华南伊迪卡拉纪宏体生物群的古地理分布及意义*

伊迪卡拉纪（635—542Ma）是前寒武纪全球大规模末次冰期（Marinoan）结束后至寒武纪“生命大爆发”之前一段重要的地质时期,由于受到新元古代气候和环境剧变的影响,真核生物乃至多细胞生物迅速演化、分异,出现显著的适应辐射。中国华南的伊迪卡拉系——震旦系陡山沱组和灯影组及其相当地层代表着这一特殊地史时段的沉积,地层记录完整,岩相环境多样,化石产出丰富,是深入研究伊迪卡拉（震旦）纪（Ediacaran/Sinian）地层划分及全球对比、探讨早期多细胞生物起源和辐射的理想地区之一。其中,扬子台地边缘相地层中出露丰富的宏体化石材料,分异显著,具有较为独特的组合面貌。近年取得的研究成果表明华南宏体化石群中也含有澳洲伊迪卡拉生物群和俄罗斯白海生物群的典型分子。作者总结了前人关于华南伊迪卡拉纪岩相古地理的研究成果;重点展示了近年来开始研究的贵州江口“翁会生物群”、云南“江川生物群”的宏体化石;简要记述了华南伊迪卡拉系中以“庙河生物群”为代表的若干宏体生物群的古地理位置及其宏体化石组合特征,据此提出了华南伊迪卡拉纪丰富多样的宏体生物群基本发育在扬子台地边缘碎屑岩至碳酸盐岩相的过渡带和斜坡带;各生物群宏体化石的组合面貌受沉积微相的制约,存在一定的变化规律。宏体化石记录表明在这一时期,伴随着显著的气候和环境变化,不仅发生了一系列重要的生物演化事件,比如：多细胞藻类和后生动物普遍开始出现多样化发展,为寒武纪生命的演化辐射奠定了生态基础;而且在华南地区已经形成了一个全新的浅海生态系统,以浮游和底栖真核藻类为主的海洋初级生产者大量繁盛,尤其是丰富的多细胞藻类可能成为前寒武纪末期至寒武纪早期主要的生烃植物类群。     

华南伊迪卡拉(震旦)系顶部建阶层型和界线层型新资料

新元古代与寒武纪之交,即伊迪卡拉纪—寒武纪过渡期,是地球历史上一个重大的地质突变期,出现了一系列地质环境变化事件和生物快速演化事件。云南东部位于扬子地区西南缘,在前寒武纪—寒武纪过渡期属于开放式浅水台地至台缘斜坡环境,是中国伊迪卡拉(震旦)系顶部与底寒武统基本连续沉积的典型地区,也曾是中国震旦系与寒武系界线层型候选剖面所在地。近年来,在此新发现了更为丰富的宏体藻类化石、遗迹化石和伊迪卡拉生物群的疑似后生动物化石等(江川生物群),以及大量以条带状Shaanxilithes为代表的宏体化石层。相关剖面自下而上从灯影组至磷矿沉积层(中谊村段)出露有连续的宏体化石记录,研究后可以细分伊迪卡拉系顶部灯影峡阶的化石带,并与底寒武统晋宁阶、梅树村阶对接,具有作为标准层型剖面的较大潜力,为伊迪卡拉纪末期年代地层单位的建阶分层、对比及确立层型剖面,以及与寒武纪最早期年代地层的界线划分提供了更为理想的标准。     

华北克拉通东部新元古代宏体化石生物地层序列

华北克拉通东部是中国晚前寒武纪地层出露最为完整、连续的地区,特别是华北克拉通东缘连续出露了新元古代自老至新的全部地层,是对比和衔接中国南、北方晚前寒武纪地层的关键地区。在该地区所发现和建立的宏体化石群——“龙凤山生物群”、“辽南生物群”和“淮南生物群”可能是新元古代“南华大冰期”前后较为独特的生物群落,其中相当部分可能归属于多细胞后生动物和多细胞藻类,是地球早期生命景观的重要代表。因此,对这些新元古代早期生物群的研究将可能揭示比陡山沱期更早的多细胞后生动植物的演化面貌,在演化生物学上意义重大。近年来,在地调项目的资助下,开展了华北克拉通东部地区的新元古代年代地层及生物地层的研究。本文综合现有资料,详细记述了华北克拉通东部（燕山地区和辽南、徐淮地区）含宏体化石的新元古代地层及其宏体化石特征、组合面貌和生物地层序列。同时,依据宏体化石记录,探讨了中国新元古代地层的对比问题。     

华北地台东缘新元古代地层对比和宏体化石研究的进展和发展趋势

尽管利用多重地层学方法，对华北地台东缘新元古代地层的划分和对比研究取得了很大的进展，但仍然存在很多争议和问题。今后应在以下几方面展开研究：①寻找新元古代Rodinia超大陆热构造事件和冰川事件的地层学标志，厘定这些标志在地层柱中的位置及其与宏体化石演化阶段的对应关系；②结合碳酸盐岩中C、O和Sr同位素地层学研究，寻找和鉴别新元古代地层中的火山岩和火山碎屑岩，测定其中锆石的U-Pb年龄，解决与华南地区新元古代年代地层的对比问题；③划分“辽南生物群”和“淮南生物群”的不同生物组合，明确各组合的演化历程，深入探讨其谱系归属及与华南地区晚新元古代生物群的关系，完善华北地台东缘新元古代生物地层划分和对比的方案。     

新元古代末期高家山生物群研究新进展与展望

高家山生物群是以骨骼化石为主，兼有软躯体后生动物及宏观藻类化石的一个多门类化石组合，是目前已知新元古代末期最为多样化的生物群，化石产于上震旦统灯影组高家山段中上部，时限约为565－543Ma。概略地介绍了近年研究取得10方面新发现和新进展，证实高家山生物群面貌与世界较常见的伊迪卡拉生物群和早寒武世小壳动物群有显著区别，代表了由隐生宙－显生宙过渡时期大变革前的生物记录，因而在早期和演化史中具有显著的地位和研究价值。     

华南留茶坡组与灯影组的地层对比

以硅质岩为特征的留茶坡组广泛地分布于湘、黔、渝等华南地区。在留茶坡组中普遍夹有厚度不一的白云岩层或泥质粉砂岩和其上0～10 cm厚的紫红色黏土岩。在湘西桃源,以宏体藻类为主的"武陵山生物群"产自于此白云岩层之下的硅质岩所夹黑色页岩中。该宏体生物群在化石的形态类型、组合面貌以及埋藏和保存特征等方面与产自于陡山沱组顶部的鄂西"庙河生物群"和黔东北"瓮会生物群"较为相似。但与后两个生物群相比较,"武陵山生物群"中藻体分枝的宏体藻类贫乏,且宏体生物的结构构造相对简单、演化水平相对较低,时代应为伊迪卡拉(震旦)纪陡山沱期晚期。而留茶坡组中所夹的白云岩层或泥质粉砂岩可能系灯影峡期的海平面下降、地壳上升在相对深水相地区的反映。湘黔一带留茶坡组的时代应为伊迪卡拉(震旦)纪至早寒武世早期。     

滇东伊迪卡拉（震旦）系顶部旧城段多样宏体化石群的发现?

中国云南东部晋宁、江川地区的伊迪卡拉（震旦）系顶部灯影组旧城段新发现了多样的宏体化石群，除了丰富的Vendotaenia与Tyrasotaenia类化石以外，以形体较大的Tawuia类和Longfengshaniaceae科等具固着构造的底栖多细胞藻类化石占据优势，另有一些形态奇特、亲缘关系不明的宏体化石，该组合与华南陡山沱组和灯影组石板滩段的宏体化石组合相比存在着明显的差别。依据形态特征，本文概述了部分产自江川旧城段的具有不同类型固着构造的底栖藻类和归属不明的宏体化石特征。华南滇东地区旧城段形态多样的宏体藻类化石的发现，进一步表明伊迪卡拉纪末期存在后生植物的多样化发展。这一时期浮游微生物和后生植物的共同繁盛可能为早寒武世“澄江生物群”的爆发奠定了生态基础。     

中国“震旦生物群”

本文将以“震旦生物群”来总括中国境内所发现的震旦纪范围内的后生生物化石类群,避免更多具有同时代意义的地方特色的名词术语。本文归纲了“震旦生物群”各类群的主要组合面貌,强调其演化特征和地层对比意义,并总结了迄今为止中国“震旦生物群”的地理分布和地层分布。     

最早的栉水母动物化石——华南伊迪 卡拉纪的“八臂仙母虫”

华南伊迪卡拉系陡山沱组保存的磷酸盐化球状化石中有一部分被认为是最早的后生动物胚胎化石, 但由于缺乏成年或幼年过渡期的化石证据, 对这些最早微化石的动物属性还一直存在争议。最近在贵州江口县翁会地区伊迪卡拉(震旦)系陡山沱组的页岩中发现一个与“庙河生物群”相似的宏体碳质压膜化石群, 其中包含一个盘状的宏体化石新类型——八臂仙母虫(Eoandromeda octobrachiata, Tang et al. 2008), 具有八条螺旋状辐射的旋臂, 封闭在一个包膜内。这种八辐射结构在八射珊瑚和栉水母动物中都可见到, 但同时具有的螺旋特性与现生的所有类群都无法对比。在贵州陡山沱组的“瓮安生物群”中发现的球状胚胎化石同样具有螺旋性状, 尽管还没有直接的个体发育证据, 但我们认为新属种可能代表这些螺旋状胚胎化石的成年实体化石。最新报道的南澳大利亚Rawnsley石英岩层中也发现相似的印痕化石, 被归为同一类别, 表明华南的“庙河生物群”与澳大利亚的“伊迪卡拉生物群”时代相当。翁会化石库中少量出露的三辐射化石与俄罗斯“白海生物群”的典型分子—Albumares和Anfesta可以对比。新发现的倾斜保存的八臂仙母虫化石和碳质条带呈子午线状排列的核桃状化石, 可能是该类化石归属栉水母类的有力证据, 这一发现推测可将栉水母类的最早化石记录从“澄江生物群”的早寒武世推前大约3千万年。     

中国晚前寒武纪的宏体化石概观

本文综述了目前中国晚前寒武纪地层中所发现的宏体化石,从18亿年起直到6亿年左右。蓟县剖面高于庄组(14亿年)中发现Grypanta等大化石,再次证明生物演化大阶段的世界性。包括后生动物实体化石在内的淮南生物群可能是前冰期的,也就是先伊迪卡拉期的。震旦纪晚期的西陵峡生物群,现有伊迪卡拉期的典型分子,又有丰富的蠕虫管和高级的红藻、绿藻类。蠕虫管的大量出现预告了带硬部动物时代的到来。     

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

桩-岩摩擦黏着特性的试验与分析

研究桩与岩石的侧摩阻力组成及影响因素,有助于准确地把握桩与岩石的侧摩阻力取值原则。在对桩与岩层的摩擦黏着机制分析的基础上,指出界面力与岩层抗剪力的区别,并提出岩层的极限侧摩阻力由界面强度及岩石强度两者较弱一方决定的观点。进行了中风化岩中4组混凝土短桩的抗压及抗拔极限摩阻力对比试验,获得了相应的极限侧摩阻力值以及抗拔与抗压极限侧摩阻力值的比值。抗拔时由于上部岩层对桩侧岩层的约束作用较弱,会使侧摩阻力相对抗压时有较大降低。通过有限元计算及其与试验值的比较分析,研究短桩与岩层的界面强度条件,发现岩层和混凝土灌注桩间的侧摩阻力中界面黏着力占很大比例。     

再论流体势及其与圈闭和油气藏关系

在Hubbert(1953)关于流体势和圈闭的经典论文基础上,从流体势计算的基本原理出发,论证了气势与水势、油势计算表达式的具体形式是不同的,如等地温梯度的静水压力场中理想气体的势包含压力的对数函数与线性函数之和,而不只是包含压力的线性函数.表述了同一求势面所对应的测势面对于不同流体是不同的;指出了圈闭的溢出点通常是等势面与非渗透层面交线的切点;应用简洁的数学分析方法,推导了地下水三维流动情形下油(气)等势面某点切平面坡度与水头、渗滤速度关系的表达式,其中坡度绝对值与渗滤速度关系的表达式为:tanθ=√v2x v2y/|vf vz|,其中vf=K[ρw-p(p)]g/μ,式中:θ为切平面的倾角;vx、vy和vz分别为沿坐标轴ox、oy和oz方向的渗滤速度分量;K和μ分别为渗透率和水的动力黏度;ρw、ρ(p)分别为水和油(气)的密度.根据这些基础性的分析,对被广泛引用的Levorsen(1954)的背斜-水动力复合油藏中水头与油水界面产状的关系示意图进行了两点修改:将油水界面改为曲面、将油水界面处油藏的测势面改为高于油水界面处水的测势面的水平面;对向斜部位聚集油气的水动力条件进行了讨论,认为只有两(各)翼水流都向下流动且水流强度中等条件下才能在向斜部位聚集油气.     

Cumulate and Cumulative Granites and Associated Rocks

Abstract. Processes that move crystals relative to melt, that is crystal fractionation, are of major importance in producing variations that are observed within cogenetic suites of granites. In low‐temperature granite suites, crystal fractionation initially involves the progressive separation of crystals residual from partial melting from that partial melt. Once separation of those crystals, or restite, has been completed, further fractionation may occur through the separation of crystals that had precipitated from the melt, the process known as fractional crystallization. High‐temperature granite magmas are largely or completely molten and elements such as Ca, Mg and Fe, and their associated minor elements, are in that case dissolved in the melt. Such magmas, particularly those that are more potassic and hence contain a higher fraction of low temperature melt, may evolve compositionally through fractional crystallization. Cumulate rocks result, comprising a framework of cumulus minerals with interstitial melt. In this process some of the melt is also displaced to form more felsic rocks. Such cumulate rocks may have distinctive chemical compositions, but that is often not the case. Distinctive features include SiC>2 contents near or below 50 % in rocks that are transitional in the field to more felsic granites, very high Cr and Ni, very low K, P, Ba, Rb and Zr, and anomalous abundances of the anorthite components Ca and Al. These rocks may also have positive Eu anomalies. Cumulate rocks do not necessarily have distinctive textures, at least as such features are understood at this time. Fractional crystallization can also involve the movement of precipitated crystals relative to melt. We refer to rocks as cumulative when formed from the fractions in which the abundance of crystals has increased. The production of cumulative granites typically occurs at more felsic melt compositions than is the case for cumulate granites, and this process may have its greatest significance in the fractional crystallization of the felsic haplogranites. Relative to felsic granites of broadly similar compositions lying on a liquid line of descent, cumulative granites contain more Ca, reflecting the addition from elsewhere of plagioclase crystals with solidus compositions. The abundances of Sr and Ba may be high to very high, and sometimes there are positive Eu anomalies. Cumulative I‐type granites may have low abundances of Y and the heavy REE, while the S‐type granites can be very distinctive with anomalously high abundances of Th and the heavy REE resulting from the concentrating of monazite. Generally, but not always, those who propose fractional crystallization as a mechanism for producing compositional variation within a suite of granites do not state whether the rocks in that particular case are thought to lie on a liquid line of descent or are cumulates/cumulative, although it is generally presumed that they were melts. Our experiences in eastern Australia have shown that the mechanism of fractional crystallization was quantitatively not as important during granite evolution as many workers would expect. However, there are some excellent examples of that process, most notably the Boggy Plain Supersuite. Overall in eastern Australia, varying degrees of separation of restite is a much more common mode of crystal fractionation, and that may also be seen to be the case for some other granite provinces if they are examined with that possibility in mind.     

中国东部中生代高Sr低Yb和低Sr高Yb型花岗岩：对比及其地质意义

中国东部在晚中生代时（晚侏罗世-旱白垩世）有广泛的中酸性岩浆活动，按照花岗岩的地球化学特征，大致可以划分为东北、华北和华南3个岩区。本文研究表明，按照Sr和Yb的含量，大致可以将花岗岩分为5类．即：高Sr低Yb型（Sr〉400μg／g，Yb〈2μg／g）、低Sr低Yb（Sr〈400μg／g，Yb〈2μ/g）、低Sr高Yb（Sr〈400μg／g，Yb〉2μg／g）、高Sr高Yb型（Sr〉400μg／g，Yb〉2μg／g）以及非常低Sr高Yb型（Sr〈100μg／g，Yb=2—18μg／g）花岗岩。东北和华南以发育低Sr高Yb花岗岩为主，有少量高Sr低Yb和非常低Sr高Yb类型的花岗岩分布；而华北则以高Sr低Yb型花岗岩（埃达克岩）最发育，低Sr高Yb、低Sr低Yb型和非常低Sr高Yb型花岗岩有少量分布。本文着重探讨了华北和华南花岗岩的特征，认为华北和华南花岗岩地球化学的区别可能主要与花岗岩源区成分和深度有关，且主要受源区深度的控制。如果花岗岩熔融的源区残留相由榴辉岩组成（石榴石＋辉石＋金红石＋／一角闪石），则花岗岩明显亏损HREE、Nb、Ta和Ti，而富集Sr和Al，无明显的负铕异常，属于高Sr低Yb（埃达克岩）类型；如果源区深度浅，由斜长角闪岩或麻粒岩组成（斜长石＋辉石＋角闪石），则花岗岩相对贫Sr富Yb。作者认为，华北和华南花岗岩地球化学特征上的上述差异，表明在晚中生代时（晚侏罗世．早白垩世）。华北和华南的地壳厚度不同：华北较厚，华南较薄；华北经历了下地壳拆沉而华南无；华北和华南的下地壳成分不同，华北较基性的下地壳拆沉后，留下的地壳平均成分与华南比偏中性。     

Etch and intracutaneous landforms and their implications

Many landforms, major and minor, and including plains of various types, inselbergs, boulders, flared slopes, Rillen and rock basins, are initiated beneath the land surface, at the weathering front. They have evolved in various lithological settings. Most are formed by differential moisture attack, either controlled, or strongly influenced, by bedrock structure. Such forms of subsurface derivation may be differentiated into etch or subcutaneous features that were initiated at the base of the regolith, and intracutaneous forms that had their origin within the weathering zone. Although the agent or agents responsible for eroding the regolith and exposing the bedrock forms have varied in space and time, the similarity of etch and intracutaneous forms is such that their basic morphology persists regardless of the climatic regime in which they now occur. As the regolith is widely developed on the land surface, the forms initiated beneath and within it cannot be taken as climatic indicators. Indeed, like structural forms, these convergent forms represent a varied but significant azonal element in the physiographic landscape.