南华北早二叠世泥岩沉积与深时陆地古温度重建

地球在地质历史时期经历过多次冰室与温室气候状态间的相互转换,也发生了以雪球地球为特征的极冷和以快速升温为特征的极热气候事件。二叠纪是晚古生代冰期到中生代温室气候转换的关键时期。为深入认识二叠纪的重大气候演变,急需解决的一个科学问题是如何获取高精年代地层约束的陆地古气候信息。通过总结近年来报道的华北南部石炭—二叠纪含煤岩系的同位素年代学和泥岩风化地球化学数据,建立了基于高精年代地层格架的化学风化趋势,定量重建了华南南部在约300~286 Ma的陆地古温度变化曲线,揭示了低纬陆地古气候对高纬冰川活动和全球气候变化的响应。新建的南华北陆地古温度曲线指示了与早二叠世Asselian初期和Sakmarian晚期两次冰川消融相对应的气候变暖事件,也指示了与Asselian早期和Artinskian早期两次冰川扩张相对应的气候变冷事件。     

高精度锆石U-Pb年代学10年发展:浅谈中国科学家的机遇和挑战

地质年代是现在地球科学研究的核心问题之一。近10年来,EARTHTIME计划的实施促使实验技术的发展和改进,使得地质年代学的年龄精度获得极大提高,并被广泛应用于各种地质事件和地层界线的定年研究中。文中对高精度锆石U-Pb年代学10年发展进行简要介绍,提出中国发展高精度定年研究的必要性,认为建设中国自己的高精度定年实验室不仅会改善研究人员的科研环境,提高科学水平,而且可起到对科研思维方式的规范作用,并促使中国科学家对完善U-Pb衰变体系和定年系统贡献自己的力量。     

从晚古生代冰室到早中生代温室的气候转变:兼论东特提斯低纬区的沉积记录与响应

地球在晚古生代晚期—中生代早期经历最近一次从冰室到温室的气候转变,是理解未来地球冰川消融、全球变暖等气候转变的重要窗口。这一时期的沉积记录和气候模型研究揭示,冰川活动、大气pCO₂和气候状态间存在复杂的耦合和反馈机制,同时伴随发生陆表植被更替和生物迁移。随冰川消融、大气pCO₂升高和全球变暖,低纬大陆区干旱化趋势和季节性降雨增强,出现季风气候并在冰室之后的三叠纪温室盛行。华南和华北是位于东特提斯低纬区的主要大陆,其石炭—二叠系在沉积和生物特征上与Pangea超大陆西侧热带区差异显著,蕴含有丰富的深时气候变化信息。基于前人成果,在简述石炭—三叠纪全球气候变化的基础上,对东特提斯低纬区石炭—三叠纪沉积记录进行总结,阐明其深时古气候研究意义和研究前景。     

黔西南晚二叠世龙潭组物源分析及区域沉积古地理重建

黔西南上二叠统龙潭组为一套以海陆交互相细屑岩为主的沉积地层,与下伏茅口组平行不整合接触。龙潭组砂岩碎屑组分以板片状—微晶状的玄武—安山质火山岩岩屑为主,并含少量霏细晶—隐晶质的酸性火山岩岩屑。泥质岩全岩主量元素以低SiO_2(28.3%~51.9%)、高TiO_2(1.0%~4.1%)和低Al_2O_3/TiO_2比值(3.9~6.9)为特征,与峨眉山高Ti玄武岩的Al_2O_3/TiO_2比值(集中在2.5~5.0之间)较为接近。龙潭组的碎屑锆石显示峰期年龄为~260Ma,与峨眉山大火成岩省的火山喷发期(258~263Ma)相吻合。锆石微量元素指示其与板内/非造山环境的岩浆活动有关,结合同时期北部陆相和南部深水盆地相的沉积物源研究,该结果表明龙潭组碎屑岩的源岩为峨眉山玄武质和长英质火山岩。基于此,本文对晚二叠世滇黔桂地区峨眉山源区—河流—滨岸—右江深水盆地的沉积古地理格局进行重建。     

北祁连造山带寒武系-奥陶系硅质岩沉积地球化学特征及其对多岛洋的启示

北祁连加里东造山带位于华北板块与柴达木微板块之间, 是柴达木微板块与华北板块碰撞形成的造山带. 北祁连加里东期造山带是在晚元古代Rodinia联合大陆基础上裂解, 经由寒武纪裂谷盆地、奥陶纪多岛洋盆、志留纪-早泥盆、中泥盆世碰撞造山而成的. 北祁连甘露池、向前山、石青洞寒武纪黑茨沟组硅质岩(除热液影响的样品)的常量元素Al/(Al+Fe+Mn)值平均为0.794, Al/(Al+Fe)值平均为0.627, δCe值平均为1.114, La_n/Yb_n值平均为0.994, La_n/Ce_n平均为1.034. 天祝向前山的硅质岩以北美页岩标准化的稀土元素配分模式呈重稀土富集的配分特征, 接近于大洋盆地的重稀土富集的配分模式. 甘露池、石青洞两地稀土元素配分模式呈平坦状, 即不同于大陆边缘的明显轻稀土元素富集的配分模式, 也不同于开放洋盆的重富集的配分模式. 这些稀土元素特征特征反映寒武纪硅质岩形成于靠近或远离陆源的大陆边缘裂谷盆地的构造背景. 北祁连大克岔、黑茨沟、边马沟、大岔大坂、九个泉、百泉门、肮脏沟、石灰沟、老虎山、毛毛山、崔家墩等地奥陶纪硅质岩(除热液影响的样品)Al/(Al+Fe+Mn)值平均为0.72, Al/(Al+Fe)值平均为0.58, δCe值平均为0.99, La_n/Yb_n值平均为1.09, La_n/Ce_n平均为0.96. 北祁连奥陶纪大部分硅质岩以北美页岩标准化的稀土元素配分模式呈平坦状或略左倾的重稀土元素. 个别硅质岩的稀土元素配分模式呈略右倾的轻稀土富集的配分模式. 沉积地球化学特征结合早古生代沉积特征与构造演化分析, 认为北祁连寒武纪-奥陶纪与裂谷、洋壳、岛弧、弧后盆地火山岩共生的硅质岩的构造背景不是典型的远洋盆地和洋中脊, 而是部分靠近、部分远离陆源的大陆边缘深水盆地的多岛洋背景. 北祁连及相邻的柴达木微板块周缘地区存在的多条早古生代的蛇绿岩带说明该区处于原特提斯洋东侧的多岛洋背景.     

黔西南下三叠统飞仙关组沉积物源分析对峨眉山大火成岩省火山剥蚀序列的重建约束

峨眉山大火成岩省在形成后遭受了强烈的风化剥蚀，与右江盆地构成了独特的源- 汇沉积体系，相关的碎屑沉积记录是重建峨眉山大火成岩省晚期火山序列、揭示大火成岩省岩浆演化的关键。本文对黔西南地区右江盆地北缘下三叠统下部飞仙关组开展了详细的沉积物源研究。飞仙关组泥岩由长石、石英和黏矿物等组成，具有低SiO2、高TiO2含量和低Al2O3/TiO2值的特征，具Eu的弱负异常，微弱的Nb、Ta负异常。基于Al2O3/TiO2和La/Sm物源图解分析，研究样品的主要物源由峨眉山大火成岩省的高- Ti玄武岩和少量酸性火山岩构成，这与右江盆地晚二叠世的碎屑沉积物源组成一致。碎屑锆石具有～260 Ma 的年龄峰值，对应锆石具有较低的Th/Nb和较高的Nb/Hf值，均支持峨眉山大火成岩省作为主要的沉积物源区，而同时存在的>400 Ma的碎屑锆石则对应于峨眉山玄武质岩浆上升时所捕获的华南地壳物质。与上二叠统的碎屑锆石U- Pb年龄组成和锆石化学组成对比分析表明，峨眉山大火成岩省在晚二叠世到早三叠世早期剥蚀的火山岩构成了一定的火山序列，反映了该大火成岩省晚期从强烈地壳混染到分异结晶为主的岩浆演化过程。     

中扬子区巴东组凝灰岩层的锆石U- Pb年龄约束

印支运动深刻地改变了华南大陆和东亚的古地理格局,导致了大规模的海陆变迁。在扬子北缘发育有以紫红色碎屑岩为主的巴东组及相关地层,代表了从碳酸盐岩为主的海相沉积到碎屑岩为主的陆相沉积的转变。巴东组可划分为三段,即一、三段的紫红色粉砂岩、泥岩夹二段灰岩泥灰岩。由于巴东组三段的化石稀少,其年代归属一直存有争议。本文运用LA-ICP-MS定年方法,对新发现于鄂西秭归地区巴东组二段的凝灰岩夹层进行了锆石U-Pb定年。结果表明,来自于巴东组二段中部和顶部的两件凝灰岩样品分别形成于241.7±1.7Ma和237.5±2Ma。结合凝灰岩层的就位年龄和生物化石记录,巴东组地层时代被限定为中三叠世安尼期至晚三叠世卡尼期。凝灰岩中锆石颗粒多呈长柱状,无磨圆,发育明显的振荡环带,且具有与造山型岩浆锆石一致的微量元素化学特征。以巴东组灰岩为代表的"最高海相层"穿时地分布于鄂东南至川西一线,反映了上、中扬子区由中三叠世安尼期晚期至晚三叠世卡尼期海水大规模向西退去的海陆变迁特征。     

北祁连造山带老君山组沉积地球化学与物源分析

老君山组砾岩是北祁连造山带早泥盆世、中泥盆世强烈隆升阶段形成的陆相磨拉石沉积.由西到东,来自肃南、民乐、古浪和靖远的41件砂岩的岩石地球化学特征显著不同:①主量元素显示,西部(肃南、民乐)样品MgO+Fe2O3T值和Al2O3/SiO2值高于东部,而东部样品K2O/Na2O比值高于西部;②在上地壳标准化分布图中,所有样品均亏损Nb,Ta元素.其中西部样品亏损Rb元素,而富集Sc,Co,Ni,V和Cr元素.而东部样品亏损Sr元素且不富集Sc,Co,Ni,V和Cr元素;③稀土元素球粒陨石标准化分配型式均显示右倾型,而LaN/YbN比值和Eu/Eu*值西部样品较低,而东部样品较高.岩石地球化学特征表明,老君山组源岩在东西两段上存在差异.西部肃南一带源岩主要为铁镁质岩石,而东段古浪、靖远一带源岩主要为长英质岩石,民乐一带源岩兼具上述两种岩石特征.根据砾石形态以及沉积地球化学,老君山组沉积物主要以未遭受沉积分选和再循环作用的近源堆积为主,且西部源岩未遭受化学风化而东部遭受了低-中等程度的化学风化.大地构造背景判别和源岩限定,西部肃南一带沉积物可能主要来自于卷入造山带的北祁连岛弧,自民乐向东,沉积物既有来自北祁连岛弧的物...     

鄂西秭归盆地中三叠世-早侏罗世沉积记录及其对秦岭印支碰撞造山作用的启示

随着印支期南秦岭勉略洋盆闭合,华南和华北两大块体最终拼贴、构成中国大陆的基本轮廓。普遍认为这一洋陆转换、碰撞造山发生在三叠纪,但具体时间和空间过程仍存在较多争议。秭归盆地位于秦岭逆冲褶皱带东段南缘,是扬子北缘前陆盆地系统的重要组成,在沉积序列和碎屑来源上与秦岭印支期造山作用密切相关。该盆地经历早中三叠世滨-浅海相到晚三叠世-早侏罗世三角洲-河流相的沉积转变,中三叠统巴东组和上三叠统九里岗组之间发育平行不整合。不整合面之上的上三叠统-下侏罗统砂岩在碎屑组分上不仅含有泥岩、粉砂岩等沉积岩岩屑和千枚岩、板岩和片岩等中-低级变质岩岩屑,而且还见有中酸性火山岩岩屑。结合碎屑锆石颗粒U-Pb定年和古流向数据,这些火山岩岩屑揭示北部的秦岭造山带源区在晚三叠世(225~200 Ma)存在火山活动,与同期的花岗质侵入岩一起反映秦岭印支期的同碰撞造山岩浆活动。      

右江盆地晚古生代-三叠纪盆地转换及其构造意义

右江盆地是在南华加里东造山带夷平的基础上经再次裂陷形成的,它的形成与金沙江—红河—马江洋盆关系密切,是该洋盆与扬子板块之间的大陆边缘盆地。早泥盆世晚期—石炭纪随着金沙江—红河—马江洋盆的形成,扬子板块南部边缘开始裂陷,形成特殊的台地与台间海槽相间的大陆边缘裂谷盆地。二叠纪—早三叠世初期随着该洋盆的俯冲消减,形成越北岛弧,右江盆地进入弧后(裂陷)盆地阶段。早三叠世晚期以后,随着该洋盆的闭合和碰撞造山,在红河—马江造山带与扬子板块之间形成以复理石为特征的弧后前陆盆地。因此右江盆地经历了大陆边缘裂谷盆地(早泥盆世晚期—石炭纪)、弧后盆地(二叠纪—早三叠世早期)、弧后前陆盆地(早三叠世晚期—中三叠世)的构造演化阶段。