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。     

塔里木盆地西南缘叶城地区新元古代冰期事件

新元古代冰期事件记录了“雪球地球”事件重要的地质信息。塔里木盆地周缘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。由于发育多套新元古代火山岩,盆地东北缘库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩地层时代已获得较多年代学数据约束;但盆地周缘其他地区新元古代冰碛岩地层公开报道年代学数据较少,不能准确限定其沉积时代,导致冰期事件对比存在争论。为此,本文选择塔里木盆地研究程度较低的西南缘叶城地区新元古代冰碛岩地层,开展岩石学、同位素年代学、岩石地球化学等研究,明确其冰期沉积特征,约束其沉积时代,开展冰期事件对比,讨论古气候风化条件等。南华系波龙组和雨塘组冰碛岩地层具有较低的化学蚀变指数(CIA),分别代表新元古代2次寒冷的冰川气候记录。冰川沉积及其相邻层位的碎屑锆石U-Pb年代学数据显示,波龙冰期的起始年龄晚于(710±13) Ma,与全球Sturtian冰期对应;雨塘冰期的起始年龄不会早于(656±18) Ma,其结束年龄可被南华系顶界年龄635 Ma或上覆震旦系库尔卡克组碎屑锆石年龄(634±9) Ma限定,与全球Marinoan冰期对应。     

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

湖南湘潭湘锰组黄铁矿Fe同位素初步研究

<正>新元古代晚期,出现了两次全球性冰期事件,被称为"雪球地球"事件(Hoffman and Schrag,2002)。两次冰期的间冰期海水性质对深刻认识地球早期生物演化具有十分重要的意义。扬子地区广泛发育的南华系包括了从Sturtian冰期到Marinoan冰期的连续沉积,是全球最完整的间冰期地层,系     

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...     

鄂西走马地区大塘坡组顶部泥岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄及其地质意义

地球在新元古代经历了Rodinia超大陆的聚合和解体,并发生了Sturtian和Marinoan两期全球规模的冰川事件。华南地区南华系古城组和南沱组冰碛岩分别对应Sturtian冰期和Marinoan冰期沉积记录,大塘坡组属于其间冰期沉积。对鄂西走马地区大塘坡组顶部泥岩中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb定年,锆石具有高Th/U比值(0.47～1.69),并显示明显的振荡环带,为岩浆成因;62颗锆石的62个数据点分析,获得的60个谐和年龄分布在651～2435Ma,主要峰值为～794Ma。最年轻单颗锆石U-Pb年龄651±7.7Ma,结合前人研究认为华南地区Marinoan冰期启动时间应晚于651Ma;碎屑锆石为亲扬子型,可能来自鄂中古陆和扬子北缘;分布最集中的751～851Ma年龄段内～850Ma峰值记录了扬子地台与华夏褶皱带碰撞拼合事件,而～820Ma、～800Ma、～760Ma等峰值则揭示了与Rodinia超大陆解体有关的幕式岩浆活动。     

晚古生代冰期研究进展

晚古生代冰期作为地质历史时期重要的地质事件,已成为目前地质学研究的热点之一。由于冰期事件在不同纬度地区表现不同,其沉积响应及相应的地质变化也就有明显的差异。国际上对不同纬度地区的冰期事件进行了详细研究,包括对高纬度地区的冰成岩地层学、中低纬度地区海平面变化及旋回地层学,以及低纬度地区的稳定同位素研究。系统总结了全球晚古生代3次冰期事件在不同纬度地区的沉积响应及其他地质变化规律,主要冰期记录包括冈瓦纳大陆冰成岩,中、低纬度地区全球冰川型海退事件,无机碳同位素全球同步性正漂移事件,以及大气中CO_2浓度变化,并进一步阐述了晚古生代冰期事件规模、演替规律及与全球气候和地质演化的关系。在此基础上提出了冰期研究中存在的问题和未来研究展望。     

渝东南新元古界千子门组沉积时代和构造背景——锆石U-Pb年龄及地球化学制约

新元古代全球范围内出现了2次主要的冰期事件,分别是Sturtian冰期和Marinoan冰期。渝东南秀山地区发育与上述2次冰期对应的冰川沉积,分别为南沱组(Marinoan冰期)和千子门组(Sturtian冰期)。笔者通过对千子门组砂岩锆石运用LA-ICP-MS进行定年,测得其206 Pb/238 U年龄为736~2 726Ma,其中28个测点数据非常集中,在736~890Ma,平均值为834Ma。其最小值736 Ma限定了Sturtian冰期千子门组的沉积起始时间,且与湘东南江口冰期起始时间(734±4)Ma在误差范围内几乎一致,二者可以对比。而834 Ma则记录了物源区与四堡—晋宁运动有关的岩浆活动。所有样品ICV值介于0.85~1.74(平均值为1.23),表明黏土矿物较少,受再沉积作用的影响较小。同时其CIA值介于43~69(平均值为57),表明千子门组沉积环境特征为寒冷、干燥,低程度化学风化。利用SiO2-K2O/Na2O和K2O/Na2O-SiO2/Al2O3构造环境判别图解,结合稀土元素配分曲线,判定千子门组很可能形成于活动大陆边缘环境。     

大洋有孔虫中硼同位素研究与大气pCO_2的重建

大气二氧化碳浓度(pCO2)的变化在全球气候演化中起着重要的调节作用,重建古大气pCO2的变化历史,有助于预测和研究未来的全球气候变化。大洋有孔虫中的硼同位素比值能够反映海水酸碱度的变化,从而为重建大气二氧化碳浓度的变化历史提供了一种新的手段。文中首先简要回顾硼同位素的研究现状,利用硼同位素重建大气二氧化碳浓度变化的原理依据,在此基础上,测试分析了西赤道太平洋806孔全新世和末次冰期最盛期Globigerinoides ruber样品中的硼同位素,得到该地区全新世和末次冰期最盛期大气二氧化碳体积分数分别为(276.7±24)×10-6(2s.d.)和(178.4±16)×10-6(2s.d.),与极地冰心记录吻合得很好。大洋有孔虫中的硼同位素是一个非常有潜力的古海水酸碱度替代指标。     

大洋有孔虫中硼同位素研究与大气pCO2的重建

大气二氧化碳浓度(pCO2)的变化在全球气候演化中起着重要的调节作用,重建古大气pCO2的变化历史,有助于预测和研究未来的全球气候变化。大洋有孔虫中的硼同位素比值能够反映海水酸碱度的变化,从而为重建大气二氧化碳浓度的变化历史提供了一种新的手段。文中首先简要回顾硼同位素的研究现状,利用硼同位素重建大气二氧化碳浓度变化的原理依据,在此基础上,测试分析了西赤道太平洋806孔全新世和末次冰期最盛期Globigerinoides ruber样品中的硼同位素,得到该地区全新世和末次冰期最盛期大气二氧化碳体积分数分别为(276.7±24)×10-6(2s.d.)和(178.4±16)×10-6(2s.d.),与极地冰心记录吻合得很好。大洋有孔虫中的硼同位素是一个非常有潜力的古海水酸碱度替代指标。     

晚新生代黄土高原风尘序列的粒度和沉积速率与中国北方大气环流演变

文章以风尘沉积的粗粒和细粒组分与季风和西风环流的联系为基础,利用黄土高原中部的洛川剖面、西峰剖面和灵台剖面的粒度和沉积速率记录,讨论了晚新生代中国北方季风环流和西风环流的演变历史,总结了这一时期大气环流演变的基本规律和大气环流演变的动力机制.研究表明,自8～7Ma风尘沉积发育至5Ma左右,西风环流和季风环流都有减弱的趋势;自5Ma以来,西风环流和季风环流的强度都在逐步加强;与此同步,季风环流对风尘沉积的贡献增加,而西风环流对风尘的贡献逐渐减小,这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关;大气环流的这种趋势变化在8～7Ma,3.4Ma和1.2～0.9Ma这几个时期存在着突变,可能反映了青藏高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响.中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是,低空季风环流在冰期加强,在间冰期减弱.西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和青藏高原原面的性质有关.黄土高原的风尘记录在万年尺度和千年尺度的气候事件上都表现出相当明显的区域差异,可能主要与局部地形的大气环流效应有关.     

塔里木板块上元古界火山岩SHRIMP定年及其对新元古代冰期时代的制约

新疆库鲁克塔格地区贝义西组顶部火山岩锆石的SHRIMP定年结果为732±7Ma,它表明贝义西冰期的上限。考虑该组杂砾岩之下火山岩已有的定年结果,贝义西冰期的时限为740~732Ma。综合上元古界三层火山岩SHRIMP定年结果,可以明确地将库鲁克塔格地区上元古界四个含杂砾岩的组限定在三个时间段内,即740Ma到732Ma的贝义西组,732Ma到615Ma之间的阿勒通沟组和特瑞爱肯组,以及615Ma到542Ma之间的汉格尔乔克组,这些年龄段代表了库鲁克塔格地区新元古代各冰期的时代范围。与冰期有关的同位素年代学资料分析表明,贝义西冰期可与Kaigas冰期对比; 阿勒通沟冰期和特瑞爱肯冰期可能与Sturtian冰期和Elatina冰期对比; 而汉格尔乔克冰期和Gaskiers冰期可以对比。     

华南扬子陆块成冰纪冰川作用的启动时限及其全球对比*

江口冰期和南沱冰期是华南地区引人注目的2次成冰纪冰川事件,但其确切启动时间及其全球对比关系仍未有定论。为此,对桂北地区成冰系(南华系)长安组底部和南沱组底部冰成杂砾岩开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。长安组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于958—717 Ma,显著峰值为720、753、805及848 Ma,最年轻一组 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄的加权平均值为719.6±6.1 Ma,可解释为长安组最大沉积年龄;南沱组碎屑锆石U-Pb 年龄集中分布于987—649 Ma,显著峰值为650、720、753、779、803、823及848 Ma,最年轻一组 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄的加权平均值为649.3±6.2 Ma,可解释为南沱组最大沉积年龄。结合已发表的相关年龄数据可知,江口冰期很可能启动于ca.715 Ma,与塔里木、阿拉伯—努比亚、劳伦等陆块的Sturtian冰川作用高度同步;南沱冰期的启动应晚于650 Ma,与西伯利亚、澳大利亚、劳伦等陆块的Marinoan冰川作用基本同步。另外,碎屑锆石U-Pb年龄谱与CL图像显示,长安组和南沱组的物质来源主要为下伏新元古界岩浆—沉积记录,揭示出冰川对下伏地层的强烈刨蚀作用和华南新元古代幕式构造岩浆热事件。扬子陆块成冰纪冰川刨蚀作用可能与Rodinia 超大陆“裂离”有关的强烈伸展活动存在联系,并可能持续至Marinoan 冰期结束。     

北半球大冰期(约2.73 Ma)前后北太平洋风尘沉积突变

距今约2.73 Ma,北半球高纬地区冰盖急剧发展,北半球大冰期来临,成为最引人注目的事件。北半球大冰期成因已有诸多解释,其中之一是大陆干旱化加剧,输入到大洋的粉尘增多引起海洋铁肥效应增强和生物量增多,吸收了更多大气CO2,使得地球变冷和冰盖增加。作为全球第二大粉尘释放中心,亚洲内陆干旱区释放的粉尘是北太平洋沉积物中主要陆源组分之一。开展北半球大冰期前后西北太平洋沉积物记录的亚洲粉尘研究,有助于深入认识风尘铁肥效应对北半球大冰期形成的可能贡献。文章依据大洋钻探计划(Ocean Drilling Program,简称ODP)198航次西北太平洋1208钻孔(共钻取沉积物392.3 m;本研究深度121.3 m至130.1 m,时间段为2.62 Ma至2.85 Ma)北半球大冰期前后的高分辨率(约2500年)样品,提取了沉积物中的"风尘组分",计算了风尘通量,研究了风尘通量变化和海洋生产力之间的关联。研究结果显示,约2.73 Ma以来,1208钻孔风尘通量快速增加,已发表的该孔的海洋生产力也表现出快速增加,海水表面温度也快速降低,说明粉尘对海洋的铁肥效应可能是触发北半球大冰期形成的重要因素。文章还测试了"风尘组分"的Nd和Sr同位素,研究了粉尘物源变动。结果显示,塔克拉玛干沙漠是北半球大冰期前后1208钻孔粉尘的主要物源,其中2.73 Ma至2.85 Ma期间Nd和Sr同位素波动较大,推测与火山灰含量较多和戈壁粉尘沉积有关,位置偏北的西风可能是部分戈壁粉尘长距离运输至北太平洋的主要营力。2.73 Ma以来,北极冰盖大量发育,西风位置南移,主要运输塔克拉玛干沙漠粉尘至北太平洋,使得Nd和Sr同位素波动较小,但其中2.72 Ma至2.70 Ma期间出现的Nd同位素偏正、Sr同位素变小很可能是火山灰的突然大量沉积造成的。     

华南扬子陆块成冰纪冰川作用的启动时限及其全球对比

江口冰期和南沱冰期是华南地区引人注目的 2次成冰纪冰川事件,但其确切启动时间及其全球对比关系仍未有定论。为此,对桂北地区成冰系(南华系)长安组底部和南沱组底部冰成杂砾岩开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。长安组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于958—717 Ma,显著峰值为720、753、805及848 Ma,最年轻一组206Pb/238U年龄的加权平均值为719.6±6.1 Ma,可解释为长安组最大沉积年龄;南沱组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于987—649 Ma,显著峰值为650、720、753、779、803、823及848 Ma,最年轻一组206Pb/238U年龄的加权平均值为649.3±6.2 Ma,可解释为南沱组最大沉积年龄。结合已发表的相关年龄数据可知,江口冰期很可能启动于ca.715 Ma,与塔里木、阿拉伯—努比亚、劳伦等陆块的Sturtian冰川作用高度同步;南沱冰期的启动应晚于650 Ma,与西伯利亚、澳大利亚、劳伦等陆块的Marinoan冰川作用基本同步。另外,碎屑锆石U-Pb年龄谱与CL图像显示,长安组和南沱组的物质来源主要为下伏新元古界岩浆—沉积记录,揭示出冰川对下伏地层的强烈刨蚀作用和华南新元古代幕式构造岩浆热事件。扬子陆块成冰纪冰川刨蚀作用可能与Rodinia超大陆"裂离"有关的强烈伸展活动存在联系,并可能持续至Marinoan冰期结束。     

中国南华系的范畴、时限及地层划分北大核心CSCD

南华系是2000年第三届全国地层委员会审议通过,介于震旦（埃迪卡拉）系和青白口系之间的一个系级年代地层单位,地层范围是原震旦系下统含有新元古代冰积杂砾岩的地层。“南华系”名称来源于刘鸿允先生称谓的“南华大冰期”。由于近年来在华南和新疆获得了大量南华系SHRIMP锆石U—Pb年龄资料,结合莲沱组及其相当层位碎屑建造中发现指示寒冷气候的化学地层证据,南华系底界确定为出现新元古代最早冰期寒冷事件杂砾岩或与之相当的碎屑岩建造的下界;同时依据在华南和新疆所获得的南华系同位素年龄和化学地层资料,以及南华系所出现冰期或寒冷事件的地层序列,将南华系自下而上划分为下、中、上三统。下统时限为725～780Ma,中统时限为660～725Ma,上统时限为635～660Ma。南华系的下、中、上三统分别相当全球新元古代Kaigas冰期（≈770～735Ma）,Sturtian冰期（≈715～680Ma）,Marinoan冰期（≈660～635Ma）。依据目前的同位素年龄资料,南华系底界年龄被厘定为780Ma;顶界年龄即震旦系底界年龄为635Ma。     

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。     

皖南新元古代两次冰期事件

新元古代的冰期事件一直是地质界研究的热点之一。包括中国在内 ,世界许多地区新元古代地层中普遍发育有一至两层冰碛岩 ,有的地区甚至可以见到三层冰碛岩 ,在冰碛岩之上往往有碳酸盐岩盖层 ( Cap Carbonate)。通过对皖南休宁新元古代冰碛岩的岩石地层学 ,以及碳、氧稳定同位素化学地层学的研究 ,证实了休宁新元古代地层存在两期冰川的记录 ,并通过与国内外同时代典型地层剖面的对比 ,认为休宁蓝田剖面的两层冰碛岩可能分别相当于 Sturtian冰期和 Marinoan冰期的沉积 ,其时代分别约为 710— 73 0 Ma,5 90— 60 0 Ma     

湘西托口地区南华系沉积地层学研究及其地质意义

一般认为,华南南华系是指板溪群之上、陡山沱组之下的一套地层,其时限大致为720~635Ma。湘西托口地区的南华系原来被划分为江口组和南沱组,由于江口组的停用以及高精度年代学资料的缺乏,加上古沉积环境恢复研究程度较低,严重制约了新一轮南华系区域地层对比与岩相古地理重建。通过对该地区南华系及相关地层的野外地质调查、区域地层对比和碎屑锆石U-Pb同位素测年等研究,认为该区南华系可以被重新划分为滨岸冰融相长安组、障壁岛相富禄组、滨岸冰融相古城组、潮坪相大塘坡组和冰海大陆架相洪江组;其中,长安组和古城组的沉积时代分别晚于732 Ma和705 Ma。结合相关资料研究初步认为,富禄组应同大塘坡组一样属于间冰期沉积;华南南华纪可能至少发生过三次冰川事件,即长安冰期(732 Ma~?)、古城冰期(705~670 Ma)和南沱冰期(651~635 Ma)。     

华北地台中元古界雾迷山组浅海脉冲式增氧

氧气对真核生物的起源和早期演化至关重要,但是有关元古宙中期大气和浅海氧气浓度的限定却分歧很大,目前存在持续低氧(<0.1%~1%现代大气水平,PAL)、相对高氧(>4%PAL)和动态波动等多种观点。为了进一步揭示真核生物集中分布的浅海水体的氧化还原条件,文中选择华北中元古界雾迷山组四段下部环潮坪碳酸盐岩为研究对象,通过稀土Ce异常重建当时正常浪基面之上海水的氧化还原状态。结果表明,雾迷山组四段下部1段厚约150m的碳酸盐岩地层(~1480-1475Ma)具有明显的Ce负异常(Ce/Ce^*=0.82±0.11,n=10),而下伏和上覆地层均为具弱Ce正异常的碳酸盐岩,可能代表了1次持续时间约5Ma的浅海脉冲式增氧过程。该层段的脉冲式增氧可能表明元古宙中期浅海氧气浓度存在频繁波动,并非处于稳定的低氧或相对高氧平台状态。该研究成果有助于进一步确定元古宙中期浅海氧化还原状态和演变特征,并为探讨海水氧化还原状态对早期真核生物演化的影响提供重要信息。