第32卷第2期 2Ol0年4月 文章编号:IO01 6lI2(2Ol0)02—017l—O4 石 油 雾 劈 沾 届 PETR0LEUM GE0L0GY&EXPERIMENT V01.32.No.2 Apr.,2010 贵州 遵义松林下寒武统 烃源岩中一种可疑的管状化石研究 张文涛 ,腾格尔 ,秦建中 ,张庆珍 ,谢小敏 ,边立曾 (1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡2.南京大学,南京2i0093) 214151; 摘要:通过扫描电镜,发现贵州松林地区下寒武统牛蹄塘组硅质岩中存在一种微型的硅化管状生物化石。该化石残片以管壁多 孔为特征,管体直径仅有470 rim左右。该化石在某种程度上反映了海绵动物的一些特征,是一种新的物种类型。烃源岩的发育 与生物作用密切相关,所发现的可疑管状化石可能揭示出当时水体中富含生物,这有助于解释硅质岩中较高的有机碳含量值。 遵义牛蹄塘组底部硅质岩形成于受热水影响的深水陆棚沉积环境,这是烃源岩形成的有利沉积相。 关键词:硅质岩;海绵;牛蹄塘组;下寒武统;遵义;贵州 中图分类号:TE1 22.11 文献标识码:A RESEARCH oF A DoUBTFUL TUBE FOSSIL FROM THE LoWER CAMBRIAN SoURCE RoCKS IN SoNGLIN,ZUNYI,GUIZHoU Zhang Wentao ,Tenger ,Qin Jianzhong ,Zhang Qingzhen ,Xie Xiaomin ,Bian Lizeng (1.Wuari Research Institute of Petroleum Geology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu 214151,China; 2.Nanjing University,Nanjing,Jiangsu 210093,China) Abstract:A new type of silicic tube fossil is discovered from the lower part of Niutitang Formation (Lower Cambrian)in Songlin,Guizhou Province.The founded tube fossils are characterized by porous tube wall,and are only 470 nm in diameter.They are regarded as a new species,and might in some ca— ses reflect characters of spongia.The development of source rocks is closely related to ancient biology activities.The doubtful tube fossils may indict many life activities in ancient water,which is helpful to explain why the silicalite has a high TOC.The silicalite is thought to deposit in deep--shelf environment influenced by hot water,which is beneficial for the formation of high quality source rocks. Key words:silicalite;spongia;Niutitang Formation;Lower Cambrian;Zunyi;Guizhou Province 贵州地区下寒武统牛蹄塘组下部广泛发育一 物的大量发育造成了该页岩中高的有机碳含量。 套黑色页岩和硅质岩,属于中国南方4套区域性海 相烃源岩之一u。 杨兴莲等人于2005年在金沙岩孔剖面镍钼矿之 下的硅质岩中发现了数量很多的球状原始海绵体化 石(Triticispongia sp.),这是目前为止寒武纪发现的 早寒武世是海生后生动物快速演化和分异的重 要历史时期 l,在牛蹄塘组下部Ni,Mo矿层之上3 m厚的黑色页岩中产大量的海绵动物、高肌虫类和 藻类化石,被称为松林生物群 1,而松林生物群之上 40 m处的牛蹄塘组的黄绿色泥岩中,产大型双壳节 肢动物、腕足动物、三叶虫、海绵动物化石,宏观藻 最早的海绵体化石 ]。除此之外,总体上说牛蹄塘组 底部的硅质岩中发现的生物较少。本次在贵州遵义 牛蹄塘组镍钼矿层之下的硅质岩中发现的微型的多 孔管状生物化石,应为新的生物种类。牛蹄塘组生物 群下部化石层位相当于Tommotain阶上部,早于澄江 类、疑源类等多种类化石,被称为遵义生物群 一f。 其中黑色页岩中的浮游藻类(如小刺藻)、底栖宏观 藻类(如红藻、褐藻)等都是有利的生烃母质[5],生 收稿日期:2009 12—24;修订日期:2010—02—05。 生物群,属于目前发现的最早的布尔吉斯型生物 群_7 ]。该发现丰富了遵义牛蹄塘组生物群早期的化 石种类,为寒武纪生物演化的研究提供了新的材料。 作者简介:张文涛(1982),男,主要从事石油地质方面的研究。E—mail:wtaozhang@gmail.com。 基金项目:石油化工联合基金项目“地质环境及生物演化与海相优质烃源岩形成”(40839910)资助。 ・ 172 ・ 石 油 蜜 劈 沾 届 第32卷 1 地质背景 本文报道的材料采自遵义松林以西5 km左 针和完整海绵体化石出现的层位低于三叶虫Tsuny— idiscus出现的层位,直接覆于镍钼矿层之上(图1)。 右的中南村黑沙坡剖面(图1)的牛蹄塘组。松林 2研究方法与化石描述 为了研究小于10 tim的化石,本次研究主要 依靠扫描电镜下的观察。 观察用样品通过即时制取新鲜断面作为观察 面,并立即经过超声波清洗去除表面碎屑,随即干 地区是一个由震旦系、下寒武统地层组成的穹隆, 研究区中南村位于穹隆的西南部,仅出露灯影组顶 部浅灰白色白云岩及牛蹄塘组中、下部地层,牛蹄 塘组上部地层在松林地区往往未见分布 。 该剖面下伏地层为震旦系灯影组的灰黑色薄 燥后进行表面喷金处理。扫描电镜研究包括微观 层微晶白云岩,自云岩之上为寒武系牛蹄塘组灰褐 色硅质磷块岩,磷块岩上面有一层含铁质的泥岩, 再上为深灰色薄层硅质岩、碳质页岩、含硅质碳质 页岩,见磷质团块。往上为黑色的镍钼矿层,镍钼 矿层之上为黑粉砂质、碳质泥岩 (图1)。镍钼矿 层之上的黑色页岩是遵义牛蹄塘组生物群的化石 的主要分布层位 ,其中含有大量的海绵动物、节 肢动物、腔肠动物、软体动物及藻类化石。贵州遵 义牛蹄塘生物群以含有大量的海绵动物为特征,海 绵在组成上占整个生物群的50 左右,而数量上 占整个生物群的比例则高达70 lj 。大量海绵骨 一C—C —C一 一N1一M‘ E互] 1——C—・Cl 碳质页岩 [E三三] 二 =二 粉砂质泥岩 E 一⑦一 硅质岩 一①一 ①一 薯鉴搓叵石层位L 厂 一海绵骨针 一⑦一 P P P l 一71一 田藻类 I i } 图1 贵州遵义松林 F寒武统牛蹄塘组下部柱状图 Fig.1 The columnar section of the Lower Cambrian Niutitang Formation at Songlin,Zunyi,Guizhou Province 形貌特征的鉴别和微观区域成分的能谱测定。本 次工作在中石化无锡实验地质研究所实验测试中 心完成,所使用的仪器为Quanta200型环境扫描 电镜,理论最大放大倍数为300 000倍,最小分辨 率可达几个纳米。 化石为个体很小的微型管状生物体,管壁多 孔;化石基本上躺伏于地层层面上,部分个体包埋 在岩石中(图2a,b,c)。所见个体均为多孑L管状, 管体直径约为470 nm,管体长度最长的超过5O m(图2b)。管壁上发育螺旋形规则排列的孔洞, 管壁内外通过孔洞相互连通。孔的直径约为35 nm,从保存较好的个体来看,孔的形状近似六边形 (图2d),少量管体由于被压扁而发生变形。目前 发现的管状生物的两端均未封闭,呈断开状态。根 据能谱分析,管状生物化石的主要组成成分是硅质 (图3),但是由于生物个体太小而导致能谱分析的 成分中包含了背景岩石的成分,因此该成分分析结 果仅供参考。 所研究的岩石样品有机碳含量相对较高,在扫 描电镜下除发现了多孔的管状生物化石外,还发现 有富含Si,Fe,Ba等各种微量元素的底栖藻席和它 们的孢子囊,以及可能的硅藻等多种可疑的生物个 体(另文报道)。本文中多孔的管状生物化石就与 富si的底栖藻类和孢子囊共存于同一层面之上 (图2e)。从图中可以清楚地看出底栖藻席的网眼和 丝体结构,孢子囊则在藻席中形成一个个的鼓包。 3比较及讨论 本次发现的管状生物化石个体非常小,与该地 区此前发现的其他化石 在大小上相差很远, 国内外文献资料未见此类报道。大小在几个微米 左右的生物中最为常见的是细菌。绝大多数细菌 大小在0.5~5 gm之间,一般为球形、杆形或者螺 旋形,结构简单。本文报道的多孔的长管形生物显 然与细菌具有明显的差异。 从化石管壁的多孔特征来看,该化石与海绵动 第2期 张文涛,等.贵州遵义松林下寒武统烃源岩中一种可疑的管状化石研究 ・173・ 图2 遵义牛蹄塘组生物群中的硅质多孔管状化石 Fig.2 Silicic tubiform fossil in the Niutitang Formation,Zunyi,Guizhou Province 图3管状生物化石能谱成分分析 样品表面已镀金。 Fig.3 EDS Spectrums of the fossil 物具有一定的相似性。在已知的海绵中,形态上与 见封闭,而现代Euplectella aspergillum粗细不均且 头部封闭而底部具毛。 通过比较能够看出,本文所描述的管状化石与 Euplectella aspergillum在主要形态特征上有一 之较为接近的生物如俗称为维纳斯花篮(Venus’ Flower basket)的Euplectella aspergillum(Rich— ard 0wen,1841)(图4)l=】 ,该物种属于六射海绵 纲Hexactinellida。 定相似之处,但大小却是Euplectella aspergillum 的千分之一。如果认为该生物为一种海绵动物的 话,其食物来源及生活方式将成为一个挑战。由于 所发现的管状化石与Euplectella aspergillum相 比较具有以下相同点:整体形态上,二者均为多孔的 管状生物;二者管壁上的孔均按照一定的规律排列, 且排列方式具有相似性;二者管壁上孔的形状均为多 边形;二者在组成成分上均为硅质。两者不同点为: 该管状生物的管体直径还不足500 nm,比大部分 的细菌还小,因此可能只有比这种生物更小的病毒 和目前尚存在争议的纳米细菌才能作为它的食物。 前者化石个体小,管的直径在微米级别,后者直径一 般为几个厘米;Euplectella aspergillum表面在多孔骨 葵盘石Receptaculites是另一种与之具有相似特 征的生物,该物种是归入藻类还是海绵动物目前还存 在争议。Receptaculites同样具有多孔的特征,孑L的排 列方式为螺旋形排列。Receptaculites的大小比本文 架外见螺旋上升的“脊背”结构,而所发现的化石表面 未见此结构;所发现管状化石个体粗细均匀,两端未 石 油 窦 髓 弛 届 第32卷 图4 西太平洋Euplectella aspergillum生物形态及骨架结构m Fig.4 Details of the Western Pacific Euplectella aspergillum and its skeleton 描述的管状化石同样大上千倍,而且Receptaculites为 圆盘形而非管形。 所发现的管状生物还有可能是一种原始的藻 类。藻类中如粗枝藻、硅藻等的化石也常见到多孔 的特征,其中硅藻最小的只有10 m,与发现的管 状化石大小比较接近。关于该化石的系统划分还 有待于进一步的研究。 早寒武世是生命演化过程中的一个重要阶段, 本次发现的疑似海绵化石个体小,具有一定的结 构,且位于目前发现的牛蹄塘组生物群的最底部, 组早期后生生物群的发现及重要意义口].古生物学报, 1999,38(增刊):132 144. E4]STEINER M,WALIJS F,ERDTMANN B D,et a1.Submarine- hydrothermal exhalative ore layers in black shales from South China and associated fossils-insights into a Lower Cambrian fades and bio- evolution EJ].Palaeoecology,2001,169(3--4):165—191. [53边立曾.海相烃源岩生烃母质生物构成特征EM3//中国石油化 工集团公司油气勘探开发继续教育无锡基地.石油地质样品分 析测试技术及应用.北京:石油工业出版社,2006:269--290. r6] YANG XINGLIAN,ZHA()YUANI 0NG,WANG YUE, et a1.Discovery of sponge body fossils from the Irate Meishu~ cunian(Cambrian)at Jinsha,Guizhou,South China[J]. Progress in Natural Sciences,2005,15 fS):708—7I2. 因此可能为早期生命演化过程提供新的材料。 贵州遵义松林下寒武统底部的硅质岩中发现 的管状生物和底栖藻类可能揭示出当时的水体中 [73赵元龙,袁金良,朱茂炎,等.贵州寒武纪系列生物群及其研 究意义口].现代地质,1999,13(2):245—246. E83杨兴莲.贵州早寒武世早期地层及古生物学综合研究[D]. 南京:中国科学院南京地质古生物研究所,2005. [93王平丽,赵元龙,杨兴莲,等.贵州下寒武统牛蹄塘生物群中 存在较多的生物活动,这将有助于解释硅质岩中较 高的有机碳含量。根据梁狄刚等对发育烃源岩的 沉积相的划分L1 ,研究区域硅质岩层应属于受热 水影响的深水陆棚相。这种沉积相条件,一方面提 的双孔钱包海绵Crumillospongia biporosa ̄J].微体古生物 学报,2005,22(2):196—201. [103赵元龙,杨荣军,杨兴莲,等.贵州松林下寒武统牛蹄塘生物群 中的球状海绵化石[J].高校地质学报,2006,12(1):1O6—110. 供了生物生长所需的各种营养元素,另一方面也造 成了相对较还原的保存条件,使得该沉积环境下可 [11]杨兴莲,朱茂炎,赵元龙,等.贵州寒武纪海绵动物化石组合 特征[J].微体占生物学报,2005,22(3):295~303. 能发育优质的烃源岩。 致谢:南京古生物研究所陈均远老师在本文写 作过程中提出过宝贵的意见,在此表示诚挚的感谢! 参考文献 [13 粱狄刚,郭彤楼,陈建平,等.中国南方海相生烃成藏研究的 若干新进展(一):南方四套区域性海相烃源岩的分布EJ].海 相油气地质,2008,13(2):1~1 6. [12] 杨兴莲,赵元龙.贵州遵义下寒武统牛蹄塘组生物群中的海绵化 石_J].贵州工业大学学报(自然科学版),2000,29(6):r加一36. E133 WEAVER J C,AIZENBERG J,FANTNER G E,et a1.Hi— erarchical assembly of the siliceous skeletal lattice of the hexactinellid sponge Euplectella aspergillum[J3.Journal of structural biology,2007,158(1):93~106. 04]梁狄刚,郭彤楼,边立曾,等.中国南方海相生烃成藏研究的 若干新进展(三):南方四套区域性海相烃源岩的沉积相及 发育的控制因素EJ3.海相油气地质,2009,14(2):1—19. [2] 陈均远.动物世界的黎明[M].南京:江苏科学技术出版社,2004. [3] 赵元龙,STEINER M,杨瑞东,等.贵州遵义下寒武统牛蹄塘 (编辑黄 娟)