鲕粒是一种具有核心及包裹其生长的碳酸盐晶体壳结构的球形碳酸盐颗粒。作为一种特殊的碳酸盐沉积物,鲕粒具有与其他碳酸盐沉积物相似的环境敏感性,因而对其成因机制的研究将有利于揭示古环境的相关参数如海水成分、水体运动情况等,对重建古环境具有重要意义,亦有利于深入了解碳酸盐岩的沉积过程。目前,人们对鲕粒形成过程的认识可分为三种:无机成因说、有机成因说和生物成因说。对其形成过程的研究方法可分为两类,即传统的岩石学方法和实验模拟方法。虽然经过多年研究,但鲕粒的成因及形成过程仍然不清楚、推动力并不明确,因而有必要进行进一步的探索和验证。在本论文中,通过岩石学方法与实验模拟的方法结合,重构鲕粒形成的环境并探索鲕粒形成的具体过程,提出了碳酸盐鲕粒形成的动力学模型。通过对岩石学方法并结合地球化学分析手段,明确了鲕粒类型及其与有机物分布、生物活动的关系;通过实验模拟的方法,对鲕粒形成的环境参数进行了分析,重构了鲕粒形成的环境,并与现实中巴哈马鲕粒滩及岩石学、地球化学方法得出的结论进行了对比,提出了鲕粒形成的过程模型,明确了鲕粒形成的推动力和有机质、生物在这一过程中的功能。具体研究内容如下:其一,对寒武纪地层中发育鲕粒的典型剖面,如秦皇岛、新汶两地的张夏组地层剖面进行野外踏勘并采样,收集能够解释鲕粒形成过程的证据。通过对野外样品的荧光显微分析发现,有机质膜在鲕粒内部并不普遍发育;对野外取回的岩石样品进行扫描电镜观察及碳氧同位素测试,未能找到证据证实生物作用决定鲕粒形成这一假说。基于以上三点信息,初步认定鲕粒的形成是无机反应主导的过程,生物活动和有机质的作用居于次要位置。其二,对海相沉积环境进行分析,抽提出水体运动情况、水体碳酸盐过饱和度、沉积环境中核心数量、Mg/Ca比值、藻类的存在与否、腐殖酸为代表的有机物这六个关键变量,并进行实验对上述变量对鲕粒形成过程的影响进行验证。利用扫描电子显微镜、荧光显微镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱及X射线衍射等手段,对模拟沉积环境下得到的样品进行形貌、内部结构及有机质分布、有机质在晶体表面的吸附及不同物源有机质的结构相似性等进行了表征,同时,利用动态光散射的方法对不同溶液的性质进行了表征。通过上述多种表征手段,本文认为,鲕粒形成的环境需要具备如下主要因素:(1)水动力较弱;(2)水体清澈,杂质较少;(3)海水过饱和度较高。其余因素如高Mg/Ca比和生物存在、有机质的富集属于有利于鲕粒的形成的次要因素。根据上述研究,本文从成因机制上认为,鲕粒的形成过程是动力学控制下的分步反应过程,而不是典型的一步完成的热力学过程。鲕粒是一种亚稳态现象,其能够稳定存在的原因在于向下一步转化需要越过很大的能垒。此外,为了避免鲕粒的溶解,沉积环境的水深要浅,为鲕粒提供保存条件。结合上述实验结论与野外认识,本文认为鲕粒发育的环境为岛礁或障壁沙坝之后、泻湖浪基面附近的过渡环境,这与以往的认识和现代沉积鲕粒滩的发育位置一致,同时与华北地区张夏组的古地理演化过程相吻合,进一步说明了模型的正确性。综上所述,本论文利用岩石学和实验模拟相结合的办法,由简单到复杂地重构了鲕粒形成的环境,并提出了鲕粒形成的过程模型,进一步明确了各个环境要素在沉积过程中的作用,为深入理解鲕粒及其他碳酸盐岩的沉积过程提供了依据。