徐州—淮南地区新元古代臼齿碳酸盐岩成因探讨

臼齿碳酸盐岩是一种发育在中—新元古代，由微亮晶方解石组成的复杂褶皱构造，其成因一百多年来一直是个谜。通过对徐州-淮南地区新元古代臼齿碳酸盐岩特征、形成环境、分布时限研究，探讨了臼齿碳酸盐岩成因。该区臼齿碳酸盐岩发育在台地缓坡沉积体系中，可作为潮下浅水环境的标志，其形态在微层序中的分布反映沉积环境，具有重要的环境意义。建立了臼齿碳酸盐岩微相环境模式。快速石化作用形成均匀、等粒微亮晶方解石，是臼齿碳酸盐岩显著特征。现代类似于发育臼齿碳酸盐岩潮下环境没有这样的快速石化条件，它要求更高的超过饱和CaCO3沉淀。臼齿碳酸盐岩在本区分布时限介于850～720Ma间，在Sturtian冰期之前消失，与全球其他地区臼齿碳酸盐岩消失的时限一致，Sturtian冰期改变了海洋化学性质，是臼齿碳酸盐岩消失的根本原因。Sturtian冰期对海洋化学性质的影响，可能是揭开臼齿碳酸盐岩成因机理的一个重要新途径。     

南乌拉尔地区中—新元古代地层序列及碳酸盐岩和碎屑岩发现臼齿构造的地质意义

中—新元古代地层在南乌拉尔海槽中极为发育,地层厚度巨大,几个阶段的构造演化和沉积特征清晰可见。新太古代和下里菲是俄罗斯重要的大型层状铁矿和菱镁矿的宿主地层,中里菲群(元古宙地层)地层厚度极大,伴随了几次沉积旋回,发育了从深海相到大陆缓坡的碳酸盐岩沉积;随着新元古代末次冰期之后,文德系发育了可全球对比的白海动物群(伊迪卡拉动物群)。笔者首次确认了南乌拉尔地区中—新元古代地层3套臼齿构造,其中巴卡尔组(Bakal)碳酸盐岩臼齿构造与碎屑岩地震液化脉互层共生,特别是大量臼齿构造也发育在大型叠层石中。从臼齿构造与碎屑岩液化脉互层的共生特征,说明发育在碳酸盐岩中臼齿构造与地震机理的液化作用有关。该3套臼齿构造与中国华北地台中—新元古代地层中发现的臼齿构造(液化脉)时代大体接近。     

辽东大连新元古代臼齿碳酸盐岩地球化学特征及其地质意义

臼齿构造碳酸盐岩是全球各大陆中、新元古代时期普遍发育的、具有特殊成因意义的碳酸盐岩类型,到目前为止,已在全球20多个地区近50多个中、新元古代地层剖面中被发现。百余年来,有关MT的研究越来越深入,进展显著。从前期和前人较少关注的有关MT与宿主岩石的关系,尤其是从MT与宿主岩石地球化学特征的关系及其所揭示的地质意义出发,通过薄片、电子探针、背散射、阴极发光等测试手段及C、O、Sr同位素的系统测试,对辽东地区新元古代南关岭组、营城子组及兴民村组MT及其宿主岩石的成分、结构、微观组构等特征进行了深入研究。研究证明,MT是原生或早期成岩的产物,由原生海水埋藏成岩和海水直接成岩形成;MT与宿主岩石具有相似的地球化学特征,具有同生或准同生的特点,形成于温暖的正常海水环境,并于Sturtian冰期前终止发育。锶、碳同位素同全球中、新元古代碳锶同位素理论曲线类比表明,大连新元古代南关岭组和营城子组的形成时限为760~950 Ma,兴民村组形成时限为720~800 Ma,与胶辽徐淮地区新古代地层具有良好可对比性。     

皖北新元古代大地构造演化研究进展

皖北发育了保存完整的新元古代沉积记录和少量的岩浆活动记录,是理解华北板块东南缘新元古代大地构造演化的重要窗口。本文对前人工作进行了总结并指出了当前存在的主要问题:(1)皖北新元古代沉积时限需要确认及(2)构造背景需要进一步认识。这些问题的解决需要从沉积岩和岩浆岩研究相结合的角度进行:以碳酸盐Sr、C同位素演化曲线、碎屑锆石年代学及侵入岩年代学共同约束皖北新元古界沉积时限,并综合沉积作用和岩浆作用的地球化学特征探讨皖北新元古代构造背景。     

一种严格受控于环境和时间的特殊碳酸盐岩——臼齿构造碳酸盐岩

臼齿构造碳酸盐岩是一种具有类似于大象臼齿特征的特殊碳酸盐岩，其微亮晶脉由纯净的、基本等粒的方解石（或白云岩）构成，而基质物质则由细粒的、富泥质的灰岩组成。通过对中朝板块东部吉辽徐淮地区前寒武纪臼齿构造碳酸盐岩研究，结合国外研究资料，臼齿构造碳酸盐岩具有特定的生存时限，目前只在前寒武纪（主要发育在中、新元古代）地层中发现。研究表明，臼齿构造碳酸盐岩发育在缓坡型台地，宿主岩性以富含泥质的粉屑灰岩、泥晶灰岩为主，位于潮汐流、风暴流影响范围内，为浅潮下和环潮坪环境，潮上带与深缓坡均不发育，具有鲜明的环境和相指示意义。由于缺乏现代相似沉积物，臼齿构造碳酸盐岩的成因还是一个谜，需要进一步研究和探索。      

辽南与苏皖北部新元古代地层Sr和C同位素对比及年龄界定

采用Sr,C同位素地层学方法,对苏皖北部和辽南地区新元古代地层中碳酸盐岩进行了系统的采样和测试,并将其测试结果与新元古代海水Sr,C同位素组成演变曲线相比较,试图从中获得研究区有关地层自然层序、形成时限范围及其有关同位素年龄数据取舍等方面新的信息。研究结果表明,研究区的新元古代淮南群、徐淮群、宿县群和细河群、五行山群、金县群等,均形成于南沱冰期或Sturtian冰期之前,为900～700Ma。并且进一步印证了淮南生物群应该属于前伊迪卡拉期的一次重要的生物大爆发。     

皖北新元古代臼齿碳酸盐岩石学特征及沉积环境探讨

臼齿构造是一种发育在元古代碳酸盐岩中的特殊类型的沉积构造。通过对皖北新元古代臼齿碳酸盐岩旋回层序和岩石学特征研究，探讨了臼齿构造形成的环境。以旋回层序和海平面变化为基础，将皖北新元古界地层划分为上、下两个旋回层序组，臼齿构造在各旋回层序中广泛发育，主要分布在泥晶灰岩、泥灰岩、粉屑灰岩中，在粗颗粒的碳酸盐岩中很少出现。研究发现，臼齿构造具有两个标志性特点：其一是臼齿构造在结构上与基质有明显区别，它是由均一的、等轴的、多边形的微亮晶方解石组成，个体为3～10μm；其二是臼齿构造比基质具有先固结，快速石化作用的特点，臼齿构造的^87Sr／^86Sr比值明显低于基质。臼齿碳酸盐岩的岩石学特征指示其形成并发育在稳定克拉通缓坡沉积体系中，是潮下浅水环境的标志。根据臼齿构造类型在各级旋回层序微相单元中的分布关系，将臼齿构造划分为垂直、斜交、杂乱、平行层面四种主要类型和六种组合类型，这种划分方案具有环境指示意义，不同的臼齿构造类型反映了不同的沉积环境，建立了臼齿构造碳酸盐岩微相环境模式。     

皖南新元古代两次冰期事件

新元古代的冰期事件一直是地质界研究的热点之一。包括中国在内 ,世界许多地区新元古代地层中普遍发育有一至两层冰碛岩 ,有的地区甚至可以见到三层冰碛岩 ,在冰碛岩之上往往有碳酸盐岩盖层 ( Cap Carbonate)。通过对皖南休宁新元古代冰碛岩的岩石地层学 ,以及碳、氧稳定同位素化学地层学的研究 ,证实了休宁新元古代地层存在两期冰川的记录 ,并通过与国内外同时代典型地层剖面的对比 ,认为休宁蓝田剖面的两层冰碛岩可能分别相当于 Sturtian冰期和 Marinoan冰期的沉积 ,其时代分别约为 710— 73 0 Ma,5 90— 60 0 Ma     

吉辽地区新元古代臼齿碳酸盐岩岩相的若干岩石学特征研究

通过研究吉辽地区新元古代地层中一种特殊的沉积构造——臼齿(简称MT)构造，揭示了它的时空分布范围、分类和含该沉积构造岩石的宏观和微观特征，并对该种构造的形成环境进行了简要讨论。吉林辽宁地区的臼齿构造主要发育在新元古代地层中，按其成因可分为原地和异地两类。其中原地MT主要分布在泥晶灰岩、粉屑泥晶灰岩、泥灰岩或泥岩中，按其形态可分为丝状，条带状和瘤状3个亚类，13种微相类型。异地MT主要发育在砂屑灰岩、钙质粉砂岩或粉砂质泥岩中。臼齿碳酸盐岩的岩石学特征指示其形成并发育于稳定克拉通浅海潮下环境，特别是中-深缓坡     

塔里木盆地西南缘叶城地区新元古代冰期事件

新元古代冰期事件记录了“雪球地球”事件重要的地质信息。塔里木盆地周缘新元古代冰碛岩地层露头发育,是研究新元古代冰期事件的理想基地。由于发育多套新元古代火山岩,盆地东北缘库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩地层时代已获得较多年代学数据约束;但盆地周缘其他地区新元古代冰碛岩地层公开报道年代学数据较少,不能准确限定其沉积时代,导致冰期事件对比存在争论。为此,本文选择塔里木盆地研究程度较低的西南缘叶城地区新元古代冰碛岩地层,开展岩石学、同位素年代学、岩石地球化学等研究,明确其冰期沉积特征,约束其沉积时代,开展冰期事件对比,讨论古气候风化条件等。南华系波龙组和雨塘组冰碛岩地层具有较低的化学蚀变指数(CIA),分别代表新元古代2次寒冷的冰川气候记录。冰川沉积及其相邻层位的碎屑锆石U-Pb年代学数据显示,波龙冰期的起始年龄晚于(710±13) Ma,与全球Sturtian冰期对应;雨塘冰期的起始年龄不会早于(656±18) Ma,其结束年龄可被南华系顶界年龄635 Ma或上覆震旦系库尔卡克组碎屑锆石年龄(634±9) Ma限定,与全球Marinoan冰期对应。     

A study on the environmental conditions of the microsparite （Molar-tooth） carbonates

Along with the progress in research on the Precambrian, Molar-tooth carbonates (simplified as MT, or microsparite carbonates or MT structure) which were formed in the Middle-Late Proterozoic have become a hot subject recently. The Proterozoic Molar-tooth (MT) carbonate rocks refer to those Meso- to Neoproterozoic (1600-650 Ma) carbonates with MT structure, i.e., a series of peculiar, ptygmatically folded and spar-filled cracks in fine-grained carbonates of Precambrian age, located in the environment of mid- to inner ramp and shallow platform. MTS, like a bridge connecting the inorganic world with the organic one, are closely related to the evolution of paleo-oceans, atmosphere and biosphere. Their development and/or recession are/is related to the origin of life and the abruption of sedimentary geochemistry events of marine carbonates. By using modern instruments and testing methods adequately, the contents of oxides in sandstones were measured and the REE distribution pattern curves were established; an accurate value of isotopic ratio of 87Sr/86Sr was obtained, that is, the age of MT formation is about 750-900 Ma; C and O isotopes of some fresh micrite limestone samples were analyzed; the energy spectrum analysis revealed that the MT consists mainly of microspar calcite, while as for its chemical composition, the matrix shows outstanding peaks of Ca, Mg, Al, Si, and K. The geochemical indicators proved that Neoproterozoic MT carbonates in the Jilin-Liaoning region were developed at the margin of a stable continent, in the torrid zone where the paleo-temperature was about 50℃, the seawater had normal salinity when MT was formed during the Wanlong period in southern Jilin and during the Yingchengzi and Xingmincun periods in eastern Liaoning. The sedimentary environment was located in the inner ramp. In summary, it is of great importance to understand the origin of MT, ascertain the paleo-climate and paleo-environment characteristics, constrain the age and the stratigraphic division and comparison of the Proterozoic so as to study the geochemical characteristics of MT carbonates and their formation environment.     

Microorganisms Linked to Neoproterozoic Microspar Carbonate Sedimentation in the Jilin-Liaoning Area

Molar-tooth carbonate refers to a sort of rock that has ptygmatical folded structure comparable to the ivory. This kind of carbonate exists in a special time range (from Middle to Neoproterozoic). Its origin and the possibility to use it in stratigraphic correlation of the paleocontinent is the key task of the IGCP447, a project on Proterozoic molar tooth carbonates and the evolution of the earth (2001-2005). The importance lies in that the molar-tooth structure is the key to solving problems related to Precambrian biological and global geochemical events. The molar-tooth structure is associated with microorganisms. Development and recession of such carbonates have relations with the evolution process of early lives and abrupt changes in sea carbonate geochemistry. In recent years, based on researches on petrology, geochemistry and Sr isotope of molar-tooth carbonate in the Jilin-Liaoning and Xuzhou-Huaiyang area, the authors hold that it can be used as a marker for stratigraphic sequence and sedimentary     

臼齿碳酸盐岩: 解密前寒武纪海洋化学性质的钥匙*

臼齿构造(Molar tooth structure,MTS)是指主要由微米级微亮晶方解石充填的、具有肠状褶皱等特殊形态和结构的前寒武纪沉积构造。具有臼齿构造的这类前寒武纪碳酸盐岩称为臼齿碳酸盐岩(Molar tooth carbonate,MTC)。MTS具有全球分布、时代限定、形态多样、由微米级微亮晶方解石组成及早期成岩等基本特征,该认识早已得到学界广泛认同。在系统归纳MTC的地理分布、发育时限、宏观形态和微观组构的基础上,再次总结性地剖析了物理作用、生物作用和生物-地球化学作用3类主要成因假说的基本论点及其局限性。长期以来,作为一种大量出现于中—新元古代、具全球性分布的特殊碳酸盐岩类或沉积构造,研究关注的焦点和热点是MTS形成与消失的机制。尽管MTS成因还有争议,但其所具有的早期成岩特征,使越来越多的研究者将其作为前寒武纪海洋地球化学环境重建的重要研究对象。MTC的兴衰与前寒武纪海洋化学性质演化和前寒武纪一系列全球性事件密不可分。在此基础上提出MTC进一步研究的方向:一是探索MTC事件与相关全球性事件(如叠层石、冰川事件等)相互响应、促进或消长的关系,MTS的兴衰如何协同Columbia和Rodinia超大陆的聚散过程; 二是从MTS微亮晶方解石微观组构出发,采用行之有效的地球化学方法,将MTC的形成、演化、更替与前寒武纪海洋性质以及大气圈、生物圈的演化相结合,进一步完善MTC成因理论,为前寒武纪诸多重大科学问题的研究提供参考。     

Molar-Tooth构造成因争论分析

综述了Molar-Tooth的时空分布及其形态特征,Molar-Tooth为元古代时期全球性的一种构造现象.其成因,地质学家们已争论了一个多世纪,直到今天还未取得一致的认识.归纳前人的研究成果,初步认为Molar-Tooth的成因与藻类等生物活动有关.     

燕山地区中元古代高于庄组非叠层石碳酸盐岩序列的沉积特征及其重要意义

在燕山地区中元古代高于庄组一套厚度千余米的碳酸盐沉积序列中,第三段组成一个特别的非叠层石碳酸盐岩序列。两个剖面(天津蓟县剖面和北京延庆千沟剖面）的详尽观察与研究结果表明：高于庄组第三段的非叠层石碳酸盐岩沉积序列以灰岩序列为特征,厚度为300 m至600 m不等,在蓟县剖面发育有存在成因争论的臼齿状构造,在延庆千沟剖面发育奇形怪状的席底构造。该非叠层石碳酸盐岩沉积序列表明,在前寒武纪除了3次叠层石衰减事件(分别发生在2 000 Ma、1 000 Ma和675 Ma）外,在1 450 Ma左右还可能发生过一次叠层石衰减事件。再者,高于庄组第三段构成的非叠层石碳酸盐岩沉积序列,可以大致与北美地区的Belt超群中的Helena组非叠层石碳酸盐岩沉积序列相对比,从而表明了1 450 Ma左右的叠层石衰减事件因具有全球性而有重要意义。在漫长的前寒武纪,臼齿状构造常常集中发育在叠层石衰减事件之后,因此,尽管这两种沉积构造的成因还不完全清楚却成为了解前寒武纪世界的重要线索。1 450 Ma左右的叠层石衰减事件,正好处于叠层石发育的黄金时段(2 800 Ma至1 000 Ma）,对该次事件的识别,有助于正确认识漫长而复杂多变的前寒武纪碳酸盐世界。     

Neoproterozoic Molar-tooth Structure and Constraint of Depositional Facies and Environment in the North China Platform in Jiangsu, Anhui and Liaoning, Eastern China

Molar tooth structure （MTS） represented by complex ptygmatical shapes is widely distributed in the Proterozoic of the world. MTS filled by fine, equant sparry calcite （or dolomite） displays an abrupt contact with hosting rocks, which are mainly composed of carbonaceous micrites and fine-grained carbonates with local silts and stormdominated deposits with graded, cross or wave beddings, numerous erosional surfaces and truncated and fills or guttered bases. Occurrence of MTS suggests a result of the constraint of sedimentary facies, and the storm-base in ramp settings is the maximum depth for the formation of MTS. Vertical succession of MTS-bearing carbonates shows a deposition stacked by high-frequency shallow subtidal and peritidal cycles. An individual cyclic MTS-bearing sequence is characterized by thinning, shallowing and dynamic decreasing-upward, and peritidal caps of purple red iron and organic carbonaceous sediments with more complicated shapes of MTS are common on the top of individual MTS-bearing sequences.     

中国辽吉地区新元古代臼齿碳酸盐岩中分子化石及早期生命演化

臼齿碳酸盐岩是指具有类似大象臼齿特征并具有肠状褶皱构造的元古宙微亮晶碳酸盐岩,其成因众说纷纭。首次对分布于中国吉辽地区新元古代震旦纪（0.65～0.81 Ga）的臼齿碳酸盐岩可溶有机抽提物进行了研究,从中发现了大量的分子生物化石--生物标志物,诸如正构烷烃、无环类异戊二烯烷烃、烷基环己烷、长侧链三环萜烷、藿烷、伽马蜡烷、甾烷等;同时对各类生物标志物的先体生物进行了详尽的生物门类归属,并对早期的原始生命的演化进行了深入的分析。其分子化石研究表明,MT灰岩中含有大量的原核生物细菌（蓝细菌）、古细菌（硫细菌、甲烷菌）、真核生物藻类（蓝藻、绿藻、褐藻、红藻）、真菌及原生动物。毫无疑问,臼齿构造的形成离不开生物活动的参与;同时也说明元古宙原始生物已演化到一个相当高级的程度,已蕴含埃迪卡拉纪的第一次生物大爆发。     

Recognition of Early Paleozoic Magmatisms in the Supposed Proterozoic Basements of Zhalantun, Great Xing’an Range, NE China

The Zhalantun terrane from the Xing'an massif, northeast China, was used to be considered as Proterozoic basements. However, amounts of detrital zircon ages from the meta-sedimentary rocks deny the existence of Precambrian basements recently. Notably, magmatic rocks were barely reported to limit the exact ages of the Zhalantun basements. In this study, we collected rhyolite, gabbro and quartz diorite for zircon in-situ U-Pb isotopic dating, which yield crystallization ages of ～505 Ma, ～447 Ma and ～125 Ma, respectively. Muscovite schist and siltstone define maximum depositional ages of ～499 Ma and ～489 Ma, respectively. Additionally, these dated supracrustal rocks and plutons also yield ancient detrital/xenocryst zircon ages of ～600–1000 Ma, ～1600–2220 Ma, ～2400 Ma, ～2600–2860 Ma. Based on the whole-rock major and trace element compositions, the ～505 Ma rhyolites display high SiO_2 and alkaline contents, low Fe_2O_3T, TiO_2 and Al_2O_3, and relatively high Mg O and Mg#, which exhibit calc-alkaline characteristics. These rhyolites yield fractionated REE patterns and negative Nb, Ta, Ti, Sr, P and Eu anomalies and positive Zr anomalies. The geochemistry, petrology and Lu-Hf isotopes imply that rhyolites were derived from the partial melting of continental basalt induced by upwelling of sub-arc mantle magmas, and then experienced fractional crystallization of plagioclase, which points to a continental arc regime. The ～447 Ma gabbros exhibit low Si O2 and alkaline contents, high Fe2 O3 T, Ti O2, Mg O and Mg#. They show minor depletions of La and Ce, flat MREE and HREE patterns, and negative Nb, Ta, Zr and Hf anomalies. Both sub-arc mantle and N-MORB-like mantle were involved in the formation of the gabbros, indicative of a probable back-arc basin tectonic setting. Given that, the previously believed Proterozoic supracrustal rocks and several plutons from the Zhalantun Precambrian basements were proved to be Paleozoic to Mesozoic rocks, among which these Paleozoic magmatic rocks were generally related to subduction regime. So far, none Proterozoic rocks have been identified from the Zhalantun Precambrian basement, though some ～600–3210 Ma ancient detrital/xenocryst zircons were reported. Combined with ancient zircon ages and newly reported ～2.5 Ga and ～1.8 Ga granites from the south of the Zhalantun, therefore, the Precambrian rocks probably once exposed in the Zhalantun while they were re-worked and consumed during later long tectonic evolutionary history, resulting in absence of Precambrian rocks in the Zhalantun.     

安徽灵璧地区新元古代臼齿构造（徽亮晶）碳酸盐沉积及意义

微亮晶碳酸盐岩是一种发育在前寒武纪尤其是元古代的特殊类型碳酸盐岩,它在结构上与基质有明显区别,是由均一、等轴、多边形的微亮晶方解石组成,个体为5～15μm。安徽灵璧地区微亮晶碳酸盐岩按其成因可分为原地和异地两类。原地微亮晶主要分布于泥晶灰岩、粉屑泥晶灰岩、泥灰岩或泥岩中;异地微亮晶主要发育在粉屑灰岩或砾屑灰岩中。微亮晶碳酸盐岩的岩石学特征指示其形成并发育于稳定克拉通浅海潮下及环潮坪环境,特别是中浅缓坡向上变浅旋回的底部,风暴浪基面是其发育的最大深度。微亮晶碳酸盐岩作为一种具有全球性意义的沉积碳酸盐岩类,具有特定的时限分布范围,这对于提高前寒武纪地层对比精度具有重要意义。