"雪球"假说与塔里木板块新元古代冰川事件

近年来．新元古代冰期的奇特地层引发了学们对新元古代冰期环境特征与成因演化的研究热潮．各类假说和模型不断提出，Hooffman等人运用“雪球”假说对冰川沉积的低纬度和低海拔特征、冰室效应和温室效应的相互交替、盖碳酸盐岩的成因、稳定同位素变化的含义、冰期地层中铁矿的成因等均进行了较为合理的解释．近年国内在新疆塔里木展开了对新元古代冰川事件的研究．碳同位素和微量元素比值的研究成果，不仅进一步证明了前人提出的三期冰期的观点．而且从地球化学角度验证了“雪球”假说．     

新元古代全球冰川事件对早期生物演化的影响

新元古代曾发生过强烈的全球性冰川作用 ,紧随冰川作用之后 ,发生了两次生物大辐射事件。这一时期是地球上早期生命演化的重要时期 ,特别是宏观后生动物的出现标志着生物演化史进入了一个新纪元。全球性冰川作用与早期生命演化这二者之间是否存在着密切的联系呢 ?过去地质学家对于新元古代的冰川沉积物多偏重于地层学、沉积学等方面的研究 ,古生物学家又很少关心前寒武纪的冰期地层 ,“新元古代冰川作用”和“早期生命演化”二者很少放在一起讨论。文章重点讨论了冰川作用对早期生物演化的影响。论述了新元古代晚期全球性冰川作用存在的证据及其特点 ,分析了新元古代冰期前后地球上生物的重大演化特点 ,重点讨论了新元古代全球性冰川作用对地球早期生命演化特别是在真核细胞生物向多细胞动物进化的影响方式和作用机理 ,从而说明新元古代全球性冰川作用对地球早期生命演化起着重要的作用     

新元古代大冰期及其诱发因素

简要介绍了由美国一些科学家最近提出的,引起国际地球科学、环境科学、生命科学及宇宙科学界广泛关注的新元古代雪球假说,及其近期研究情况。根据我国扬子地层分区和江南地层分区震旦系的沉积特征,对新元古代古气候骤变,大冰期的发生与消亡及其诱发因素作了初步探讨。     

新元古代的"雪球地球"

“雪球地球”假说的提出解释了一些新元古代冰川现象，如低纬度和低海拔冰川沉积、帽碳酸盐岩、负的碳酸盐δ^13C漂移和BIF铁矿等现象。尽管有不同的假说与解释，但“雪球地球”最为流行。“雪球地球”事件被认为起因于地球系统的变化，如Rodinia超大陆的裂解、超级地幔柱的活动及古地磁真极的漂移等。“雪球地球”的极端气候环境变化，促进了生命的演化，造成了寒武纪生物大爆发。     

纳米比亚达马拉造山带新元古界朝斯组条带状铁建造的特征及成因

以纳米比亚北部台地区的新元古代成冰期朝斯(Chuos)组沉积变质型条带状铁建造为研究对象,通过研究该区的大地构造背景、矿物学、岩石学、地球化学等特征,针对该区域朝斯组地层特征、构造历史、结构构造、矿物组成、形成环境及成因等方面进行研究,结合"雪球地球"假说,认为研究区含铁建造与成冰期的一定条件下的裂谷作用形成海盆和热液组分有直接成因联系,在雪球期内的氧化还原环境多变的裂谷大洋、海底热液流体、大陆风化作用、海洋生物圈变化、大气与海水的物质组分交换等多重因素的作用下,最终导致了含铁条带建造的沉积层序的形成。     

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。     

湖南湘潭湘锰组黄铁矿Fe同位素初步研究

<正>新元古代晚期,出现了两次全球性冰期事件,被称为"雪球地球"事件(Hoffman and Schrag,2002)。两次冰期的间冰期海水性质对深刻认识地球早期生物演化具有十分重要的意义。扬子地区广泛发育的南华系包括了从Sturtian冰期到Marinoan冰期的连续沉积,是全球最完整的间冰期地层,系     

塔里木地块新元古代冰期事件研究进展

新元古代冰碛岩地层记录了“雪球地球”极端气候事件重要的地质信息。塔里木地块东北缘库鲁克塔格地区、西北缘阿克苏地区和西南缘叶城地区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。文章基于塔里木地块周缘新元古界详实的野外地质调查工作,综合了地层学、同位素年代学、岩石地球化学等研究,聚焦冰碛岩地层沉积时代这一核心问题,建立新元古代冰期格架。冰期事件对比显示,贝义西冰期(库鲁克塔格地区)相当于Kaigas冰期(国际),阿勒通沟冰期(库鲁克塔格地区)、巧恩布拉克冰期(阿克苏地区)、波龙冰期(叶城地区)相当于Sturtian冰期(国际),特瑞爱肯冰期(库鲁克塔格地区)、尤尔美那克冰期(阿克苏地区)、雨塘冰期(叶城地区)相当于Marinoan冰期(国际),汉格尔乔克冰期(库鲁克塔格地区)相当于Gaskiers冰期(国际)。同时基于冰期事件对比关系,建议根据国际地层委员会的最新划分方案将塔里木地块南华系底界调整为与全球性Sturtian冰期沉积底界相当的层位。通过探讨新元古代冰期事件与古老烃源岩发育的耦合关系,分析了新元古界优质烃源岩的发育潜力,指出塔里木地块新元古界具备良好的油气成藏地...     

欧龙布鲁克地块新元古代早期冰川事件:来自CIA指数的证据

采自欧龙布鲁克地块全吉山、欧龙布鲁克山两个剖面全吉群下部砂砾岩段(包括麻黄沟组与枯柏木组)样品ICV指数大多数1、或略1,这表明该套碎屑岩沉积是构造活动地带的初始沉积。底部冰成岩发育层段样品CIA指数大多数在53左右,向上CIA指数增大至67左右,反映新元古代早期研究区古气候整体转暖。底部层段样品极低的CIA值表明欧龙布鲁克板块新元古代早期主要发生寒冷气候条件下的低等程度化学风化,首次从CIA指数角度证实研究区存在新元古代早期极端寒冷气候事件,为研究区受新元古代早期"雪球地球"事件影响提供了更进一步的证据。通过对前人年代学研究的总结,将这套含有大量低CIA值碎屑岩的冰川沉积地层沉积年限约束在780±20~740±16Ma范围内,并认为其与国际上的Kaigas冰期及塔里木地区贝义西冰期相对应。     

华北地台东缘新元古代地层对比和宏体化石研究的进展和发展趋势

尽管利用多重地层学方法，对华北地台东缘新元古代地层的划分和对比研究取得了很大的进展，但仍然存在很多争议和问题。今后应在以下几方面展开研究：①寻找新元古代Rodinia超大陆热构造事件和冰川事件的地层学标志，厘定这些标志在地层柱中的位置及其与宏体化石演化阶段的对应关系；②结合碳酸盐岩中C、O和Sr同位素地层学研究，寻找和鉴别新元古代地层中的火山岩和火山碎屑岩，测定其中锆石的U-Pb年龄，解决与华南地区新元古代年代地层的对比问题；③划分“辽南生物群”和“淮南生物群”的不同生物组合，明确各组合的演化历程，深入探讨其谱系归属及与华南地区晚新元古代生物群的关系，完善华北地台东缘新元古代生物地层划分和对比的方案。     

新元古代”雪球”假说与生命演化的环境

新元古代末期，地球至少经历了两次全球性的冰川作用，研究者提出了“雪球”假说来解释新元古代时期一系列特殊的地质现象，该假说已成为研究新元古代全球冰川作用和其后生物大爆发事件的窗口。但一些学者并不赞成地球曾经是被冰雪完全覆盖的“雪球”，并分别提出了“半融雪球/无冰水体”和“薄冰”假说。尽管每一种假说都不能解释所有的地质、地球化学现象，但越来越越多的证据，特别是分子有机地球化学和古生物学的证据表明，“雪球”时期的海洋并没有完全被冰封盖，在赤道地区的冰盖可能很薄或存在无冰的水体。无冰水体的存在可以使一些光合生物继续生存和演化，这对其后的“寒武纪生物大爆发”事件和生命演化具有重要的意义。     

Glacial influence on Neoproterozoic sedimentation: the Smalfjord Formation, northern Norway

ABSTRACT There is much debate regarding the intensity and geographic extent of glaciation during the Neoproterozoic, particularly in response to recent geochemical work suggesting that the Neoproterozoic earth was at times ice covered from equator to poles (the ‘Snowball Earth’ hypothesis). A detailed sedimentological analysis of the Neoproterozoic Smalfjord Formation of northern Norway was conducted in order to determine the extent and intensity of glacial influence on sedimentation. In the Tarmfjorden area, the Smalfjord Formation consists of a stacked succession of diamictites interbedded with fine‐grained laminated mudstones containing rare outsized clasts. Diamictites and interbedded mudstones are interpreted as the product of subaqueous mass flows generated along the basin margin. In the Varangerfjorden area, chaotically interbedded diamictites, conglomerates and sandstones are overlain by a thick succession of stacked sandstone beds; onediamictite unit at Bigganjargga overlies a striated pavement. The Varangerfjorden outcrops appear to record deposition on a subaqueous debris apron. Although diamictites contain rare striated and faceted clasts, suggesting a glacial sediment source, their origin as subaqueous mass flows prevents the interpretation of ice mass form or distribution. Rare lonestones may be associated with floating ice in the basin, which may be of glacial or seasonal origin. Glacial ice may have contributed poorly sorted glacial debris to the basin margin, either directly or through fluvioglacial systems, but there is no evidence of direct deposition by ice at Varangerfjorden or Tarmfjorden. The overall fining‐upward trend identified in the Smalfjord Formation and overlying Nyborg Formation is consistent with depositional models of rift basin settings. This fining‐upward trend, the predominance of mass flow facies including breccias associated with scarps and the evidence for extensional tectonic activity in the region suggest that tectonic activity may have played an important role in the development of this Neoproterozoic succession. The Smalfjord Formation at Tarmfjorden and Varangerfjorden does not exhibit sedimentological characteristics consistent with severe glacial conditions suggested by the snowball Earth hypothesis.     

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...     

赫南特冰期古海洋环境转变及其成因机制研究现状

奥陶纪-志留纪转折期是地质历史时期一个重要的时间节点,形成了广为人知的赫南特冰期。该冰期的形成不仅诱发了显生宙第二大的两幕生物绝灭事件,同样使海水中的地球化学元素循环受到强烈的影响,如海洋碳酸盐与大气CO₂的循环受到扰动,全球海平面的降低促使水体逐渐富氧化,进而导致海洋水体Mo、S、U等同位素值出现波动,而冈瓦纳大陆被冰雪大面积覆盖则削弱了铝硅酸盐岩的风化作用,并限制了陆壳放射性187Os、87Sr同位素向海水的运移。赫南特冰期的成因一直是学界探讨的热点,被归结于风化作用、火山活动的增强或有机碳的大量埋藏等因素,但对冰期的成因机制与持续时间仍具有较多的争论,其原因很多,比如缺乏独立的生物地层单元同时能够控制浅水碳酸盐岩及深水泥页岩区,缺少转折界限处高精度的地球化学信息与全球等时地层格架下的对比,以及未能排除风化作用、成岩作用和构造热事件对古海洋与古气候重建时的扰动等。     

南华盆地南沱冰期海水氧化还原特征

新元古代冰期冰盖可能覆盖整个地球表面,冰期海洋环境条件以及真核生物如何度过“雪球地球”的极端环境条件,是学术界普遍关心的科学问题。同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。贵州东部南沱组中发育的同冰期白云岩,为探讨这一时期海洋氧化还原环境提供了理想的材料。利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对采集于贵州松桃一钻孔岩心南沱组中同冰期白云岩进行了稀土和微量元素分析,结果表明:研究区南沱组白云岩稀土元素含量在（10.33~67.91）×10-6之间;Ce/Ce*值范围为0.72~1.12,平均值为0.97;Fe含量（1 470~37 200）×10-6,平均值为9 902×10-6;Mn含量（4 040~17 500）×10-6,平均值为10 476×10-6。白云岩中高的铁、锰含量以及Ce无异常,反映南华盆地南沱冰期海洋基本处于富铁缺氧的状态。与贵州其他两个钻孔岩心中南沱组白云岩的沉积特征和Ce异常特征的对比分析表明,南华盆地南沱冰期近岸海水氧化程度较高,可能反映了冰川融水是同冰期氧气进入海洋的重要渠道,有氧的滨海区域可能为冰期真核生物提供了栖息场所。     

The Eocambrian glaciation in Norway

Summary Traces of the Eocambrian glaciation are found in three district in Norwegian territory, 1) in the south-east, at and north of the lake MjØsa, 2) in north-east, in Finnmark, and 3) in Spitzbergen. The two first districts are connected by a number of localities in Sweden, along the margin of the Caledonian Mountain chain. The glacial beds form the base of the Eocambrian, which is taken as the lowest part of the Cambrian. They generally rests with a more or less pronounced disconformity on dolomitic rocks of the Esmarkian (the upper part of the Riphean system). In some cases they rest directly on the crystalline Precambrian basement. This is due either to Esmarkian tectonic movements, to deep glacial erosion or both. The glacial beds are varied lithologically, but the characteristic rock types are tillites, boulder-shales and varved mudtones. All tillites are not regarded as fossil moraines, formed by ice movement. Some of them are supposed to have been formed by dropping of material from floating ice, either glacier ice or sea ice in a marine or brackish environment. The wide and uniform distribution of the tillite seems to preclude an interpretation as mudflows. Comparison with the Quaternary glacial sediments have given interesting results, and add to the evidence for a glacial origin of the tillites. It is also indicated that the direction of transport will depend on whether the material was rafted with glacial ice, or with drifting sea ice. Much more work has to be done both on the sedimentology, stratigraphy and paleomagnetism of the Norwegian Eocambrian glacial deposits and comparable sediments in order to get a clear and coherent picture of the glaciation, but the present evidence seem to indicate that it was part of a world-wide glaciation of even greater extent than the Permo-Carboniferous and Quarternary ones.     

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。     

Palaeoenvironments and weathering regime of the Neoproterozoic Squantum ‘Tillite’, Boston Basin: no evidence of a snowball Earth

The snowball Earth hypothesis describes episodes of Neoproterozoic global glaciations, when ice sheets reached sea‐level, the ocean froze to great depth and biota were decimated, accompanied by a complete shutdown of the hydrological cycle. Recent studies of sedimentary successions and Earth systems modelling, however, have brought the hypothesis under considerable debate. The Squantum ‘Tillite’ (Boston Basin, USA), is one of the best constrained snowball Earth successions with respect to age and palaeogeography, and it is suitable to test the hypothesis for the Gaskiers glaciation. The approach used here was to assess the palaeoenvironmental conditions at the type locality of the Squantum Member through an analysis of sedimentary facies and weathering regime (chemical index of alteration). The stratigraphic succession with a total thickness of ca 330 m documents both glacial and non‐glacial depositional environments with a cool‐temperate glacial to temperate non‐glacial climate weathering regime. The base of the succession is composed of thin diamictites and mudstones that carry evidence of sedimentation from floating glacial ice, interbedded with inner shelf sandstones and mudstones. Thicker diamictites interbedded with thin sandstones mark the onset of gravity flow activity, followed by graded sandstones documenting channellized mass gravity flow events. An upward decrease in terrigenous supply is evident, culminating in deep‐water mudstones with a non‐glacial chemical weathering signal. Renewed terrigenous supply and iceberg sedimentation is evident at the top of the succession, beyond which exposure is lost. The glacially influenced sedimentary facies at Squantum Head are more consistent with meltwater dominated alpine glaciation or small local ice caps. The chemical index of alteration values of 61 to 75 for the non‐volcanic rocks requires significant exposure of land surfaces to allow chemical weathering. Therefore, extreme snowball Earth conditions with a complete shutdown of the hydrological cycle do not seem to apply to the Gaskiers glaciation.     

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、同位素年龄扣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SHKIMPU-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。     

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。