龙门山泥盆纪腕足化石锶同位素组成特征及其古环境意义

生物成因的海相碳酸盐岩中Sr同位素组成与演化是目前研究古海平面变化、造山运动以及古气候变化的主要工具,在海相地层定年及全球等时对比研究中发挥着重要作用。对四川龙门山泥盆纪剖面腕足化石Sr同位素组成进行了研究。保存鉴定结果显示：腕足化石壳体结构保存完整;阴极射线照射下壳体不发光或部分壳体呈微弱橙黄色;大多数壳体微量元素Mn〈250μg／g、Sr〉400μg／g。表明腕足化石保存完好,后期成岩作用影响微弱。锶同位素结果显示：龙门山泥盆纪sr同位素演化同全球泥盆纪Sr同位素演化基本一致,表明龙门山泥盆纪Sr同位素演化受全球性变化影响。早泥盆世较高Sr同位素比值（甘溪组0．708437）可能是受加里东造山运动的影响,大量古陆的出露,风化作用的加强所致。其后的缓慢下降可能受海平面上升古陆面积缩小的影响。中泥盆世Sr同位素组成低值平台显示着幔源Sr和陆源Sr（风化作用较弱）输入量之间的平衡。随后的Sr同位素组成的上升可能是受中泥盆世开始温度上升的影响,致使风化作用的加强所致。     

内蒙古黑鹰山地区早泥盆世晚期的腕足类

黑鹰山地区下泥盆统上部发育一套巨厚的碎屑岩夹火山岩、碳酸盐岩沉积，划分为清河沟组，其中含腕足类化石２０余属，以厚壳的石燕族和大型扭月贝族占优势，以Ｐａｒａｓｐｉｒｉｆｅｒ一Ｒｈｙｔｉｓｔｒｏｐｈｉａ为组合代表，它们均生活于高能近岸浅海环境。本区腕足动物群与新疆北部、内蒙古及大、小兴安岭颇接近，与哈萨克斯坦以及俄罗斯的萨彦一阿尔泰、远东等地亲缘关系密切。故本区早泥盆世晚期腕足动物地理区应属老世界域的中国北方区。文中补遗描述部分腕足类属种。     

泥盆纪海水的碳、氧同位素变化——来自腕足化石的同位素记录

生物壳体中的碳、氧同位素一直被用来反演地质历史时期海水同位素组成。具有较强抵抗成岩后生作用(低镁方解石)的腕足化石,分布广泛,被认为是反演古生代海水同位素的理想样品之一。本文通过对四川龙门山泥盆纪保存完好的腕足化石碳、氧同位素的提取,建立该时期海水同位素变化曲线,并对其控制因素进行探讨。研究显示：碳同位素组成在~2‰~+2‰(PDB下同)之间变化。其间经历3个旋回,其相对高值分别对应龙门山地区其中3个成礁期。同时因海平面变化不同,碳同位素表现出正偏幅度的不同。表明生物生长以及海平面变化共同控制着海水碳同位素组成,且生物生长对其影响较大。氧同位素组成在4‰~ -10‰之间变化。在埃姆斯阶对应的甘溪组、谢家湾组以及二台子组时期,氧同位素从-10‰逐渐升高到-6‰。但相对于世界其他地区该时期氧同位素偏低-2‰~ -4‰。可能原因是早期处于封闭海洋环境的平驿铺群时期,淡水注入造成海水氧同位素严重偏负。埃姆斯阶全球海平面上升,广海海水同化作用,氧同位素不断上升。从养马坝至小岭坡组时段内,氧同位素在-4‰~ -6‰之间变化,同世界其他地区相当。其幅度变化表明：温度可能是其控制因素。     

广西六景泥盆系腕足壳体的微量元素组成及其对海水信息的保存

低镁方解石腕足化石壳体被广泛地应用于地质历史时期原始海洋地球化学组成的重建研究,其保存度的识别是该研究的一项重要内容。通常使用显微结构、阴极发光和微量元素含量等3种方法验证其对原始地球化学信息的保存,微量元素含量的识别方法一直被置于较为次要的地位。我们对采自广西六景泥盆系腕足化石微量元素研究表明,其Fe、Mn、Sr分别为(12~2800)×10-6、(1~711)×10-6和(243~1835)×10-6。上述3种识别方法实质上都是微量元素的识别,其余两种识别方法只是微量元素的不同表现而已。通过氧同位素组成、Mn和Sr/Mn对比,得知Mn含量小于100×10-6,Sr/Mn值高于10的腕足化石壳体基本上保存完好。这一发现为利用腕足化石研究海水原始碳氧同位素提供了有力的判据。     

四川龙门山地区早-中泥盆世混积相遗迹化石及其环境分析

龙门山地区早—中泥盆世碳酸盐岩和碎屑岩组成的混合沉积相富含大量海相遗迹化石,可识别居住迹、进食迹、觅食迹、爬行迹和停息迹5大类14属,包括居住迹:Skolithos;进食迹:Chondrites、Phycodes、Planolites、Rhizocorallium、Thalassinoides和Zoophycos;觅食迹:Cylindrichnus以及Palaeophycus;爬行迹:Cruziana和Monomorphichnus;停息迹:Asterichnus、Lockeia和Rusophycus等,这些遗迹化石分属于4个遗迹化石组合,反映了不同沉积环境,分别为:(1)Skolithos—Thalassinoides遗迹组合,沉积于高能砂质环境中,为水动力较强的无障壁滨岸前滨;(2)Rusophycus—Phycodes遗迹化石组合反映了水动力较弱的近滨环境;(3)Chondrites—Palaeophycus遗迹化石组合反映了贫氧、水动力条件较弱的近滨下部环境;(4)Zoophycos—Palaeophycus遗迹化石组合反映的环境为正常浪基面以下,风暴浪基面以上的风暴沉积环境,据此建立了龙门山地区早—中泥盆世混积相遗迹化石生活环境分布模式。龙门山地区早—中泥盆世发现的3种类型Zoophycos遗迹化石,与腕足介壳富集层、波痕、丘状和洼状交错层理等反映浅水环境的沉积特征共存,表明泥盆纪Zoophycos形成于浅水环境。     

早寒武纪小壳化石的地球化学研究

寒武纪是生命的开端，化石则是生命开始的直接证据，因寒武纪地层对揭示生命的成因具有重大意义，多年来寒武纪地层是众多学科领域关注的热点。对寒武纪的研究，在古生物学方面，已经取得了很好的进展；但是对于这些生物所赖以生存的环境的研究还仅停留在定性阶段，仅限于利用环境指标反应环境的变化。而且，经过成岩作用过程，沉积岩可能已经改变了与海洋所达成的化学平衡。Longinelli等（1973）提出了利用沉积磷酸盐与水的氧同位素平衡的方法计算沉积阶段的古水温，这一温度计为利用小壳化石壳同位素组成计算古水温提供可能。但是，这种可能变成现实的前提条件是：小壳化石的磷酸盐壳质是原生的。小壳化石在存在于寒武纪底部白云岩层，在华南分布广泛。采样点位于云南省会泽县大海乡乡村公路旁。化石形体上呈圆锥型，具有坚硬的磷酸钙壳体，体腔常被石英充填。化石含量高的地层可富集成矿，例如贵州织金磷矿属于这种矿床类型。经过磷酸的浸泡，化石壳饰已被破坏，扫描电镜下呈现不规则的溶蚀坑。偏光镜下化石的横截面上可以看到石英填充物晶形完好。对采集样品进行了元素及同位素地球化学分析，分析结果表明，小壳化石的磷酸盐部分比碳酸盐部分含有更高的REE；Mn/Sr 按 SSF2＜FB＜SSF1＜DH－23 递增，体现了小壳化石中的磷酸盐部分后期成岩作用的影响最小，其可能能够反应古海水特征。小壳化石与颗粒磷的磷酸根氧同位素δ18Ophos在误差范围内是一致的，根据公式 Longinelli 等（1973）计算出来的古海洋温度为28.4～29.4℃。化石中的碳酸盐部分与基质白云岩在碳同位素δ13Ccarb上基本一致。另外，本项研究首次采用硅同位素方法探讨小壳化石中的石英的来源，结果表明化石与基质石英的Si同位素相当［（－0.6＋0.1）‰］，体现了热液特征，与寒武纪底部硅质岩硅同位素特征 0.4‰～1.4‰ 完全不同。化石的磷酸盐成分（SSF）与颗粒状磷矿（FB）成分具有较低的 Mn/Sr比值（0.12，0.23），壳体的碳酸盐成分的 Mn/Sr比值为8.5，基质白云岩 Mn/Sr比值高达200。小壳化石与颗粒状磷矿的磷酸盐氧同位素相近［（16.8＋0.2）‰］，高于相近磷块岩地层（13.3‰～15.9‰）。成岩作用对磷酸盐氧同位素的影响是使氧同位素降低，从这点意义上说小壳化石受成岩作用或后期矿化作用的影响更小。这些分析数据表明，小壳化石中壳体的磷酸盐成分是原生成分。经酸分离的小壳化石表面的溶蚀坑表明，磷酸盐并不是化石壳体的唯一成分，碳酸盐也可能是壳体的组成成分。碳同位素分析表明，壳质中碳酸盐部分与基质白云岩具有相近的δ13C，而且壳体中碳酸盐成分的 Mn/Sr 比值也不高。所以，碳酸盐部分也可能是原生的。根据公式 Longinelli 等（1973）计算出来的古海洋温度为 28.4～29.4℃，Ling等（2004）发表了关于前寒武纪古海水温度的数据，建议 32～34℃ 为前寒武纪古海水温度的上限，但是他所研究分析的磷块岩受成岩作用的影响很大，所以计算的温度较高。从某种意义上说，越小的计算值越接近真正的古海水温度。华南早寒武纪有没有热液这一问题对于发育于早寒武世黑色页岩系中的 Ni－Mo－PGE 多金属硫化物矿床的成因问题尤其重要。热液与沉积成矿观点一直在争论着，从某种意义上说，笔者的Si同位素结果支持了热液成因观点。     

四川龙门山地区早中泥盆世孢子化石研究

本文系统研究了四川龙门山地区下泥盆统桂溪组、木耳厂组、观音庙组、关山坡组以及中泥盆统金宝石组的孢子化石,共鉴定孢子41属81种,建立了三个孢子组合带,由下至上分别是:Retusotriletes rotundus—Calamospora panucea(RP)孢子组合、Synorisporites downtoensis—Verrucosisporites scurrus(DS)孢子组合、Densosporites inaequus—Grandispora inculta(Ⅱ)孢子组合。通过与研究较为详细的西欧、北美地区的经典资料,包括老红砂岩大陆、北欧、加拿大等地区,以及国内相关资料的对比,结合特征种的地层分布、重要属种的含量、孢子大小等组合特征,确定RP组合时代为Lochkovian,DS组合时代为Pragian至早Emsian,Ⅱ组合时代为Eifelian中晚期—Givetian早期。这也是首次在金宝石组中发现孢子化石并对其进行研究。另外,通过对孢子直径的统计分析从另一个角度探讨了古植物的演化历程。     

腕足类化石壳体同位素地球化学在恢复古环境中的应用

地球历史时期的生物硬壳或骨骼记录着丰富的地球过去环境特征的信息,对这些化石成分进行同位素地球化学研究是发掘其中信息、探索地球历史环境变化的有效途径之一。过去四十年来化石同位素地球化学在恢复古海洋环境、气候、盐度以及研究碳、氧同位素长期变化等方面的应用越来越受到人们的重视。腕足类化石壳体是古生代海洋环境恢复的主要手段之一。但这一方法也还存在一定的问题,这些问题集中在腕足壳体是否与其生存的海水存在同位素的平衡、是否存在由于生物生命过程中的新陈代谢作用造成的稳定同位素分馏的同位素生命效应(VitalEffects)、是否保存其原始的同位素信息等方面。详细回顾了腕足类化石壳体同位素——这种在恢复古环境研究中广泛应用方法的发展历史、研究现状、存在的问题,以及不同的学者对这些存在的问题所做的工作和他们对这些问题的不同观点。同时也介绍了这一方法的一些研究新进展。     

龙门山造山带中段石英方解石脉的微量元素地球化学特征

本文讨论了龙门山造山带中段上孟—漩口一线石英方解石脉的微量元素地球化学特征。结果表明：与方解石相比,石英杂质元素总量很低,特别是稀土元素含量远低于方解石,但Ｋ、Ｎａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｔｈ 等则变化不大;石英与方解石均富集重稀土;石英与方解石的稀土元素配分型式总体相似,暗示其来源之间有一定的联系;石英和方解石脉均有强的铕正异常,不同层位的样品铕正异常强度不同,指示围岩条件的差异及形成条件的影响。     

Patterns of cornulitid encrustation on the Late Devonian brachiopod shells from Russia

Upper Devonian brachiopods from the Central Devonian Field, Russia have been investigated with respect to encrustation patterns of cornulitids. These Palaeozoic encrusters were very characteristic component of shelly substrates during the Devonian and may serve as valuable objects for palaeoecological studies, especially those concerning the encrusters-host relationships. On the basis of rich material, it has been shown that cornulitid abundance significantly increased in the lower Famennian. Their disparity also increased from one morphotype (robust) present in the upper Frasnian to two distinct morphotypes (robust and slender, presumably representing two different species) in the lower Famennian. The analysis of the spatial occurrence of cornulitids on two dominant lower Famennian brachiopod species (Cyrtospirifer zadonicus and Ripidiorhynchus huotinus) showed, that these encrusters preferred the marginal parts of the shells. This, together with a dominant directional growth of cornulitids toward the commissure, indicates that cornulitids benefited from food brought by feeding currents produced by the brachiopod’s lophophore. The unequivocal evidence for syn vivo association of the cornulitids and their brachiopod hosts is the presence of distinct shell malformations caused by cornulitid growth affecting the host’s shell-secreting epithelium, preserved on some lower Famennian specimens. Interestingly, these malformations were caused by a slender cornulitid morphotype only. Thus, it is evident that during food gathering from the inhalant currents, this cornulitid species exerted a distinct, negative effect on the brachiopod – a deviation of its shell growth. In this case, we may consider this particular cornulitid species as ectoparasite rather than commensal with respect to its host.     

An Early Devonian to Early Carboniferous volcanic arc in North Tianshan,NW China: Geochronological and geochemical evidence from volcanic rocks

The Late Paleozoic volcanic and sedimentary rocks are widespread in the North Tianshan along the north margin of the Yili block. They consist of basalt, basaltic andesite, andesite, trachyandesite, dacite, rhyolite, tuff, and tuffaceous sandstone. According to zircon sensitive high-resolution ion microprobe (SHRIMP) dating, the age of the Late Paleozoic volcanic rocks in Tulasu basin in western part of North Tianshan is constrained to be Early Devonian to Early Carboniferous (417–356 Ma), rather than Early Carboniferous as accepted previously. Geochemical characteristics of the Early Devonian to Early Carboniferous volcanic rocks are similar to those of arc volcanic rocks, which suggest that these volcanic rocks could be the major constituents of a continental arc formed by the southward subduction of North Tianshan Oceanic lithosphere. Geochemical studies indicate that the magma source of the volcanic rocks might be the mantle wedge mixed with subduction fluid, which is geochemically enriched than primitive mantle but depleted than E-MORB. The calculation shows that the basalt could be formed by ∼10% partial melting of subduction fluid modified mantle wedge. Andesites with high initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.7094–0.7104) and negative εNd(t) (−4.45 to −4.79) values reveal the contribution of continental crust to its source. The calculation of assimilation–fractional crystallization (AFC) shows that the fractional crystallization process of the basaltic magma, which was accompanied with assimilation by different degree of continental crust, produced andesite (7–9%), dacite (∼12%) and rhyolite (>20%).     

龙门山造山带早期断裂活动的古地震制约——来自汶川科钻(WFSD)岩心的证据

强地震是断裂活动的表现形式,可以诱发地表沉积层序顶部未固结的软沉积物发生变形,形成新的变形层(即震积岩***)。因此,在连续沉积剖面中赋存的多层震积岩应是断裂活动的直接证据。川西前陆盆地中的软沉积物变形记载了龙门山断裂带的活动信息,对认识龙门山造山带演化历史具有重要意义。本文通过"汶川地震断裂带科学钻探"一号孔(WFSD-1)和三号孔(WFSD-3)连续岩心剖面的岩性分析和构造研究,识别出11段不同深度的液化角砾岩层,它们是地震触发成因的软沉积物变形岩层。11个液化角砾岩段厚度从~20m至102m不等,分布在晚三叠世须家河组二-五段。这些液化角砾岩层记录了龙门山前陆盆地形成过程中晚三叠世断裂活动特征及趋势。这些厚度不等的震积岩粗略指示约2~20万年的地震活动长周期(地震幕),以及约4至70万年的间震期(地震幕的间隔时间),反映了龙门山断裂早期脉动式(幕式)活动特征。从不同段液化角砾岩层分布间隔规律来看,地震活跃期间隔(即间震期)越来越短,显示龙门山造山带断裂活动越来越强的趋势。结合前人地表软沉积物变形研究,我们认为龙门山造山带在晚三叠世经历了多期次的正断-逆冲活动的造山作用(至少经历14个地震活跃期),形成龙门山雏形及前陆盆地。     

龙门山造山带的早期活动及其对造山作用的启示

2008年汶川地震后,在映秀-北川同震地表破裂带南段虹口乡八角庙地区发现有假玄武玻璃出露于~240m宽的断裂带内,代表了断裂带以往地震和断裂活动的直接产物。这套假玄武玻璃的高温熔融成因得到了元素地球化学和熔融结构的证实。玻璃基质、蚀变矿物和碎屑斑晶的化学分析显示假玄武玻璃继承了碎裂岩/超碎裂岩围岩的主要化学成分,除石英外,主要由长石和云母两种端员组分选择性熔融形成,并呈现出了化学组分分布的不均一性。假玄武玻璃的锆石U-Pb和玻璃基质~(40)Ar/~(39)Ar定年结果证实映秀-北川断裂的古地震发生于229~216Ma的中-晚三叠世,并具有11~14km的震源深度,表明映秀-北川断裂的早期活动始于印支期的造山运动。伴随着印支造山运动的发生,龙门山断裂带形成了其初始构造框架,并对之后的构造演化产生了深远的影响。     

龙门山北段水磨地区辉绿岩锆石U-Pb年龄及地球化学特征

龙门山北段的四川广元水磨地区零星分布北东-南西向的基性岩脉,主要侵位于中生代。前人对龙门山地区的基性岩脉研究较少,更缺乏高精度的年龄数据及地球化学报道。研究区辉绿岩锆石SHRIMP U-Pb年龄数据具双峰特点,结合区域构造及岩浆事件分析,采用185.7Ma为本区辉绿岩的成岩年龄。对于49.8±0.7Ma(MSWD=0.83)的年龄数据,可能指示了在喜山运动50Ma左右,本区经历过一次较强的热事件致锆石变质结晶。辉绿岩的Si O2含量相对较低,Ti O2含量较高。稀土元素总含量高,轻稀土元素相对富集,轻重稀土分异明显,配分模式为向右陡倾型。微量元素Zr/Y-Zr和2Nb-Zr/4-Y图解亦指示其具板内拉张环境特征。结合前人研究,认为水磨地区基性岩脉为印支运动后的晚三叠世-侏罗纪,由于后造山期挤压应力的逐渐消退,该区域曾一度进入挤压造山后的松弛调整阶段,致使幔源基性岩浆沿张性构造裂隙侵位而成。     

广西六景中泥盆统民塘组底部的硅化腕足动物化石

笔者系统研究了广西六景中泥盆统民塘组底部的硅化腕足化石,描述了31个属种,其中新属、新亚属各1个,新种20个,划分出Geranocephalus-Pentamerella(下部)动物群和Stringocephalus-Changtanella(上部)两个动物群。着重对Geranocephalus-Pentamerella动物群的特征与时代进行了讨论,其时代具浓厚的艾菲尔晚期的色彩。该动物群属老世界区的一部分,与美国内华达同期动物群有密切的亲缘关系,同时与欧洲(如德国、捷克以及乌拉尔地区)也有一定相似性,然而从种群而言,它是一个斩新的动物群。提出Geranocephalus不是Subrenssel-landia与Stingocephalus之间的中间形态,而是Rensselandia与Stingocephalus之间的中间形态,很可能Geranocephalus就是Stingocephalus的先躯,它代表Rensselandia向Stingocephalus演化过程中的一个重要阶段。     

Short-term environmental changes in the Cretaceous Tethyan Ocean: micropalaeontological evidence from the Early Albian Oceanic Anoxic Event 1b

ABSTRACT To better understand the linkage between climate and ocean circulation under greenhouse conditions we have studied calcareous nannofossils, palynomorphs and benthic foraminifera from the Early Albian Oceanic Anoxic Event 1b black shale (OAE 1b) in the Vocontian Basin (SE France). We propose that monsoonal activity resulting from precessional forcing and modulated by eccentricity-driven temperature changes represents the driving factor of OAE 1b formation in low latitudes. With the onset of OAE 1b, increasingly warm and humid conditions, stronger winds and enhanced terrestrial input led to higher surface water productivity. Therefore, increased productivity is an important factor for OAE 1b formation in the Vocontian Basin. However, monsoonally forced productivity changes are a regional climate signal only. The supraregional occurrence of the OAE 1b is probably due to a reduction of deep water formation in the low latitudes under extremely warm and humid conditions, leading to enhanced preservation of organic matter.     

Organic Geochemistry of the Early Jurassic Oil Shale from the Shuanghu Area in Northern Tibet and the Early Toarcian Oceanic Anoxic Event

This paper presents new geological and geochemical data from the Shuanghu area in northern Tibet, which recorded the Early Toarcian Oceanic Anoxic Event. The stratigraphic succession in the Shuanghu area consists mostly of grey to dark-colored alternating oil shales, marls and mudstones. Ammonite beds are found at the top of the Shuanghu oil shale section, which are principally of early Toarcian age, roughly within the Harplocearasfalciferrum Zone. Therefore,the oil shale strata at Shuanghu can be correlated with early Toarcian black shales distributing extensively in the European epicontinental seas that contain the records of an Oceanic Anoxic Event. Sedimentary organic matter of laminated shale anomalously rich in organic carbon across the Shuanghu area is characterized by high organic carbon contents, ranging from 1.8% to 26.1%. The carbon isotope curve displays the δ^13C values of the kerogen (δ^13Ckerogen) fluctuating from -26.22 to -23.53‰ PDB with a positive excursion close to 2.17‰, which, albeit significantly smaller, may also have been associated with other Early Toarcian Oceanic Anoxic Events (OAEs) in Europe. The organic atomic C/N ratios range between 6 and 43, and the curve of C/N ratios is consistent with that of the δ^13Ckerogen values. The biological assemblage,characterized by scarcity of benthic organisms and bloom of calcareous nannofossils (coccoliths), reveals high biological productivity in the surface water and an unfavorable environment for the benthic fauna in the bottom water during the Oceanic Anoxic Event. On the basis of organic geochemistry and characteristics of the biological assemblage, this study suggests that the carbon-isotope excursion is caused by the changes of sea level and productivity, and that the black shale deposition, especially oil shales, is related to the bloom and high productivity of coccoliths.     

东昆仑早泥盆世碰撞造山的侵入岩证据

东昆仑昆中断裂带及其附近茶德尔塔格西、阿尔格山北、塔鹤托坂日、喀雅克登塔格地区的早泥盆世侵入岩,受昆中断裂长期活动影响,岩石变形强烈,岩体在平面上呈不规则透镜状,沿昆中断裂近东西向分布。岩石地球化学特征属于亚碱性、高钾和低钾钙碱系列,介于偏铝质和过铝质之间;在R1—R2岩石类型分类图中位于闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩区;在微量元素标准化图中,具有Rb、Th、Ba富集,高强场元素Nb、Ta明显亏损的特点;在稀土元素球粒陨石标准化图中,LREE富集,HREE亏损,曲线表现出明显的较为平滑的斜率相似的一组曲线,均属强烈右倾负斜率轻稀土富集型,整体分配模式具有火山弧花岗岩的特征。通过构造环境的综合判断,本文研究的东昆仑早泥盆世侵入岩属于后碰撞造山花岗岩,物质来源,壳幔相互作用的产物,从而确立了加里东晚期东昆仑碰撞造山的构造过程。