新元古代冰期及其年代

新元古代在全球范围内出现了几期冰期事件,称之为“雪球地球”事件。这种剧烈的环境变化带来此后地球上生命演化的一次飞跃。“雪球地球”事件的核心是全球冰期的同时性,需要同位素地质年代学的证据。新元古代末期两次主要的冰期事件是Marinoan冰期和Sturtian冰期,其中Marinoan冰期结束于635Ma;Sturtian冰期可能发生在710～720Ma,已发表的年龄数据限定它在670Ma之前结束。Marinoan冰期后的Gaskiers冰期发生在580～590Ma。对华南的古城、铁丝坳、长安组、江口组等进行进一步精确定年,将对限定Sturtian冰期持续时间和Cryogenian、南华系的下限年龄具有重要意义。     

塔里木陆块新元古代冰期事件研究进展与展望

新元古代地球各圈层的耦合过程具有明显的阶段性特征,自老而新分别以广泛的岩浆作用、全球性的冰期事件和早期生命的迅速分化并繁盛为标志,地质年代表据此将这三个地史阶段分别命名为拉伸纪、成冰纪和埃迪卡拉纪.其中,成冰纪Sturtian冰期的启动时代和Marinoan冰期的消融时代,是标定新元古代3个"纪"级单元的直接依据.因而,成冰纪冰期事件的期次、规模、时代和成因问题,始终是地球科学领域近30年来的基础和热点课题.现有资料显示,成冰纪的两次剧烈冰室气候结束之后,地球迅速进入了极度温室环境,这种剧烈的摆动即"极端气候事件".目前已有数种模型描述了大气CO2含量的变化对"新元古代极端气候事件"的控制作用;另外,对于杂砾岩、冰碛岩和块状冰碛岩各自蕴含的地质意义,也有学者开始重视并加以区分.地处我国西北地区的塔里木陆块,在东北缘的库鲁克塔格、西北缘的阿克苏-乌什-柯坪、西南缘的叶城一带,均出露了南华-震旦纪的杂砾岩记录.前期研究显示,塔里木陆块不同地区的新元古代冰川作用记录,存在岩性组合(如盖帽碳酸盐岩的发育与否)、沉积相、期次和时代等方面的巨大差异.与其他地区相比,出露于叶城一带的恰克马克力克群波龙组和雨塘组冰碛岩,目前缺少有效的年代学约束,也缺乏系统的块状冰碛岩化学成分研究.本文认为,以波龙组、雨塘组的块状冰碛岩为实例,开展全球同期块状冰碛岩的对比研究和综合分析,可以恢复相应时期地壳表层物质的基本组成特征,为理解新元古代极端气候事件的触发机制,提供直接证据.     

华北陆块新元古代-中生代沉积盆地划分及其构造演化

在华北陆块区进行构造-地层区划的基础上,对华北陆块中元古代-新元古代、早古生代、晚古生代、三叠纪-早侏罗世、中侏罗世-白垩纪5个大地构造阶段不同构造-地层区内的沉积盆地类型、充填序列和时空演化过程进行了分析、讨论.中-新元古代是华北周缘裂谷发育期.寒武纪-早、中奥陶世,华北广泛发生沉降并接受海侵,形成几乎广布全华北的碳酸盐岩台地.晚奥陶世-泥盆纪,华北整体抬升,遭受剥蚀,沉积缺失.石炭纪-二叠纪,华北陆块再次发生沉降并接受海侵,形成广阔的陆表海海陆交互相沉积,至晚二叠世华北陆块进入陆相盆地发展阶段.中生代,华北陆块陆内构造运动活跃,普遍形成与火山活动相伴的断陷盆地、坳陷盆地和拉分盆地.      

攀西麻粒岩锆石U—Pb年代学：新元古代扬子陆块西缘地质演化新证据

攀枝花-西昌(攀西)麻粒岩一直被认为是扬子陆块西缘变质程度最高和最古老的结晶基底岩石。最近从麻粒岩中获得的单颗粒锆石U-Pb测年结果表明,攀西麻粒岩的原岩可能形成于古元古代晚期(1870±24 Ma)。17件锆石U-Pb的谐和年龄(858-778 Ma)可能是麻粒岩受新元古代地幔柱活动影响,在快速冷却和抬升过程中发生角闪岩相退变质作用的时代。这一时间正是全球Rodinia超大陆由汇聚转变为裂解地球动力学系统发生改变的重要时期。     

扬子陆块西北缘早新元古代俯冲增生过程的岩浆记录

华南早新元古代俯冲相关岩浆作用记录为揭示罗迪尼亚超大陆边缘陆块的聚合及增生过程提供了重要制约。本文聚焦华南扬子陆块西北缘出露的早新元古代岩浆作用记录,总结梳理了其年代学框架、地球化学特征以及同位素特征,查明了其源区性质和岩石学成因、并探讨了不同阶段岩浆记录所对应的构造环境。结果表明,扬子陆块西北缘约1.0~0.9 Ga岩石具有与新生岛弧岩浆类似的微量元素特征,强不相容元素的含量略低于大陆弧,并且具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成和略低于地幔值的锆石δ18O值,这些特征指示约1.0~0.9 Ga岩浆岩最有可能形成于洋内弧环境。相比之下,约0.9~0.83 Ga岩浆岩具有与平均上地壳类似的微量元素特征,富集强不相容元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,并且具有富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,锆石δ18O值与地幔值相当或略高,指示其可能形成于大陆弧环境。此外,镁铁质岩石全岩Nd和锆石Hf同位素随年龄的长期变化趋势揭示了地幔源区性质周期性地富集和亏损,这可能是由于俯冲带间歇性地前进和后撤引起的挤压–伸展构造体制的不断交替所致。本文结果为扬子陆块西北缘新元古代早期的构造演化历史和俯冲增生动力学机制提供了制约。     

扬子陆块南部新元古代煌斑岩锆石U-Pb年龄及构造背景

鹤峰煌斑岩大地构造上位于江南造山带北缘、扬子陆块南部,是鄂西南地区唯一的岩体,本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及微量元素测试方法对其形成时代进行厘定,并利用锆石微量元素探讨其形成构造环境。结果表明：（1）岩体206Pb/238U加权平均年龄为839±5 Ma（MSWD=2.1,n=24）,形成时代为新元古代;（2）岩体锆石都具有较高稀土元素总量、重稀土元素（HREE）富集、轻稀土元素（LREE）亏损、强烈的Ce正异常和Eu负异常特征,与岩浆锆石的特征一致;在Y-U/Yb图中显示形成于靠近洋壳的陆壳锆石区域,在锆石微量元素构造环境判别图解中,大部分样品点落入火山弧环境区域,少量样品点落入板内环境区域。综合分析认为,鹤峰煌斑岩形成于晋宁期弧后盆地伸展环境,可能与华夏陆块向扬子陆块俯冲过程中发生俯冲板片的折断、拆沉引发深部地幔上涌的动力学机制有关。     

扬子陆块南北缘新元古代火山-沉积岩系研究现状与问题

罗迪尼亚超大陆形成与演化是新元古代全球地质演化的重要事件.作为罗迪尼亚超大陆的重要组成部分,扬子陆块及周缘青白口纪早期经历了俯冲碰撞增生过程,青白口纪晚期至震旦纪则处于大规模裂解阶段.本文梳理了扬子陆块北缘、中部、东南缘新元古代火山-沉积岩系在地层序列、地质时限、构造背景等方面存在的不同认识,尽管存在争议,跨越扬子陆块...     

华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启时间新证据

苏雄组为华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启初期的火山喷发产物,其形成时限可为制约裂谷盆地开启时间提供新证据。本文对川西汉源九襄地区新元古代苏雄组流纹岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定。结果显示,测试样品锆石U-Pb谐和年龄为853 ±2 Ma（N=13;MSWD=3.1）,加权平均年龄为853 ±4 Ma（N=13;MSWD=2.2）。新的年龄数据表明,苏雄组的底界年龄应该下延至ca. 850 Ma,扬子西缘新元古代裂谷盆地开启时间应更改为ca. 850 Ma,与全球超级地幔柱上涌和Rodinia超大陆裂解时间基本同步。     

新元古代扬子—华夏陆块拼合带：来自华南重磁异常的启示

扬子和华夏两大陆块是构成华南大陆的最基本单元, 但它们的拼合带位置（尤其是西延位置）是人们长期争论的焦点。本文以国家专项“深部探测技术与实验研究”探测得到的深反射地震剖面以及华南大陆的地质资料为约束, 对重、 磁异常作地壳构造融合解译, 追踪扬子—华夏陆块拼合带。由于华南大陆广泛发育具有剩磁多期、 多类的火山—侵入岩, 本文将磁异常换算为受剩磁影响小的解析信号作构造解译, 减小剩磁造成的地质解释偏差。研究认为, 扬子与华夏两陆块的拼合带东界为鹰潭—萍乡—衡阳—贺州—北海一线, 而西界为宜昌—张家界—铜仁—都匀—百色一线, 鹰潭以东和以北的拼合带位置因为受大规模岩浆岩的干扰而不清。     

扬子西缘新元古代中期裂谷作用:来自年代学与沉积学的新证据

华南新元古代沉积盆地演化与Rodinia超大陆裂解存在紧密联系,但仍缺乏精细刻画.对扬子西缘澄江组开展了系统的碎屑锆石年代学和沉积学研究.澄江组砂岩的碎屑锆石U-Pb年龄主要为新元古代（870~780 Ma）,少数为前新元古代（2 850~1 010 Ma）,最显著的峰值为820 Ma,最年轻一组碎屑锆石206Pb/238U年龄加权平均值为804.5±5.4 Ma.结合已发表年龄数据,将澄江组沉积时限进一步限定为800~720 Ma.物源分析揭示澄江组的新元古代碎屑锆石剥蚀自邻近的新元古代岩浆岩,而前新元古代锆石可能来自于邻近新元古代岩体的剥蚀或地层的沉积再循环.扬子西缘新元古代中期沉积盆地具有由冲积扇相逐渐过渡为前扇三角洲相的沉积演化序列,最终形成了具有裂谷充填特征的“楔状地层”.这种沉积超覆演化过程在整个华南新元古代裂谷系普遍存在,指示在800 Ma左右华南全面进入裂谷盆地成熟阶段.      

扬子克拉通拉伸系莲沱组年代框架与沉积过程

扬子克拉通保存的独特拉伸纪晚期碎屑岩建造为研究新元古代中期演化提供了绝佳素材,内部丰富的凝灰岩夹层和同位素年龄也为扬子克拉通新元古代中期演化提供有效的年代学约束。然而扬子克拉通拉伸系莲沱组内部演化缺少年代学约束,制约了拉伸纪晚期扬子克拉通的沉积演化研究。本研究通过野外地质调查,采用LA-ICP-MS技术获取莲沱组底界(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄为763.1±6.2 Ma,莲沱组下部陆相地层中获得(鹤峰)的凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄761.8±7.1 Ma,莲沱组中下部海陆过渡段获得通山(764.1±3.5 Ma)、长阳(751.5±6.3 Ma)、神农架(752.1±6.5 Ma)三组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄。莲沱组顶部海相地层获得729.6±9.2 Ma(皖南休宁组)、722.4±4.5 Ma(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄,以及城口龙潭河组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄(712.4±6.4 Ma)。这些凝灰岩锆石年龄数据和地层序列表明：820～770 Ma扬子克拉通普遍处于暴露剥蚀环境,770～750 Ma开始沉积陆相-海陆过渡相莲沱组,750 Ma之后扬子克拉通过渡到海...     

塔里木盆地西北缘新元古界层序地层划分及区域对比意义

进行塔里木盆地新元古界层序划分及区域对比,有助于盆地形成早期环境演化研究与深部油气勘探。本文以塔里木盆地西北缘为例,通过新元古界沉积特征详尽剖析,划分了地层序列,进一步结合前人成果,对盆地周缘新元古界层序地层进行了区域对比。结果表明,受塔里木新元古代裂谷盆地演化的“裂陷—裂拗转换—拗陷”三个阶段控制,盆地西北缘新元古界可划分为三个二级层序：层序Sq1形成于成冰纪早期裂陷阶段,由成冰系东巧恩布拉克组和牧羊滩组构成,分布于孤立的小型地垒-地堑盆地,主要发育冰川及浅水陆棚沉积;层序Sq2形成于成冰纪晚期—埃迪卡拉纪早期裂—拗转换阶段,由成冰系尤尔美那克组与埃迪卡拉系苏盖特布拉克组构成,因盆地连通性加强而分布范围增大,发育冰川、潮坪及浅水陆棚沉积;层序Sq3形成于埃迪卡拉纪晚期拗陷阶段,由埃迪卡拉系奇格布拉克组构成,地层向隆起上超且分布范围广,发育碳酸盐岩台地沉积。根据塔里木盆地新元古代沉积-构造演化背景及年代地层格架,盆地西北缘阿克苏地区新元古界三分的层序充填样式可与盆地东北缘库鲁克塔格地区、西南缘叶城地区对比,其中Sq1层序及Sq2层序底部冰川杂砾岩分别与全球成冰纪Sturtian和Mar...     

辽北早白垩世泉头组沉积体系

通过辽北早白垩世泉头组地层研究,提出泉头组沉积层序划分方案:划分为2个层序,11个旋回层序,20个基本层序;总结了层序划分的4种类型及其识别标志;识别出3种沉积体系———湖相三角洲分流河道沉积体系、浅湖相沉积体系、湖相三角洲前缘沉积体系。     

江西吉安—泰和陆相红色盆地沉积体研究

根据在江西省吉泰陆相红色盆地中 1∶5万区调填图的实践 ,提出了沉积体的概念 ,将吉泰盆地中各类沉积体划分为 7种沉积体类型 ,描述了各类沉积体的含意及特征 ,说明了沉积体的调查方法及研究意义     

扬子克拉通北缘神农架南华系莲沱组寒冷气候的沉积学证据:冻融构造*

中国华南新元古代成冰纪斯图特(Sturtian)冰期“前夜”的古气候(温室抑或冰室)环境一直未得到一致的认识。新近在扬子北缘神农架成冰系底部层位莲沱组上部发现一系列软沉积物变形构造,表现为紫红色基质内发育灰绿色砂质脉体群。依据这些脉体宏观—微观形态、结构构造以及地球化学特征等分析认为,它们可能是寒冷气候下的沉积物冻融构造,还或许代表永久冻土的存在。根据形态,将砂质脉划分为2组4种类型,即刚性破裂的网状、枝状脉体与塑性变形的条带状、斑块状脉体。研究结果表明,脉体具有颗粒结构明显、杂基含量低、脉壁边缘颗粒弱定向性和Fe³⁺的亏损特征,脉体曾发生液化流动;脉体与基质间Bi、Pr、W、La等微量元素存在差异,2种不同的稀土元素富集类型否定了成岩后期蚀变成因;河流二元结构、Sr/Ba值介于0.05~0.25之间、V/Ni值介于0.05~0.5之间,均表明它们发育在曲流河的洪泛平原与滨岸环境;脉体与基质的碳氧同位素负异常(δ¹³C_PDB 为-17‰~-14‰,δ¹⁸O_PDB 为-15‰~-13‰)与低CIA值(55~65)揭示了可能的寒冷气候背景。上述一系列地质和地球化学证据都支持扬子北缘神农架南华纪(成冰纪)斯图特冰期开始前寒冷气候的存在,为莲沱组沉积晚期寒冷气候条件的识别和认定,特别是为研究扬子地块的“雪球地球”事件的响应,开辟了新的研究思路与途径,同时也为华南成冰纪冰期的划分及其国内外对比提供了新的沉积地质学标识和科学证据。     

湘黔桂邻区板溪期与南华冰期之间的沉积转换及其地层学涵义

前人一直认为湘黔桂邻区的板溪群及其相当层位的下江群、丹洲群与南华冰期的沉积序列是连续或部分连续的,没有明显的沉积—构造转换界面.本次调查的锦屏隆里剖面、黎平肇兴剖面、从江黎家坡剖面、三江泗里口剖面、罗城黄金友洞剖面等均显示,板溪期与南华冰期的沉积转换非常明显,主要表现是界面上下的地层岩性、岩石结构构造和沉积相类型等迥然不同.其区域表现是:板溪沉积晚期为海退进积序列,从陆块内部到陆块边缘,地层缺失逐渐减少;江口冰期沉积从陆块边缘到陆块内部,显示出明显的渐次海侵上超特征,越靠近边缘早期沉积序列越完整.我们认为这就是前人提出的“雪峰运动”的沉积表现.因此,在扬子东南缘的湘黔桂邻区一带南华系地层序列是相对完整或近似完整的,应是层型剖面和点(GSSP)选择的最有利地区.目前首要问题是要进一步明晰“南华系”含义,而深入研究和探讨南华大冰期沉积前之板溪群及其相当层位地层的构造属性及其与冰期沉积的转换过程则是建立“南华系”的必要前提.     

New U-Pb age constraints on the upper Banxi Group and synchrony of the Sturtian glaciation in South China

The Nanhua basin in South China hosts well-preserved middle–late Neoproterozoic sedimentary and volcanic rocks that are critical for studying the basin evolution, the breakup of the supercontinent Rodinia, the nature and dynamics of the “snowball” Earth and diversification of metazoans. Establishing a stratigraphic framework is crucial for better understanding the interactions between tectonic, paleoclimatic and biotic events recorded in the Nanhua basin, but existing stratigraphic correlations remain debated, particularly for pre-Ediacaran strata. Here we report new Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICPMS) U-Pb zircon ages from the middle and topmost Wuqiangxi Formation (the upper stratigraphic unit of the Banxi Group) in Siduping, Hunan Province, South China. Two samples show similar age distribution, with two major peaks at ca. 820 Ma and 780 Ma and one minor peak at ca. 910 Ma, suggesting that the Wuqiangxi sandstone was mainly sourced from Neoproterozoic rocks. Two major age peaks correspond to two phases of magmatic events associated with the rifting of the Nanhua basin, and the minor peak at ca. 910 Ma may correspond to the Shuangxiwu volcanic arc magmatism, which represents pre-collision/amalgamation subduction on the southeastern margin of the Yangtze Block. The youngest zircon group from the topmost Wuqiangxi Formation has a weighted mean age of 714.6 ± 5.2 Ma, which is likely close to the depositional age of the uppermost Banxi Group. This age, along with the ages reported from other sections, constrains that the Banxi Group was deposited between ca. 820 Ma and ca. 715 Ma. The age of 714.6 ± 5.2 Ma from the top of the Wuqiangxi Formation is indistinguishable with the SIMS U-Pb age of 715.9 ± 2.8 Ma from the upper Gongdong Formation in the Sibao village section of northern Guangxi, South China. It is also, within uncertainties, overlapped with two TIMS U-Pb ages from pre-Sturtian strata in Oman and Canada. These ages indicate that the Jiangkou (Sturtian) glaciation in South China started at ca. 715 Ma instead of ca. 780 Ma and support a globally synchronous initiation of the Sturtian glaciation at ca. 715 Ma.     

扬子西南缘盐边群时代及构造环境: 来自碎屑沉积岩的约束

出露于扬子地块西南缘的盐边群为一套火山-沉积岩系,其深入研究对探讨扬子西缘新元古代构造环境具有重要意义.本文对盐边群中碎屑沉积岩进行了较系统的岩石学、碎屑物质组成和地球化学研究,并从小坪组和乍古组中各选取了1件变质砂岩样品进行锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析.变质砂岩主要由棱角状-次棱角状火山岩岩屑、石英和长石矿物碎屑组成.碎屑沉积岩Al2O3/SiO2值为0.12～0.4,K2O/Na2O值范围为0.14 ～9.45(其中板岩K2O/Na2O值多大于1.0,而变质砂岩中多数样品的K2O/Na2O值小于1.0).所有样品具有轻-中等程度的轻重稀土元素分异((La/Yb)N=1.6 ～9.37),多数样品具有明显的负Eu异常.εNd(t)值范围为-1.77～ +5.01.变质砂岩碎屑锆石U-Pb年龄峰值为900～ 910Ma,同时存在少量太古代-古元古代碎屑锆石.小坪组和乍古组变质砂岩中年轻碎屑锆石206pb/238U年龄加权平均值分别为888±8Ma和884±14Ma.碎屑物质组成、地球化学和锆石U-Pb年龄结果共同表明,盐边群碎屑沉积为近源沉积,物源区主要为岛孤中酸性火山岩和花岗岩.结合关刀山岩体(857Ma)和荒田组玄武岩(880～830Ma)研究结果,进一步限定盐边群的时代为880～830Ma,形成于弧后盆地环境,其沉积物源区为华夏地块向扬子地块俯冲过程中,扬子西南缘形成的火山岛孤.     

扬子地块东缘新元古代造山后构造转化:瓮安穹隆构造岩石与年代学限定

扬子地块Rodinian造山后向伸展作用转化的过程与时间,一直是扬子地块新元古代构造演化的重要科学问题。扬子地块东南瓮安穹隆保存了新元古界板溪群至南华系的完整地层层序与角度不整合接触关系,是回答和理解新元古代造山后构造转化问题的理想区域。对新元古代浅变质板溪群沉积岩和南华纪南沱组沉积层序进行了调查,并采取系列样品进行碎屑锆石U-Pb定年分析和岩石地球化学分析。野外调查表明,南华纪南沱组角度不整合于板溪群之上;年代学分析结果表明,板溪群的沉积时代应在772 Ma之前,而南华纪南沱组沉积时代晚于691 Ma。瓮安穹隆新元古代板溪群沉积岩SiO₂含量中等,SiO₂/Al₂O₃平均值为5.53,K₂O/Na₂O平均值为7.14,TFeO+MgO平均值为3.47%。板溪群物源可能来自上地壳,原岩以长英质物源为主,为活动大陆边缘构造背景,其物源主要来自扬子地块西缘。南沱组沉积岩样品SiO₂含量中等,SiO₂/Al₂O₃平均值为4.69,K₂O/Na₂O平均值为20.41,TFeO+MgO含量平均值为6.64%;碎屑沉积岩稀土元素球粒陨石标准化曲线与上陆壳相似,以轻稀土富集、显著的铕负异常和重稀土平坦为特征。南沱组沉积岩物源可能来自上地壳,原岩以长英质物源为主,有少量中性岩混入,具有裂谷背景特征。综上所述,认为瓮安穹隆板溪群—南沱组地层层序代表了从造山作用向造山后伸展裂谷转化过程,其中板溪群可能与碰撞造山作用对应,主体约在772 Ma结束,而造山后裂谷的形成在691 Ma之后,因此,从造山作用向造山后伸展转化的时间大约为772~691 Ma。     

六盘山晚更新世以来抬升过程沉积响应及环境效应

六盘山构造带夹持于青藏高原与鄂尔多斯地块之间,记录了青藏高原抬升向东北方向推挤的远程效应。关于六盘山抬升过程的研究主要集中在白垩纪及新生代早期,而与人类活动密切相关的晚更新世的研究很少涉及。以盆山响应关系理论为指导,立足于与六盘山相邻的清水河盆地,开展系统的沉积学研究,查明清水河盆地晚更新世的地层序列、沉积充填过程,演绎了六盘山盆地晚更新世以来抬升的过程及其产生的环境效应。研究认为,清水河盆地晚更新世早中期发育2期古湖,以温暖湿润的气候环境为主,晚期由于相邻六盘山的快速抬升,湖水彻底退出了清水河流域,环境逐步开始恶化。晚更新世—全新世清水河流域发育了巨大的六盘山山前冲积扇,该扇体不断沿清水河河谷向东推移,有进一步阻隔清水河形成巨大堰塞湖的趋势。研究成果将为六盘山晚更新世抬升过程研究提供重要依据,为清水河流域的综合治理提供基础地质参考。移动阅读