Rodinia超大陆裂解、Sturtian冰期事件和扬子地块东南缘大规模锰成矿作用

扬子地块东南缘是我国南华纪"大塘坡式"沉积型锰矿的重要富集区,南华纪大规模锰矿成矿作用与Rodinia超大陆裂解形成的裂谷盆地、Sturtian冰期-间冰期的气候事件具有密切关系。南华纪裂谷盆地呈北东东向展布,可分为地垒、地堑和次级地垒、地堑,锰矿主要形成于裂谷盆地的地堑区的次级地堑中。Sturtian冰期之后,冰后期经历了小冰期和小间冰期的气候波动,锰矿受这种气候波动影响,推测小冰期的富氧的寒冷海水受温度-密度环流影响进入海底,促使原生氧化锰矿的形成,之后准同生交代形成菱锰矿。冰期(或小冰期)海底的天然气水合物在冰后期(小间冰期)的泄漏促使了菱锰矿的形成。因此华南扬子地块东南缘大规模锰矿成矿作用受原型裂谷盆地和冰期-冰后期气候波动的双重影响。     

大冰期成因探讨

大冰期的形成不仅需要气温低，而且需要大量海水转移到大陆上形成冰川。元古代晚期全球规模白云岩建造形成之后，火山作用在洋壳和陆壳上的表现大不相同：洋壳型火山作用是岩浆静静涌出，大量蒸发海水；陆壳型火山作用是猛烈爆发，烘烤碳酸盐岩层产生二氧化碳喷发形成“干冰制冷机制”，使大气降温。洋壳型火山与陆壳型火山共同作用形成大冰期。震旦纪大冰期后开始了显生宙。大冰期与生物的演化发展密切相关的原因是二氧化碳的大量介入。     

成冰纪全球冰期事件的环境效应研究进展

成冰纪全球冰期是地球历史上最极端的冰室气候事件,冰川作用波及赤道区域,全球可能都遭受了冰封,海洋广泛缺氧,生物演化进程迟滞。然而,冰期结束之后,大气氧浓度迅速升高,海洋发生逐步氧化,大型带刺疑源类和真核多细胞藻类在埃迪卡拉纪开始繁盛,出现最早的动物,地表生物圈发生了翻天覆地的变化。显然,成冰纪全球冰期事件是地球系统演化的重要转折。认识冰期的环境效应是认识埃迪卡拉纪生物演化的关键,也是打开地表宜居环境演化的钥匙。本文总结了近年来成冰纪全球冰期的气候假说、冰期沉积特征、海洋氧化还原条件及冰期后的大气与海洋环境剧变等方面的研究进展,简要分析了全球冰期研究中存在的问题,并对该领域未来研究提出了展望与建议。     

南海北部MD12-3432站深海氧同位素MIS6期到MIS5期陆源沉积物元素比值反映的古气候变化

海洋沉积物中的某些主微量元素与沉积物源区有着密切的联系,它们之间的比值变化受到源区化学风化强度的影响,因此这些元素的比值变化可以反映出海洋沉积物源区古气候的变化。本文研究了南海北部陆坡MD12-3432站位深海氧同位素6期和5期(MIS6/5) 沉积物的主微量元素,发现其表现出良好的气候控制变化特征,K/Ti、Mg/Ti、Al/Ti、Fe/Ti、Co/Ti、Zn/Ti和V/Ti等比值在MIS 5期时较高,而在MIS6期时较低。南海北部的碎屑物质主要来自中国华南地区,沉积物中元素比值的变化表明间冰期时(MIS5)华南地区陆壳化学风化增强,说明该时期华南陆地气候环境温暖湿润,这可能是间冰期时东亚夏季风加强的结果;而冰期时南海北部沉积物源区化学风化减弱,则与此时东亚冬季风较强,华南地区气候干燥寒冷相关。同时,与表层海水生产力相关的Ba/Ti比值在间冰期较高而冰期较低,反映出南海北部在间冰期时表层生产力较高而冰期时相对较低,这可能是由于东亚夏季风增强带来更多降雨,陆地化学风化作用加强,大量营养成分随河流进入南海,导致南海北部表层海水生产力增加。     

峡东地区成冰系南沱组新认识

前人普遍认为峡东地区成冰系仅发育南沱组,缺失古城冰期和大塘坡间冰期相应地层。笔者发现峡东地区青林口剖面原先划定的南沱组包含上、下两套冰碛岩及之间的页岩夹含锰灰岩,应解体为古城组、大塘坡组和南沱组。本文在剖面实测的基础上,对比了青林口剖面含锰灰岩与长阳古城村剖面菱锰矿层的岩石学特征和稀土元素特征,分析了CIA、CIW和PIA等化学风化强度指标的垂向演化。结果表明,青林口剖面和古城村剖面成冰系均由两套冰期地层夹一套间冰期地层组成;青林口剖面大塘坡组含锰灰岩与古城村剖面大塘坡组菱锰矿具有相似的岩石学和稀土元素特征,指示两者应为同时期地质作用的产物;青林口剖面与古城村剖面大塘坡组在形成过程中所遭受的化学风化强度显著高于冰碛岩地层。因此,峡东青林口剖面成冰系包含成冰纪古城冰期、大塘坡间冰期及南沱冰期的沉积记录,为完整的成冰纪地层序列。     

华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与重大地质事件的耦合关系*

华南地区成冰系大塘坡组锰矿近年来在找矿勘探方面取得了突破性进展,同时,由于该套锰矿在时空分布及成矿背景上的特殊性,长期以来都受到研究者关注,累积了大量研究成果。在系统性总结大塘坡组锰矿研究成果的基础上,结合新元古代全球大地构造、古气候演变、古海洋环境变化及微生物演化等重大地质事件的最新研究进展,综合分析了华南成冰纪大规模锰沉积成矿作用与这些重大地质事件之间的联系。从新元古代中期开始,罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的裂解在全球范围内形成了广泛分布的裂谷盆地系统,以中国南方南华盆地为代表的成锰盆地即是在裂谷盆地基础上发展而来的。裂谷盆地系统为锰矿沉积提供了必须的容矿空间,决定了其展布规律,并且盆地底部的热液系统为锰质输入盆地提供了必要途径。新元古代冰期(“雪球地球”)事件中覆盖全球的冰川系统切断或阻碍了地球各子圈层的物质与能量交换,可能导致冰期海洋缺氧状态的广泛出现。而冰期—间冰期的古气候变化使冰盖消失,海—气循环与海水圈层循环重新启动,随之而来的是古海水氧化还原条件的改变。针对南华盆地而言,表层海水的氧化及可能存在的含氧底流为锰矿沉淀提供了所需的氧化环境。此外,新近的证据表明间冰期微生物复苏背景下的锰微生物成矿作用可能是锰矿形成的重要机制。以上这些重大地质事件之间具有复杂的相互联系,同时它们也为“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用提供了必不可少的成矿控制条件。因此, 华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与新元古代重大地质事件间存在耦合关系。     

鄂西走马地区南华纪古城期-南沱早期古气候和古氧相演化：来自细碎屑岩元素地球化学的证据

新元古代后期地球经历了至少两次全球规模的冰川期,分别为Sturtian冰期和Marinoan冰期。鄂西走马地区南华系古城组与南沱组分别属于Sturtian和Marinoan冰期沉积,大塘坡组代表间冰期沉积,同时,大塘坡期是我国重要的成锰时期。本文通过对走马地区ZK702钻孔岩心古城组、大塘坡组、南沱组底部细碎屑岩样品元素地球化学的研究,计算了CIA、CIW、PIA、Al/Ca、Rb/Sr、V/Cr、U/Th等特征值,探讨了该区南华纪冰期至间冰期的古气候和古氧相演化过程,结合岩石学证据认为：古城冰期气候寒冷干燥(CIA值从底部的69. 2过渡至57. 8,均值为62. 2),大塘坡间冰期早期气候依然寒冷(CIA值介于54. 3～62. 7,均值59. 7),大塘坡中晚期气候恢复温暖湿润并趋于稳定(CIA值介于70. 2～81. 1,均值75. 8),南沱冰期气候又转向寒冷干燥(CIA值由78. 6降低至61. 9),CIW、PIA、Rb/Sr值等指标反映的古气候演化过程与CIA值反映一致,Al/Ca值的变化也反映了陆源碎屑输入量随着古气候波动;V/Cr、U/Th、Ni/Co等比值反映出研究区古海洋古城期-南沱早期总体处于氧化环境,其中大塘坡早期处于弱氧化环境,古城期、大塘坡中晚期和南沱早期处于氧化环境;研究区大塘坡锰矿形成于间冰期早期寒冷气候下的弱氧化环境,气候转暖后锰矿停止沉积,锰矿成矿与古气候和古氧相具有耦合关系。     

冰川底部富铁溶液氧化沉淀:塔里木北缘新元古界库鲁克赛铁矿床的成因

新元古代沉积变质铁矿床是继大氧化事件(GOE)后,沉积间断10亿年(~1800 Ma至~750 Ma)之后,再次大规模出现的一种沉积铁建造类型。这类铁建造与新元古代冰碛岩密切伴生,是新元古代雪球地球事件的重要证据。文章选择与新元古代雪球地球事件有关的沉积变质赤铁矿床—库鲁克赛铁矿进行研究,通过锆石U-Pb定年和区域地层对比工作限定其形成时代为新元古代青白口纪末期—南华纪早期。锆石年龄谱值对比和岩相学研究表明,铁矿床中的碎屑物质主要来自于青白口系下部独断山组石英砂岩地层。主、微量元素研究表明,库鲁克赛铁矿形成于相对富氧或者从贫氧向富氧变化的环境,其成矿元素应主要与陆源物质风化有关,可能有少量成矿元素来自于低温海底热液或海水。笔者认为,库鲁克赛铁矿的形成与成冰纪冰水沉积作用有关,来自冰下水体、从冰下通道中流出的富铁缺氧水溶液与富氧的表层海水混合时,成矿元素快速氧化沉淀,胶结冰水中的近源砾石,进而形成了此种富铁砾岩型铁矿。     

北祁连山构造－火山岩浆演化动力学

笔者以区域构造－火山岩浆演化动力学为主线，从研究区域火山岩岩石学的角度探索北祁连山古板块构造体制与火山岩浆作用的关系，主要强调区域上不同特点火山岩的成因，其形成应直接与构造环境有关。作者的研究查明，从元古代末至泥盆纪，北祁连山经历了一个由大陆裂开→大洋化→洋盆扩张并俯冲消减→沟、弧、盆体系形成和完善→洋盆收缩闭合→碰撞造山的全过程，每一阶段均发育有相应岩石地球化学特征的海相火山活动。经确定有如下５种特定的火山岩浆产生环境：（１）元古代末－寒武纪大陆裂谷型火山作用，（２）寒武纪末－早奥陶世洋脊－洋岛型火山作用，（３）奥陶纪岛弧火山作用，（４）中－晚奥陶世弧后盆地火山作用，（５）晚奥陶世－志留纪海盆闭合期火山作用。作者的研究揭示，海底块状硫化物矿床的形成与拉张环境下火山岩浆的产生密切相关。因为海底循环的热卤水在此类矿床的形成中起着决定作用，而这种循环作用受与拉张环境相伴的局部高热流和海底火山活动所驱动。     

渝东南地区含锰岩系沉积地球化学特征及成因机制

渝东南“大塘坡式”锰矿形成于Marinoan冰期和Sturtian冰期的间冰期,是在扬子地块东南缘“堑- 垒”式陆缘沉积盆地背景上发育的多阶段、多成因沉积型菱锰矿,成锰期明显受大地构造活动、岩浆作用(火山作用)、“黑烟窗”等热事件影响;且与Rodinia超大陆裂解导致的裂谷盆地成矿作用关系密切。冰期转换、裂谷盆地作用及锰成矿作用三者间的耦合关系明显,并呈现显著相关的沉积地球化学特征。对渝东南不同矿区、不同产状的锰矿及其围岩样品进行的相关Mn/Fe、(Fe+Mn)/Ti、Ba/Sr、U/Th、Y/Ho、SiO2/Al2O3、Al/(Al+Fe+Mn)比值分析和Co/Zn- (Co+Ni+Cu)、La/Yb- ΣREE、La/Yb- Ce/La、lgTh- lgU、La- Ce、lgTh- lgU、(Cu+Ni+Co)×10- Fe- Mn等图解分析,均指示成锰物质的深部来源,成矿受热水影响显著;此外,样品富集As、Sb、Sr、Mo、Ag、Ba、Th、U等热水沉积标识元素。锰矿样品稀土总量平均值为159×10-6,明显高于正常海相沉积阶段形成的菱锰矿稀土总量(19×10-6)。锰矿样品V/(V+Ni)、V/Cr、Ce/La、lgCe/Ce*指示锰矿形成于缺氧环境;Mo、U等氧化- 还原敏感元素富集。成锰盆地的氧化 还原条件制约着锰矿的形成,且成矿过程是沉积、成岩、后生不同阶段矿物相转化的综合结果。锰矿成矿可分为三阶段：第一阶段为沉积期分层性海水上部氧化带MnO2沉淀物富集;第二阶段为沉积期周期性短暂的富氧底流将MnO2沉淀物带入盆地底部沉积;第三阶段为准同生 成岩期,MnO2在缺氧环境中的厌氧细菌或硫酸盐细菌作用下还原为Mn2+,同时产生OH-使底层海水或海底沉积物孔隙流体碱度升高,形成原生菱锰矿及(含)锰碳酸盐沉积物,经成岩作用进一步形成菱锰矿。     

30ka以来南海东北部陆坡坡底沉积有机质的长链正构烷烃特征及其古植被意义

为探寻南海深海平原区的有机质组成特征、来源及其所反映的古气候/环境演化信息,对南海东北部深水区的ZSQD289沉积柱状样品进行了正构烷烃组成及其单体稳定碳同位素的相关分析,结合孢粉鉴定结果,重点探讨该沉积区末次冰期以来陆源输入变化、源区的古植被演化及其气候响应因素.结果表明:30ka以来,南海东北部深海陆坡坡底的沉积有机质以洋/陆混源为特征,且以海洋自生生产力贡献为主,其生源贡献存在明显的冰期/间冰期旋回变化特征,冰期时陆源有机质输入明显高于全新世间冰期;其陆源有机质应该主要由台湾南部河流输入,在低海平面时通过海底峡谷搬运至此,其过程中可能受到西太平洋底流和黑潮的影响.该沉积源区植被演化经历了C3/C4植物互为消长的变化过程,但30ka以来主要还是以C3植物占优势,由此推测末次冰期以来源区(台湾岛南部)不存在明显的干旱化,冰期虽然温度较低但气候比较湿润.     

新元古代极端冰期事件中生物避难所的环境条件

新元古代成冰纪(南华纪)(720～635 Ma)以全球性冰期事件而闻名。这次冰期事件对早期生命演化产生了显著影响,被认为是生命演化的“过滤器”和“瓶颈”。冰期前后生物对比表明生物演化并未中断,暗示冰期过程中存在生物避难所。扬子板块北缘神农架地区成冰系南沱组中发现了罕见的宏体藻类生物记录——宋洛生物群。为了探究成冰纪全球性冰期背景下,古环境与生物幸存之间的关系,本文对扬子北缘宋洛剖面和青林口剖面南沱组内含化石页岩层和不含化石泥岩层开展了元素地球化学对比研究。结果显示,不含化石泥岩层沉积于半咸水氧化环境,而含“宋洛生物群”化石的页岩层沉积于冰消期末期,当时海洋为正常盐度、次氧化状态,该地区具有相对温暖的气候条件。这可能为“宋洛生物群”在极端冰期下幸存并保存为化石提供了有利条件。该研究也表明新元古代极端冰期事件中的确存在适合复杂生命生存的避难所。     

西藏尕尔穷-嘎拉勒铜金矿集区火山岩年代学及地球化学

尕尔穷-嘎拉勒铜金矿集区是班-怒结合带南部的重要矿集区.矿集区内发育大面积火山岩, 利用锆石U-Pb年代学方法, 首次精确测定了研究区内不同地层中火山岩年龄, 并结合其岩石地球化学特征探讨了其形成构造背景.研究表明, 区内朗久组火山角砾岩成岩年龄为141.7.0±0.47 Ma(MSWD=0.43), 多爱组流纹岩年龄为136.80±0.48 Ma(MSWD=0.79), 形成时代为早白垩世初期, 属于班公湖-怒江洋南向俯冲的岩浆作用响应; 原定多爱组火山角砾岩(GE火山角砾岩)年龄为85.20±0.53 Ma(MSWD=3.40), 形成时代为晚白垩世, 不属于早白垩世多爱组产物, 属于洋盆消亡后羌塘陆块与冈底斯陆块汇聚阶段的火山作用产物, 晚于尕尔穷铜金矿的成矿年龄(86.87±0.50 Ma).岩石地球化学特征表明, 区内火山岩均具有相对富集Rb、Th、U等大离子亲石元素(LILE), 而亏损Ta、Nb、Yb、Ti等高场强元素(HFSE)的特征, 显示出弧火山岩特性.结合区域已有火山岩研究资料表明, 在班公湖-怒江洋南向俯冲过程中, 从早白垩世初至中晚期均有比较连续的火山作用, 持续时间约为30 Ma(140~110 Ma); 在班公湖-怒江洋盆消亡后的羌塘陆块与冈底斯陆块汇聚晚阶段, 又伴随有晚白垩世火山作用的发生, 该期火山作用与区内成矿岩体年龄相当, 可能为同一岩浆系统的产物. 关键字: 火山岩; 班公湖-怒江特提斯洋; 俯冲; 碰撞; 尕尔穷-嘎拉勒矿集区; 地球化学.      

新疆阿舍勒块状铜-锌硫化物矿床的控矿条件和成因

阿舍勒块状铜-锌硫化物矿床产于中泥盆统阿舍勒组以英安质为主的钙碱性火山岩系中.矿化发生于中酸性火山喷发活动行将结束的阶段.矿床受岩性、火山穹丘和断裂控制.成矿物质主要来自火山岩浆热液、火山岩及海水.矿液主要由岩浆水和海水组成.矿床的形成经历了火山喷发沉积期、热液沉积充填期和矿床变质期.矿床是海底火山作用形成的热液沉积-交代充填成因的块状硫化物型矿床,可与黑矿型矿床对比.     

陆源物质河流入海通量研究思路

大陆、海洋是地球两大生态系统,大陆与海洋之间物质与能量的交换是地球科学及全球变化研究的重要内容.陆源物质主要通过河流搬运输送、大气干湿沉降等方式进入海洋,陆地岩石风化和剥蚀所形成的砂、粉砂和粘土是海洋沉积物的重要来源.     

扬子陆块东南缘南华纪地层对比

扬子陆块东南缘的南华纪地层剖面众多 ,依据我国南华系与国际上“成冰系”相对应的原则 ,选择了其中 5条具代表性的剖面进行对比研究后认为 :扬子东南陆缘的冰川事件序列为长安冰期、富禄 (莲沱 )间冰期、古城冰期、大塘坡间冰期、南沱冰期 ;鄂西一带缺失长安冰期沉积 ;长安组的底界可定为南华系的底界 ,南沱组 (或洪江组 )的顶界可定为南华系的顶界 ;上下统的分界在莲沱组 (或富禄组 )与古城组之间 ;以冰川事件为主线 ,结合同位素年龄值 ,探讨了组与组跨相区对比中存在的问题以及南华系的年限。     

吉林长白山天池第四纪火山旋回性喷发与冰川作用的耦合关系

长白山天池火山喷发活动贯穿整个第四纪,旋回性明显,发育良好的冰川遗迹,为火山喷发与冰川作用的耦合性研究提供了有利条件。文章通过对长白山天池第四纪火山喷发旋回及火山岩分布特征研究,收集火山喷发年代学与冰期-间冰期旋回年代学数据,并利用卫片解译了火山喷发与冰蚀U谷的关系。在年代学数据的约束下,根据天池火山锥体周边广泛发育的U谷遗迹,将研究区冰川作用分为3个冰期:锦江冰期、漫江冰期和二道白河冰期,分别对应中国东部鄱阳冰期、大姑冰期和庐山冰期。长白山天池火山造锥阶段喷发形成的白头山组3个阶段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),与上述3个冰期具有良好的耦合关系。天池内部冰斗为白头山冰期(即中国东部东山冰期,MIS4)产物,经黑风口冰期与气象站冰期(即中国东部蒙山冰期,MIS2)、全新世冰川作用及火山作用的双重改造,其基本特征保存至今。长白山天池冰盖消融导致的释压反弹,可能诱发了天池火山呈旋回性喷发。     

海底地下水排泄研究回顾与进展

海底地下水排泄是全球水循环的重要组成部分,是近岸、滩涂和河口地区典型而重要的海水—地下水相互作用过程。作为全球水循环的重要组成部分,海底地下水排泄是海洋中水和各种化学物质的重要来源之一,同时也是各种污染物从陆地向海洋输送的一个重要而隐蔽的通道。综述了海底地下水排泄(SGD)的研究现状与进展,对海底地下水排泄的过程、研究方法、研究分布以及环境意义等方面进行了详细介绍,指出了目前研究存在的不足和需要努力的方向,从而为我国开展大规模海底地下水排泄研究提供了一定的思路。     

下雷-东平锰矿带矿床特征和成因探讨

下雷-东平锰矿带是我国重要的锰矿矿集区。在矿集区典型锰矿床的野外工作基础上,对含锰岩系和矿石开展了岩石学、岩石化学、微量元素地球化学分析研究,比较了同一锰矿带的下雷式、东平式两类锰矿床特征。结合前人区域构造资料,探讨了下雷式、东平式两类锰矿成因。研究认为下雷式锰矿形成于被动大陆边缘,热水作用参与了锰矿的形成;而东平式锰矿形成于被动大陆边缘向前陆盆地过渡带,成矿过程中火山活动强烈,推测东平锰矿的沉淀富集作用与海底火山喷发具有一定的相关性。     

湖北武当地区耀岭河群火山-冰川沉积及其地层意义

覆盖于武当山群之上的耀岭河群,为一套海相基性火山-碎屑岩,特别是耀岭河群下部含砾层,系大陆冰盖运移向海洋并在海面上浮的冰筏携带的冰碛物成为落石与海底火山喷发物及其它海水沉积物混生而成的冰海相沉积。其岩石成分既非全是火山岩,又非单纯冰碛岩,而是一套火山沉积外加异源冰碛物的混合沉积岩。前人将本群自上而下分