桂北地区丹洲期与南华冰期之间沉积转换的年代学记录

文章通过碎屑锆石U-Pb测年和Hf同位素研究,揭示桂北地区丹洲期与南华冰期之间沉积转换的年代学记录。分别对丹洲群合桐组、拱洞组以及南华系长安组进行碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析。结果表明,丹洲群合桐组和拱洞组具有相似的碎屑锆石年龄谱系,U-Pb年龄集中在720~1000 Ma、1700~2300 Ma和2400~2700 Ma。而南华系长安组的U-Pb年龄集中在650~720 Ma和720~1000 Ma,明显区别于丹洲群。丹洲群合桐组和拱洞组具有相似的Hf同位素特征,其ε_Hf(t)以负值为主,且多数锆石的二阶段Hf模式年龄（T_DM2）大于2400 Ma。而南华系长安组的Hf同位素特征区别于丹洲群,其ε_Hf(t)以正值为主,T_DM2值集中于1000~1300 Ma和1400~2200 Ma。碎屑锆石U-Pb年龄谱系和Hf同位素组成的不同,以及锆石形态和物源的差异,表明“雪峰不整合面”上下的南华冰期与丹洲期沉积地层之间存在明显的沉积转换。     

南华系底界年龄:SHRIMP Ⅱ定年新证据

针对重庆东南秀山中溪板溪群顶部凝灰岩及湖南新化木瓜坪江口组底部火山角砾岩进行的SHRIMP U-Pb年代学研究结果表明:板溪群顶部(即青白口系顶界)年龄为(786±11)Ma,江口组底部(即南华系底界)年龄为(785±11)Ma,这一测试结果与中国地层委提出的青白口系顶界、南华系底界780 Ma的数据相吻合。针对南华系划分的混乱局面,认为南华系地层的划分应回到"南华大冰期"的沉积相应,与国际地层表中的成冰系(纪)相对应的起点上来;而板溪群则是新元古代裂谷系起点的楔状充填体,二者不能混为一体。     

关于建立“板溪系”的建议及其基础的讨论——以黔东地区为例

作者在分析黔东新元古代早期沉积时限的基础上,结合前人关于Sturtian冰期、南华系底界、青白口系年代学的最新研究成果,指出华南新元古代裂谷盆地早期沉积(板溪群或与之相当的高涧群、芙蓉溪群、丹洲群、下江群、登山群、历口群等)时限为740～820Ma,是南华纪冰期前的非冰成沉积,是Rodinia裂解机制下的填平补齐沉积;而青白口系沉积可能是与Rodinia形成相关的板块碰撞机制下坳陷盆地沉积,南华系是与国际成冰系相对应的冰期沉积,是华南新元古代裂谷盆地的第一个盖层,因此,将板溪群、下江群等归入南华系或青白口系均不合理。由此提出了"板溪系"概念,它包括板溪群或与之相当的一套楔状地层。结合目前华南裂谷盆地开启年龄和南华纪冰期的起始年龄,板溪纪的时限暂定为850～740Ma。板溪系的提出不仅将有利于解决长期存在的南华系划分对比问题,同时也必将有利于新元古代裂谷盆地早期演化及其与Rodinia超大陆裂解、冰期形成等关系的研究和相关重大气候、环境巨变问题的探讨。     

关于建立“板溪系”的建议及其基础的讨论——以黔东地区为例汪正江

作者在分析黔东新元古代早期沉积时限的基础上,结合前人关于Sturtian冰期、南华系底界、青白口系年代学的最新研究成果,指出华南新元古代裂谷盆地早期沉积（板溪群或与之相当的高涧群、芙蓉溪群、丹洲群、下江群、登山群、历口群等）时限为740～820Ma,是南华纪冰期前的非冰成沉积,是Rodinia裂解机制下的填平补齐沉积;而青白口系沉积可能是与Rodinia形成相关的板块碰撞机制下坳陷盆地沉积,南华系是与国际成冰系相对应的冰期沉积,是华南新元古代裂谷盆地的第一个盖层,因此,将板溪群、下江群等归入南华系或青白口系均不合理。由此提出了“板溪系”概念,它包括板溪群或与之相当的一套楔状地层。结合目前华南裂谷盆地开启年龄和南华纪冰期的起始年龄,板溪纪的时限暂定为850～740Ma。 板溪系的提出不仅将有利于解决长期存在的南华系划分对比问题,同时也必将有利于新元古代裂谷盆地早期演化及其与Rodinia超大陆裂解、冰期形成等关系的研究和相关重大气候、环境巨变问题的探讨。     

萍乡东桥岩门寨组凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及南华冰期底界年代探讨

目前关于南华系底界年代存在早(780 Ma或760 Ma)、晚(725 Ma或720 Ma)两种不同观点。本文对萍乡东桥板溪期晚期岩门寨组顶部的凝灰岩进行了28颗锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄分析,由早至晚获得5组主要年龄,并分析探讨了各组年龄锆石形成的地质背景。第1组和第2组锆石均为继承性岩浆锆石,平均年龄分别为805.5±10.6 Ma和767.6±7.7Ma,分别与扬子东南缘810~800Ma期间的岛弧岩浆活动和板溪期中期760Ma前后的岩浆活动有关。第4组和第5组锆石为变质成因锆石,平均年龄分别为390.8±2.8 Ma和211.2±1.5 Ma,分别与加里东晚期和印支晚期的构造-热事件有关。第3组共11颗岩浆锆石的平均年龄为717.2±8.9 Ma,为凝灰岩的成岩年龄。该年龄为南华冰期底界720 Ma的年龄提供了约束。此外,本文讨论并提出前人在湘中碧溪获得的长安组下部760 Ma左右U-Pb年龄为继承性锆石年龄,且发现在误差范围内有50%锆石的年龄上限也为720 Ma左右,暗示成岩年龄实为720 Ma而非760 Ma。     

中国南华系的范畴、时限及地层划分北大核心CSCD

南华系是2000年第三届全国地层委员会审议通过,介于震旦（埃迪卡拉）系和青白口系之间的一个系级年代地层单位,地层范围是原震旦系下统含有新元古代冰积杂砾岩的地层。“南华系”名称来源于刘鸿允先生称谓的“南华大冰期”。由于近年来在华南和新疆获得了大量南华系SHRIMP锆石U—Pb年龄资料,结合莲沱组及其相当层位碎屑建造中发现指示寒冷气候的化学地层证据,南华系底界确定为出现新元古代最早冰期寒冷事件杂砾岩或与之相当的碎屑岩建造的下界;同时依据在华南和新疆所获得的南华系同位素年龄和化学地层资料,以及南华系所出现冰期或寒冷事件的地层序列,将南华系自下而上划分为下、中、上三统。下统时限为725～780Ma,中统时限为660～725Ma,上统时限为635～660Ma。南华系的下、中、上三统分别相当全球新元古代Kaigas冰期（≈770～735Ma）,Sturtian冰期（≈715～680Ma）,Marinoan冰期（≈660～635Ma）。依据目前的同位素年龄资料,南华系底界年龄被厘定为780Ma;顶界年龄即震旦系底界年龄为635Ma。     

湘黔桂邻区板溪期与南华冰期之间的沉积转换及其地层学涵义

前人一直认为湘黔桂邻区的板溪群及其相当层位的下江群、丹洲群与南华冰期的沉积序列是连续或部分连续的,没有明显的沉积—构造转换界面.本次调查的锦屏隆里剖面、黎平肇兴剖面、从江黎家坡剖面、三江泗里口剖面、罗城黄金友洞剖面等均显示,板溪期与南华冰期的沉积转换非常明显,主要表现是界面上下的地层岩性、岩石结构构造和沉积相类型等迥然不同.其区域表现是:板溪沉积晚期为海退进积序列,从陆块内部到陆块边缘,地层缺失逐渐减少;江口冰期沉积从陆块边缘到陆块内部,显示出明显的渐次海侵上超特征,越靠近边缘早期沉积序列越完整.我们认为这就是前人提出的“雪峰运动”的沉积表现.因此,在扬子东南缘的湘黔桂邻区一带南华系地层序列是相对完整或近似完整的,应是层型剖面和点(GSSP)选择的最有利地区.目前首要问题是要进一步明晰“南华系”含义,而深入研究和探讨南华大冰期沉积前之板溪群及其相当层位地层的构造属性及其与冰期沉积的转换过程则是建立“南华系”的必要前提.     

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.     

湘黔桂邻区板溪期与南华冰期之间的沉积转换及其地层学涵义

前人一直认为湘黔桂邻区的板溪群及其相当层位的下江群、丹洲群与南华冰期的沉积序列是连续或部分连续的,没有明显的沉积-构造转换界面。本次调查的锦屏隆里剖面、黎平肇兴剖面、从江黎家坡剖面、三江泗里口剖面、罗城黄金友洞剖面等均显示,板溪期与南华冰期的沉积转换非常明显,主要表现是界面上下的地层岩性、岩石结构构造和沉积相类型等迥然不同。其区域表现是:板溪沉积晚期为海退进积序列,从陆块内部到陆块边缘,地层缺失逐渐减少;江口冰期沉积从陆块边缘到陆块内部,显示出明显的渐次海侵上超特征,越靠近边缘早期沉积序列越完整。我们认为这就是前人提出的“雪峰运动”的沉积表现。因此,在扬子东南缘的湘黔桂邻区一带南华系地层序列是相对完整或近似完整的,应是层型剖面和点（GSSP）选择的最有利地区。目前首要问题是要进一步明晰“南华系”含义,而深入研究和探讨南华大冰期沉积前之板溪群及其相当层位地层的构造属性及其与冰期沉积的转换过程则是建立“南华系”的必要前提。     

华南"南华系"研究新进展--论南华系地层划分与对比

华南新元古代裂谷系由一系列地堑、地垒式次级盆地组成，裂谷系地层位于震旦系与四堡造山不整合面之间，区域上侧向延伸不连续，呈“楔状地层”展布。大量新的U-Pb同位素年龄资料表明，“楔状地层”下部(包括板溪群或与之相当的高涧群、芙蓉溪群、丹洲群、下江群、登山群、厉口群等)的底界年龄均小于或接近820Ma。因此，在华南四堡造山不整合面之上缺失了与华北青白口系相当的绝大部分地层(1000-820Ma)，这一结论与目前中国华南地层划分方案不同。由于820Ma代表了华南新元古代裂谷系沉积超覆的“起点”年龄，且这一重要沉积事件的时间又与国际地层委员会新元古界三分方案中成冰系的底界年龄接近，因此，建议将华南新元古代裂谷系沉积超覆地层与四堡造山带变质岩系之间的不整合面作为”南华系”的底界面。     

New U-Pb age constraints on the upper Banxi Group and synchrony of the Sturtian glaciation in South China

The Nanhua basin in South China hosts well-preserved middle–late Neoproterozoic sedimentary and volcanic rocks that are critical for studying the basin evolution, the breakup of the supercontinent Rodinia, the nature and dynamics of the “snowball” Earth and diversification of metazoans. Establishing a stratigraphic framework is crucial for better understanding the interactions between tectonic, paleoclimatic and biotic events recorded in the Nanhua basin, but existing stratigraphic correlations remain debated, particularly for pre-Ediacaran strata. Here we report new Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICPMS) U-Pb zircon ages from the middle and topmost Wuqiangxi Formation (the upper stratigraphic unit of the Banxi Group) in Siduping, Hunan Province, South China. Two samples show similar age distribution, with two major peaks at ca. 820 Ma and 780 Ma and one minor peak at ca. 910 Ma, suggesting that the Wuqiangxi sandstone was mainly sourced from Neoproterozoic rocks. Two major age peaks correspond to two phases of magmatic events associated with the rifting of the Nanhua basin, and the minor peak at ca. 910 Ma may correspond to the Shuangxiwu volcanic arc magmatism, which represents pre-collision/amalgamation subduction on the southeastern margin of the Yangtze Block. The youngest zircon group from the topmost Wuqiangxi Formation has a weighted mean age of 714.6 ± 5.2 Ma, which is likely close to the depositional age of the uppermost Banxi Group. This age, along with the ages reported from other sections, constrains that the Banxi Group was deposited between ca. 820 Ma and ca. 715 Ma. The age of 714.6 ± 5.2 Ma from the top of the Wuqiangxi Formation is indistinguishable with the SIMS U-Pb age of 715.9 ± 2.8 Ma from the upper Gongdong Formation in the Sibao village section of northern Guangxi, South China. It is also, within uncertainties, overlapped with two TIMS U-Pb ages from pre-Sturtian strata in Oman and Canada. These ages indicate that the Jiangkou (Sturtian) glaciation in South China started at ca. 715 Ma instead of ca. 780 Ma and support a globally synchronous initiation of the Sturtian glaciation at ca. 715 Ma.     

桂北地区丹洲群锆石U-Pb年代学及对华南新元古代裂谷作用期次的启示

桂北地区丹洲群是南华裂谷盆地南段的一套连续裂谷充填沉积,厘定各组沉积时限及区域地层关系,对理解华南新元古代裂谷作用期次具有重要意义。本文利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,获得丹洲群合桐组二段和拱洞组底部凝灰岩夹层形成年龄分别为801±4 Ma和781±5 Ma。研究表明,丹洲群白竹组和合桐组一段与下江群甲路组和乌叶组、板溪群沧水铺组和马底驿组、西乡群孙家河组及陆良组一段相当,沉积时限为820~800 Ma;合桐组二段与下江群番召组相当,沉积时限为800~780 Ma;拱洞组可与下江群清水江组、平略组和隆里组,板溪群五强溪组中上部和牛牯坪组,西乡群大石沟组中上部和三郎铺组,陆良组二段及澄江组、开建桥组、莲沱组、虹赤村组和上墅组的中上部直接对比,沉积时限为780~725 Ma。华南新元古代裂谷盆地系统的典型地层锆石年龄存在5组高峰,峰值年龄分别为818±2 Ma、802±1 Ma、780±4 Ma、756±4 Ma及728±5 Ma。综合华南新元古代岩浆活动特征及盆地沉积演化过程,确定华南新元古代裂谷作用可分为两期:820~800 Ma和800~725 Ma。此外,华南新元古代岩浆活动与裂谷作用之间存在明显的耦合关系,但各期岩浆活动对各裂谷盆地的影响程度存在差异。     

Constraints on the onset age of the Sturtian glaciation from the Southeast Yangtze Block,South China

ABSTRACT

The Neoproterozoic glaciations represent a milestone in the Earth evolution due to their influence on atmosphere, biosphere and hydrosphere. Evidence for the Sturtian glaciation, the early stage of Cryogenian, has been recorded worldwide, but the precise timing and synchroneity of its counterpart, the Chang’an glaciation, in South China have been controversial. As such, new zircon U–Pb ages from the pre-Sturtian Gongdong Formation and the overlying the Chang’an Formation in southeastern Yangtze Block were reported. The youngest U–Pb zircon age from a tuff sample of the topmost Gongdong Formation was 716.8 ± 6.8 Ma, and that from a sandstone sample of the lower Chang’an Formation was 725.9 ± 4.4 Ma. The zircon weighted mean age of 716.8 ± 6.8 Ma was interpreted as the maximum depositional age of the termination of the Danzhou Group. This age, along with the ages reported from the bottom of the Danzhou Group, constrains deposition of the Danzhou Group to between ca. 820 Ma and ca. 715 Ma. The age of 716.8 ± 6.8 Ma from the top of the Gongdong Formation is consistent with the SIMS U-Pb age of 715.9 ± 2.8 Ma from the Sibao section, as well as ages from the Banxi Group, Liantuo Group, and Kaijianqiao Formation in the Yangtze Block, which further constrain the onset time of the Sturtian glaciation in South China at ca. 715 Ma. It is also, with uncertainties, consistent with ages from pre-Sturtian strata in Laurentia and Oman, which indicates a global synchroneity and extent for the Sturtian glaciation.     

辽宁南华系殷屯组及永宁组冰碛岩沉积特征

通过对辽宁地区出露的新元古代殷屯组、永宁组调查研究取得了新认识,认为辽宁地区存在南华纪地层,以新元古代殷屯组、永宁组为代表,可划分出二次冰川活动（二个冰期和一次间冰期）的沉积,自下而上为殷屯冰期（第一次冰期）、八家子间冰期、河冰期（第二次冰期）.依据殷屯组和永宁组冰碛物组合特点及接触关系,并结合碎屑锆石U-Pb（LA-ICP-MS）同位素测年成果,推测辽宁南华系殷屯组、永宁组形成时代应小于1000 Ma,与南方南华纪形成的时间基本接近或略早（约850 Ma）.     

南华纪地层及年代构造格架

根据湖南地层发育情况，依国际地层划分标准和中国地层指南要求，将湖南省境内原震旦纪早世划归新元古代南华纪，地层系统可分为3个相区。综合已有同位素测年数据，初步建立起南华纪年代构造格架，确立南华纪底界年龄为800Ma左右，顶界年龄为700Ma左右．     

扬子地块新元古代裂谷盆地莲沱组沉积分异及其物源分析

扬子地块莲沱组及相当地层单元的划分和对比,一直是我国南华系（即Cryogenian）研究关键难题之一.新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整.过分依赖岩石地层单元对比,历存分歧,典型的就是关于莲沱组与板溪群地层对比、时代归属以及莲沱组的沉积环境问题.本文通过对扬子地块东南缘莲沱组沉积古环境分析和锆石U-Pb精确定年,认为莲沱组沉积时限为790~720 Ma,相当于板溪群中上部,是华南新元古代裂谷盆地沉积充填序列的第Ⅱ旋回.莲沱组顶部U-Pb最小年龄约720 Ma,制约了扬子地块Sturtian冰期的启动年龄≤720 Ma.通过对中扬子地块从北向南展布的莲沱组陆相-海陆过渡相-海相不同的沉积单元岩相组合的沉积特征观察研究,分析沉积环境并建立了沉积模式;莲沱组及休宁组碎屑锆石记录了莲沱组沉积时该盆地在780~760 Ma经历了持续热隆升与地层剥蚀,揭示了中国南方扬子和华夏地块聚合与裂解事件的重要信息.