湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究：探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ13Ccarb)波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ13Ccarb极负值(＜30‰,VPDB),以及上覆陡山沱组二段底部地层中δ13Ccarb在正负值之间频繁波动的现象。一般认为,成岩作用中形成的碳酸盐矿物导致了这些分布不规律的δ13Ccarb波动,并对利用碳酸盐岩全岩无机碳同位素(δ13Cbulk)数据进行古海洋碳同位素组成恢复的可靠性造成了干扰。为了评估成岩作用对δ13Cbulk的影响,本文利用宜昌雾河地区埃迪卡拉系的一口钻井岩芯,对陡山沱组下部地层进行了详细的岩石学观察和碳同位素分析。研究结果表明,陡山沱组下部的碳酸盐岩中存在形成于成岩过程中的方解石矿物,而碳酸盐岩中的白云石组分并未遭受严重的后期成岩作用改造,白云石组分的碳同位素(δ13Cdolo)组成能够更加准确地反映沉积时的海水信息。为获得样品的δ13Cdolo信息,本研究首先将全岩粉末样品与30%磷酸反应2 h,去除其中的方解石组分,然后测试残余样品的碳同位素。实验结果显示,该方法可以有效去除岩石粉末中的方解石组分,最终获得的数据能够准确地反映δ13Cdolo特征。陡山沱组二段下部样品δ13Cdolo为连续稳定的正值,且明显高于δ13C bulk,δ13Cdolo 曲线更加真实地反映了新元古代冰期结束之后海洋碳同位素组成的变化特征。     

中国埃迪卡拉纪岩石地层划分和对比

埃迪卡拉系于2004年正式建立,是目前《国际年代地层表》中最晚建立的一个系级单元.中国震旦系的研究已有一百多年的历史,其含义几经变化,2000年全国地层委员会修订的震旦系是与埃迪卡拉系涵义相同的系级单位.近年来,中国埃迪卡拉系综合地层学研究取得了一系列新进展,在岩石地层划分对比方面形成了若干新认识.本文基于对已有地层资...     

皖南地区埃迪卡拉系皮园村组微体和宏体化石——兼论埃迪卡拉纪-寒武纪界线

国际上寒武纪的开始以遗迹化石Treptichnus pedum的首次出现为标志,我国南方通常以小壳化石的出现或者疑源类Asteridium-Comasphaeridium-Heliosphaeridium化石组合的出现作为前寒武纪-寒武纪界线。由于化石保存的不完整性,仅仅依靠寒武纪化石的首现来确定埃迪卡拉纪-寒武纪界线可能导致其层位偏高,因此需要利用界线之下的埃迪卡拉纪化石对界线进行进一步限定。皖南地区的埃迪卡拉纪-寒武纪界线一直被厘定在皮园村组硅质岩和荷塘组底部磷块岩或黑色页岩交界处,这一划分主要是根据岩石地层的证据和邻区的生物地层资料,但是皮园村组本身缺乏直接的生物地层学资料。为了进一步确定皖南地区的埃迪卡拉纪-寒武纪界线和皮园村组的沉积年龄,系统研究了皖南休宁蓝田剖面皮园村组中的微体化石组合,在皮园村组中发现了埃迪卡拉纪化石Horodyskiacf.minor、Palaeopascichnus cf.jiumenensis、Palaeopascichnus sp.,以及未定名的纺锤状化石和球形化石。Palaeopascichnus在全球范围的埃迪卡拉纪地层中都有发现,且其仅仅局限在埃迪卡拉纪的晚期。在华北地台西缘的正目观组板岩和华南留茶坡组硅质岩曾报道有Horodyskia minor,H.moniliformis?(有可能为H.minor的同物异名),Palaeopascichnus minimus,P.meniscatus,和P.jiumenensis。在皖南Palaeopascichnus cf.jiumenensis和Palaeopascichnus sp.出现在皮园村组硅质岩的中上部,Horodyskiacf.minor一直延伸到皮园村组的顶部,说明由生物地层所划分的埃迪卡拉纪-寒武纪界线与皮园村组-荷塘组岩石地层的界线基本上是一致的。     

云南永善肖滩早寒武世早期碳氧同位素记录

本文对采自云南永善肖滩剖面下寒武统100余件碳酸盐岩样品的碳氧同位素进行了分析研究。在从灯影组白岩哨段上部至筇竹寺组玉案山段碳酸盐岩碳同位素变化曲线上,梅树村组小歪头山段底部δ¹³C值表现出显着负飘移。早寒武世梅树村期,碳同位素值缓慢增大,至大海段达到最大值。在筇竹寺组石岩头段底部,δ¹³C值表现为明显负飘移。在玉案山段,碳同位素又开始一个新的正飘移旋回。根据同位素资料,肖滩剖面下寒武统梅树村组小歪头山段至大海段地层相当于前托莫特阶地层,筇竹寺组石岩头段与托莫特阶地层对应,玉案山段与呵特达班阶下部地层对比。小歪头山段底部标志着寒武纪沉积已经开始。     

沉积地层中的黄铁矿形态及同位素特征初探——以华南埃迪卡拉纪深水相地层为例

地质历史时期新元古代大气氧含量普遍较低。在硫酸盐还原细菌作用下,作为海洋重要的氧化性离子,陆源硫酸根离子有效促进了深层海水的氧化进程。在此过程中,硫元素在硫酸根和黄铁矿之间发生显著同位素分馏,其分馏程度可反推当时古海洋的氧化还原状态。沉积地层中的黄铁矿普遍具有多种形态,不同形态黄铁矿的形成环境多有不同。如草莓状黄铁矿多形成于底层缺氧水体或沉积物的浅表面,而大颗粒单晶黄铁矿或脉状黄铁矿则多沉积于成岩早期的沉积物孔隙或形成于成岩后期的热液改造。与草莓状黄铁矿不同,大颗粒单晶或脉状黄铁矿的硫同位素组成并不能反映沉积时期的古海洋氧化还原条件。判定沉积地层中不同形态的黄铁矿及形成过程,是获得有效反映海洋沉积环境硫同位素组成特征的基本前提。简要总结了地质历史时期沉积地层中的黄铁矿类型及矿物形成过程,并以华南埃迪卡拉纪蓝田组岩芯样品为例,识别出各个样品中的黄铁矿形态组成特征,对比分析了全岩黄铁矿与样品中大颗粒黄铁矿硫同位素组成差异。研究结果表明:不同岩性样品中黄铁矿的形态种类及含量均存在差异。页岩样品保存有更好形态的自形晶以及草莓状黄铁矿;碳酸盐岩样品中具有较多自形晶以及他形晶黄铁矿,并且其中的少量草莓状黄铁矿遭受后期成岩作用而发生不同程度的晶体蚀变。样品中大颗粒黄铁矿的硫同位素值（δ34S_L-pyr）通常显著高于全岩黄铁矿的硫同位素值（δ34S_T-pyr）,最大差值可达48.5‰。在利用黄铁矿的硫同位素组成来反推当时古海洋环境时,需要区分不同形态黄铁矿,仔细剔除大颗粒黄铁矿,降低成岩期黄铁矿对样品中硫同位素组成的影响。更细致的微区黄铁矿硫同位素分析工作将依赖于SIMS分析测试手段进行。     

扬子区早寒武世早期磷质小壳化石的再沉积和地层对比问题

扬子区早寒武世早期的磷酸盐化小壳化石的发现,为早期动物演化及震旦系-寒武系界线地层的划分与对比研究做出了重要贡献。但碳酸盐岩地层中的这类小壳化石易于被风化剥离出来并成为磷质颗粒再沉积,这种现象在地层中常能遇到,它会给对某些生物分布时限的确定和地层对比造成混乱。考虑早寒武世一些主要小壳化石的再沉积和地层对比时要注意以下问题:1)带和带的磷质小壳化石产于Paokannia或Hunanocephalus的层位,它们无疑是再沉积的;2)组合带标志性化石与组合带标准化石共生,应判定其沉积时期为组合带时;3)扬子台地区的梅树村阶地层大都不全或缺失,保存的梅树村阶地层普遍与震旦系灯影组不同层位假整合接触,其岩性及生物特征均与下伏地层不同,另建组级地层单位是合理的;4)“杨家沟段”、“西蒿坪段”、“宝石坡组”不能作为灯影组顶部地层,它们是水井沱组沉积旋回的一部分,更不能因它们是筇竹寺期的沉积而把“灯影组”顶界上升到筇竹寺阶;5)滇东北地区大海段中产有丰富的Heraultipegmayunnanensis,它与Siphogonuchitestriangularis和Paragloborilussubglobosus共生,分布局限,其他地区仅在组合带中零星分布,所以在S.triangularis-P.subglo-bosus组合带()的上部建立一个H.yunnanensis组合亚带似乎更合适些。     

中国埃迪卡拉纪综合地层和时间框架

华南埃迪卡拉纪地层发育,在不同时期保存多个特异埋藏化石生物群,记录了新元古代全球性冰期结束之后海洋生物群的演化轨迹.同时,华南埃迪卡拉系浅水台地相区碳酸盐岩沉积发育,记录了埃迪卡拉纪古海洋碳同位素组成的连续变化特征.在华南扬子区埃迪卡拉纪生物地层学、同位素化学地层学和事件地层学研究进展的基础上,结合放射性同位素地质年代学数据和国际埃迪卡拉系内部划分研究的主体趋势,提出中国埃迪卡拉系二统六阶的划分方案,其中上、下统分别包括三个阶.建议埃迪卡拉系上统的底界放在陡山沱组上部显著碳同位素负漂移(EN3)由正值向负值转换的层位.建议埃迪卡拉系下统第二阶的底界放在陡山沱组下部刺饰疑源类化石的首现层位,第二阶地层以碳酸盐岩碳同位素普遍正值(EP1)为特征;第三阶的底界置于陡山沱组中部碳同位素负漂移(EN2)由正值向负值转换的层位,第三阶以产出刺饰疑源类上组合为特征.埃迪卡拉系上统第五阶在华南以产出庙河生物群为特征,而第六阶则以产出石板滩生物群和高家山生物群为特征.今后的工作重点将是在深入细致的研究和讨论基础上,逐步明确各个统、阶界线的层型剖面和点位,以及正式名称.华南埃迪卡拉系的部分统、阶的界线剖面具有成为国际层型剖面的潜力.     

华北地台胶辽徐淮地区中—新元古代地层研究进展

华北地台东缘—东南缘的胶辽徐淮地(层)区发育了一套中—新元古代海相碎屑岩与碳酸盐岩地层,通常不整合覆于太古宇或古—中元古界之上,平行不整合伏于寒武系之下,在安徽和江苏北部、山东中—西部和山东半岛、辽东半岛以及吉林南部等地区出露良好.前人对于胶辽徐淮地区中—新元古界的划分和对比,尤其是该套地层的时代归属,长期存在不同的认...     

古元古代早中期大氧化事件及碳循环扰动

古元古代大氧化事件（2.43～2.06 Ga）代表了地球大气氧含量首次显著升高,是地球宜居环境形成的关键时期。大氧化事件及相关碳循环扰动事件的研究,对理解地球宜居环境的形成与早期生命的演化十分重要,一直是地学领域的“热点问题”。通过系统梳理大氧化事件的研究进展,重点讨论了大氧化事件的时间框架以及启动过程与机制、大氧化事件期间碳同位素正漂移事件（Lomagundi-Jatuli事件）和大氧化事件结束后碳循环扰动事件3个方面的内容：(1)大氧化事件的启动具有间歇断续式特点,启动机制的研究呈现多元化观点;(2) Lomagundi-Jatuli事件期间大气—海洋系统先后经历了氧化与脱氧过程,事件的启动机制可能是海洋初级生产力的提高,但不排除其他机制（如地球深部碳循环）的影响;(3) Lomagundi-Jatuli事件后期全球范围内有机碳埋藏量显著上升且一直持续到1.7 Ga左右（Shunga事件）,期间伴有碳同位素负漂移事件（Shunga-Francevillian事件）,这2次事件的机制尚待深入研究。     

华南埃迪卡拉系底部钾质斑脱岩的岩石地球化学特征及其地质意义

我国华南扬子地台不同地区（湖北宜昌、安徽休宁）埃迪卡拉系底部的盖帽碳酸盐岩中均保存有浅色粘土岩层。岩石薄片和扫描电镜观察,以及X射线衍射分析表明,这些粘土岩层以伊利石和伊/蒙混层矿物为主,同时含有港湾状熔蚀石英、高温透长石及岩浆锆石等斑晶矿物。X荧光光谱仪和ICP-MS等离子质谱仪等地球化学元素分析表明,这些粘土岩层具有相似的元素组成和配分模式,以高K₂O、低TiO₂,富含Nb、Ta、Zr、Hf、Th、Y等亲石元素为特征,Al₂O₃/TiO₂、Zr/Hf 和Ti/Th 值均指示了酸性火山灰的性质,同时稀土元素配分模式与花岗岩较为相似。岩石学和地球化学特征表明,这些浅色粘土岩层是火山喷发事件形成的钾质斑脱岩。通过两处剖面的对比,可以将安徽休宁地区的钾质斑脱岩年龄限制在大约635Ma左右。岩浆判别图指示了这些钾质斑脱岩的原始岩浆为高钾亚碱性流纹英安岩;依据微量元素特征和构造环境判别图,初步认为原始岩浆形成于大陆弧环境。这些钾质斑脱岩在区域上的分布,表明我国扬子地台埃迪卡拉纪早期发生了广泛的火山活动,“雪球地球”事件的结束可能是导致这期以钾质斑脱岩为代表的火山喷发事件的诱因。