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北京西山地区寒武系研究历史悠久,地层发育极好,露头十分完整,是我国发现最早、研究最详细的地区之一。本文所研究的剖面为北京西山门头沟区的下苇甸剖面,是华北寒武系典型剖面之一。北京西山地区寒武系的岩石地层出露完整,可划分为下统昌平组、馒头组和毛庄组;中统徐庄组和张夏组;上统崮山组、长山组和凤山组。
研究区中上寒武统主要为一套碳酸盐岩—粘土岩沉积,通过对研究区剖面的100余块薄片的鉴定,介绍了本区主要的岩石类型为石灰岩、粘土岩。石灰岩是在研究区分布最广的岩石,几乎每一组段都有,根据邓哈姆的石灰岩结构分类,本区的石灰岩类型主要为:生屑粒泥灰岩、生屑泥粒灰岩、灰泥岩、鲕粒颗粒灰岩、砾屑灰岩。本区粘土岩远不如碳酸盐岩发育,主要是泥岩。
本文对研究区沉积环境的分析主要是基于对碳酸盐岩的微相分析,通过对碳酸盐岩的生物组合、颗粒成分、基质类型及其结构等微相特征的研究,将北京西山下苇甸剖面中上寒武统碳酸盐岩沉积归纳为16种微相类型,即:微角砾状微小生屑—岩屑泥粒灰岩(SMF4);异地搬运来的生屑、藻屑、内碎屑泥粒/粒泥灰岩(SMF5);含包壳鲕粒和磨圆生屑的泥粒/粒泥灰岩(SMF6-OB);含磨蚀骨屑和内碎屑的泥粒/粒泥灰岩(SMF10);含包壳藻屑和包壳鲕粒的颗粒灰岩(Sm11);海百合茎泥粒/粒泥灰岩(SMF12-CRIN);泥晶鲕粒泥粒/粒泥灰岩(SMF15-M);放射鲕粒颗粒/泥粒灰岩(SMF15-R);同心圆鲕粒颗粒/泥粒灰岩(SMF15-C);多种生屑的泥粒/颗粒灰岩(RMF3);深海灰泥岩(RMF5);具生物潜穴的和多种颗粒的粒泥灰岩(RMF8);具坡源内碎屑—生屑的泥粒/粒泥灰岩(RMF9-BI);磨园内碎屑为主的漂砾灰岩(RMF9-F);磨圆灰岩岩屑的粒泥灰岩(RMF9-L);磨圆藻屑粒泥/泥粒灰岩(RMF9-A)。
根据微相类型的垂向组合显示并结合宏观的野外特征(沉积构造、岩石颜色、岩层厚度等),建立了该地区的碳酸盐岩沉积模式,识别出了北京西山地区中寒武统为镶边的碳酸盐岩台地沉积体系,上寒武统为海侵型潮控碳酸盐岩缓坡沉积体系。其中中寒武统镶边的碳酸盐岩台地沉积体系分为下部的镶边碳酸盐岩台地体系滩和滩后部分及上部的滩前斜坡部分。而上寒武统海侵型潮控碳酸盐岩缓坡沉积体系从下到上又分为潮控中缓坡带、浪控中缓坡带环境和潮控中缓坡带三个沉积相带。
通过对北京西山地区中上寒武统碳酸盐岩的沉积相特征和沉积模式的研究,并结合微相类型的分析和宏观的野外特征,可以得出该剖面中上寒武统的演化序列为:由徐庄组下部的开阔台地相开始,向上至徐庄上部变化为滩前斜坡相,张夏组下部又返回开阔台地相,最后在张夏组上部又以斜坡相告终。之后随着海平面的上升,之前的镶边碳酸盐岩台地沉积体系被淹没,逐渐转变为上寒武统崮山组和长山组的潮控碳酸盐岩缓坡沉积体系。该相序较清楚地表现出两次海平面升降变化过程和相对应的沉积环境变化旋回。