晚泥盆世F-F之交菌藻微生物繁荣与集群绝灭的关系: 来自碳同位素和分子化石的启示

广西桂林杨堤斜坡相碳酸盐岩的无机、有机碳同位素, 分子化石和相关地球化学资料显示, 从上泥盆统弗拉阶上rhenana带至linguiformis带顶部, δ¹³C_carb和δ¹³C_kerogen正偏, 其值分别从+0.43 (‰ V-PDB) → +3.54 (‰ V-PDB)和从−29.38 (‰ V-PDB) → −24.14 (‰ V-PDB), B* (Ba* = Ba/ (Al2O3 X 15%))从0.015上升至0.144, TOC从0.02%上升至0.21%, V/Cr从0.3上升至2.0, Sr/Ba从3.20上升至49.50, 表明晚泥盆世弗拉阶-法门阶(F-F)之交生物量和生物产率以及有机碳的埋藏量是增加的, 水与沉积物界面附近由富氧到少氧, 沉积环境的含盐度增高. 上泥盆统弗拉阶顶部至法门阶下部, 分子化石丰度有所增加, 分子化石类型主要由正构烷烃、类异戊二烯烃、萜烷、甾烷构成, 其特征表明, 分子化石的母体生物主要为海洋浮游植物、浮游动物和底栖非光合作用的菌类. 因此文中认为, F-F之交生物集群绝灭的多期性、选择性、全球性和地质学意义上的同时性是菌藻微生物繁荣、中-低纬度浅水海洋生态环境不断恶化、积累的结果, 是陆地生态系与海洋生态系遥相关的具体体现. 简化的因果链是: 晚泥盆世裸子植物、高大乔木、多重结构森林出现→化学和生物化学风化盛行→真正意义土壤广为发育→地表径流向滨-浅海输送的有机物和营养物质增多→陆表海由超寡营养到富营养化→浮游植物和浮游动物等低等菌藻微生物繁荣、频繁的赤潮、海洋水团缺氧→中、低纬度浅水海相生物集群绝灭. 陆表海富营养化、缺氧使得有机碳埋藏量增加导致大气CO₂浓度降低致使气候变冷和海平面下降可能也是中、低纬度浅水海相生物集群绝灭值得关注的因素.     

华南石炭纪杜内-维宪界线期牙形石演化和层型标志

据华南牙形石系统研究成果, 提出石炭纪杜内阶-维宪阶候选全球界线层型剖面、剖面点和化石标志. 选择代表扬子板块边缘和内部, 及不同沉积相型的剖面, 分析各剖面的沉积微相和旋回(层序)构成, 统计牙形石在剖面上的分异度和丰度, 研究各类(属)牙形石相分布和生态环境. 从而确定在分布广泛、浮游生存的gnathodids类中选择化石标志. 完善和建立杜内-维宪过渡期各类(属)牙形石演化谱系, 划分早石炭世牙形石发展阶段, 即Siphonodella阶段, Gnathodus typicus阶段和Gnathodus bilineatus阶段, 进一步选定praebilineatus带的底界是两个发展阶段的转换面. 最后提出了石炭系杜内阶-维宪阶全球界线候选层型为台盆相广西柳州碰冲剖面, 界线点为层58的底, 界线层型的牙形石标志定在Gnathodus semiglaber支系中Gnathodus praebilineatus的首现.     

新疆塔里木盆地泥盆纪弗拉期-法门期界线事件

泥盆纪弗拉期-法门期界线是地球历史上显生宙最重大的事件界线之一. 运用化学-生物地层学方法, 在新疆塔里木盆地揭示了能与华南相当事件层进行对比的弗拉期-法门期界线事件. 研究结果证明, 在巴楚小海子剖面, 弗拉阶-法门阶界线位于巴楚组中段底部, 重要的油气储层-东河砂岩的时代应为弗拉期, 同时镍异常和石膏层沉积很可能是裂谷热液活动的结果.     

泥盆纪F-F之交海底热液活动与海洋酸化：来自稀土元素的证据

利用ICP-MS对采集于广西桂林杨堤弗拉阶-法门阶（F-F）之交碳酸盐岩地层样品的测试分析,表明测试样品稀土元素总含量平均值为33.32μgg？1;轻稀土与重稀土含量比值的平均值为6.35,明显富轻稀土,呈现轻稀土富集的分布模式;Eu异常值的平均值为1.13,普遍呈正异常,并在F-F界线附近出现两次明显的Eu正异常峰值;测试样品稀土元素具明显的四素组效应,并在两次Eu正异常层位表现为明显的M型四素组效应.综合杨堤剖面稀土元素及相关微量元素特征,认为杨堤剖面在上、下Kellwasser层位（KWH）发生了两次明显的热液活动,并导致海水酸化.热液活动带来的多金属离子和酸性液体对生态系统产生重大影响,破坏海洋生物的生存环境和自身组织结构,引起以层孔虫-珊瑚礁为标志的宏体生物大灭绝.     

浙江长兴煤山剖面二叠纪末牙形石Neogondolella大小变化及其意义

通过对浙江长兴煤山剖面晚二叠世晚期牙形石Neogondolella属级和种级水平上个体大小研究, 发现在二叠纪末长兴灰岩顶部24e层中Neogondolella Pa分子出现明显的“小型化”现象, 小个体牙形石突然增多. Neogondolella的这一变化与该时期的一些重大地质事件如δ¹³C值的减小、蓝细菌生物标志的丰度与一般细菌生物标志的丰度比值变化以及水体深度的变浅相一致. 通过对当时古环境和牙形石Neogondolella古生态的研究, 提出了造成Neogondolella的“小型化”的主要由于二叠纪末生物的大灭绝导致牙形石食物来源减少, 水体深度变浅以及水体浑浊度的增大等造成大量幼年牙形石个体的夭折所致. 从上寺剖面获得的初步结果来看, 24e层Neogondolella的“小型化”现象, 可以进行区域性的对比, 表明该时期发生了一次生物灭绝事件, 从而支持二叠-三叠纪之交的生物大规模灭绝事件是多期次的观点.     

中国石炭纪综合地层和时间框架

石炭纪共持续了60Myr,在地质年代表上起始于358.9Ma,结束于298.9Ma.按国际标准石炭系包含2个亚系6个统7个阶,其中3个阶的全球界线层型已经确立,包括杜内阶、维宪阶和巴什基尔阶; 4个阶的全球界线层型尚没有确立,分别是谢尔普霍夫阶、莫斯科阶、卡西莫夫阶和格舍尔阶.本文基于华南的材料,运用以生物地层学为基础的多重地层划分和对比方法,建立了中国石炭纪年代地层框架.通过高精度的生物地层学研究工作,中国的石炭纪地层中可识别出牙形刺化石带37个,有孔虫(包括?类)化石带24个,菊石动物化石带13个,腕足动物化石带10个,四射珊瑚化石带10个.通过这些化石带确立的生物地层格架,建立中国区域性的石炭系年代地层框架(包括2个亚系4个统8个阶),可以与全球其他地区的区域性年代地层框架进行精确对比.同时,中国在石炭纪化学地层、层序地层、旋回地层、事件地层等研究方向也取得了重要进展,可以和全球进行良好对比.中国石炭纪地层工作在未来的推进,应加强海洋浅水相与深水相、海相与陆相地层的对比;加强旋回地层的高分辨率天文年代标尺研究;加强石炭纪古环境和古气候研究,包括反映不同古环境指标的锶同位素、氧同位素的研究,以及保存的植物化石气孔指数的研究等.     

安徽巢湖早三叠世印度期旋回地层研究

安徽巢湖平顶山西剖面印度期地层由一系列多级泥岩/灰岩岩性旋回组成. 以野外剖面岩性变化观察为基础, 辅以岩石磁化率的功率谱分析和小波分析方法, 识别出与米兰柯维奇天文周期对应的短偏心率和岁差旋回, 但倾角周期在本区表现不明显. 在印度期地层中共识别出12个短偏心率周期, 56个岁差周期. 据此旋回分析, 推算出印度期地质时限约为1.1 Ma, 对应的地层平均沉积速率(成岩压实后)约为3.7 cm/ka. 沉积速率曲线表明当时的沉积环境较为稳定. 如果将二叠系-三叠系界线年龄值确定为252.6 Ma, 可推算出印度阶-奥伦尼克阶界线的年龄值为251.5 Ma.     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.     

粤西白垩纪火山-侵入岩浆活动及其地质意义

系统的锆石激光探针ICP-MS U-Pb同位素定年揭示, 粤西地区存在白垩纪(约100 Ma)的火山-侵入岩浆活动. 代表性火山岩有马鞍山流纹英安岩和周公顶流纹英安岩, 其锆石U-Pb同位素年龄为(100±1) Ma; 侵入岩包括诗洞杂岩体中的德庆二长花岗岩岩体(99±2 Ma)、杏花花岗闪长岩岩体(100 Ma左右)以及广平杂岩体中的调村花岗闪长岩岩体(104±3 Ma). 诗洞杂岩体主体(461±35 Ma)和广平杂岩体主体(444±6 Ma)是加里东期黑云母花岗岩. 尽管白垩纪火山-侵入岩与加里东期侵入岩形成时代间隔很大, 但它们均具Rb, Th, Ce, Zr, Hf, Sm富集而Ba, Nb, Ta, P, Ti亏损的微量元素地球化学特征, 它们的稀土元素组成均表现为很弱的四分组效应, 其Eu亏损程度依次为: 白垩纪火山岩(Eu/Eu^*=0.74)、白垩纪侵入岩(Eu/Eu^*=0.35~0.58)、加里东期黑云母花岗岩(Eu/Eu^*=0.31~0.34). Sr-Nd同位素研究表明, 上述火成岩具高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.7105~0.7518)、低ε_Nd(t)值(−7.23~−11.39)的特点, 两阶段Nd模式年龄值(T_2DM)为1.6~2.0 Ga, 表明它们起源于元古代地壳基底. 粤西地区的白垩纪火山-侵入岩浆活动, 与包括南岭在内的中国东南部广大地区在100 Ma时发生的一次重要的岩石圈拉张事件有关. 华南中生代大规模中酸性火山岩浆作用形成的“火山岩线”可南延至南岭西南缘.     

遗迹化石Zoophycos中的微生物和分子化石

在广西来宾瓜德鲁普世(中二叠世)茅口组下部深灰色粒泥灰岩中发育丰富的遗迹化石Zoophycos, 在Zoophycos的蹼层中发现丰富的螺旋菌状、球菌状微生物化石, 它们的大小在0.4~3.0 μm之间. 在富含Zoophycos(复合遗迹组构指数为4)的粒泥灰岩样品中, 检测到的分子化石有: 正构烷烃(主峰碳为C₁₈, 无明显的奇偶优势)、无环类异戊二烯烷烃(如姥鲛烷Pr, 植烷Ph等)、长链三环萜烷、五环三萜烷(藿烷系列)、甾烷、长链烷基环己烷、二苯并噻吩、苯并萘并噻吩、苯并二苯并噻吩等. 姥植比(Pr/Ph)小于1和大量含硫有机化合物的存在(噻吩系列)显示出沉积物中存在较多的还原态的硫, 反映还原条件. 这些特征可能与硫酸盐类还原菌有关. Zoophycos蹼层中高丰度微生物化石和分子化石的发现表明, 遗迹化石Zoophycos可能是其造迹者精心构筑的多功能花园, 在花园中, Zoophycos的造迹者在不同的蹼层中培植不同的微生物, 这些微生物与Zoophycos的造迹者在其生活期间可能在食物链、氧化还原等方面为密切相关的互利共生群落.     

中天山东段前寒武纪变质地块的性质: 地质年代学和钕同位素地球化学的约束

中天山东段前寒武纪变质地块中广泛发育花岗质片麻岩(包括石英闪长质、花岗闪长质和花岗质片麻岩), 与星星峡群、卡瓦布拉克群副变质表壳岩系为侵入接触. 尾亚变质地块花岗闪长质片麻岩(IW11-1)中自形柱状锆石U-Pb同位素不一致线上交点年龄为1218±17 Ma, 下交点年龄为426±26 Ma. 花岗质片麻岩的远围岩-副变质岩石(W05-9)柱状锆石U-Pb同位素不一致线上交点年龄为1216±74 Ma, 下交点年龄为290±15 Ma. 库米什-干沟眼球状花岗质片麻岩全岩Sm-Nd同位素等时线年龄1142±120 Ma, ε_Nd(t) = −4.3. 这些年代学数据表明, 中天山东段各变质地块主要形成于1140 ~ 1220 Ma, 并伴有近同期的变质作用. 中天山东段这些花岗质片麻岩的Nd亏损地幔模式年龄(T_DM)和ε_Nd(t)值表明它们形成于幔源岩浆与壳源岩浆不同比例的混合, 形成于中元古代晚期活动大陆边缘构造环境. 尾亚-星星峡、帕尔冈塔格和库米什-干沟变质地块的地质年代学、Sm-Nd同位素地球化学特征的相似性表明它们曾经是一个统一的更大变质地块, 其形成与Rodinia超大陆的聚合作用密切相关, 被后期地质作用所分离.     

南京葫芦洞石笋δ13C对冰期气候的复杂响应与诊断

文中重建了南京葫芦洞内距今75~10 ka期间7支石笋δ¹³C的时间变化序列, δ¹³C曲线在重叠时段均具有一致性波动形式. 在最后一个冰期/间冰期旋回, δ¹³C值变化幅度达6‰, 反映了C3/C4植被类型变化对δ¹³C的主控作用. 然而, 在末次冰期格陵兰冰心记录的DO暖事件时(千年尺度), δ¹³C与指示降水变化的δ¹⁸O呈反相关, 主要反映了快速渗水条件下洞穴岩溶水对土壤CO₂溶解量的降低. 据同期生长石笋δ¹³C和δ¹⁸O对比分析, 石笋碳同位素动力分馏程度与生长速率有关. 进一步研究发现, 本区末次冰消期植被类型变化滞后于降水变化约700年.     

南岭东段中生代强过铝花岗岩成因及其大地构造意义

南岭东段中生代强过铝花岗岩以含白云母±富铝黑云母±电气石±石榴石等高铝矿物、不含堇青石为显著特征. 它们中的代表性岩体的岩相学、地球化学、Nd同位素和颗粒锆石U-Pb年代学的研究结果表明, 它们形成于228~225 Ma和159~156 Ma两个时段, 分别属于印支期和燕山早期, 具有低ε_Nd(t)值(−10.6~−11.1), 高A/CNK, Rb/Sr比值和t_DM值(1887~1817 Ma), 以及明显的稀土元素(REE)四分组效应(TE_1,3=1.13~1.34)等特点. 结合邻区相关岩体的地质学、岩石学与年代学资料, 说明南岭东段印支期强过铝花岗岩形成于印支主碰撞运动(258~243 Ma, 发生在中南半岛)之后约20 Ma的后碰撞的伸展构造环境, 而燕山早期的则形成于由古太平洋构造域制约的弧后伸展环境; 两个时期强过铝花岗岩形成的间歇期J₁, 是华南从特提斯构造域向古太平洋构造域转换的过渡时期; 两个时期强过铝花岗岩具有类同的地质、地球化学特征, 因为它们都是当时被加厚的南岭地壳(约≤50 km)在减薄、降压、导水条件下, 由早元古代沉积变质岩部分熔融产生的岩浆结晶形成.     

冈底斯西缘早三叠世牙形石的发现及淌那勒组的建立

在冈底斯地层分区西缘的狮泉河一带采获早三叠世牙形石, 共获5个牙形石属(形式属): Pachy-cladina, Neohindeodella, Cornudina, Hadrodontina和Hibbardella sp., 从而确认该地层分区西缘存在早三叠世沉积, 并新建淌那勒组. 这一成果为冈底斯地层分区三叠纪地层划分及古地理重建、为冈底斯由古生代岛弧向中生代岛弧的演进和过渡补充了重要资料.     

广西杨堤剖面上泥盆统弗拉阶-法门阶之交磷质微球粒的发现及其地球生物学意义

利用醋酸酸解法处理广西桂林杨堤剖面上泥盆统弗拉阶-法门阶(F-F)之交的样品,获得了大量保存完好的磷质微球粒.其直径为150?m左右,球状、扁球状或椭球状,球体外表面光滑,并发育脐状浅凹,球体为实心,内部由浅色的磷灰石和深色的有机质相间分布形成同心环带结构.所有磷质微球粒与牙形刺共同保存,而磷质微球粒的丰度明显低于同层位的牙形刺.显微激光拉曼微区分析表明:磷质微球粒的外壳和内核的拉曼光谱特征分别与牙形刺Palmatolepis sp.的齿片和齿台十分类似.此外,磷质微球粒的富集与藻类生物繁盛在时间上基本一致,而滞后于海水营养盐激增.基于磷质微球粒与牙形刺在丰度的相关性、成分的相似性以及与鱼类耳石在形态和结构特征方面的相似性,本文认为磷质微球粒可能是牙形动物的"耳石",其形成可能与海水富营养化有关.晚泥盆世陆源输入的增加、海底热液活动以及缺氧的底层海水上涌等活动可能导致了海水营养盐富集,并由此诱发菌藻类生物的繁盛,从而可能刺激了牙形动物分泌磷质微球粒—牙形动物"耳石".本文以磷质微球粒为纽带揭示了生物-环境之间的耦合关系,为晚泥盆世F-F之交的生物灭绝成因提供了新的证据.     

华南二叠系卡匹敦阶高分辨率浮点年代标尺

基于详细的生物地层学研究,以磁化率为古气候替代指标,对广西来宾铁桥剖面卡匹敦阶地层开展时间序列分析,建立高分辨率浮点年代标尺(FPTS).结果表明,磁化率记录了铁桥剖面中二叠世晚期沉积序列中的米兰科维奇旋回,卡匹敦阶上部磁化率突然增加与峨眉山玄武岩喷发和卡匹敦晚期全球性海退有关,这些事件导致同期沉积物中碎屑物质增加.铁桥剖面瓜德鲁普—乐平统界线附近磁化率和蓬莱滩剖面(乐平统底界GSSP)表现出一致的变化趋势,具可对比性.利用多窗谱法(MTM)和傅里叶变换(FT)从磁化率序列中识别出五个米兰科维奇周期:长偏心率周期(E2,405ka)、短偏心率周期(E1,100ka)、长地轴斜率周期(O2,44.1ka)、长岁差周期(P2,20.95ka)和短岁差周期(P1,17.7ka).对比基于E2周期建立的磁性地层磁化率(MSS)带和标准参考带(SRZ),建立整个沉积序列的高分辨率(200ka)FPTS,提出卡匹敦阶的时限为3.85 Ma(存在+0~0.28 Ma误差),整段沉积序列的平均沉积速率为2.91cm·ka-1.同时计算出卡匹敦阶内部七个牙形石带的时限,从最短26.6ka到最长2.3 Ma.另外,估算出峨眉山大火成岩省喷发启动时间为262.67 Ma,位于瓜德鲁普—乐平统界线之下1.42 Ma.     

造山带内古地磁研究——以苏宏图早白垩世火山岩为例

对苏宏图早白垩世火山岩的岩石磁学研究发现, 该地区早白垩世火山岩以假单畴(PSD)磁铁矿为主要载磁矿物且在热退磁温度300~585℃之间可获得一稳定的特征剩磁方向. 7个古地磁采样点揭示出其平均方向为D/I= 23.6°/56.0°, a ₉₅ = 2.3°, 对应极位置为l_p= 71.1°N, f_P = 200.5°E, A₉₅ = 2.7°. 镜下观察表明作为主要载磁矿物的磁铁矿具有较完整的四方形或多边形, 无内反射和后期蚀变现象, 因而很可能携带了熔岩流喷发冷凝时期的原生剩磁方向. 将这一结果与欧亚大陆主要块体相应古地磁结果进行对比, 可以发现在早白垩世, 西伯利亚板块、内蒙古褶皱带和华北块体在动力学上已成为整体, 这对认识天山-兴蒙造山带的形成和演化是有意义的.     

蒙古南戈壁中洛霍考夫阶(泥盆系)牙形刺的首次发现

蒙古南戈壁新金斯特(Shine Jinst)地区Ulaan-Shand 剖面的查干安普拉格(Tsagaanbulag)组以前曾划归志留系(文洛克统至普里多利统). 但在Tsagaanbulag组及其上部的阿曼采尔(Amansair)组发现了非常重要的牙形刺, 包括Lanea omoalpha, Amydrotaxis johnsoni, “Ozarkodina” planililingua, Pedavis sp., 清楚地指明这两个组应当归下泥盆统中洛霍考夫阶. 中洛霍考夫阶的海相地层在中国和蒙古国广泛分布. 志留系文洛克统和洛德罗统下部的海相地层在蒙古是否存在是值得注意的问题.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性, 以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集, δ¹³C_carb正偏移, δ¹³C_org<&#8722;28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育. 克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ¹³C_carb多为负值, δ¹³C_org为&#8722;24‰~&#8722;28‰, 指示有机质埋藏量低, 生烃潜力差, 稀土元素分异弱, 沉降速率较快, 多属浅水高能氧化环境, 不利于烃源岩发育. 利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

西准噶尔萨吾尔地区A型花岗岩的地球动力学意义: 来自岩石地球化学和锆石SHRIMP定年的证据

萨吾尔地区地处新疆阿勒泰地区吉木乃县及塔城地区和丰县, 位于哈萨克斯坦-准噶尔板块北缘. 区内酸性侵入岩较发育, 其中恰其海岩体、阔依塔斯岩体的岩石学和地球化学特征具有A型花岗岩的特征, 进一步的判别表明它们属于A2型花岗岩, 侵位于板块碰撞后或造山后期(后碰撞阶段)的张性构造环境中. 岩体具轻稀土富集的右倾稀土元素配分模型, δEu较低, Nd, Sr和Pb同位素显示出其幔源特征, O同位素组成δ ¹⁸O值由于与大气水的同位素交换而较低. 锆石SHRIMP U-Pb年龄分析表明, 恰其海岩体结晶年龄为290.7 ± 9.3 Ma(1σ), 阔依塔斯岩体结晶年龄为297.9 ± 4.6 Ma(1σ ), 时代上均属于早二叠世初. A2型花岗岩恰其海岩体和阔依塔斯岩体的产出, 表明西准噶尔萨吾尔地区在早二叠世初处于后碰撞阶段的伸展期. 西准噶尔萨吾尔地区的A型花岗岩可以归入乌伦古富碱火成岩带. 研究区早二叠世后碰撞A型花岗岩的确定为区域早二叠世地壳的垂向增生提供了新的证据.