塔里木盆地奥陶纪钙化蓝细菌古环境分布及意义

【作者】 刘丽静； 吴亚生； Robert Riding； 姜红霞； 吴乃琴； 贾连奇；

【机构】 中国科学院地质与地球物理研究所； 西北大学地质学系； 田纳西大学； 中国科学院青藏高原研究所；

【摘要】 蓝细菌钙化作用是指某些蓝细菌属种可以利用水中的HCO₃^-进行光合作用而引起细胞外的胶鞘附近PH值上升,从而引起水体中的碳酸钙过饱和而在其胶鞘（EPS）内部或表面沉淀。发生钙化的蓝细菌胶鞘可以保存为化石,确切的钙化蓝细菌化石从新元古代开始大量出现,在古生代和中生代的某些时期的海相碳酸盐地层中广泛分布,是地质历史时期蓝细菌的重要记录。因蓝细菌胶鞘化石形态简单,生物真实面貌复原难度大,以及特征标准缺乏,系统分类上争议较多,在以往的古生态研究中常常被忽略。近些年作者对分布在塔里木盆地塔中、巴楚、塔北、塔中4个隆起上的64口井奥陶纪取心井岩心中的钙化蓝细菌化石及相关疑问钙质微生物化石的古生态做了系统研究。根据岩心观察及微相分析,发现钙化蓝细菌化石及相关疑问钙质微生物化石与它们栖息的古环境之间具有强烈的生态关系。同时,在大量其他地质历史时期及地区相关文献调研的基础上,发现了具有与塔里木盆地奥陶纪类似的古环境分布特征。因此,根据古环境分布偏向性,将它们划分为5种古生境类型:（Ⅰ）适应礁相的（Phacelophyton,Gomphosiphon,Acuasiphonoria,Razumovskia,Xianella,Epiphyton,Renalcis,Izhella）;（Ⅱ）适应开阔台地/滩的;（Ⅲ）适应礁相和开阔台地/滩的（Obruchevella,Subtifloria和Bevocastira）;（Ⅳ）适应潟湖的（Hedstromia,Cayeuxia,Zonotrichites,Ortonella,和Garwoodia）;（Ⅴ）适应礁相和开阔台地/滩,也可忍受潮坪环境的（Girvanella和Proaulopora）。在与现生蓝细菌生态分布对比及生理研究成果基础之上,认为局限潟湖中胶须菌类钙化蓝细菌的这种生态分布得益于它们能忍耐物理化学条件波动以及固氮和利用有机磷的能力。少量的钙化胶须菌类蓝细菌也可作为开阔台地和礁相环境中的固氮者,这可能反映了这些环境中比局限潟湖中更好的N,P营养条件。生物礁中钙质微生物多样性最高,可能与生物礁环境可以比开阔台地环境中更有效的遮挡钙质微生物的啃食者有关。此外,潮坪环境中钙化蓝细菌丰度非常低,只有非常少量的Girvanella和Proaulopora能够存活,可能说明了此环境周期性的暴露和干裂对大部分生物来说太严酷了而不适宜生长。总之,这些钙质微生物化石与它们的栖息环境之间的关系对解释海洋不同环境中的古生态参数中有极大的潜力。这一研究成果揭示出钙质微生物化石与它们的栖息环境之间的生态关系,表明钙质微生物不仅可以作为古沉积相解释的重要工具,而且对揭示古代海洋的古生态参数如营养盐水平（如N和P）,捕食压力以及海平面变化有重要的作用。因此钙化蓝细菌化古生态研究不仅在油气勘探的沉积相研究中具有重要的应用价值,也在古代海洋生态系统演化中具有重要的科学意义。更多还原