寒武纪早期大气-海洋氧含量与生命大爆发

寒武纪早期(541~510Ma)地球环境与这一时期生命大爆发之间的关系一直是地球生物学研究的热点问题之一。本文系统总结了目前寒武纪早期大气-海洋氧含量与这一时期生命辐射之间关系的3种假说:大气-海洋的氧含量增加导致了寒武纪生命大爆发;寒武纪生命大爆发导致了大气-海洋氧化以及二者之间没有因果关系。3种假说均有相应的支持证据,但也存在与寒武纪早期海洋化学记录、与现代海洋观察不符和上述假说均未考虑寒武纪早期生命演化所展示的时空差异性等问题。在上述3种假说的基础之上,本文通过对寒武纪构造活动、陆源输入、海洋化学和生命演化等最新资料的综合讨论和分析表明:寒武纪早期地球环境与生命辐射之间很可能是相互作用与协同演化关系,而非简单的单向关系。     

扬子地台寒武纪沉积建造

根据岩类组合特点.扬子地台寒武纪沉积建造可分出含磷碳酸盐岩亚建造、含磷碎屑岩亚建造.含膏盐碳酸盐岩(或碳酸盐岩)亚建造及含磷硅泥岩亚建造.这些沉积建造在空间上和时间上的展布具有规律性变化.扬子地台寒武系沉积厚度变化较大.而扬子东区的沉积厚度明显地小于西区且是一个非补偿的继承性拗陷盆地.扬子地台寒武纪不同时期的沉积建造类型和发育程度,都与地壳活动、古地理、古气候密切相关.     

塔里木盆地东北缘库鲁克塔格地区寒武纪-奥陶纪沉积特征及演化

库鲁克塔格地区保存了相对完整的寒武纪-奥陶纪沉积地层,其沉积特征及演化规律的研究,对塔东地区寒武系-奥陶系油气勘探具有重要意义。通过库鲁克塔格地区详细的野外地质调查,结合前人相关研究成果,对该区寒武系-奥陶系沉积体系、沉积模式及演化规律的研究表明,寒武纪时期,库鲁克塔格地区经历了一次大的海侵-海退旋回,南、北两区沉积具有相似性。寒武纪早期的快速海侵导致南、北两区均发育陆棚相-深水盆地相沉积;寒武纪晚期,在逐渐海退的背景下,南、北两区开始出现沉积分异。奥陶纪,经历了新一轮大的海侵-海退旋回,南北两区沉积差异显著。北区从早奥陶世到晚奥陶世,发育台地边缘斜坡相-广海陆棚相-缓斜坡相-台地边缘礁滩相-开阔台地相相序,构成整体向上变浅的碳酸盐岩沉积层序;而南区发育深水盆地相-陆棚斜坡相-浊流盆地相-碎屑陆棚相相序,形成一套巨厚的深水复理石建造。库鲁克塔格地区寒武纪时期发育缓坡型碳酸盐岩台地,因台地不断向南构筑以及断裂活动,导致奥陶纪晚期台地边缘快速变陡,并在经历斜坡相快速堆积填平补齐之后,重新演变为缓坡型碳酸盐岩台地。晚奥陶世,由于周缘构造活动影响,却尔却克山-雅尔当山一带下沉,逐渐向远端变陡缓坡型碳酸盐岩台地演化。     

海南岛万宁地区寒武纪地层及其沉积特征

海南岛万宁地区的寒武系为海南岛除三亚地区外迄今所见惟一有化石依据的寒武纪地层。该区寒武纪地层暂命名为美子林组,自下而上可分为３个岩性段：一段为滨—浅海相为主体的陆源碎屑沉积,厚度大于６７３ｍ ;二段为滨海—浅海相含灰质的细碎屑岩沉积,局部见灰岩条带,厚１５６ｍ 以上;三段以浅海—近滨相碳酸盐岩沉积为主体,主要为灰岩、泥灰岩、砂质—粉砂质灰岩、灰质粉砂岩,厚度大于１９６ｍ ,寒武纪瓶虫和海绵骨针化石即产于该段灰岩中     

扬子地台前寒武纪—寒武纪果线地层的微体植物化石群

前寒武纪－寒纪界线地层在扬子地台发育良好，分布广泛，并有包括微体植物群、海藻、瓶原生物、具硬体动物及‘澄江动物群’等化石的发现。因而，扬子地台成为研究前寒武纪－寒武纪界线生物地层的代表地区之一。基于对扬子地台前寒武纪－寒武纪界地地层已知微体植物化石纪录的回顾和论定，总结概括了下寒武统微体植物化石组合：寒武系最底部硅质磷块岩中的Ｍｉｃｒｈｙｓｔｒｉｄｉｕｍ－Ｐａｒａｃｙｍａｔｉｏｓｐｈａｅｒａ－Ｍｅ     

古全球变化与非等时韵律沉积及前寒武纪条带状铁矿建造形成的终止

前寒武纪各种地质记录表明了太古代－元古代早期古全球天南环境具有显著的陆少洋多和大气富ＣＯ２，盆Ｏ２的特征。ＢＩＦｓ大气－海洋系统中Ｆｅ＾２＋的氧化是铁质发生沉淀的一个重要过程，在前寒武纪早期缺Ｏ２的环境，生物－无氧氧化和日光－紫外线为主的宇宙射线光致氧化作用产生的直接非生物－无氧氧化过程，在前寒武幻早期缺Ｏ２环境对Ｆｅ＾２＋的氧化可能起着重要和主导的作用。     

塔里木地区寒武纪岩相古地理及沉积演化

以露头和钻井资料为基础,以地震资料为依托,以“统”为编图单元,分5个步骤完成塔里木地区寒武纪岩相古地理图的编制:①等时地层格架建立、②沉积地质学分析、③地震资料沉积地质特征解释、④地层厚度图分析和⑤综合分析.新的图件揭示了寒武纪塔里木地区的古地理格局:塔西台地位于中西部,是一个大型台地;罗西台地位于东部罗西1井区,规模...     

扬子地台北缘寒武纪同沉积断裂控制的斜坡沉积特征*

通过对扬子地台北缘寒武系剖面实测以及前人资料的综合分析,研究了同沉积断裂控制的斜坡沉积特征。斜坡区岩石类型丰富,包括砾屑石灰岩、灰泥石灰岩、硅岩和页岩等,沉积构造丰富,沉积厚度远大于台地区以及深海盆地区。断裂带在宏观上控制了扬子地台北缘寒武纪古地理分区,台地区、斜坡-深海盆地区的古地理位置在寒武纪的不同地质时期基本保持不变。寒武纪持续拉伸的构造环境造成斜坡区持续下降拗陷,从而为沉积物的堆积提供了足够大的可容空间,同时来自台地区的沉积物补给充足,导致了斜坡区相对于台地区以及深海盆地区而言具有巨厚的沉积层。     

前寒武纪的银矿

世界上前寒武纪银矿的重要成矿时期是元古宙，元古宙产有许多大型超大型银矿床。本文就前寒武纪银矿一些主要地质特征及有关问题作一简要介绍．以供参考。     

寒武纪三叶虫生物地理区的一些问题

文内叙述寒武纪三叶虫分类、分布和分区。世界上有两个寒武纪生物地理区,一个是北区,另一个是南区。斜坡带的球接子类及少数多节类是世界性分布的,仅能视作任何一区内的生态小区。两区的分界在北非的北部、土耳其的南部,再向东连接天山的北部边缘及蒙古的南部边缘。从南欧寒武纪三叶虫的情况看,是海水深度频繁变化的结果。中国任何一个地区,既不属东冈瓦纳,也不属西冈瓦纳。     

中扬子地区晚震旦世-早寒武世转折期台-盆演化及烃源岩形成机理

在中国南方中扬子地区早寒武世早期,沉积了一套黑色碳质页岩、碳硅质页岩、黑色粉砂质页岩,分布范围广,厚度大,有机碳含量高,属于腐泥型为主的有机质类型,为中国南方海相区域主力烃源岩之一.为了认清该套烃源岩的形成环境,通过对岩石学特征、沉积相的变化、台-盆转化的研究并结合一些地球化学指标分析了该地区在转折期古环境发生的变化,初步探讨了下寒武统这套主力优质烃源岩的形成背景,提出了一个热水活动-上升洋流-缺氧事件复合模式,即为在地壳拉张背景下,热液活动与上升洋流共同作用造成生物产率提高,水体缺氧,使得有机质大量埋藏并得以保存,构成了在中扬子克拉通上和东南边缘重要的下寒武统优质烃源岩.     

Hydrothermal venting activities in the Early Cambrian,South China: Petrological,geochronological and stable isotopic constraints

Multi-episodic (three episodes at least) hydrothermal silica chimneys are identified in the black chert successions (up to ～ 100 m thick locally), overlain by thick black shales (up to a few 100 m thick), in the Ediacaran–Cambrian boundary successions along the southern marginal zone of the Yangtze Platform, South China. Their occurrences are constrained within the lowermost Cambrian by the SHRIMP U–Pb zircon dating and stable isotopic chemostratigaphic data, and are stratigraphically coincident with the negative isotopic excursions of organic carbon (～ 10‰ VPDB in magnitude) and sulfide sulfur (between 0 and 10‰ CDT), i.e., in bases of Nemakit–Daldynian and Tommotian stages in the Lower Cambrian. In this case, a causal link could have existed between which the hydrothermal venting could have released huge amounts of reduced silica-rich hydrothermal fluids with abundant ¹³C-depleted greenhouse gases (methane) and volcanic-originated H₂S into the ocean and/or atmosphere, resulting in an extreme warm climate and oceanic anoxia, oceanic chemical perturbation, and subsequent massive precipitation of silica (chert), and large-magnitude negative isotopic excursions of organic carbon and sulfide sulfur. This scenario provides a unique chance to explore the causes of apparent tectono-depositional, oceanic and geochemical perturbations during this critical interval in South China and elsewhere.     

Petrology and geochemistry of chert on the marginal zone of Yangtze Platform,western Hunan,South China,during the Ediacaran–Cambrian transition

The Ediacaran–Cambrian transition was one of the most critical intervals in Earth history. During this interval, widespread chert was precipitated, commonly as a stratal wedge in carbonates, along the southern margin of the Yangtze Platform, South China. The chert wedge passes into a full chert succession further basinward to the south‐east. Four lithotypes of chert are identified across the marginal zone in western Hunan: mounded, vein, brecciated and bedded chert. The mounded chert is characterized by irregular to digitiform internal fabrics, generally with abundant original vesicles and/or channels that mostly are lined by botryoidal chalcedony cements with minor quartz and barite crystals. The host chert (or matrix) of these mounds is dominated by amorphous cryptocrystalline silica, commonly disseminated with pyrite. The vein chert, with minor quartz locally, generally cross‐cuts the overlying dolostone and chert horizons and terminates under the mounded and/or bedded chert bodies. The brecciated chert commonly occurs as splayed ‘intrusions’ or funnel‐shaped wedges and cross‐cuts the topmost dolostones. The bedded chert, the most common type, generally is thin to medium‐bedded and laminated locally; it is composed of amorphous silica with minor amounts of black lumps. Microthermometry of fluid inclusions from vein and void‐lining minerals (mainly quartz and barite) revealed homogenization temperatures from 120 to 180°C for the trapped primary fluids. Compositionally, these chert deposits generally are pure, with SiO₂ > 92 wt%, and only minor Fe₂O₃ and Al₂O₃ contents, most of which show positive Europium anomalies in rare earth element patterns, especially for the mounded chert. All these data suggest that the marginal zone chert deposits resulted from a low‐temperature, silica‐rich hydrothermal system, in which the mounded chert was precipitated around the releasing vents, i.e. as silica chimneys. The vein and splayed brecciated chert, however, was formed along the syndepositional fault/fracture conduits that linked downward, while the bedded chert was precipitated in the quieter water column from the fallout of hydrothermal plumes onto the sea floor. These petrological and geochemical data provide compelling evidence and a new clue to the understanding of the extensive silica precipitation; rapid tectono‐depositional and oceanic changes during the Ediacaran–Cambrian transition in South China.     

塔里木下寒武统富有机质沉积层段地球化学特征及意义

塔里木盆地寒武系下统玉尔吐斯组底部富有机质沉积层段分布广泛,层位稳定,其中的硅质岩发育,并伴有磷矿产出.硅质岩的Al(Al Fe Mn)和Si/(Si Al Fe)比值分别在0.0023～0.0046和0.965～0.98之间,表明其形成于海底热水沉积环境,远离陆源区.富有机质沉积层段明显富集As、Hg、Pb、Zn、Cu、Co、P、V、Ba等微量元素,富集系数F(N)远大于1.Ba/Sr比值远远大于1,与现代海底热水沉积物中的Ba/Sr比值相似,具有明显的海底热水沉积特征;Th/U和V/Sc比值显示其形成与海洋缺氧事件有关,而导致缺氧事件发生的主要原因则是海底火山作用及其与之相伴的海底热水流体活动.     

中扬子地区早寒武世构造-沉积样式与古地理格局

前寒武纪-寒武纪转折期是地球历史演化的重要阶段之一,不仅纪录了后生动物的产生、灭绝以及加速分异的过程,同时也伴随着全球构造重组、长期全球性海洋缺氧、海洋地球化学明显的变化等。为了更好地认识这一重要时期地球表层环境演变及动力机制,我们对鄂西-湘西北地区下寒武统地层(相当于第1、2阶)进行了详细的沉积相和层序分析,在3大岩相组合(碳酸盐岩、硅岩、黑色泥岩/页岩)中识别出了16种主要岩相类型,并根据岩相时空变化识别出4个沉积层序(S1～S4)。在寒武纪开始时,湘西碳酸盐台地发生暴露,而台缘南侧发生裂陷,台地北侧的湘西北地区(如石门杨家坪)也发生大幅沉陷,但往北至三峡地区变浅,过渡为碳酸盐台地,形成两隆两凹的古地貌格局,这种巨大侧向地形差异(起伏)指示伸展构造背景下的断块掀斜作用,这种构造作用在寒武纪早期呈幕式活动,从而控制了该时期的沉积作用、沉积样式及其空间分布,并以沉积层序体现,因此每一层序代表了一幕从构造(拉张)强化到衰减过程的沉积响应。在构造幕的开始阶段,由于强的拉张和断裂掀斜作用,湘西碳酸盐台地发生暴露或变浅,而在该台缘南侧发生断陷,形成断阶,深部富硅热液流体沿断裂向上运移到断阶海底形成浅海热液喷流系统(硅烟囱),所以此处层序底部往往由一套特殊的硅质沉积(如有多管-孔丘状硅岩、脉状硅岩或漏斗状/楔状硅岩体)组成。此带向东南盆地方向,由于热液活动衰减和海水影响的增强,主要发育层状硅岩。从湘西北至三峡地区,层序底部一般由薄层状硅岩(常含泥质)组成,且向台地方向量减少(但碳酸盐岩增多)。在构造幕晚期,由于构造活动衰减,热液硅通量大幅减少,除深水盆地外,碳酸盐工厂恢复生产,因此层序上部主要由碳酸盐岩组成(深水盆地除外)。从第四构造幕热液活动后,盆地基底热衰减迅速,深部硅输入通量大幅减少,并在扬子地块发生大范围均匀挠曲沉降和快速海平面上升,造成碳酸盐台地淹没,形成了牛蹄塘组(或同期)富有机质黑色岩系。从此后,中扬子地区进入了一个新的构造-沉积演化时期。     

关于古亚洲洋构造演化研究的几点思考

古亚洲洋不是西伯利亚陆台和华北地台间的一个简单洋盆,而是在不同时间、不同地区打开和封闭的多个大小不一的洋盆复杂活动(包括远距离运移)的综合体.其北部洋盆起始于新元古代末-寒武纪初(573~522Ma)冈瓦纳古陆裂解形成的寒武纪洋盆.寒武纪末-奥陶纪初(510~480Ma),冈瓦纳古陆裂解的碎块、寒武纪洋壳碎块和陆缘过渡壳碎块相互碰撞、联合形成原中亚-蒙古古陆.奥陶纪时,原中亚-蒙古古陆南边形成活动陆缘,志留纪形成稳定大陆.泥盆纪初原中亚-蒙古古陆裂解,裂解的碎块在新形成的泥盆纪洋内沿左旋断裂向北运动,于晚泥盆世末到达西伯利亚陆台南缘,重新联合形成现在的中亚-蒙古古陆.晚古生代时,在现在的中亚-蒙古古陆内发生晚石炭世(318~316Ma)和早二叠世(295~285Ma)裂谷岩浆活动,形成双峰式火山岩和碱性花岗岩类.蒙古-鄂霍次克带是西伯利亚古陆和中亚-蒙古古陆之间的泥盆纪洋盆,向东与古太平洋连通,洋盆发展到中晚侏罗世,与古太平洋同时结束,其洋壳移动到西伯利亚陆台边缘受阻而向陆台下俯冲,在陆台南缘形成广泛的陆缘岩浆岩带,从中泥盆世到晚侏罗世都非常活跃.古亚洲洋的南部洋盆始于晚寒武世.此时,华北古陆从冈瓦纳古陆裂解出来,在其北缘形成晚寒武世-早奥陶世的被动陆缘和中奥陶世-早志留世的沟弧盆系.志留纪腕足类生物群的分布表明,华北地台北缘洋盆与塔里木地台北缘、以及川西、云南、东澳大利亚有联系,而与上述的古亚洲洋北部洋盆没有关连,两洋盆之间有松嫩-图兰地块间隔.晚志留世-早泥盆世,华北地台北部发生弧-陆碰撞运动,泥盆纪时,在松嫩地块南缘形成陆缘火山岩带,晚二叠世-早三叠世华北地台与松嫩地块碰撞,至此古亚洲洋盆封闭.古亚洲洋的南、北洋盆最后的褶皱构造,以及与塔里木地台之间发生的直接关系,很可能是后期的构造运动所造成的.     

贵州渣拉沟剖面下寒武统黑色硅质岩微量元素富集机制

华南早寒武世发育了一套富有机质黑色硅质岩,其成因尚有较大争议。选择贵州省三都县渣拉沟剖面早寒武世牛蹄塘组底部硅质岩段进行研究,发现该硅质岩具有微量元素富集的特征。其可能的原因包括,静海环境、上升流和热液活动。Ce/Ce*比值显示硅质岩沉积时水体为次氧化条件,不支持静海环境;而Ba、Zn、Cu、Ni、Cd、P与有机碳含量不存在相关关系,也不支持上升流为微量元素富集的主要原因。Al-Fe-Mn三角图、Al2O3/(Fe2O3+Al2O3)、REY配分模式等指标则表明存在热液活动。上述认识与现代上升流、静海环境的微量元素富集系数对比结果相吻合。与华南地区早寒武世初期不同沉积环境硅质岩对比,发现:深海环境并不富集Ba、Zn、Cu、Ni等氧化还原敏感元素,而沿着斜坡相带同沉积断层分布的热液活动,更有可能造成这些微量元素的富集。     

论我国微细浸染型金矿床与沉积盆地演化的关系——以右江盆地为例

对华南右江盆地中某些微细浸染型金矿床开展了系统的地质学、组构学以及矿床地球化学研究。地质学和组构学研究表明，这类矿床具有大量的沉积阶段－成岩阶段的成因特征，在沉积物沉积－成岩期间就已经成矿。矿化与碳酸盐岩孤台的密切联系和丰富的成岩期软变形组构，表明成矿与控制海底地形的同沉积期断裂活动密切相关。而大量泄水构造和液化层理的出现则表明，在沉积物成岩阶段，沉积柱中曾有大量流体的活动。而且这种盆地流体的活动与成矿有密切关系。丰富的生物－有机成因组构则显示，成矿与沉积有机质的演化有着密切的内在联系。另外，矿床没有显示出与岩浆活动的任何关系。因此，右江盆地的微细浸染型金矿床与美国的卡林型金矿床不同，可能是离散大陆边缘张性盆地演化过程中盆地流体活动的产物之一。这一认识也得到地球化学研究不同程度的支持。     

湘中地区下寒武统烃源岩沉积环境及其特征

本文通过对湘中地区早寒武世岩相古地理的研究,认为早寒武世期间,湘中地区为发育在陆架之上的缺氧滞留盆地沉积环境,沉积了一套以黑色炭质板状页岩及含硅质炭质泥岩等为主的黑色沉积。该套黑色沉积沿着湘中地区以及扬子东南缘呈带状稳定分布,反映出当时湘中地区是一＂富烃沉积区＂,具有生烃潜力;该套寒武纪海相地层是油气勘探的重要层位。     

湘鄂地区晚寒武世末至早奥陶世特马豆克期层序地层与岩相古地理

从寒武纪末至早奥陶世特马豆克期（牙形类Cordylodus intermedius 带至Serratognathus 带）,地处扬子陆块的湘鄂地区分为三个沉积区：浅水碳酸盐台地、台地东南缘碳酸盐岩、泥质岩混合沉积区和较深水细碎屑岩沉积区。前二个沉积区的层序地层分为4个正层序,在同一陆块内不同沉积区这四个三级层序相互可对比,代表了四次三级海侵、海退旋回。其中牙形类Paltodus deltifer 带中、下部是特马豆克期最大的海侵时期。特马豆克早期（Glyptoconus quadraplicatus 带）和晚期（Serratognathus带中、上部）分别发生过大的海退事件。各正层序的体系域岩相古地理格局能更客观地反映该地区特马豆克期古地理演化特征。特马豆克初期（C.lindstromi 带至C.angulatus带下部）自鄂西北至湘中地区依次为潮坪、潮间泻湖白云岩相、开阔碳酸盐台地、台地边缘浅滩、碳酸盐岩台地边缘斜坡、黑色碳质页岩盆地的古地理格局。特马豆克早期（Glyptoconus quadraplicatus 带）缓慢海退时期海水普遍变浅,自北向南依次为潮坪、潮间泻湖白云岩相、局限台地相、台地边缘浅滩相和较深水碳酸盐外陆架。特马豆克中期海进时期,生屑灰岩和页岩沉积向北超覆,扩展至青峰襄广断裂。湘鄂浅水碳酸盐沉积区为开阔碳酸盐台地,混合沉积区为较深水碳酸盐外陆架,湘中地区为深水泥质下外陆架。特马豆克晚期缓慢海退时期海水再度变浅,在湖北、湘西北开阔碳酸盐台地上,出现台内生屑浅滩、台地边缘生屑浅滩,浅滩上发育有海绵、苔藓虫礁丘。