jié)物為亮晶方解石，同心鮞粒增多，水動力較強(qiáng)。光照充分，營養(yǎng)豐富，三葉蟲及微生物等能夠大量生長繁殖，但是較強(qiáng)的水動力條件不利于葛萬菌群落胞外聚合物(extracellular polymetric matrix)的產(chǎn)生[27]，從而影響了鈣化作用的進(jìn)行，不利于形成較好紋層類型，導(dǎo)致核形石含量大為減少。三葉蟲碎屑等原地沉積。結(jié)合巖性特征與共生顆粒類型等分析認(rèn)為其沉積相帶應(yīng)該為能量較強(qiáng)的潮下高能帶[28]。

3.2 其他共生碳酸鹽巖類型及環(huán)境分析

3.2.1 生屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r

該巖石類型產(chǎn)出于核形石灰?guī)r巖層的頂?shù)撞课弧ｍ敳繋r層地貌上無明顯隆起，呈層狀產(chǎn)出。厚度較穩(wěn)定，厚約10cm，延伸幾米至百余米不等。見大量的生物碎屑并呈團(tuán)塊狀分布，主要為三葉蟲碎屑，見少量保存較完整的化石，生屑團(tuán)塊之間為泥晶—微晶方解石充填(圖4e,4f)。見少量同心鮞粒，紋層清晰，直徑約0.8～2mm。底部巖層地貌突起較明顯，呈長扁透鏡體狀、長方體狀、條帶狀、小山丘狀等。大的直徑1～2m，小的直徑十幾至幾十厘米；橫向?qū)Ρ冗B續(xù)且可延伸達(dá)幾十米，厚約10～30cm。

該巖石類型指示的水動能條件較弱。生物碎屑等被搬運(yùn)至此，隨著水動力的減弱而沉淀并起到障積作用。沉積形成以灰泥為主呈層狀的障積型生屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r。該類型層狀灰泥石灰?guī)r形成之初抗浪性相對較弱，巖層中大量側(cè)蝕現(xiàn)象的存在說明其被后期的較強(qiáng)水流沖刷、磨蝕，導(dǎo)致底部巖層轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)且形狀不規(guī)則的含生屑灰泥丘；而頂部較平坦巖層的形成，分析認(rèn)為是由于水體動能條件變化相對較快，未完全固結(jié)或已固結(jié)的巖石遭受剝蝕夷平作用所致。綜合生物組成、膠結(jié)類型等巖性特征分析認(rèn)為該巖石類型的沉積相帶應(yīng)該為潮下低能帶沉積環(huán)境[29]。

3.2.2 具同心鮞的鮞粒灰?guī)r

巖石的骨架組分為同心圓狀鮞，部分為具外包殼的泥晶鮞和磨圓內(nèi)碎屑，有時(shí)含磨圓的生物碎屑。以高能鮞和復(fù)鮞為主，少數(shù)為薄皮鮞。大小不一，直徑常為1～3mm。顆粒支撐，亮晶膠結(jié)，泥質(zhì)含量較少。該巖石類型產(chǎn)出于生物層狀礁的上部，其鮞粒組成、內(nèi)部形態(tài)及共生物指示其為較高能水動力條件下的產(chǎn)物，分析認(rèn)為其沉積環(huán)境應(yīng)該為開闊臺地鮞灘或潮間帶鮞灘[29-30]。

3.2.3 具放射鮞的鮞?；?guī)r

鮞粒大小較均一，直徑約為1～2mm。鮞?；?guī)r成分多樣，被泥質(zhì)充填的土黃色鮞粒呈透鏡狀產(chǎn)出，與淺灰色至土黃色少量被泥質(zhì)充填的鮞?；?guī)r共生。占優(yōu)勢的碳酸鹽巖顆粒為放射狀鮞(圖4g,4h)，含少量磨圓內(nèi)碎屑(部分可能為泥晶鮞)。分選較差，顆粒形狀不規(guī)則，可見較多的破碎，有些還會再次被包殼形成新的鮞粒，有時(shí)多個破碎鮞粒粘結(jié)在一起再搬運(yùn)形成復(fù)鮞。見大量泥質(zhì)條帶充填其中。該巖石類型產(chǎn)出于生物灰泥丘的底部，其鮞粒組成、內(nèi)部形態(tài)及共生物等指示其為相對低能水動力條件下的產(chǎn)物，分析認(rèn)為其沉積環(huán)境為局限臺地潮下高能帶[29-30]。

4 九龍山核形石灰?guī)r沉積微相分析

萊蕪九龍山剖面張夏組地層中產(chǎn)出的不同類型的核形石灰?guī)r主要是由于該沉積區(qū)水體動能、光照、營養(yǎng)等條件變化所引起的。通過野外觀察、室內(nèi)鏡下分析結(jié)合古生物研究等多種手段，認(rèn)為該地區(qū)核形石灰?guī)r的形成環(huán)境主要為潮下帶，根據(jù)潮下帶內(nèi)海底地形的局部變異，可分為潮下低能帶與潮下高能帶。

4.1 潮下高能帶

又稱“開闊潮下帶”，與外海相連，屬于歐文能量帶中的稍近海岸的Y帶(高能帶)，該沉積帶長期處于海水的覆蓋之下，波浪及潮汐十分活躍，水淺、陽光充足、氧氣充分，底棲生物和藻類大量繁殖，所形成的沉積物以生物成因?yàn)橹鳌Ｔ诖藥蚝Ｒ粋?cè)，從深水上升帶來的氧料尤其豐富，因而各種生物，包括造礁生物大量發(fā)育，往往形成生物礁等。而向?yàn)I岸一側(cè)，則可見各種較粗的顆粒(如鮞粒、生物碎屑、內(nèi)碎屑等)堆積，所形成巖石主要為生物碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、內(nèi)碎屑灰?guī)r等。分選和磨蝕良好，灰泥含量少，亮晶方解石膠結(jié)。具交錯層理等沉積構(gòu)造。該相帶內(nèi)海底地形微微凸起，波浪和潮汐對海底沉積物攪動強(qiáng)烈，并充分篩選。因此沉積物相對較粗，但分選及磨圓度均較高，發(fā)育生物礁或?yàn)┑拳h(huán)境。

該相帶內(nèi)產(chǎn)出核形石的特征主要為球形、橢球形核形石，并含有大量的生物碎屑或鮞粒。野外巖性主要為含生屑核形石灰?guī)r、含核形石鮞?；?guī)r。上下相鄰層位以水動力較強(qiáng)條件下形成的鮞?；?guī)r、生屑灰?guī)r為主。巖層整體厚度不大，但是連續(xù)性較好，具有較好的可對比性。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)紋層主要為規(guī)則亮晶方解石紋層、規(guī)則暗色葛萬菌紋層、規(guī)則泥晶紋層等，少量發(fā)育凝塊紋層、波狀紋層等，核形石核心主要為三葉蟲碎屑組成。核形石與生物碎屑與鮞粒之間主要為亮晶方解石膠結(jié)，泥晶方解石較少見。

4.2 潮下低能帶

又稱“局限潮下帶”或“閉塞潮下帶”。海底微微下凹，波浪振幅較小，水流較弱，沉積物較細(xì)，其屬于歐文能量帶中靠近海洋的Z帶(低能帶)。此帶水很淺，波浪和潮汐作用都很弱，其能量大多被海底磨擦消耗掉，水循環(huán)也較弱，只有局部的風(fēng)暴作用才能引起一定的波浪，并影響到該相帶，因此是一個潮下低能帶。潮下低能帶的環(huán)境中主要生物群為窄鹽度的藻類、三葉蟲、有孔蟲、珊瑚等，大多數(shù)均已破碎，但是仍有少部分三葉蟲保存完整。

該相帶內(nèi)產(chǎn)出核形石的特征主要為不規(guī)則狀、橢球形核形石等，并見大量的泥質(zhì)物沉積，見少量鮞粒與內(nèi)碎屑共生。野外巖性主要為生屑質(zhì)核形石灰?guī)r、含核形石生屑灰?guī)r。上下相鄰層位以水動力較弱條件下形成的泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r為主。鏡下觀察紋層類型主要為泥晶紋層、葛萬菌紋層；核心主要為三葉蟲、泥晶碎屑組成；核形石之間的基質(zhì)主要由深灰色的泥晶方解石組成，局部見少量生屑。

5 九龍山核形石灰?guī)r形成過程

萊蕪九龍山剖面張夏組核形石灰?guī)r的沉積形成環(huán)境經(jīng)歷了從潮下低能弱水流通道、潮下低能強(qiáng)水流通道、潮下高能帶到潮下低能帶最后到潮下高能帶。結(jié)合野外觀察等所反映出的巖性組合及沉積學(xué)特征等，對研究層位核形石的形成過程進(jìn)行簡要分析。

局限臺地環(huán)境中，巖性組合由鮞粒灰?guī)r變?yōu)樯碱w粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r，該沉積位點(diǎn)水動力擾動減弱，不足以形成鮞粒，水體比較穩(wěn)定，但弱水動力條件有利于三葉蟲等生物碎屑的沉積，從而沉積大量生物碎屑，形成格架發(fā)生障壁、粘結(jié)作用而形成生屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r，呈層狀分布。該巖性通常分選不好，其抗浪性相對較弱，從而在后期潮下水流的作用下形成灰泥丘。

潮下帶水流作用加強(qiáng)，持續(xù)水流作用對層狀的灰泥石灰?guī)r進(jìn)行剝蝕破壞作用，從而形成灰泥丘。水體能量仍相對較弱，導(dǎo)致大量生屑在此沉積，光照較弱限制了葛萬菌等微生物生長繁盛，導(dǎo)致僅少量葛萬菌繁殖，葛萬菌圍繞生屑等核心生長，從而形成含核形石生屑灰?guī)r，沉淀于灰泥丘之間的水流通道內(nèi)。

水體能量略有加強(qiáng)，光照增強(qiáng)，有利于葛萬菌等微生物的生存與繁殖，從而形成大量核形石灰?guī)r，同時(shí)來自物緣區(qū)的泥質(zhì)物在此處沉積，從而形成生屑質(zhì)核形石灰?guī)r。水流作用繼續(xù)加強(qiáng)，泥質(zhì)物質(zhì)等難于沉積，僅局部見少量土黃色泥巖，同時(shí)不利于生物的生長，但光照充足，營養(yǎng)豐富，有利于葛萬菌等浮游微生物的大量繁殖，形成含生屑核形石灰?guī)r。水體能量減弱，回到潮下低能帶沉積環(huán)境，泥質(zhì)含量再度增多，葛萬菌繁殖受到限制，并見大量放射鮞粒與生物碎屑，從而導(dǎo)致核形石數(shù)量減少，形成生屑質(zhì)核形石灰?guī)r。之后該地區(qū)水動力加強(qiáng)，對前期沉積物進(jìn)行沖刷改造，同時(shí)伴隨沉淀形成大量鮞?；?guī)r，且多為同心鮞，核形石含量較少，沉積環(huán)境主要為潮下高能帶，接近潮間帶，形成含核形石鮞?；?guī)r。

之后水動力逐漸趨于穩(wěn)定，達(dá)到潮下低能帶沉積環(huán)境，生物數(shù)量增加，生屑含量增加并起到較好的格架作用，抗浪性較弱，沉積大量灰泥，形成層狀的生屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r。

6 結(jié)論

(1)根據(jù)含核形石灰?guī)r的宏觀特征與組分含量等，將該地區(qū)產(chǎn)出的含核形石的灰?guī)r分為：生屑質(zhì)核形石灰?guī)r、含生屑核形石灰?guī)r、含核形石生屑灰?guī)r與含核形石鮞粒灰?guī)r等四類。

(2)山東萊蕪九龍山地區(qū)寒武紀(jì)張夏組下灰?guī)r段上部的核形石沉積環(huán)境主要為潮下高能帶與潮下低能帶。

(3)通過野外觀察等所反映出的巖性及沉積學(xué)特征等，對研究層位核形石的形成過程進(jìn)行簡要分析。