鄂西走马地区南华纪大塘坡间冰期古气候研究

新元古代后期地球经历了至少两次全球规模的冰期,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。本文研究了走马地区ZK701钻孔岩芯大塘坡组细碎屑岩样品元素地球化学特征,计算了化学蚀变指数(CIA)、化学风化作用指数(CIW)、n(K)/n(Na)、n(Mg)/n(Ca)、Rb/Sr等古气候代用指标,探讨了研究区源区南华纪间冰期的古气候演化过程,结果显示:源区古城冰期晚期气候寒冷干燥(两件样品CIA值分别为57.1和58.1),大塘坡间冰期早期气候依然寒冷(CIA值介于56.5~64.6,均值59.8),大塘坡中晚期气候恢复温暖湿润(CIA值介于69.8~78.8,均值75.5);CIW、n(K)/n(Na)、n(Mg)/n(Ca)、Rb/Sr值等指标反映的古气候演化过程与CIA值反映一致。此外,对该钻孔大塘坡组下部的凝灰岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测定,获得了658.1±2.6 Ma(MSWD=1.5,n=28)的n(206Pb)/n(238U)加权平均年龄,结合前人对扬子板块大塘坡组底部凝灰岩的同位素年代学研究成果认为,大塘坡间冰期早期(663~658 Ma),扬子板块上南华盆地内海冰虽已消融、但古陆物源区气候依然寒冷。该时期扬子板块"源、汇"两区气候条件可能不同步,其原因涉及深层次的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的耦合关系。     

黔东南华纪铁丝坳期-大塘坡期古气候的演变:来自CIA的证据

新元古代晚期是全球气候急剧变化的时期,目前可区分出至少2个全球性冰期事件。黔东地区南华纪地层中存在上下2个具有明显冰碛岩特征的地层:下部的两界河组-铁丝坳组与上部的南沱组,可分别与720 Ma的Sturtian冰期、650 Ma的Marinoan冰期事件相对应,而铁丝坳组与南沱组之间的大塘坡组则代表了间冰期的沉积。通过对铜仁松桃2口钻孔岩心铁丝坳组-大塘坡组样品主量元素的研究,探讨了Sturtian冰期晚期至其冰后期的古气候演变过程,结合化学地层学与岩石学证据,发现Sturtian冰期结束后,气候的回暖并非是突然出现,而是在主冰期结束之后尚存在短暂的小冰期。由下至上,钻孔样品的化学蚀变指数(CIA)平均值从Sturtian冰期末铁丝坳组顶部的51升至大塘坡组底部的60。大塘坡组底部CIA值波动较大,在52~68之间呈锯齿状震荡上升,代表古气候环境所发生的动荡变化,结合在大塘坡组底部所发现的组内冰碛岩层位,指示存在着短暂的寒冷事件。大塘坡组一段黑色炭质页岩的CIA值稳定在66左右,反映气候稳定在相对温暖的状态;大塘坡组二、三段粉砂质页岩CIA指数平均值为67,向上CIA值表现出逐渐下降的趋势,可能与Marinoan冰期启动所导致的气候转冷有关。通过A-CN-K三角图解判断沉积气候环境的稳定性与源岩成分,进一步证明了Sturtian冰期结束后气候的不稳定,以及间冰期稳定的温暖气候。冰期-间冰期波动的古气候演化可能与"大塘坡"型锰矿的成矿作用相关。     

南华系莲沱组与南沱组的古气候与氧化还原环境演化新证据

新元古代是冰川作用发育的重要时期,其中有2个重要的全球性冰期,即Sturtian和Marinoan冰期,对全球古环境、古气候、古海洋演化具有重要意义。中国宜昌地区分布的莲沱组和南沱组分别代表了在扬子板块发育的与Sturtian冰期前和Marinoan冰期相对应的沉积地层。随着地球化学分析方法的进步,新的地球化学手段,包括新的地球化学指标和Fe同位素等,可以为进一步探讨莲沱组与南沱组的沉积环境提供新的思路和证据。本研究对宜昌九龙湾剖面南沱组冰碛岩进行系统采样,并和莲沱组以砂岩为主的碎屑沉积岩进行对比分析,利用化学蚀变指数(CIA)、氧化还原敏感元素Mo、V、U和Fe同位素对比探讨二者古气候与氧化还原环境的演化。CIA的变化(53～78)表明,莲沱组沉积主体处于温暖的古气候下(CIA平均值约为78),直到Sturtian冰期前,莲沱组顶部出现气候转冷特征(CIA平均值为53);随着Marinoan冰期到来,南沱组沉积持续处于寒冷的古气候环境(CIA平均值为58)。莲沱组与南沱组样品均具有较低的Mo/Al、V/Al和U/Al值,表明二者沉积均处于氧化环境,但莲沱组主体比南沱组和莲沱组顶部样品...     

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.      

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。     

南华盆地新元古代成冰纪成锰作用及其成矿背景

南华盆地成冰系大塘坡组锰矿是我国最重要的锰矿产地之一,它形成于成冰纪Sturtian冰川事件之后,其成矿背景及形成机理一直是研究的重点。在系统总结Sturtian冰川事件起始与结束时间、南华裂谷盆地结构演化及古气候演变等重大地质事件的最新研究进展的基础上,综合分析了南华盆地大型沉积型锰矿成矿作用过程与这些重大地质事件之间的联系。揭示了南华盆地Sturtian冰期的启动和结束与全球其他地区基本一致,分别发生在~717 Ma和~660 Ma之前。同时,对南华系大塘坡锰矿成矿时代进行了约束,大约形成于~660 Ma之前。在新元古代中期Rodinia超大陆裂解作用的影响下,南华裂谷盆地内部发育一系列由同沉积断层控制的地垒—地堑次级盆地。沿同沉积断层运移的热液流体为大塘坡锰矿的形成提供了大量的成矿物质,并对大塘坡锰矿的发育具有明显的控制作用。化学蚀变指数（CIA）、锂同位素（δ7Li）及锇同位素组成（187Os/188Os）等风化指标显示,南华盆地Sturtian冰期晚期至间冰期大塘坡期早期的气候为寒冷干燥,随后转为温暖湿润并很快变为寒冷干燥。至大塘坡中晚期,气候逐渐由寒冷干燥恢复至温暖湿润,并一直保持至大塘坡晚期。整体来看,Sturtian冰期结束后,南华盆地表层海水逐渐氧化,深部沉积水体出现局部间歇式氧化环境,裂陷阶段热液和陆源输入的Mn2+被氧化为MnO2发生沉淀,并在底部伴随着有机质的埋藏及早期成岩作用而最终形成菱锰矿。     

鄂西长阳南华系地球化学特征的气候指示意义及地层对比

鄂西长阳南华系出露良好、发育完整,主要由莲沱组、南沱组构成,少数地段(长阳古城)包括古城组和大塘坡组.莲沱组为河流-河口湾相的碎屑岩组合,区域上南厚北薄,岩性三分性明显.古城组为典型的冰碛岩,对应于国际上Sturtian冰期.大塘坡组为间冰期海陆过渡相沉积.南沱组为研究区内最发育、最重要的冰碛地层,对应于国际上Mari...     

南华盆地新元古代成冰纪成锰作用及其成矿背景

南华盆地成冰系大塘坡组锰矿是我国最重要的锰矿产出层位之一,它形成于成冰纪Sturtian冰川事件之后,其成矿背景及形成机理一直是研究的重点。在系统总结Sturtian冰川事件起始与结束时间、南华裂谷盆地结构演化及古气候演变等重大地质事件的最新研究进展的基础上,综合分析了南华盆地大型沉积型锰矿成矿作用过程与这些重大地质事件之间的联系。揭示了南华盆地Sturtian冰期的启动和结束与全球其他地区基本一致,分别发生在～717 Ma和～660 Ma之前。同时,对南华系大塘坡锰矿成矿时代进行了约束,大约形成于～660 Ma之前。在新元古代中期Rodinia超大陆裂解作用的影响下,南华裂谷盆地内部发育一系列由同沉积断层控制的地垒—地堑次级盆地。沿同沉积断层运移的热液流体为大塘坡锰矿的形成提供了大量的成矿物质,并控制着大塘坡锰矿的发育分布。化学蚀变指数(CIA)、锂同位素(δ~7Li)及锇同位素组成[n(~(187)Os)/n(~(188)Os)]等风化指标显示,南华盆地Sturtian冰期晚期至间冰期大塘坡期早期的气候为寒冷干燥,随后转为温暖湿润并很快变为寒冷干燥。至大塘坡中晚期,气候逐渐由寒冷干燥恢复至温暖湿润,并一直保持至大塘坡晚期。整体来看,Sturtian冰期结束后,南华盆地表层海水逐渐氧化,深部沉积水体出现局部间歇式氧化环境,裂陷阶段热液和陆源输入的Mn~(2+)被氧化为MnO_2发生沉淀,并在底部伴随着有机质的埋藏及早期成岩作用而最终形成菱锰矿。     

贵州丹寨地区南华系地层地球化学特征及其对古气候、古环境的意义

南华系是地球历史上最重要的成冰时期,为了示踪冰期前后的气候与环境的变化,本文通过对南华系细屑岩的化学成分分析,重塑南华系古气候、古环境的演化过程。分析结果显示铁丝坳组具有明显低的CIA指数以及低Ti/Al比值,说明该时期主要以寒冷干燥气候为主,化学风化程度低,物源供应和沉积速率相对较低,为冰期特征,隆里组和大塘坡组具有高的CIA指数以及相对较高的Ti/Al比值,表明该时期主要以温暖湿润气候为主,化学风化程度相对较高,物源供应和沉积速率相对较高,为间冰期特征。南沱组的CIA指数以及Ti/Al比值具有交替变化特征,说明南沱组沉积时期气候存在冷暖交替变化,反映了冰期与间冰期的相互转换特征。另外,在铁丝坳组顶部和大塘坡组的下部以及南沱组中上部,具有一定程度的正Eu异常,说明在南华系沉积时期,存在热液活动,而这种热液活动可能与冰期的消亡存在着成因联系。     

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.     

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。     

湘黔桂交界区富禄组与富禄间冰期的再划分

在中国南华系层型剖面优选区之一——湘黔桂交界区,富禄间冰期可再分为3个相对较暖热的气候阶段(间冰段)和2个相对寒冷的气候阶段(冰段),即(自老而新)：三江间冰段、龙家冰段、烂阳间冰段、两界河冰段、大塘坡间冰段。相应地,富禄间冰期沉积地层——富禄组可分5个段,即：三江段、龙家段、烂阳段、两界河段、大塘坡段。另外,对古城组和铁丝坳组层型的湖北长阳古城剖面、贵州松桃大塘坡剖面和相关资料的再研究揭示,“古城组”和“铁丝坳组”都是富禄间冰期晚冰段(即两界河冰段)的沉积,均不宜替代长安组作为南华纪早冰期沉积的代表。     

湘黔桂交界区富禄组与富禄间冰期的再划分

在中国南华系层型剖面优选区之一--湘黔桂交界区,富禄闻冰期可再分为3个相对较暖热的气候阶段(间冰段)和2个相对寒冷的气候阶段(冰段),即(自老而新):三江间冰段、龙家冰段、烂阳闻冰段、两界河冰段、大塘坡间冰段.相应地,富禄间冰期沉积地层--富禄组可分5个段,即:三江段、龙家段、烂阳段、两界河段、大塘坡段.另外.对古城组和铁丝坳组层型的湖北长阳古城剖面、贵州松桃大塘坡剖面和相关资料的再研究揭示,"古城组"和"铁丝坳组"都是富禄间冰期晚冰段(即两界河冰段)的沉积,均不宜替代长安组作为南华纪早冰期沉积的代表.     

对南华系下统莲沱组CIA值寒冷气候认识的几点商榷——以鄂西神农架、湘西北南华系莲沱组为例

本文根据华南南华系莲沱组化学蚀变指数(CIA值)的不同曲线分布特征,把莲沱组CIA值不同曲线的解释与莲沱组沉积特征的相-古气候分析法进行对比,发现二者古气候变化特征不相吻合。再用类比方法,与南沱组寒冷气候进行类比分析,发现南沱组冰期沉积物十分单调,而莲沱组沉积物非常丰富,沉积构造呈多样性。CIA值精度受采样岩性、采样精度、汇源关系等多种因素控制。可以说,有什么样的母岩成分和风化剥蚀方式,就会在盆内形成什么类型的沉积物。此外,成岩作用和区域后期改造作用也不可小视。因此,CIA值必须与传统的相-古气候分析法以及其它相关方法紧密结合,才能相互验证,互相吻合,收到携手共进的效果。     

重庆秀山小茶园锰矿南华系大塘坡组古环境*

认识渝湘黔地区南华系的沉积构造背景可以为该地区锰矿勘探提供新的依据,基于此,文中对重庆秀山小茶园锰矿ZK0606钻孔的南华系千子门组和大塘坡组开展了系统的沉积环境和地球化学分析。沉积相分析结果表明,该套地层共可划分出冰水浅海、局限边缘盆地和浅水陆棚3种沉积环境。地球化学分析结果表明,研究区大塘坡组稀土元素总量较高、富轻稀土元素、具Eu负异常,结合Al₂O₃/(Al₂O₃+Fe₂O₃)、Al/(Al+Fe+Mn)值等,推测其形成于被动大陆边缘背景。根据微量元素含量及其比值(U、V、Mo、V/Cr)等推测,大塘坡组一段沉积于缺氧—贫氧沉积环境,而大塘坡组二段逐渐过渡到氧化沉积环境;根据Al/Ca值、化学蚀变指数(CIA)等指标分析,该套地层自下而上化学风化强度逐渐增大、陆源碎屑供给增多,这可能与Sturtian冰期结束、气候变暖和海平面迅速升高有关。综合上述分析结果认为,重庆秀山小茶园锰矿主要产出于大塘坡组一段下部相对深水厌氧的局限边缘盆地环境中。     

华南南华系年代地层学研究进展

华南南华系对应于国际上的成冰系,关于其沉积时限长期存在争议。近十余年来,通过高精度锆石U-Pb定年,已经基本敲定南华系的重要时间节点。长安组底界年龄被限定在ca. 717 Ma,莲沱组顶部沉积时间被限定在ca. 714 Ma。长安冰期中期暂时冰退的时间被限定在ca. 690 Ma,冰期终止时间限定在ca. 659 Ma。小行星撞击地球可能导致了长安冰期中期的暂时冰退,这期间形成的风暴沉积构造和丘状交错层理可以提供最直接的沉积学证据。结合世界其它地区报道的年龄,斯图特（长安）冰期的起止时间限定在了717～659 Ma。马力诺（南沱）冰期的启动时间被大致限定为649 Ma,终止时间被限定在ca. 635 Ma。结合世界其它地区年龄数据,马力诺冰期的启动时间可限定在649～639 Ma。随着后续工作的深入,马力诺冰期的启动时间范围应会被进一步缩小。华南南华系沉积时限的准确厘定对于理解全球成冰纪地质-生物-环境事件具有重要意义。马力诺冰期持续时间约14 Myr,远远小于长安冰期的持续时间（约58 Myr）。冰期末期大规模岩浆作用是导致这两次冰期持续时间不同的直接原因。通过模拟计算发现,扬子北缘...     

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。