华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与重大地质事件的耦合关系*

华南地区成冰系大塘坡组锰矿近年来在找矿勘探方面取得了突破性进展,同时,由于该套锰矿在时空分布及成矿背景上的特殊性,长期以来都受到研究者关注,累积了大量研究成果。在系统性总结大塘坡组锰矿研究成果的基础上,结合新元古代全球大地构造、古气候演变、古海洋环境变化及微生物演化等重大地质事件的最新研究进展,综合分析了华南成冰纪大规模锰沉积成矿作用与这些重大地质事件之间的联系。从新元古代中期开始,罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的裂解在全球范围内形成了广泛分布的裂谷盆地系统,以中国南方南华盆地为代表的成锰盆地即是在裂谷盆地基础上发展而来的。裂谷盆地系统为锰矿沉积提供了必须的容矿空间,决定了其展布规律,并且盆地底部的热液系统为锰质输入盆地提供了必要途径。新元古代冰期(“雪球地球”)事件中覆盖全球的冰川系统切断或阻碍了地球各子圈层的物质与能量交换,可能导致冰期海洋缺氧状态的广泛出现。而冰期—间冰期的古气候变化使冰盖消失,海—气循环与海水圈层循环重新启动,随之而来的是古海水氧化还原条件的改变。针对南华盆地而言,表层海水的氧化及可能存在的含氧底流为锰矿沉淀提供了所需的氧化环境。此外,新近的证据表明间冰期微生物复苏背景下的锰微生物成矿作用可能是锰矿形成的重要机制。以上这些重大地质事件之间具有复杂的相互联系,同时它们也为“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用提供了必不可少的成矿控制条件。因此, 华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与新元古代重大地质事件间存在耦合关系。     

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。     

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。     

华南早新元古代莲沱组地层磁倾角偏低研究及其古地理意义

华南莲沱组最新的年龄结果表明,其时代结束于715Ma,因此,准确确定莲沱组的古纬度对"雪球地球"的研究具有重要意义。通过对莲沱组红层进行等温剩磁各向异性研究,获得其磁倾角校正因子为0.8719,校正后的磁倾角为70.4°,对比热退磁实验测得的莲沱组磁倾角为67.8°,则其磁倾角偏低量为2.6°。通过校正前后的磁倾角分别计算古纬度,获得磁倾角偏低所引起的古纬度变化为3.9°±6°。通过对比华南与澳大利亚-东南极板块的720Ma古地理位置,发现这一时期冰碛岩从中纬度到赤道广泛分布,验证了当时的"雪球地球"环境。     

Ca isotopic compositions of dolomite, phosphorite and the oldest animal embryo fossils from the Neoproterozoic in Weng'an, South China

Deciphering the drastic changes of surface environment and the emergence of animals after the Neoproterozoic Snowball Earth event are important for understanding the changes of surface environment and its influence on the evolution of life through geologic time. Especially, the emergence of two types of Metazoan animals such as animal embryo fossils, cnidarians or sponges, and Ediacaran fauna in the late Neoproterozoic was one of the critical turning points in the biological evolution.Calcium is one of the essential elements for the growth of most animals. In this study, in order to evaluate the Ca cycles in the Neoproterozoic, we have measured Ca isotopic ratios (⁴⁴Ca/⁴²Ca and ⁴³Ca/⁴²Ca) for phosphorite, dolostone and phosphatic animal embryo fossils with a multiple collector, inductively coupled plasma-mass spectrometer (MC-ICP-MS). The resulting ⁴⁴Ca/⁴²Ca ratio defined by the relative deviation from the ratio of NIST SRM915a (δ^44/42Ca_NIST915) for phosphorite and dolostone ranges from 0.83 to 0.95‰, demonstrating that the fractionation between phosphorite/dolostone and seawater was very small. This evidence indicates that at the emergence of the Weng'an biota seawater was deficient in Ca probably due to mass deposition of phosphorite/dolostone and to the beginning of Ca-biomineralization.Three phosphatic animal embryo fossils have lower δ^44/42Ca values than the phosphorite and dolomite, implying that the precursor of the phosphatic embryo fossils was able to fractionate Ca isotopes through Ca-biomineralization, consistent with marine gastropods.     

δ31Corg perturbations preserved by the interglacial Datangpo Formation in South China with implications for stratigraphic correlation and carbon cycle

Palaeoclimatic and palaeoenvironmental reconstructions of the Cryogenian Period have attracted attention in relation to the debated “Snowball Earth ” hypothesis and the early evolution of metazoan life. The carbon cycle and redox conditions of the Sturtian-Marinoan non-glacial interval have been subjected to much controversy in the past decades because of the lack of a high-resolution stratigraphic correlation scheme. As one of the typical Sturtian-Marinoan interglacial deposits, the Datangpo Fo...     

中南地区南华纪地层序列及对重大地质事件的响应

罗迪尼亚超大陆裂解、雪球地球、锰铁成矿作用耦合是南华纪重大地质事件。中南地区南华纪地层广泛分布,自北而南沉积类型丰富,本文以冰期沉积、锰矿层和铁矿层为标志,以同位素年龄为格架,厘定了南华纪岩石地层和年代地层序列,自北而南对比了超大陆裂解事件、斯图特冰期、马里诺冰期、成锰事件、成铁事件、火山事件和早期生命演化事件沉积的差异性。本文认为中南地区南华系表现为两次冰期和一次间冰期的沉积特征,下铁上锰、南铁北锰的时空格局揭示了裂谷的演化历程。建议进一步聚焦南华系存在的关键地质问题,加强锰铁成矿作用与全球重大地质事件的响应关系调查研究,为新一轮找矿突破战略行动提供理论支撑。     

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...     

C-, Sr-isotope and Hg chemostratigraphy of Neoproterozoic cap carbonates of the Sergipano Belt,Northeastern Brazil

Two cap carbonates overlying glaciogenic diamictites crop out extensively in the eastern Vaza Barris Domain of the Sergipano Belt, northeastern Brazil. They are represented by carbonates of the Jacoca Formation, resting on top of diamictite of the Ribeiropolis Formation, and by the Olhos D’Agua Formation (carbonates, organic-rich towards the top), which overlies diamictite of the Palestina Formation. These two sequences were deformed and metamorphosed at sub-greenschist facies-conditions during the Brasiliano cycle (650–600 Ma).     

Glacitectonic deformation in the Chuos Formation of northern Namibia: implications for Neoproterozoic ice dynamics

The Chuos Formation is a diamictite-dominated succession of Cryogenian age, variously interpreted as the product of glaciomarine deposition, glacially related mass movement, or rift-related sediment remobilisation in a non-glacial environment. These interpretations have wide ranging implications for the extent of ice cover during the supposedly pan-global Neoproterozoic icehouse. In the Otavi Mountainland, northern Namibia, detailed analysis of soft-sediment deformation structures on the macro- and micro-scale support glacitectonic derivation in response to overriding ice from the south/south-east. Overall, the upward increase in strain intensity, predominance of ductile deformation features (e.g. asymmetric folds, rotational turbates and necking structures, clast boudinage, unistrial plasmic fabrics) and pervasive glacitectonic lamination support subglacial deformation under high and sustained porewater pressures. In contrast, soft-sediment structures indicative of mass movements, including flow noses, tile structures, and basal shear zones, are not present. The close association of subglacial deformation, abundant ice-rafted debris and ice-contact fan deposits indicate subaqueous deposition in an ice-proximal setting, subject to secondary subglacial deformation during oscillation of the ice margin. These structures thus reveal evidence of dynamic grounded ice sheets in the Neoproterozoic, demonstrating their key palaeoclimatic significance within ancient sedimentary successions.     

成冰纪全球冰期事件的环境效应研究进展

成冰纪全球冰期是地球历史上最极端的冰室气候事件,冰川作用波及赤道区域,全球可能都遭受了冰封,海洋广泛缺氧,生物演化进程迟滞。然而,冰期结束之后,大气氧浓度迅速升高,海洋发生逐步氧化,大型带刺疑源类和真核多细胞藻类在埃迪卡拉纪开始繁盛,出现最早的动物,地表生物圈发生了翻天覆地的变化。显然,成冰纪全球冰期事件是地球系统演化的重要转折。认识冰期的环境效应是认识埃迪卡拉纪生物演化的关键,也是打开地表宜居环境演化的钥匙。本文总结了近年来成冰纪全球冰期的气候假说、冰期沉积特征、海洋氧化还原条件及冰期后的大气与海洋环境剧变等方面的研究进展,简要分析了全球冰期研究中存在的问题,并对该领域未来研究提出了展望与建议。

     

新元古代“雪球”事件对海水碳、硫同位素组成的影响

在新元古代晚期地球上曾发生过全球性的冰川作用，一些学者称之为“雪球”事件。在新元古代“雪球”事件前后，古海水的C、S同位素组成都出现了非常大的变化，在“雪球”之前海水中的碳酸盐非常富集^13C，在“雪球”期间和紧随其之后贫^13C，然后δ^13C值出现了高达10‰的正漂移；在“雪球”开始之前古海水硫酸盐的δ^34S值呈逐渐降低的变化特征，紧随“雪球”之后古海水硫酸盐的δ^34S值出现了超过20‰的正漂移，达到地质史上的最高值，同期形成的硫化物具有异常高的δ^34S值。“雪球”事件前后古海水C、S同位素组成的大幅度变化，是由“雪球”前后全球环境的剧烈变化引起的。“雪球”前后海水C、S同位素的大幅度变化是与“雪球”有关的特殊环境条件作用的结果，也是“雪球”事件存在的有力证据。     

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。     

贵州道坨锰矿菱锰矿的稀土元素特征

贵州道坨锰矿是2010年发现的一个大型碳酸锰矿床,含矿层位为南华系大塘坡组底部的含锰黑色页岩,主要含锰矿物为菱锰矿。通过对锰矿石全岩与提取出的菱锰矿进行稀土元素对比分析发现:(1)不同Mn含量的锰矿石的ΣREE在(171.84~243.08)×10-6之间,提取的菱锰矿的ΣREE在(32.52~135.69)×10-6之间,菱锰矿的ΣREE占全岩ΣREE的比例从15%到80%不等。菱锰矿的ΣREE随着锰含量的升高而升高,且稀土元素配分模式都呈轻稀土含量少,中稀土富集,重稀土相对中稀土减少的"帽"式配分模式,而全岩的配分模式基本是平坦的直线型。随着全岩中Mn含量的升高,全岩和菱锰矿的配分模式越来越相似;(2)菱锰矿的δCe值在1左右,且随着Mn含量的升高。δCe值变大,这可能是因为Ce在锰氧化物或氢氧化物逐渐沉积富集的过程中,逐渐地被吸附,而造成了异常值的逐渐增大,说明菱锰矿的形成经过了锰氧化物或氢氧化物的阶段;(3)分别比较菱锰矿中Mn和P与轻、中、重稀土的相关性,Mn与中稀土的相关性最差,而P与中稀土的相关性最好。因此菱锰矿所表现出的中稀土富集的现象可能是其中的磷酸盐引起的,而磷酸盐与菱锰矿的共存可能是因为当时环境中磷与锰的分离不彻底造成的。     

云南南华地区大龙潭金矿之发现及其矿床地质特征

简要报道了在云南省南华县发现的大龙潭金矿床的地质特征。大龙潭金矿主矿体长360m,斜深大于60m。矿体形态呈似层状．局部呈透镜状,形态变化中等。矿体厚度的变化系数为71．2％-149．6％,较稳定;Au品位变化系数为87．5％-218％,较均匀;矿体产于向斜两翼,被断层错动,构造影响程度中等。据以上矿床地质特征将该矿区确定为Ⅱ勘查类型。     

云南南华地区大龙潭金矿之发现及其矿床地质特征

简要报道了在云南省南华县发现的大龙潭金矿床的地质特征。大龙潭金矿主矿体长360m,斜深大于60m。矿体形态呈似层状,局部呈透镜状,形态变化中等。矿体厚度的变化系数为71.2%～149.6%,较稳定;Au品位变化系数为87.5%～218%,较均匀;矿体产于向斜两翼,被断层错动,构造影响程度中等。据以上矿床地质特征将该矿区确定为Ⅱ勘查类型。     

东胜砂岩型铀矿床中烃类流体与成矿关系研究

东胜砂岩型铀矿床定位于灰绿色岩石与灰色岩石的接触部位,主要受古层间氧化带控制.矿体以板状为主.铀主要以铀矿物和吸附铀形式存在.铀矿物主要为铀石, UO2含量为 46.72%～ 74.60%.吸附铀及 U6 、U4 在铀矿床的不同地段所占比例存在明显差别.该铀矿床与世界上其他砂岩型铀矿床在成因上具有明显的不同,表现在矿床特征、岩石地球化学环境及控矿因素等方面具有很强的特殊性.晚侏罗世-早白垩世的构造热事件形成的含烃热流体参与了成矿作用,不仅为铀的活化、迁移、富集提供了有利条件,而且使铀矿床完全隐伏在还原环境中,对矿床的保存起到了重要作用.由烃类流体产生的后生还原作用所形成的灰绿色砂岩可作为铀矿床的岩石地球化学勘查标志.     

关于中国新元古界划分几个问题的讨论

2001年4月正式出版的《中国地层指南及中国地层指南说明书》（修订版）中将新元古;界从二分三分，自下而上分别为青白口系、南华系和震旦系。本文首先介绍了震旦系重新定义的背景和必要性。由于近些年国际末元古界分会酝酿在新元古代末期新建一个系,而多数学者的意见是该系的下界应置于冰碛层之上，即大致相当于我国陡山沱阶的底部。鉴于此，在1999年12月初断代工作组会议期间，晚前寒武系工作组的与会专家一致认为，有必要对震旦系重新定义，并决定将原震旦系解体，原上统代表重新定义的震旦系，原下 统独立新建一个系，命名为“南华系”。由于震旦系的再分，新元古界也从二分变为的三分，重新界定的震旦系包括原上震旦统灯影组和陡山沱组，南华系包含了原下震旦统南沱组和莲沱组。笔者认为南华系标准剖面的候选剖面应具备下列基本条件：①上覆有震旦系下部陡山沱组及其相当层位的地层，该地层与南华系顶层之间沉积记录的缺失应是最少的。②剖面中应包括寒冷性气候的冰川沉积记录，虽然在全国性南华系地层对比中,冰成岩层不是绝对的对比标志，但为有利于全球化对比，我国南华系候选标准剖面应将冰成岩层包括其内；③剖面中应出露莲沱组（约750Ma）或与其时代相近层位（休宁组、志棠组等）之下的一套地层，这套地层与莲沱组之间不应存在长期的沉积间断，且底部年龄不小于800Ma，也不大于850Ma；④剖面中有良好的区域的、全国的，甚至洲际间的地层学对比标志，有较高的岩石地层学、年代地层学、生物地层学和其它方面的研究水平；⑤剖面的连续性好、露头清晰、交通方便，且周围的自然环境较好。     

论华南地区中生代3次大规模成矿作用

文章在总结大量前人资料的基础上,提出华南地区中生代发生了3次大规模成矿作用,且都在燕山期。其中,第一次发生在燕山早期的180～170Ma,以赣东北和湘东南的Cu、Pb-Zn、(Au)矿化为代表。第二次发生在燕山中期的第二阶段(约150～139Ma),主要是南岭及相邻地区以W、Sn、Nb-Ta等有色-稀有金属矿化为主的成矿作用。第三次是发生在燕山晚期125～98Ma的以南岭地区Sn、U矿化和东南沿海地带的Au-Cu-Pb-Zn-Ag矿化为代表的成矿作用。华南地区中生代这3次大规模的成矿作用是该地区岩石圈发展演化的产物,它们与拉张的动力学背景、壳-幔相互作用、深部热和流体的参与有着成因上的密切关系。     

西昆仑北缘主乌鲁克锰矿床地质特征及成因探讨

主乌鲁克锰矿床位于西昆仑北缘晚古生代陆缘裂谷恰尔隆弧盆系的北部,含锰层位为下石炭统他龙群细碎屑岩夹碳酸盐岩,锰矿层为黑色泥质碳质页岩夹铁锰质泥晶灰岩。锰矿体严格受地层的控制,呈NWW向展布,延伸较为稳定,规模较大,共见有13条锰矿体,其中有3个矿体较大构成主矿体;锰矿石以原生菱锰矿为主体,氧化矿石不多。该矿床与近年发现的玛尔坎苏地区锰矿床既有相似之处,又有明显不同,矿床类型为在深海-半深海陆缘裂谷环境中形成的与黑色碳质页岩有关的沉积型锰矿床,锰矿的成矿时代为早石炭世。由于下石炭统他龙群是西昆仑地区新发现的含锰层位,具有较大的找矿潜力,应加强矿床外围及深部的找矿工作。