国际新元古代年代地层学研究进展与发展趋势

国际地层委员会末元古系分会1989年正式成立以来,经过各国地层古生物学家近十五年的努力,国际末前寒武纪年代地层学研究已取得很大进展.全球末元古系的正式名称--埃迪卡拉系(Ediacaran)以及埃迪卡拉系的底界层型已经国际地科联批准,在国际地层委员会2004年版"国际地层表"中被正式应用(Gradstein et al.,2004).本文综合近年来国际地层委员会末元古系分会有关文件和部分委员的有关建议,对国际新元古代年代地层学研究的进展与未来发展动向作一概要介绍,以期引起国内晚前寒武纪地层古生物学者的广泛关注.     

华南埃迪卡拉系底部钾质斑脱岩的岩石地球化学特征及其地质意义

我国华南扬子地台不同地区（湖北宜昌、安徽休宁）埃迪卡拉系底部的盖帽碳酸盐岩中均保存有浅色粘土岩层。岩石薄片和扫描电镜观察,以及X射线衍射分析表明,这些粘土岩层以伊利石和伊/蒙混层矿物为主,同时含有港湾状熔蚀石英、高温透长石及岩浆锆石等斑晶矿物。X荧光光谱仪和ICP-MS等离子质谱仪等地球化学元素分析表明,这些粘土岩层具有相似的元素组成和配分模式,以高K₂O、低TiO₂,富含Nb、Ta、Zr、Hf、Th、Y等亲石元素为特征,Al₂O₃/TiO₂、Zr/Hf 和Ti/Th 值均指示了酸性火山灰的性质,同时稀土元素配分模式与花岗岩较为相似。岩石学和地球化学特征表明,这些浅色粘土岩层是火山喷发事件形成的钾质斑脱岩。通过两处剖面的对比,可以将安徽休宁地区的钾质斑脱岩年龄限制在大约635Ma左右。岩浆判别图指示了这些钾质斑脱岩的原始岩浆为高钾亚碱性流纹英安岩;依据微量元素特征和构造环境判别图,初步认为原始岩浆形成于大陆弧环境。这些钾质斑脱岩在区域上的分布,表明我国扬子地台埃迪卡拉纪早期发生了广泛的火山活动,“雪球地球”事件的结束可能是导致这期以钾质斑脱岩为代表的火山喷发事件的诱因。     

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.     

华南埃迪卡拉（震旦）系年代地层划分方案及其层型剖面

依据华南峡东标准剖面的地球化学和多重地层划分对比资料,2014年全国地层委员会发布了埃迪卡拉（震旦）系年代地层划分暂定方案。该方案近年来已经受到来自生物地层学和同位素地质年代学研究所获得的新成果、新认识的挑战,迫切需要推出新的具体划分方案,建立新的阶一级层型剖面,作为华南乃至全国埃迪卡拉系的对比划分标准。为此,本文建议在埃迪卡拉纪以生物地层学为主确立年代地层单元的划分标准,提出在华南分别建立埃迪卡拉系上统和下统的顶阶层型剖面,即江川阶和瓮会阶。本文推荐了这两阶的相关顶、底界线层型剖面及标志化石、推测年龄和内部细分的化石带;其次初步设计了新的埃迪卡拉系、统、阶年代地层格架（地层柱）,提议待定的上、下统及其余各阶名称,指明今后重点工作、细致研究的层型剖面和对比区域。     

贵州东南区埃迪卡拉系层序地层格架

贵州地区的埃迪卡拉系由陡山沱组和灯影组构成,其中陡山沱组以硅质岩为主,灯影组以泥晶白云岩为特征。选取典型剖面进行层序划分,通过空间追索和对比,建立研究区埃迪卡拉系层序地层格架。层序地层格架的建立表明：从陡山沱组到灯影组构成一个总体向上变浅的沉积序列,该序列组成一个二级构造层序,并进一步划分为5个三级层序。二级层序及其所包含三级层序具有相似的相序组构,体现出“旋回含旋回”的特征。从浅水台地区到深水盆地区,灯影组白云岩不存在白云岩相变为灰岩的现象,可能从另一个角度表明这套白云岩就像陡山沱组底部的“帽白云岩”那样是原生白云石沉淀作用的产物,并且可能反映了“帽白云岩”所指示的前寒武纪晚期“极端温室效应”的延续。     

建议在我国统一使用全球通用的正式年代地层单位——埃迪卡拉系（纪）

震旦系（纪）的涵义屡屡变更,争论不断,出现过许多问题。系名Sinian（震旦系）和系的“层型剖面”都是在选取“末元古系”的正式名称和“金钉子”的国际竞争中没有得到多数国际学者支持的候选名称和候选剖面。我国最新正式修订的“震旦系（纪）”与全球年代地层（地质年代）单位埃迪卡拉系（纪）的概念完全相当。系一级的全球单位一旦正式...     

柴达木盆地茫崖凹陷井下下第三系的年代地层学与气候地层学研究

根据裂变径迹测年及氧同位素序列与深海记录的对比,对茫崖凹陷(尤其是狮子沟构造)井下下第三系以前的地层划分方案及时代进行了修正:路乐河组形成于 67—59Ma B.P.,应归属于早古新世及其以前,下干柴沟组形成于59—43Ma B.P.,应归属于晚古新世及早、中始新世,上干柴沟组形成于43—24Ma B.P.,应归属于晚始新世及渐新世.     

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。     

华南埃迪卡拉系斜坡相带碳稳定同位素特征

为验证碳稳定同位素特征在不同沉积环境的变化,选择了斜坡相带张家界田坪埃迪卡拉系剖面进行碳同位素的研究,系统采集了110件碳酸盐岩样品,并在中国地质调查局同位素地球化学开放研究实验室通过MAT-251质谱仪完成了碳、氧稳定同位素测试。测试结果显示,张家界田坪埃迪卡拉系剖面所记录的碳稳定同位素曲线,除了陡山沱组底部的负异常外,和任何已知的这一时期的碳同位素曲线均有较大的差异。从陡山沱组二段中下部开始,δ13 C表现为长期稳定的正漂移。大致在4.0‰附近波动,变化幅度在2.0‰~6.0‰之间,这一趋势一直延续至灯影组二段的中部,随后δ13 C逐渐减小,并在灯影组三段中部降至负值。从田坪剖面所处的古地理位置等因素的综合考虑,该剖面陡山沱组碳同位素δ13C值既受控于氧化还原界面的迁移,同时,也叠加了碳酸盐岩风化作用的影响;而灯影组的碳同位素δ13C值则更多地受控于海平面的变化。     

华南南华系年代地层学研究进展

华南南华系对应于国际上的成冰系,关于其沉积时限长期存在争议。近十余年来,通过高精度锆石U-Pb定年,已经基本敲定南华系的重要时间节点。长安组底界年龄被限定在ca. 717 Ma,莲沱组顶部沉积时间被限定在ca. 714 Ma。长安冰期中期暂时冰退的时间被限定在ca. 690 Ma,冰期终止时间限定在ca. 659 Ma。小行星撞击地球可能导致了长安冰期中期的暂时冰退,这期间形成的风暴沉积构造和丘状交错层理可以提供最直接的沉积学证据。结合世界其它地区报道的年龄,斯图特（长安）冰期的起止时间限定在了717~659 Ma。马力诺（南沱）冰期的启动时间被大致限定为649 Ma,终止时间被限定在ca. 635 Ma。结合世界其它地区年龄数据,马力诺冰期的启动时间可限定在649~639 Ma。随着后续工作的深入,马力诺冰期的启动时间范围应会被进一步缩小。华南南华系沉积时限的准确厘定对于理解全球成冰纪地质－生物－环境事件具有重要意义。马力诺冰期持续时间约14 Myr,远远小于长安冰期的持续时间（约58 Myr）。冰期末期大规模岩浆作用是导致这两次冰期持续时间不同的直接原因。通过模拟计算发现,扬子北缘裂谷岩浆作用可以促使马力诺冰期提前2~5 Myr结束。

     

华南伊迪卡拉纪宏体生物群的古地理分布及意义*

伊迪卡拉纪（635—542Ma）是前寒武纪全球大规模末次冰期（Marinoan）结束后至寒武纪“生命大爆发”之前一段重要的地质时期,由于受到新元古代气候和环境剧变的影响,真核生物乃至多细胞生物迅速演化、分异,出现显著的适应辐射。中国华南的伊迪卡拉系——震旦系陡山沱组和灯影组及其相当地层代表着这一特殊地史时段的沉积,地层记录完整,岩相环境多样,化石产出丰富,是深入研究伊迪卡拉（震旦）纪（Ediacaran/Sinian）地层划分及全球对比、探讨早期多细胞生物起源和辐射的理想地区之一。其中,扬子台地边缘相地层中出露丰富的宏体化石材料,分异显著,具有较为独特的组合面貌。近年取得的研究成果表明华南宏体化石群中也含有澳洲伊迪卡拉生物群和俄罗斯白海生物群的典型分子。作者总结了前人关于华南伊迪卡拉纪岩相古地理的研究成果;重点展示了近年来开始研究的贵州江口“翁会生物群”、云南“江川生物群”的宏体化石;简要记述了华南伊迪卡拉系中以“庙河生物群”为代表的若干宏体生物群的古地理位置及其宏体化石组合特征,据此提出了华南伊迪卡拉纪丰富多样的宏体生物群基本发育在扬子台地边缘碎屑岩至碳酸盐岩相的过渡带和斜坡带;各生物群宏体化石的组合面貌受沉积微相的制约,存在一定的变化规律。宏体化石记录表明在这一时期,伴随着显著的气候和环境变化,不仅发生了一系列重要的生物演化事件,比如：多细胞藻类和后生动物普遍开始出现多样化发展,为寒武纪生命的演化辐射奠定了生态基础;而且在华南地区已经形成了一个全新的浅海生态系统,以浮游和底栖真核藻类为主的海洋初级生产者大量繁盛,尤其是丰富的多细胞藻类可能成为前寒武纪末期至寒武纪早期主要的生烃植物类群。     

渝北巫溪鱼鳞剖面灯影组鲕粒沉积特征及其地质意义

鲕粒是恢复古海水性质和古环境的重要载体。通过对巫溪鱼鳞剖面震旦系地层的实测,发现该剖面鲕粒发育于灯影组二段上部,且可以划分为两个鲕粒层。底部鲕粒层(鲕粒层A)厚约5.5 m,顶部鲕粒层(鲕粒层B)厚约1.4 m,两个鲕粒层之间为厚约2.4 m的泥—粉晶云岩。显微特征表明,鲕粒虽然完全白云石化,但纹层特征保存良好。鲕粒类型以泥—微晶鲕为主,同心鲕和同心—放射鲕次之,其余类型鲕粒发育较少。研究区灯二段鲕粒云岩为台地浅水鲕粒滩沉积,同心鲕和同心—放射鲕指示较强的水动力条件,泥—微晶鲕发育于水体相对较为安静的环境,而破碎再生鲕则可能与风暴事件相关。保存清晰的纹层可能表明鲕粒云岩是早期拟晶白云石化后的产物,因此灯影二段上部鲕粒白云岩是研究前寒武海水性质的良好载体。鲕粒纹层以同心状和同心—放射状主,指示灯影期海水性质可能为文石海。     

华南峡东地区埃迪卡拉（震旦）纪年代地层划分初探

华南峡东地区埃迪卡拉纪地层连续,出露完整,化石丰富,顶、底界线清楚,是世界上同时代地层最具代表性的序列之一,也是解决埃迪卡拉纪年代地层划分、竞争相关界线层型剖面的最理想地区之一。根据近年来峡东地区埃迪卡拉系的同位素年代学、生物地层学和化学地层学等方面的研究积累,本文以生物地层序列(生物演化阶段)为基础标志,以碳稳定同位素组成的重要变化界面为辅助标志,对峡东地区埃迪卡拉纪地层进行年代地层的划分,提出2统5阶方案。下统名称建议用峡东统,下分九龙湾阶和陈家园子阶;上统名称建议用扬子统,下分吊崖坡阶、第四阶和第五阶。在此基础上,根据生物地层和碳稳定同位素地层学的特征,初步探讨了与其他地区埃迪卡拉系的对比关系。这一划分和对比方案只是目前研究的阶段性认识,更完整的划分对比意见还有待今后的进一步完善。     

华南震旦系陡山沱组磷质震积岩及其与多细胞生物群相关性初探

埃迪卡拉纪（震旦纪）陡山沱期是Rodinia超大陆裂离的重要地质时期,是多细胞生物起源和发展的重要转折时期和磷质聚集时期,也是化学、气候和环境变化的剧烈时期。液化岩脉、液化角砾岩、脉化变形构造、以及阶梯状层内断层等磷质震积岩的发现,表明扬子地区在陡山沱期晚期至少发生过两次以上的地震事件。地震构造运动将地球内部积累能量快速地释放,可能是磷质来源和热水活动一种重要的方式或通道。海水中磷等无机营养盐分的增加,海水温度的升高,有利于多细胞生物的起源和发展,同时多细胞生物的繁盛又有利于磷的聚集。     

湘中震旦纪—寒武纪之交硅质岩地球化学特征及成因环境研究

震旦纪(埃迪卡拉纪)—寒武纪之交华南地块处在伸展扩张的构造背景下,在扬子板块东南缘发育了广泛的硅质岩沉积。湘中地区发育了自震旦系陡山沱组、留茶坡组及寒武系牛蹄塘组连续的深水相沉积,岩性以层状硅质岩为主,夹炭质、硅质页岩。通过对硅质岩的主量、稀土元素的地球化学特征分析表明,本区硅质岩Si O2含量极高(普遍92%),Al/(Al+Fe+Mn)比值普遍大于0.6,稀土元素澳大利亚后太古代平均页岩(PAAS)标准化配分曲线显示中—弱Ce负异常且有明显的重稀土富集特征。震旦纪陡山沱期硅质岩样品中Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.34~0.54、0.05~0.10、38.00~51.44;灯影期硅质岩样品中Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.70~0.85、0.06~0.37、35.91~46.79;寒武纪初期硅质岩样品中的稀土元素地球化学特征与灯影期相似,Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.58~0.78、0.26~0.40、34.75~45.58。湘中地区震旦纪—寒武纪之交的硅质岩地球化学特征显示本期硅质岩为正常的海水沉积成因,整体受热液和陆源影响较小,但从震旦纪陡山沱期至寒武纪初期陆源输入有增加趋势,硅质来源可能与硅质浮游生物有关,硅质岩沉积环境始终保持在深水盆地中,湘中地区沉积盆地符合被动大陆边缘伸展型盆地特征。     

黔东北伊迪卡拉（震旦）纪陡山沱期的古地理环境

南沱冰期后的伊迪卡拉纪陡山沱期,全球海平面逐渐上升,宏体生物群（包括蓝田生物群、瓮会生物和庙河生物群等）广泛出现在扬子地区,使扬子地区陡山沱期的古地理研究成为目前研究的热点之一。在黔东北江口一铜仁地区的陡山沱组中产有丰富的宏体生物（“瓮会生物群”）和圆柱状叠层石,同时通过对遵义一铜仁陡山沱组多剖面岩性及岩性组合特征的分析和研究,认为在江口德旺地区可能存在有隆起的大陆边缘,其东侧为大陆边缘前缓斜坡相,西侧为半封闭台地相。     

Carbon Isotopic Evolution of the Late Ediacaran Gaojiashan Biota on the Northern Yangtze Platform,South China

Metazoan fossils in the Gaojiashan Biota are famous for being well preserved and may provide new insights into the early evolution and skeletonization of Metazoans. We are studying the isotopic compositions of organic and carbonate carbon from a sequence of sedimentary rocks at the Gaojiashan section, northern Yangtze Platform, Shaanxi Province of China. Organic carbon isotope values display a range between –30.8‰ and –24.7‰ with clear stratigraphic variations. Carbonate carbon isotope data vary between 0.1‰ and +6‰. Positive δ13C values from sediments with Gaojiashan biota reflect temporal variations in carbon turnover, i.e. an increasing in photosynthetic carbon fixation followed by an increasing subsequent fractional organic carbon burial, and that related to bio-radiation such as increasing algae, bacteria, and original creatures productivity in biomass. These secular variations are interpreted to reflect perturbations of the regional carbon cycle, specifically changes in the fractional burial of organic carbon, and discuss the relationship between Gaojiashan biota and paleoenvrionmental variation.