国际埃迪卡拉系年代地层学研究进展与发展趋势

埃迪卡拉系为国际地层表新增的新元古界最上部的系级年代地层单位，层型剖面被确定为南澳大利亚弗林德斯山脉依诺拉马河剖面，其底界点位（GSSP）选定为埃拉逖那冰成杂砾岩（Elatina diamictite）之上盖帽碳酸盐岩努卡利那组（Nuccaleena Formation）的下界（Gradstein et al．，2004；Knoll et al．，2004）。我国修定后的震旦系与埃迪卡拉系完全相当，底界以南沱冰碛岩之上盖帽碳酸盐岩的下界为界。本文综合国际地层委员会新元古代地层分会以及相关国家和地区近年来在埃迪卡拉系年代地层学领域研究的新进展、存在问题以及未来发展趋势作一概要介绍，以期引起国内晚前寒武纪地层古生物学者的广泛关注。     

皖南新元古代冰期地层再认识

前人认为皖南地区新元古代冰期地层存在两套冰碛岩。通过对皖南蓝田新元古界剖面和皖南地区的另外3条新元古界剖面的重新观察,发现该剖面只存在一套冰碛层和一套盖帽白云岩,均未发现间冰期地层。植被覆盖和地层错断是造成前人认为本地区新元古代冰期地层存在两套冰碛层和两套盖帽白云岩的主要原因。这一套冰碛层与中国南方扬子区南华系南沱组相当。     

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     

华北地台北缘辽北地区南华系沉积初步研究

中国南华系冰成地层的分布及沉积特点一直为新元古界研究的热点,北方地区是否存在南华系沉积地层仍存在很大的争议,本文通过近3年对辽宁地区新元古代岩石地层单位的野外地质调查、对比与研究,确定了辽宁北部地区在新元古代时期存在冰碛堆积物,并划分出两期冰碛作用阶段,即：新元古代南华纪第一次殷屯冰期,南华纪第二次汎河冰期;其中第一次冰期为一套陆相冰碛堆积,主要岩性为灰紫色块状厚层杂砾岩夹含砾粗砂岩透镜体,分布于辽北铁岭;第二次冰期堆积主要涉及辽北陆相冰水堆积的汎河组。同时确认出永宁组为第一次殷屯冰期前的陆源河流相沉积;陈千户组（陆相）为第一次殷屯冰期和第二次汎河冰期之间的间冰期沉积产物。     

新元古代晚期盖帽碳酸盐岩的成因与“雪球地球”的终结机制

新元古代晚期约635 Ma的地球发育了到达赤道附近的冰川作用，地质记录上表现为代表寒冷气候的冰期沉积杂砾岩，直接被代表温暖环境的碳酸盐岩层（常称盖帽碳酸盐岩）覆盖。由于盖帽碳酸盐岩奇特的岩石学和地球化学特征，引起了对其成因认识的巨大争论，提出了“雪球地球”和“甲烷渗漏”等假说。“雪球地球”假设可以解释一些令人困惑的地学现象，如低纬度和低海拔冰川沉积、盖帽碳酸盐岩、碳酸盐δ13C负漂移和条带状铁矿层等，但许多科学家对此提出了质疑。最近对盖帽碳酸盐岩的δ13C分析结果（最低达-41‰）、盖帽碳酸盐岩发育的类似现代冷泉碳酸盐岩沉积组构等似乎支持“甲烷渗漏”假说。     

辽西阜新夏家沟地区新元古界殷屯组发现的意义

在对辽西夏家沟地区出露的中元古界长城系、蓟县系岩石地层单位进行考察时,在中元古界长城系串岭沟组之上,发现了新元古界北方南华系下统殷屯组冰碛杂砾岩地体,该地体与中元古界长城系串岭沟组呈角度不整合接触.该项发现填补了辽西地区新元古代时期陆相岩石地层单位沉积的一项空白,对于讨论辽西地区新元古代地壳的演化历史增添了新的内容,具有重要的地质意义.     

新疆库鲁克塔格地区新元古代末期汉格尔乔克冰期成因新证据

新疆是世界上保存有完整的新元古代三大冰期的地区之一，有关新疆新元古代最末期冰期为大陆冰川早就提出，但由于证据不充分而一直受到质疑。汉格尔乔克冰碛砾岩具有典型的冰川“落石”，属于典型的冰川沉积，对其上覆的帽碳酸盐岩进行系统的碳、氧同佗素研究证明，帽碳酸盐岩具有全球新元古代冰后碳酸盐岩沉积类似的碳同位素负异常特征，特别是在帽碳酸盐岩底部发现具有典型的大气淡水成因的白云岩，证明汉格尔乔克冰期为大陆冰川。     

华北克拉通东南缘新元古代凤台组冰期沉积序列及演化

新元古代冰期事件作为一个显著的沉积记录,广泛留存在各个古克拉通。新元古代凤台组肉红色冰碛杂岩仅发育在华北克拉通东南缘,以单一的碳酸盐成分为主要鉴定特征。本文通过细致研究,认为华北克拉通东南缘在新元古代中晚期为陡坡镶边碳酸盐台地环境,受到海洋型冰川作用,形成了凤台组为代表的大陆边缘型冰川沉积地层。冰川运动仅局限于大陆边缘而未引入腹地陆源碎屑,导致凤台组冰碛杂岩中的基质和角砾基本来源于下伏碳酸盐岩地层,并具有冰碛沉积和重力流沉积特征。结合前人的研究资料和成果,凤台组的发育时限为埃迪卡拉纪,可对比关联华北克拉通南缘罗圈组和西缘正目观组,从而在华北克拉通周缘形成了显著的埃迪卡拉纪冰川沉积。另外,凤台组包含多套冰期—间冰期的沉积地层,应指示着次一级的冷暖气候周期,可能记录着埃迪卡拉纪冰期的完整沉积记录。厘清凤台组的沉积序列及演化过程,有利于研究碳酸盐台地在冰期—间冰期的沉积历史,继而完善不同古地理背景下的冰期沉积类型,并补充低纬度地区的冰川作用案例。     

伊犁科古琴山地区南华系沉积特征研究

西天山伊犁科古琴山地区出露较完整新元古代南华纪地层,自下而上为库鲁铁列克提组、吐拉苏组和别西巴斯套组,可划为两个冰期和一个间冰期沉积.下冰碛地层库鲁铁列克提组为一套冰碛砾岩、含砾凝灰岩组合.上冰碛地层别西巴斯套组岩性主要为冰碛砾岩、含砾凝灰质岩屑砂岩.两冰碛地层间间冰期沉积吐拉苏组主要为一套粉砂岩、细砂岩和凝灰岩沉积.通过岩相学分析,认为研究区南华系整体处于浅海陆棚环境,伴有冰川作用和火山活动.可划出冰川沉积相、海相和火山喷发相3种沉积相,其中冰川沉积相又可细划为基底冰碛岩亚相、冰前滨海亚相和冰筏海洋亚相.海相主要划为浅海碎屑沉积亚相和浅海碳酸盐岩亚相.     

塔里木陆块新元古代冰期事件研究进展与展望

新元古代地球各圈层的耦合过程具有明显的阶段性特征,自老而新分别以广泛的岩浆作用、全球性的冰期事件和早期生命的迅速分化并繁盛为标志,地质年代表据此将这三个地史阶段分别命名为拉伸纪、成冰纪和埃迪卡拉纪。其中,成冰纪Sturtian冰期的启动时代和Marinoan冰期的消融时代,是标定新元古代3个"纪"级单元的直接依据。因而,成冰纪冰期事件的期次、规模、时代和成因问题,始终是地球科学领域近30年来的基础和热点课题。现有资料显示,成冰纪的两次剧烈冰室气候结束之后,地球迅速进入了极度温室环境,这种剧烈的摆动即"极端气候事件"。目前已有数种模型描述了大气CO_2含量的变化对"新元古代极端气候事件"的控制作用;另外,对于杂砾岩、冰碛岩和块状冰碛岩各自蕴含的地质意义,也有学者开始重视并加以区分。地处我国西北地区的塔里木陆块,在东北缘的库鲁克塔格、西北缘的阿克苏-乌什-柯坪、西南缘的叶城一带,均出露了南华-震旦纪的杂砾岩记录。前期研究显示,塔里木陆块不同地区的新元古代冰川作用记录,存在岩性组合(如盖帽碳酸盐岩的发育与否)、沉积相、期次和时代等方面的巨大差异。与其他地区相比,出露于叶城一带的恰克马克力克群波龙组和雨塘组冰碛岩,目前缺少有效的年代学约束,也缺乏系统的块状冰碛岩化学成分研究。本文认为,以波龙组、雨塘组的块状冰碛岩为实例,开展全球同期块状冰碛岩的对比研究和综合分析,可以恢复相应时期地壳表层物质的基本组成特征,为理解新元古代极端气候事件的触发机制,提供直接证据。     

华北陆块南缘上元古界冰碛岩碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄及其地质意义

<正>在华北陆块的地壳演化中,中-新元古代时期的演化历史一直是引人注目的,在全球具有重要地位。在华北陆块南缘贺兰山—陕南—豫西地区分布有上元古界冰碛岩地层,除此之外,在朝鲜半岛也有可能的冰碛岩分布。分布于陕南地区洛南县北部的含冰碛岩地层称罗圈组,由两个岩性段组成。下段为以纹层状泥质胶结的砾岩和白云质胶结的砾岩为主的冰川相组合(冰碛砾岩),上段为粘土板岩或页岩和石英砂岩互层的滨海-浅海相沉积。本次研究对罗圈组上段含砾石英砂岩和下段纹层状泥质胶结砾岩     

青海大煤沟新元古代冰碛岩的发现及地质意义

柴达木盆地东北缘大煤沟剖面发现新元古代冰川沉积,该套冰川沉积物保存了擦痕、镜面以及混杂堆积等冰川作用痕迹。这种冰川融出碛是冰川融化之后冰川内陆源碎屑物质垂向卸载的产物。通过对前述沉积特征的描述及对各类沉积构造形成机理的解释,建立了"冰川-冰河"沉积模式。这套冰川沉积的发现证实柴达木盆地东北缘地区经历过新元古代早期冰川事件。该冰碛岩所指示的冰川事件发生在800~740 Ma左右,不会晚于730 Ma,年代上应该与Kaigas冰期对应。保存这套冰碛岩的地层也并非早侏罗世沉积,而是晋宁运动后新元古代早期拉伸纪地层。     

峡东青林口地区新元古代地层序列及沉积演变

峡东地区的新元古界由于保存良好的“雪球地球”沉积记录及其崩解后的“盖帽碳酸盐岩”和“庙河生物群”等关键地质记录,因而成为国际新元古界研究的热点地区之一.此次报道的青林口剖面是目前在峡东地区发现的出露最为完整的新元古代地层序列,对于揭示这一关键地质时期的重大生物演变和地球环境发展历程具有重要研究价值.重点介绍该剖面的地层序列并简要分析其沉积演变特点.该剖面出露新元古代地层自下而上依次包括莲沱组、南沱组、陡山沱组和灯影组.其中,莲沱组以紫红色砂岩夹页岩为主,由两个沉积旋回组成;南沱组角度不整合在莲沱组之上,以灰绿色杂砾岩为特征,划分为3个岩性段;陡山沱组以“盖帽白云岩”的出现为底界,以黑色硅质页岩的结束为顶界,划分为4个明显的岩性段;灯影组整体具有“两白夹一黑”的特征,自下而上划分为蛤蟆井段、石板滩段和白马沱段.青林口剖面地层出露完整,各组段岩性特征明显,清晰地反映了该区域的沉积环境演变历程.沉积记录显示,本区新元古代中期开始接受沉积,最先沉积陆相莲沱组,经历成冰纪晚期南沱组代表的“雪球”事件后转为海相沉积,埃迪卡拉纪沉积的陡山沱组和灯影组均为浅海开阔碳酸盐相或局限页岩相,成为后生动物起源和宏观藻类分异发展的创新基地.      

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。     

塔里木盆地新元古代裂谷盆地层序样式

塔里木盆地是位于Rodinia超大陆边缘的小陆块,随着新元古代Rodinia超大陆裂解,在塔里木盆地周边和内部形成了大量裂谷盆地,通过对裂谷体系的演化和地层充填特征研究,对认识Rodinia超大陆的裂解过程具有重要意义。按照盆地动力学、层序地层学和沉积学等理论为指导,以露头、钻井和地震剖面为基础,进行不整合面、层序地层和沉积相研究,探讨层序样式及控制因素,分析塔里木盆地和扬子盆地裂谷演化过程的差异。塔里木盆地新元古代南华系—震旦系为1个一级层序,由两个一级不整合界面限定——Td(南华系/前南华系基底)和T1(震旦系/寒武系),其中Td界面为塔里木运动导致,即新元古代早期—中期Rodinia大陆裂解作用开始,而T1界面与塔里木板块内部表现为垂直上升作用的柯坪运动有关。按照裂谷盆地演化的三个阶段——快速裂陷期、稳定沉降期和裂谷萎缩期,分为3个二级层序。快速裂陷期为二级层序SQ1,发育大量小型地垒—地堑盆地,水体由浅变深,发育滨浅海相—河流—三角洲等沉积;稳定沉降期为二级层序SQ2,盆地连通性加强,形成统一的盆地,发育滨岸—三角洲—浅水陆棚—盆地相;裂谷盖处于裂谷萎缩阶段,受地幔柱冷却,地壳回弹影响,断裂活动减弱并逐渐停止,地层向隆起上超,地层分布范围广,主要发育碳酸盐岩台地相,该阶段构成二级层序SQ3。受到海平面变化、冰川和气候等因素控制,发育13个三级层序,其中冰期发育冰碛岩—盖帽碳酸盐岩的一类特殊三级层序。南华纪末期的Marinoan冰期是全球冰期事件,相应在中国南方扬子地区发育典型的南沱组冰碛岩和陡山沱组白云岩的组合,而塔里木盆地库鲁克塔格地区为特瑞爱肯组冰碛岩之上直接覆盖了扎摩提克组的粉砂岩地层,不发育盖帽碳酸盐岩。这和裂谷体系演化有关,塔里木裂谷盖形成的滞后了约70Ma,冰碛岩沉积之后,水体快速加深,碎屑物质供给充足,没有适合碳酸盐岩的生长环境。通过新元古代裂谷盆地的结构样式和层序地层研究,对认识新元古代构造、沉积环境,和烃源岩、储层的分布等具有重要在指导意义,而不同盆地之间大陆裂解响应过程的差异也是值得深入研究问题。     

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。     

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。     

扬子北部三峡地区南沱组冰碛岩的物源特征:锆石年龄和地球化学证据

扬子陆块新元古代地层发育完整并广泛分布,三峡地区南沱组冰碛岩是扬子北部南华纪的冰成杂砾岩,不整合地覆盖在新元古代黄陵花岗岩之上.南沱组冰碛岩成分复杂,分选性差,缺乏可对比的标志,其沉积时代和物源组成研究较少且存在争议.对南沱组冰碛岩开展锆石U-Pb定年工作,得到最年轻的锆石年龄为706±7 Ma,印证了南沱组沉积时代应不早于700 Ma的说法,并可与Marinoan冰期对应.所获得锆石U-Pb年龄谱峰值主要分为~3.0 Ga,2.5~2.3 Ga,2.05~1.95 Ga和900~700 Ma,反映了扬子陆块4次地壳再造事件,其中古元古代和太古代年龄与崆岭杂岩相似,900~800 Ma和800~700 Ma的锆石年龄与附近黄陵花岗岩和扬子北缘岩体一致.冰碛砂岩的微量元素和同位素组成分异明显,可能是扬子北缘岩体、黄陵花岗岩和崆岭杂岩不同程度混合的结果.南沱组冰碛岩中包裹的花岗质砾石表现出不同的微量元素特征,具有偏低的稀土含量和亏损的重稀土组成,结合其锆石U-Pb年龄和Sr-Nd同位素特征,这些花岗质砾石主体可能来自于附近黄陵花岗岩和崆岭岩基.南沱组冰碛岩的物质组成特征反映了新元古时期,扬子地区强烈的裂谷岩浆作用所导致的北高南低的地势环境.      

湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩中具极负碳同位素值方解石的U-Pb年龄北大核心CSCD

作为新元古代全球冰期结束的标志,盖帽碳酸盐岩在全球广泛分布。盖帽碳酸盐岩特殊的沉积构造和地球化学特征使其长时间以来成为学界研究新元古代冰期事件的重点关注对象。湖北宜昌三斗坪地区埃迪卡拉系陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩中具极负碳同位素值(δ^(13)C最低值小于-40‰,VPDB)方解石的形成与甲烷氧化有关,被认为是甲烷水合物释放导致冰期结束和盖帽碳酸盐岩沉积这一假说的关键证据。但也有学者认为这些具极负碳同位素值方解石是在盖帽碳酸盐岩沉积之后形成的,因此与冰期结束和盖帽碳酸盐岩沉积无关。为探讨盖帽碳酸盐岩中具极负碳同位素值方解石的形成时间,本文利用近年来发展迅速的碳酸盐矿物激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb定年技术,分别对湖北宜昌九龙湾剖面陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩裂隙和孔洞中的暗色方解石、白云石胶结物、白云石围岩进行了年龄测定。测试结果表明,暗色方解石的形成时间为593.7±8.7 Ma(2σ,n=111,MSWD=3.6),比盖帽白云岩沉积时间晚约40Myr,而白云石胶结物和围岩的分析测试获得了与方解石近似的U-Pb年龄,表明后期富甲烷流体的活动也对裂隙早期胶结物和周围的白云岩造成了影响。     

塔里木盆地库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩锆石SHRIMP U-Pb年龄新证据

塔里木盆地库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩剖面是目前世界各大陆中唯一发育有4套新元古代冰碛岩和多期火成岩事件的剖面.近年来,"雪球事件"的提出为全球新元古代冰碛岩的研究注入了新的活力,各国地质学家根据新元古代冰碛岩在全球各大洲发育的特点、同位素年龄和C/O、Sr同位素在新元古界划分出4个冰期.因此,新疆库鲁克塔格地区新元古界发育的4套冰碛岩的沉积特征、沉积环境和年代地层学研究的进展始终为各国地质学家所注目.本次获得的库鲁克塔格地区特瑞爱肯组的锆石SHRIMP U-Pb新年龄,为完善库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩的年代地层学提供了新的证据.