湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究：探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ13Ccarb)波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ13Ccarb极负值(＜30‰,VPDB),以及上覆陡山沱组二段底部地层中δ13Ccarb在正负值之间频繁波动的现象。一般认为,成岩作用中形成的碳酸盐矿物导致了这些分布不规律的δ13Ccarb波动,并对利用碳酸盐岩全岩无机碳同位素(δ13Cbulk)数据进行古海洋碳同位素组成恢复的可靠性造成了干扰。为了评估成岩作用对δ13Cbulk的影响,本文利用宜昌雾河地区埃迪卡拉系的一口钻井岩芯,对陡山沱组下部地层进行了详细的岩石学观察和碳同位素分析。研究结果表明,陡山沱组下部的碳酸盐岩中存在形成于成岩过程中的方解石矿物,而碳酸盐岩中的白云石组分并未遭受严重的后期成岩作用改造,白云石组分的碳同位素(δ13Cdolo)组成能够更加准确地反映沉积时的海水信息。为获得样品的δ13Cdolo信息,本研究首先将全岩粉末样品与30%磷酸反应2 h,去除其中的方解石组分,然后测试残余样品的碳同位素。实验结果显示,该方法可以有效去除岩石粉末中的方解石组分,最终获得的数据能够准确地反映δ13Cdolo特征。陡山沱组二段下部样品δ13Cdolo为连续稳定的正值,且明显高于δ13C bulk,δ13Cdolo 曲线更加真实地反映了新元古代冰期结束之后海洋碳同位素组成的变化特征。     

峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素特征研究进展与国内外对比

本文重点通过研究峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素的变化规律,来探讨其全球地层对比意义.峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组经历了三次比较显著的碳同位素负漂移(EN1~EN3)和两次正漂移(EP1、EP2).第一次碳同位素负漂移(ENI)发生在南沱冰期之后陡山沱组底部"盖帽碳酸盐岩"层位及其上部的白云岩,与世界其他地区Marinoan冰期之后"盖帽碳酸盐岩"的碳同位素负漂移可进行对比;第二次碳同位素负漂移(EN2)发生在陡山沱组中部;第三次负漂移(EN3)发生在陡山沱组顶部,是该地质历史时期持续时间最长的一期碳同位素负漂移,同澳大利亚、阿曼、纳米比亚、加里福尼亚、西伯利亚、苏格兰等地碳同位素异常均可进行对比.两次正漂移(EP1、EP2)分别位于第二段中部和第三段的下部,分别与陡山沱组所含的两个疑源类组合具有很好的对应关系;而EN3则与陡山沱组上部所含的宏体化石组合(庙河生物群)相对应;表明碳同位素的变化与生物演化具有一定的对应关系.研究表明,利用碳同位素变化特征进行埃迪卡拉纪地层洲际对比是行之有效的手段之一.     

湖北宜昌樟村坪埃迪卡拉系陡山沱组硅磷质结核中的微体化石

本文报道的微体化石产于湖北宜昌樟村坪万家沟剖面埃迪卡拉纪陡山沱组第10层的硅磷质结核中,化石组合包括疑源类Appendisphaera grandis、Ericiasphaera spjeldnaesii、Knollisphaeridium maxi mum、Leiosphaeridia tenuissi ma、Meghystrichosphaeridium perfectum、Tianzhushania polysiphonia、T.spinosa、T.ornata;丝状蓝藻Oscillatoriopsis obtusa、Polytrichoides induviatus、P.lineatus、Salome hubeiensis、Siphonophycustypicum;多细胞藻类Sarcinophycus palilloformis、Wengania minuta。该微体化石组合面貌与黄陵背斜东、南翼陡山沱组二段硅质结核中以大型具刺疑源类Tianzhushania为特征的组合相同,与贵州瓮安地区陡山沱组上磷块岩下部保存的微体化石组合面貌基本一致。     

峡东埃迪卡拉系陡山沱组稳定碳同位素记录及其年代地层意义

基于峡东秭归青林口、泗溪和宜昌晓峰河埃迪卡拉系下部陡山沱组剖面岩石、层序和精细的碳同位素地层研究,在埃迪卡拉系下部陡山沱组底部、下部、中部、上部和顶部分别识别出5次以灰岩出现或黑色页岩增厚为标志的海侵事件,划分出5个可以进行区域对比的三级层序,自下而上分别命名为BDSS,LDSS,MDSS,UDSS和TDSS。以层序界面为对比标志,峡东埃迪卡拉纪不同古地理部位碳同位素组成变化的对比显示峡东埃迪卡拉系陡山沱组中内部发育5次可以进行区域乃至全球对比的碳同位素负异常,分别是分布在BDSS下部的SN1,LDSS上部的SN2,MDSS上部和顶部的SN3和SN4,以及分布在UDSS上部的SN5。其中SN1和SN4碳同位素负偏离最为明显,最小δ13C分别达到-4‰~-5‰和-9‰~-10‰,分别与Marinoan冰期上覆盖帽白云岩以及Gaskier冰碛沉积上、下地层中的碳同位素组成特点接近。SN4是埃迪卡拉系最晚冰期的产物。与SN1是埃迪卡拉系底界划分对比的标志相对比,SN4的出现应该是埃迪卡拉系内部再划分中另一个不可忽视的界线标志。     

鄂西宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组页岩沉积环境及其页岩气地质意义

基于鄂西宜昌黄陵隆起周缘不同古地理部位埃迪卡拉系陡山沱组剖面的野外调查,岩石矿物和碳同位素样品的成分分析,页岩地球化学分析和物性实验结果,系统研究宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组二段页岩地层格架与分布、形成环境、地球化学和页岩气储集层特征.结果表明峡东宜昌地区在埃迪卡拉系陡山沱组二段下部页岩沉积于氧化环境,而中上部黑色页岩沉积形成于还原环境,碳酸盐是甲烷泄漏的结果.陡山沱组二段暗色泥页岩地层厚度超过50 m,有机碳含量(TOC)普遍大于1%,局部地区超过2%,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ 1型为主,成熟度(Ro)变化于1.58% ~ 2.38%之间,平均1.98%;矿物成分主要为碎屑矿物.与美国和中国页岩气主产区的页岩指标相比较,宜昌地区陡山沱组二段泥页岩具有形成页岩气良好地质条件.     

华南埃迪卡拉纪陡山沱海洋中无机碳同位素组成变化

报道了贵州江口桃映深水相剖面陡山沱组碳酸盐岩δ13C值的变化特征,结合其他已报道的数据,分析了华南扬子地区埃迪卡拉纪陡山沱海洋不同沉积环境,包括盆地相、斜坡相、台地相、台地边缘相碳酸盐岩中δ13C变化趋势及绝对值的异同,发现浅水区剖面记录的δ13C漂移次数多于深水区剖面,且不同相区δ13C值也有差异。δ13C值的差异与埃迪卡拉纪陡山沱海洋的阶段性演化密切相关。基于不同相区的δ13C值变化,埃迪卡拉纪陡山沱海洋的演化历史可分为3个时期:1)陡山沱组1段盖帽白云岩沉积期华南扬子地区很可能为一个开阔台地,白云岩中δ13C值可能继承于幔源CO2的碳同位素特征,深水区和浅水区碳酸盐中δ13C值无显著差异;2)陡山沱组2段和陡山沱组3段下部沉积时期盆地深水区中δ13C值显著低于浅水区,且深水区δ13C值与陡山沱组1段时期无显著差异,浅水区的δ13C值则显著升高;3)陡山沱组3段上部和陡山沱组4段沉积时期陡山沱盆地中δ13C值均显著下降,且不同沉积环境中的δ13C值差异度降低。盖帽后埃迪卡拉纪陡山沱海洋阶段性演化主要与不同时期深水区DOC库的逐步氧化有关。     

铜仁地区陡山沱期盖帽碳酸盐岩地质地球化学特征及其成因

通过对贵州铜仁地区陡山沱期盖帽碳酸盐岩进行野外地质观察与室内岩石薄片显微镜下观察和研究,发现盖帽碳酸盐岩普遍发育有晶洞构造、帐篷构造、层状裂隙及包卷状构造等特殊沉积构造,重晶石、黄铁矿广泛发育,δ(13C)(2个研究剖面平均值分别为-4.73×10-3,-4.52×10-3)普遍显著负偏。研究区盖帽碳酸盐岩的地质地球化学特征依据"甲烷渗漏"成因假说能够较合理地解释。     

湖北宜昌白果园陡山沱组磷块岩地球化学特征研究

湖北宜昌地区白果园含磷岩系位于黄陵背斜西北部,属于宜昌磷矿的一部分;磷块岩形成于震旦纪陡山沱期大海侵时期,其富磷层位于陡山沱组樟村坪段。对白果园剖面进行地球化学方面研究,得出以下认识：（1）白果园磷块岩富集层主要为以P3O5与CaO构成的磷酸盐矿物、以CaO、CO2为特征的碳酸盐矿物和A12O3与SiO,构成的粘土矿物...     

宜昌埃迪卡拉系陡山沱组中—下部旋回地层学研究

华南埃迪卡拉纪早期地层记录了多次碳同位素负漂移事件(例如:EN1/CANCE、WANCE、EN2/BAINCE),并产出"蓝田生物群"、"瓮安生物群"和大型带刺疑源类等化石生物群。然而由于缺乏高分辨率的年代格架,使得这些地质事件的年龄及地层对比问题长期存在争议。本研究使用自然伽马测井曲线作为古气候替代指标,对宜昌地区九龙湾岩芯陡山沱组中—下部沉积地层进行了高分辨率旋回地层学研究,发现该段约1m的沉积旋回代表405 kyr的长偏心率周期。根据长偏心率周期进行天文年代校准,并采用九龙湾岩芯陡山沱组Ⅱ段底部火山灰层的锆石TIMSU-Pb年龄(635.2±0.6Ma)作为绝对年龄锚点,得到陡山沱组Ⅱ段顶部年龄为591.4±0.6Ma,并将EN2/BAINCE结束年龄约束为约591 Ma,这远早于Gaskiers冰期发生的时间(约580 Ma)。本研究为进一步探讨陡山沱组中—下部所记录的古环境和生物演化事件提供了高分辨率年代格架。     

鄂西长阳ZK04钻孔埃迪卡拉系陡山沱组C同位素组成特征及其地层对比意义

对湖北长阳两河口ZK04钻孔岩心进行了详细的碳酸盐岩C、O同位素分析,识别了埃迪卡拉系陡山沱组4次明显的δ~(13)C负偏离,分别位于陡山沱组一段、二段中上部、二段上部和三段上部至四段。其中第1、2和4次δ~(13)C负偏离与黄陵背斜周缘的剖面能够很好地对应,具有重要的区域和全球地层对比意义。在第1次δ~(13)C正偏离区域内并未发现明显的δ~(13)C负偏,分析认为WANCE事件可能仅代表了峡东部分地区一次短暂的δ~(13)C降低事件。第3次δ~(13)C负偏离表现最显著,然而在秭归泗溪和青林口以外的其他地区未见报道,可能是由于水体较浅的区域发生了地层缺失,未能保存此次δ~(13)C负偏离。长阳ZK04孔陡山沱组顶部的第4次δ~(13)C负偏离表现较弱,考虑到陡山沱组四段的黑色页岩较少发育,推测长阳两河口地区在陡山沱晚期处于浅水台地或台地边缘。DOUNCE可能是地史时期最大的一次全球性C同位素负偏离事件,其与大型具刺疑源类化石群和埃迪卡拉生物群的发展演化有紧密的联系,对于全球埃迪卡拉纪统级地层对比具有重要的意义。     

贵州瓮安陡山沱组剖面碳同位素生物地球化学研究

在对扬子地台贵州瓮安陡山沱组剖面干酪根碳同住素组成进行分析后发现其变化显示了一定的规律性。碳同住素规律变化反映了最初的沉积信息,特别是有机质埋藏量的变化。获得的陡山沱期沉积岩中碳同位素组成研究结果初步反映了震旦一寒武交变期沉积环境的面貌;碳同位素组成变化规律可以用于反映扬子地台沉积层序和世界同期地层全球碳循环的对比和参考。为扬子区陡山沱期环境变化和生物演化提供了证据。δ^13Cker值在-32．3‰和-24．5‰(PDB)间漂移与δ^13Ccarb值在-4．9‰和3．6‰(PDB)间的变化,反映了当时海水的碳同位素组成。无机和有机碳同位素组成之差的△δorg-carb值沿剖面不断变化,是由于沉积有机质中有促进发酵功能的细菌数量比例变化所致。     

湖南慈利溪口剖面埃迪卡拉系陡山沱组碳酸盐岩微量元素特征及其古环境意义

以湖南慈利溪口埃迪卡拉系陡山沱组剖面为研究对象,分析了64件碳酸盐岩样品的微量元素以及稀土元素特征。结果表明,利用U/Th、Ce异常和Ca/Mg等多种指标识别出的陡山沱期古氧化还原环境与层序地层学的研究结果基本一致,说明碳酸盐岩的这3个指标在重建埃迪卡拉纪古海洋环境的研究中具有一定的适用性。稀土元素配分模式在陡山沱组底部和中部均发生了明显的由典型淡水模式向典型古海水模式的转变,很可能指示了在Marinoan冰期和Gaskier冰期结束之后,大量的间冰期冰融淡水注入海洋并逐步被古海水取代。较高的Eu异常值以及前人在溪口剖面发现的多期古地震证据可能暗示了海底热液活动几乎贯穿于整个埃迪卡拉纪陡山沱期,且具有早期剧烈、晚期逐渐趋于平缓的特征。多期次的海底热液活动为古海洋提供了重要的磷质来源,对埃迪卡拉纪生物的出现与繁盛具有重要的意义。     

湖北宜昌白果园陡山沱组层序地层及磷块岩成因研究

新元古代陡山沱期是扬子地台重要的成磷期,鄂西白果园磷块岩就形成于当时海侵不断扩大的过程中。白果园陡山沱组位于黄陵背斜西北部,磷矿赋存于陡山沱组下部。对白果园剖面进行层序地层学研究,将南沱冰期后沉积的陡山沱组和灯影组划为一个二级层序。含有磷块岩的陡山沱组,代表了南沱冰期后强烈的海侵活动的特点,将其划分为六个三级层序,磷块岩形成于第一个三级层序内。在层序1的海侵体系域上部与高位体系域下部所反映的潮下带,砂屑磷块岩品位很高。冰期时的物理风化和陡山沱期化学风化作用将地表含磷物输入海洋,海侵引发的上升洋流携带富磷海水涌入浅水区,为磷块岩在层序1内的形成提供了物源与动力条件。初次海侵对磷矿形成十分有利,高品位的含磷层对应于最大海侵阶段。采用地球化学方法对含磷岩系进一步研究后表明,生物有机质对白果园磷块岩的形成有重要作用。大冰期过后陡山沱期新的古海洋生态系统开始构建,使生物生产率迅速恢复,为生物有机质的成矿作用提供了机遇。其有机碳含量介于盆地型磷块岩与台地型磷块岩之间,显示了泥页岩—碳酸盐岩型含磷岩系Corg含量的“过渡性”特点。由于其含磷岩系形成的环境为半局限性滞留洼地,白果园磷块岩是弱还原—弱氧化环境的沉积产物。与邻区贵州瓮安的台地型磷块岩进行对比,台地型磷块岩由于更为氧化的环境而具有低Corg和高P2O5特点。通过与早寒武世云南昆阳磷矿的对比,发现能量较高并具有丰富藻类的潮下带为磷块岩形成的优势区带,但白果园不具备昆阳磷矿的藻滩成磷环境。所以,白果园磷块岩的形成是海侵作用和生物有机质的参与等因素共同作用的结果。     

华南晚震旦世陡山沱组有机碳同位素地球化学研究

晚震旦世扬子地台陡山沱组地层出露较好,沉积环境多变,由浅水区的台地相向深水区的盆地相变化,是最重要的成磷期之一。地层中有著名的"帽"碳酸盐岩沉积和瓮安生物群产出。本研究展示了来自以下几个剖面沉积岩的碳酸盐和与之共生的有机质碳同位素组成:台地相区的贵州瓮安剖面,过     

湖北峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组微体化石的新材料

通过对牛坪剖面和新测的晓峰河剖面燧石结核和条带的切片研究,进一步证实峡东地区陡山沱组下部和上部分别含有不同的微体化石组合。下组合以大型具刺疑源类Tianzhushania为主,包括疑源类Appendisphaera magnifica、Leiosphaeridia tenuissima、Meghystrichosphaeridium chadianensis、Tanarium sp.、Tianzhushania fissura、T.spinosa、T.sp.、Unnamed A;丝状蓝藻Oscillatoriopsis longa、Polytrichoides induviatus、Salome hubeiensis、Siphonophycus kestron、S.robustum;多细胞藻类Sarcinophycus palilloformis、Unnamed multicelluar alga A。上组合以出现大量个体介于50～140μm的呈聚集保存的球状膜壳为特征,包括疑源类Leiosphaeridia tenuissima、Knollisphaeridium maximum、K.sp.、Meghystrichosphaeridium perfectum及Unnamed B、C。本文的两个微体化石组合与Yin等(2011)和Liu等(2013)的组合特征基本一致。     

湖北长阳古城埃迪卡拉系陡山沱组下部的疑源类化石组合

本文系统报道长阳地区陡山沱组底部硅质结核中发现的疑源类微体化石,并在陡山沱组二段中首次发现 Hocosphaeridium scaberfacium.研究发现,长阳古城剖面埃迪卡拉系陡山沱组底界之上13.9-22.6 m处产丰富的疑源类化石,目前己发现大型具刺疑源类化石9属11种(含1个未定种),包括:Distosph...     

湖北峡东地区牛坪剖面埃迪卡拉系碳同位素组成及地质意义

对湖北宜昌埃迪卡拉系牛坪剖面碳酸盐岩进行了高精度的碳、氧同位素分析,微量元素测定。碳同位素演化趋势研究表明,牛坪剖面陡山沱组与灯影组下部存在2 次碳同位素负漂移和3 次显著的碳同位素正漂移。负漂移分别位于陡山沱组底部( EN1) 和陡山沱组中部( EN2) ,δ13C 值分别降低到－ 3. 6‰、－ 2‰。正漂移分别位于陡山沱组下部( EP1) 、上部( EP2) 以及陡山沱组和灯影组界线处( EP3) ,δ13C 分别上升到6. 7‰、7. 1‰、8. 2‰。牛坪剖面埃迪卡拉系δ13C 的演化趋势可与黄陵背斜周缘埃迪卡拉系碳同位素演化趋势对比,表明至少区域上碳同位素化学地层学在埃迪卡拉系划分和对比中具有重要意义。     

华南埃迪卡拉(震旦)系陡山沱组生物地层学研究的新进展

本文重点介绍华南地区埃迪卡拉(震旦)系陡山沱组生物地层学研究的新进展:(1)贵州江口陡山沱组上部黑色页岩中发现保存完美的八辐射螺旋结构的埃迪卡拉型动物化石--八臂仙母虫,首次确立陡山沱组上部庙河生物群层位有埃迪卡拉型动物化石的存在,为该层位与澳大利亚典型埃迪卡拉动物群层位对比提供了重要证据.(2)陡山沱组第二段首次发现有饰天柱山藻,确立了陡山沱组中下部出现的以Tianzhushania属为特征的具刺疑源类下组合带,为同期地层的对比提供了新依据.(3)在峡东地区陡山沱组第三段发现以Tanarium属为特征的具刺疑源类上组合带,它们与断面呈圆形和方形的管状化石共生,层位稳定,分布广泛.这些新古生物的发现,不仅进一步完善了我国埃迪卡拉(震旦)系陡山沱组的生物地层序列,而且为解决全球埃迪卡拉系划分和对比提供了可靠的古生物依据.     

湖北宜昌茅坪泗溪剖面埃迪卡拉系岩石地层和碳同位素地层研究

华南埃迪卡拉系陡山沱组上部的δ13C巨大负异常事件(DOUNCE)是当前埃迪卡拉系研究最受关注的焦点之一。在对湖北宜昌茅坪泗溪剖面埃迪卡拉系开展高精度的岩石地层和碳氧同位素研究的基础上,通过与黄陵背斜周缘其他剖面的对比,表明峡区陡山沱晚期DOUNCE事件的δ13C值变化由下降—负漂移—短期正漂移—回升4个阶段构成,但DOUNCE事件在不同剖面上的表现存在明显差异。详细的沉积岩相分析和地层对比表明,各剖面δ13C演化差异是由岩相变化导致的岩石地层发育差异引起的。泗溪剖面DOUNCE事件主体部分缺失与该剖面位于台内盆地斜坡环境,发育多层滑塌构造造成的地层缺失有关。研究结果表明在缺乏生物地层控制的埃迪卡拉系,δ13C同位素地层是揭示沉积相变化造成的岩石地层差异和地层对比的重要手段。     

贵州瓮安埃迪卡拉系陡山沱组上段底部和下段的遗迹化石

贵州瓮安地区埃迪卡拉系陡山沱组上段产有保存良好的具有生物多样化特征、包含多种门类磷质球粒状化石库的“瓮安生物群”,成为地球早期生物特别是早期后生动物和动物胚胎化石研究的焦点地区。描述了产自瓮安陡山沱组“瓮安生物群”产出层位底部和之下层位的3个后生动物遗迹：Wenganichnus nanbaoensis（ichnogen. et ichnosp. nov.）为具有衬里和半月形回填构造的微弯曲的潜穴管; Doushantuoichnus curvatus（ichnogen. et ichnosp. nov. ）为具有细小横纹脊的中沟和两排呈叠瓦状排列的小羽叶状凸起的表生迹;?Planolites ichnosp. 为任意弯曲的、与围岩岩性略有区别的长线状底迹突起。遗迹化石的形态特征表明它们的造迹生物为沿一定方向运动的、背部与腹部以及前部与后部分化的、两侧对称的蠕虫状后生动物,而非沉积构造。“瓮安生物群”中后生动物的卵和胚胎化石可能系不易保存的软躯体动物的卵和胚胎在水动力作用下与沉积物一起被搬运、沉积,埋藏于较高能浅水环境并处于休眠状态,且被保存。