华南扬子陆块成冰纪冰川作用的启动时限及其全球对比

江口冰期和南沱冰期是华南地区引人注目的 2次成冰纪冰川事件,但其确切启动时间及其全球对比关系仍未有定论。为此,对桂北地区成冰系(南华系)长安组底部和南沱组底部冰成杂砾岩开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。长安组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于958—717 Ma,显著峰值为720、753、805及848 Ma,最年轻一组206Pb/238U年龄的加权平均值为719.6±6.1 Ma,可解释为长安组最大沉积年龄;南沱组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于987—649 Ma,显著峰值为650、720、753、779、803、823及848 Ma,最年轻一组206Pb/238U年龄的加权平均值为649.3±6.2 Ma,可解释为南沱组最大沉积年龄。结合已发表的相关年龄数据可知,江口冰期很可能启动于ca.715 Ma,与塔里木、阿拉伯—努比亚、劳伦等陆块的Sturtian冰川作用高度同步;南沱冰期的启动应晚于650 Ma,与西伯利亚、澳大利亚、劳伦等陆块的Marinoan冰川作用基本同步。另外,碎屑锆石U-Pb年龄谱与CL图像显示,长安组和南沱组的物质来源主要为下伏新元古界岩浆—沉积记录,揭示出冰川对下伏地层的强烈刨蚀作用和华南新元古代幕式构造岩浆热事件。扬子陆块成冰纪冰川刨蚀作用可能与Rodinia超大陆"裂离"有关的强烈伸展活动存在联系,并可能持续至Marinoan冰期结束。     

扬子区新元古代前震旦纪地层对比

近年来,随着离子探针等同位素定年技术的广泛应用,华南扬子区新元古代地层确切的时间框架愈发清晰。来自四堡群、板溪群及相应地层的同位素年龄数据表明,扬子区晋宁—四堡造山运动发生的时间约为8.3~8.2亿年前,持续时间可能不到10 Myr。板溪群与莲沱组地层不是上下关系,二者基本上是同时异相,莲沱组比板溪群沉积起始时间稍晚。南华系(成冰系)的底界应放在新元古代比较公认的最早的全球性冰期沉积地层的底部,在华南即长安组或江口组的底部(~720 Ma)。受华南新元古代裂谷盆地演化的控制,扬子区从东南盆地相区往西北浅水台地相区,南华系地层厚度变小、发育越来越不完整。南华系最上部南沱组及相应地层的沉积在扬子区分布最为广泛。     

华南扬子陆块成冰纪冰川作用的启动时限及其全球对比*

江口冰期和南沱冰期是华南地区引人注目的2次成冰纪冰川事件,但其确切启动时间及其全球对比关系仍未有定论。为此,对桂北地区成冰系(南华系)长安组底部和南沱组底部冰成杂砾岩开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。长安组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于958—717 Ma,显著峰值为720、753、805及848 Ma,最年轻一组 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄的加权平均值为719.6±6.1 Ma,可解释为长安组最大沉积年龄;南沱组碎屑锆石U-Pb 年龄集中分布于987—649 Ma,显著峰值为650、720、753、779、803、823及848 Ma,最年轻一组 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄的加权平均值为649.3±6.2 Ma,可解释为南沱组最大沉积年龄。结合已发表的相关年龄数据可知,江口冰期很可能启动于ca.715 Ma,与塔里木、阿拉伯—努比亚、劳伦等陆块的Sturtian冰川作用高度同步;南沱冰期的启动应晚于650 Ma,与西伯利亚、澳大利亚、劳伦等陆块的Marinoan冰川作用基本同步。另外,碎屑锆石U-Pb年龄谱与CL图像显示,长安组和南沱组的物质来源主要为下伏新元古界岩浆—沉积记录,揭示出冰川对下伏地层的强烈刨蚀作用和华南新元古代幕式构造岩浆热事件。扬子陆块成冰纪冰川刨蚀作用可能与Rodinia 超大陆“裂离”有关的强烈伸展活动存在联系,并可能持续至Marinoan 冰期结束。     

南华系、莲沱组年龄问题的讨论北大核心CSCD

南华系自建立开始,围绕其定义和内涵的争议就一直存在。经过近二十年的研究,分歧逐渐得到弥合,最近,随着莲沱组顶界年龄-714Ma、长安组底界年龄-716Ma、和两界河段（一原渫水河组）顶部年龄-690Ma的精确测定,上述争议得到进一步解决。“国际年代地层表”（2015年版）把成冰系的底界年龄改为720Ma,意味着人们对于南华系（成冰系）的认识取得了进一步的共识,这些对于统一关于南华系的认识十分重要。另外,莲沱组的启始年龄为-800Ma、结束年龄为-714Ma,层位上位于南华系之下。这些年龄的获得也同时引发了一些新问题,值得进一步探讨：如为什么莲沱组的顶界年龄和长安组底界或拱洞组顶界年龄基本上相当？这与人们对于两地古地理、古海拔的认识不协调;关于古城冰期起始年龄的测定,提出了皖浙赣地区的江口冰期地层是否存在、是否完整等问题。     

关于建立“板溪系”的建议及其基础的讨论——以黔东地区为例汪正江

作者在分析黔东新元古代早期沉积时限的基础上,结合前人关于Sturtian冰期、南华系底界、青白口系年代学的最新研究成果,指出华南新元古代裂谷盆地早期沉积（板溪群或与之相当的高涧群、芙蓉溪群、丹洲群、下江群、登山群、历口群等）时限为740～820Ma,是南华纪冰期前的非冰成沉积,是Rodinia裂解机制下的填平补齐沉积;而青白口系沉积可能是与Rodinia形成相关的板块碰撞机制下坳陷盆地沉积,南华系是与国际成冰系相对应的冰期沉积,是华南新元古代裂谷盆地的第一个盖层,因此,将板溪群、下江群等归入南华系或青白口系均不合理。由此提出了“板溪系”概念,它包括板溪群或与之相当的一套楔状地层。结合目前华南裂谷盆地开启年龄和南华纪冰期的起始年龄,板溪纪的时限暂定为850～740Ma。 板溪系的提出不仅将有利于解决长期存在的南华系划分对比问题,同时也必将有利于新元古代裂谷盆地早期演化及其与Rodinia超大陆裂解、冰期形成等关系的研究和相关重大气候、环境巨变问题的探讨。     

关于建立“板溪系”的建议及其基础的讨论——以黔东地区为例

作者在分析黔东新元古代早期沉积时限的基础上,结合前人关于Sturtian冰期、南华系底界、青白口系年代学的最新研究成果,指出华南新元古代裂谷盆地早期沉积(板溪群或与之相当的高涧群、芙蓉溪群、丹洲群、下江群、登山群、历口群等)时限为740～820Ma,是南华纪冰期前的非冰成沉积,是Rodinia裂解机制下的填平补齐沉积;而青白口系沉积可能是与Rodinia形成相关的板块碰撞机制下坳陷盆地沉积,南华系是与国际成冰系相对应的冰期沉积,是华南新元古代裂谷盆地的第一个盖层,因此,将板溪群、下江群等归入南华系或青白口系均不合理。由此提出了"板溪系"概念,它包括板溪群或与之相当的一套楔状地层。结合目前华南裂谷盆地开启年龄和南华纪冰期的起始年龄,板溪纪的时限暂定为850～740Ma。板溪系的提出不仅将有利于解决长期存在的南华系划分对比问题,同时也必将有利于新元古代裂谷盆地早期演化及其与Rodinia超大陆裂解、冰期形成等关系的研究和相关重大气候、环境巨变问题的探讨。     

中国南华系的范畴、时限及地层划分北大核心CSCD

南华系是2000年第三届全国地层委员会审议通过,介于震旦（埃迪卡拉）系和青白口系之间的一个系级年代地层单位,地层范围是原震旦系下统含有新元古代冰积杂砾岩的地层。“南华系”名称来源于刘鸿允先生称谓的“南华大冰期”。由于近年来在华南和新疆获得了大量南华系SHRIMP锆石U—Pb年龄资料,结合莲沱组及其相当层位碎屑建造中发现指示寒冷气候的化学地层证据,南华系底界确定为出现新元古代最早冰期寒冷事件杂砾岩或与之相当的碎屑岩建造的下界;同时依据在华南和新疆所获得的南华系同位素年龄和化学地层资料,以及南华系所出现冰期或寒冷事件的地层序列,将南华系自下而上划分为下、中、上三统。下统时限为725～780Ma,中统时限为660～725Ma,上统时限为635～660Ma。南华系的下、中、上三统分别相当全球新元古代Kaigas冰期（≈770～735Ma）,Sturtian冰期（≈715～680Ma）,Marinoan冰期（≈660～635Ma）。依据目前的同位素年龄资料,南华系底界年龄被厘定为780Ma;顶界年龄即震旦系底界年龄为635Ma。     

湘西托口地区南华系沉积地层学研究及其地质意义

一般认为,华南南华系是指板溪群之上、陡山沱组之下的一套地层,其时限大致为720~635Ma。湘西托口地区的南华系原来被划分为江口组和南沱组,由于江口组的停用以及高精度年代学资料的缺乏,加上古沉积环境恢复研究程度较低,严重制约了新一轮南华系区域地层对比与岩相古地理重建。通过对该地区南华系及相关地层的野外地质调查、区域地层对比和碎屑锆石U-Pb同位素测年等研究,认为该区南华系可以被重新划分为滨岸冰融相长安组、障壁岛相富禄组、滨岸冰融相古城组、潮坪相大塘坡组和冰海大陆架相洪江组;其中,长安组和古城组的沉积时代分别晚于732 Ma和705 Ma。结合相关资料研究初步认为,富禄组应同大塘坡组一样属于间冰期沉积;华南南华纪可能至少发生过三次冰川事件,即长安冰期(732 Ma~?)、古城冰期(705~670 Ma)和南沱冰期(651~635 Ma)。     

贵州松桃南华系大塘坡组凝灰岩锆石SHRIMPⅡU-Pb年龄

新元古代冰期和冰期发生的确切时代一直是全球前寒武纪地质学家关注的话题之一.本文应用高分辨率、高精度离子微探针(SHRIMPⅡ)锆石U-Pb定年方法,测定采自贵州松桃黑水溪锰矿大塘坡组底部凝灰岩锆石U-Pb年龄为667.3±9.9 Ma(MSWD=1.6).这一年龄结果与前不久Zhou等(2004)在"Geology"上报道的贵州松桃寨郎沟剖面大塘坡组下部凝灰质层的锆石U-Pb年龄662.9±4.3 Ma (MSWD=1.24) 完全一致,进一步限定了我国南华系大塘坡组间冰期的下限年龄.综合近年来同位素年代学新资料,认为南华系南沱冰期与新元古代马利诺(Marinoan)冰期相当,时限大致在660～630 Ma之间.南华系的下冰期与斯图特(Sturtian) 冰期相当,时限大致在750～670 Ma之间.     

湘中地区南华系沉积序列、物源特征及区域对比

新元古代晚期湘中地区为扬子地台向盆地过渡的区域,是进行南华系地层对比的重要研究区.通过对宁乡菜花田及桃源马金洞剖面的测制并结合区域地质资料,厘定研究区南华系地层沉积序列为长安组、富禄组（局部地区顶部为古城组）、大塘坡组、南沱组（洪江组）,宁乡菜花田剖面为长安组出现的北界.在宁乡菜花田剖面长安组底部取得的碎屑锆石最年轻一组锆石谐和年龄为752.5±4.2 Ma（n=3,MSWD=2.4）,可限定长安组沉积下限不早于760 Ma,碎屑锆石年龄谱显示长安组物源来自扬子地台.对比沉积特征并结合已发表的研究成果,认为长安组为明确的冰期地层,沉积下限可对应Sturtian冰期,区域上古城组冰期沉积可作为富禄组顶部,与下伏长安组一起构成一个冰期→间冰期→冰期的沉积体系,共同组成Sturtian冰期在区域上的沉积记录.由于冰期的阶段性和区域性,沉积显示在各地有所不同;大塘坡组是温暖气候下的间冰期沉积,南沱组/洪江组代表了一次分布范围很广的冰期,对应Marinoan冰期.虽然由于缺少同位素年龄的卡定,大塘坡组之下的地层精细对比还有待新的研究材料支撑,但Sturtian冰期在华南的多次沉积响应对认识当时古气候及早期生命演变历史仍有重要意义.      

鄂西走马地区大塘坡组顶部泥岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄及其地质意义

地球在新元古代经历了Rodinia超大陆的聚合和解体,并发生了Sturtian和Marinoan两期全球规模的冰川事件。华南地区南华系古城组和南沱组冰碛岩分别对应Sturtian冰期和Marinoan冰期沉积记录,大塘坡组属于其间冰期沉积。对鄂西走马地区大塘坡组顶部泥岩中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb定年,锆石具有高Th/U比值(0.47～1.69),并显示明显的振荡环带,为岩浆成因;62颗锆石的62个数据点分析,获得的60个谐和年龄分布在651～2435Ma,主要峰值为～794Ma。最年轻单颗锆石U-Pb年龄651±7.7Ma,结合前人研究认为华南地区Marinoan冰期启动时间应晚于651Ma;碎屑锆石为亲扬子型,可能来自鄂中古陆和扬子北缘;分布最集中的751～851Ma年龄段内～850Ma峰值记录了扬子地台与华夏褶皱带碰撞拼合事件,而～820Ma、～800Ma、～760Ma等峰值则揭示了与Rodinia超大陆解体有关的幕式岩浆活动。     

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。     

Hit or miss: Glacial incisions of snowball Earth

Estimated at ~58 Ma in duration, the Sturtian snowball Earth (ca. 717–659 Ma) is one of the longest‐known glaciations in Earth history. Surprisingly few uncontroversial lines of evidence for glacial incisions associated with such a protracted event exist. We report here multiple lines of geological field evidence for deep but variable glacial erosion during the Sturtian glaciation. One incision, on the scale of several kilometres, represents the deepest incision documented for snowball Earth; another much more modest glacial valley, however, suggests an erosion rate similar to sluggish Quaternary glaciers. The heterogeneity in snowball glacial incisions reported here and elsewhere was likely influenced by actively extending horst‐and‐graben topography associated with the breakup of supercontinent Rodinia.     

New zircon U-Pb ages of the pre-Sturtian rift successions from the western Yangtze Block,South China and their geological significance

ABSTRACT

The Neoproterozoic Kaijianqiao Formation is one of the most important pre-Sturtian rift successions in South China and there has long been a lack of reliable geochronological constraints for its minimum depositional age. In this study, new zircon U-Pb ages of volcaniclastic rocks from the topmost Kaijianqiao Formation are presented. The youngest SHRIMP and LA-ICP-MS zircon ²⁰⁶Pb/²³⁸U weighted mean ages of the tuff sample are 715.0 ± 9.8 and 718.8 ± 9.4 Ma, respectively. The youngest LA-ICP-MS zircon ²⁰⁶Pb/²³⁸U weighted mean age of the tuffaceous siltstone sample is 720.8 ± 7.4 Ma and represents the maximum depositional age of the topmost Kaijianqiao Formation. The results show that the minimum depositional age of the Kaijianqiao Formation in the western Yangtze Block should be ca. 715 Ma, consistent with other pre-Sturtian rift successions in South China, such as the Banxi Group, Chengjiang, and Liantuo formations. Together with the published zircon U-Pb ages, it is demonstrated that the Sturtian glaciation in South China (Jiangkou glaciation) most likely initiated around 715 Ma. In other Rodinia blocks, like Laurentia and Arabia, the Sturtian glaciation probably started between 712 and 717 Ma, thus our new results further support that the Sturtian glaciation was a rapid and globally synchronous event. Other ²⁰⁶Pb/²³⁸U zircon ages display five distinct peaks at ca. 751, 780, 799, 819, and 848 Ma, which corresponded to the tectonic-magmatic events related to the break-up of Rodinia.     

新元古代冰期及其年代

新元古代在全球范围内出现了几期冰期事件,称之为“雪球地球”事件。这种剧烈的环境变化带来此后地球上生命演化的一次飞跃。“雪球地球”事件的核心是全球冰期的同时性,需要同位素地质年代学的证据。新元古代末期两次主要的冰期事件是Marinoan冰期和Sturtian冰期,其中Marinoan冰期结束于635Ma;Sturtian冰期可能发生在710～720Ma,已发表的年龄数据限定它在670Ma之前结束。Marinoan冰期后的Gaskiers冰期发生在580～590Ma。对华南的古城、铁丝坳、长安组、江口组等进行进一步精确定年,将对限定Sturtian冰期持续时间和Cryogenian、南华系的下限年龄具有重要意义。     

塔里木地块西北缘阿克苏地区新元古代冰碛岩年代与冰期事件

塔里木地块新元古代冰期事件等时性对比存在争议,获得可靠的新元古代冰碛岩沉积时代意义重大.塔里木地块西北缘阿克苏地区出露2套新元古代冰碛岩沉积,通过对其进行岩石学、同位素年代学、岩石地球化学等分析,明确其沉积物岩石组合特征、限定其沉积时代、讨论其古气候风化条件等.化学蚀变指数(CIA)指示研究区的2套新元古代冰碛岩代表了...     

中国东南部新元古代冰碛岩地层

中国东南部新元古代冰碛岩地层分布于扬子板块的皖南、浙北、浙西和赣东地区,其中皖南休宁、歙县、浙北富阳、浙西建德及开化等地保存有两套冰碛岩和含锰碳酸盐岩地层,自下而上四分,而非以往认为的三分,分别记录了冰期-解冻期-冰期-解冻期四个阶段的沉积,这两个冰期分别为古城冰期和南沱冰期,相当于国外的司图特冰期(Sturtian glaciation)和马林诺冰期(Marinoan glaciation)。浙西江山和赣东广丰等地则只保存了一套冰碛岩和含锰碳酸盐岩地层,记录了冰期-解冻期两个阶段的沉积,地质年代为南沱冰期。由上可见,南沱冰期比古城冰期规模更大,冰碛沉积的范围更广泛,对铁、锰、硅及磷的富集成矿有更加重要的意义。