南华系建系问题探讨

南华系的研究与关于成冰系的研究配合不多,把南华系简单地理解为原震旦系下统,侧重于原震旦系下统底界年龄的测定,把国外给定的关于"成冰系"的起始年龄值(即850Ma)看得过重,忽略了它的不确定性。对于作为南华系主体的新元古代冰期地层的研究比较薄弱,与国际冰川沉积学研究水平差距大。为此,有必要根据界线层型剖面的要求开展建系工作,重点深入研究新元古代冰川沉积地层的基本特征,包括层序地层学、同位素地层学、磁性地层学、岩石地层学、化学地层学、生物地层学和年代地层学等,明确其内涵,寻找全球对比的界线标志。建议以贵州黎平肇兴剖面为代表开展候选层型剖面和层型点所需内容研究。     

伊犁地区果子沟南华系塔里萨依组冰碛岩顶部花岗斑岩年龄及其意义

西天山东北段伊犁地厌的果子沟-科古琴剖面发育了新元古代3套冰碛岩,自下而上为库鲁铁列克提组(下冰碛岩)、别西巴斯套组(中冰碛岩)和塔里萨依组(上冰碛岩).前人研究认为塔里萨依组冰碛岩与库鲁克塔格地区的汉格尔乔克组对比.本文报道了侵入于塔里萨依组顶部的花岗斑岩中岩浆锆石(206)Pb/(238)PbU年龄为(642±5)...     

新疆东天山雅满苏镇北一带南华纪冰碛岩地质特征及意义

近年东天山开展的1∶25万区域地质调查工作在雅满苏镇北新发现一套冰碛岩,经填图及剖面调查研究,查明该套冰碛岩不整合于一套浅变质碎屑岩之上,与寒武—石炭纪大洋残片混杂产出,冰碛岩中有典型的冰川条痕石、马鞍石、压扭石等。经区域对比,该套冰碛岩组合与库鲁克塔格地区上南华统阿勒通沟组(Nh2a)可对比,下伏的浅变质碎屑岩与下南华统照壁山组(Nh1zh)可对比,初步确定其时代为南华纪。新发现的冰碛岩位于中天山地块北缘,为中天山地块与库鲁克塔格地块同属为塔里木微板块提供了新的证据。     

关于南华系底界年龄780Ma数值的讨论

南华系(成冰系)底界年龄近年来受到国内外的广泛关注。2013版《中国地层表》(试用稿)上采用的是780Ma。本文根据国内外关于南华系(成冰系)底界年龄的最新研究成果和进展,同时结合780Ma数值的依据进一步做了一些分析和讨论并指出这个数据的问题和不足。南华系(成冰系)底界年龄应该是～720Ma。     

贵州丹寨地区南华系地层地球化学特征及其对古气候、古环境的意义

南华系是地球历史上最重要的成冰时期,为了示踪冰期前后的气候与环境的变化,本文通过对南华系细屑岩的化学成分分析,重塑南华系古气候、古环境的演化过程。分析结果显示铁丝坳组具有明显低的CIA指数以及低Ti/Al比值,说明该时期主要以寒冷干燥气候为主,化学风化程度低,物源供应和沉积速率相对较低,为冰期特征,隆里组和大塘坡组具有高的CIA指数以及相对较高的Ti/Al比值,表明该时期主要以温暖湿润气候为主,化学风化程度相对较高,物源供应和沉积速率相对较高,为间冰期特征。南沱组的CIA指数以及Ti/Al比值具有交替变化特征,说明南沱组沉积时期气候存在冷暖交替变化,反映了冰期与间冰期的相互转换特征。另外,在铁丝坳组顶部和大塘坡组的下部以及南沱组中上部,具有一定程度的正Eu异常,说明在南华系沉积时期,存在热液活动,而这种热液活动可能与冰期的消亡存在着成因联系。     

辽宁南华系殷屯组及永宁组冰碛岩沉积特征

通过对辽宁地区出露的新元古代殷屯组、永宁组调查研究取得了新认识,认为辽宁地区存在南华纪地层,以新元古代殷屯组、永宁组为代表,可划分出二次冰川活动（二个冰期和一次间冰期）的沉积,自下而上为殷屯冰期（第一次冰期）、八家子间冰期、河冰期（第二次冰期）.依据殷屯组和永宁组冰碛物组合特点及接触关系,并结合碎屑锆石U-Pb（LA-ICP-MS）同位素测年成果,推测辽宁南华系殷屯组、永宁组形成时代应小于1000 Ma,与南方南华纪形成的时间基本接近或略早（约850 Ma）.     

宜昌三斗坪地区南华系化学蚀变指数特征及南华系划分、对比的讨论

化学蚀变指数(chemicalindexofalteration)最早作为判别源岩区化学风化程度的指标而提出,随后又应用于对沉积物沉积环境的判定。化学蚀变指数的表达式为CIA=n(Al2O3)/[n(Al2O3)+n(CaO)+n(Na2O)+n(K2O)]×100。CaO代表硅酸盐中的CaO,n(CaO)=n(CaO)-n(CO2,方解石)-0.5·n(CO2,白云石)-10/3·n(P2O5)。化学蚀变指数研究样品的选取极为重要,最佳岩性为细碎屑岩,需要清除成岩过程中钾交代作用的影响。用成分变异指数(ICV)来判别沉积再循环作用和沉积物成分被改造的程度。用A—CN—K三角图解来判别物源区的源岩性质和样品钾交代的特征及其风化趋势。宜昌三斗坪地区南华系CIA研究表明该区南华系下统莲沱组下部的CIA值在50~65之间(干燥寒冷),上部为65~75之间(温暖潮湿)和顶部为55~60之间(干燥寒冷);南华系上统南沱组的CIA值基本在60~65之间(干燥寒冷),近顶部两个样品的CIA值达70(温暖潮湿)。上述CIA值变化表明本区南华纪经历自老到新由冰期干燥寒冷—间冰期温暖潮湿—冰期干燥寒冷沉积环境的变化过程。本文据此提出了新的扬子古陆南华系新的划分和对比方案。     

扬子地区江口冰期地层的划分对比与南华系层型剖面

我国南方扬子板块是国际上新元古代冰期地层最具代表性的地区之一,冰期记录出露广泛,研究程度较高,为国内外学者所关注。当前,国际上普遍认为新元古代主要有两次全球性大冰期,一般以澳大利亚的Sturtian和Marinoan冰期为代表,扬子地区的南沱冰期和江口冰期与之相对应。但是,围绕扬子地区冰期地层的划分对比一直存在较大争议。关于上冰期的对比,虽然曾出现过不同的意见,但随着南沱组年龄数据的获得看法已趋于一致。目前主要分歧来自对下冰期和间冰期的认识。我国目前通常使用的名称,如“长安冰期”、“富禄间冰期”和“古城冰期”等与国际上的认识有差异,对新建的“南华系”地层划分和对比产生了不同的理解。根据扬子地区地质工作的多年积累和研究的成果,以“江口群”取代原“江口组”,使之成为扬子地区代表下冰期沉积的统一地层单元,江口群涵盖了下冰期的长安组、富禄组及与之相关的地层单元;扬子地区的下冰期相应地称为“江口冰期”,与国际上的Sturtian冰期可以很好地对应,含义更完整。我国南方对应于Sturtian和Marinoan冰期的是江口冰期和南沱冰期。湘黔桂地区的新元古代冰期地层保存最完整连续,其中贵州黎平县的肇兴剖面可考虑作为新元古代冰期地层的候选层型剖面。     

中南地区南华纪地层序列及对重大地质事件的响应

罗迪尼亚超大陆裂解、雪球地球、锰铁成矿作用耦合是南华纪重大地质事件。中南地区南华纪地层广泛分布,自北而南沉积类型丰富,本文以冰期沉积、锰矿层和铁矿层为标志,以同位素年龄为格架,厘定了南华纪岩石地层和年代地层序列,自北而南对比了超大陆裂解事件、斯图特冰期、马里诺冰期、成锰事件、成铁事件、火山事件和早期生命演化事件沉积的差异性。本文认为中南地区南华系表现为两次冰期和一次间冰期的沉积特征,下铁上锰、南铁北锰的时空格局揭示了裂谷的演化历程。建议进一步聚焦南华系存在的关键地质问题,加强锰铁成矿作用与全球重大地质事件的响应关系调查研究,为新一轮找矿突破战略行动提供理论支撑。     

新疆库鲁克塔格地区新元古代南华纪与震旦纪冰期划分与研究

库鲁克塔格地区以发育南华纪和震旦纪冰川沉积驰名中外,从1928年瑞典地质学家诺林发现后,多年来中外地质学者在该地区进行了冰碛专题研究工作,并划分了三个冰期。2003至2006年,通过艾日斯克斯达坂幅、恰克马克铁什幅、金龙沟幅1∶5万区域地质调查,重新确认库鲁克塔格地区南华纪和震旦纪冰川沉积为四个冰期和三个间冰期。     

贵州松桃大塘坡地区南华纪早期冷泉碳酸盐岩地质地球化学特征

贵州松桃大塘坡地区的南华系是研究古代天然气渗漏及冷泉碳酸盐岩的理想地区之一.该区冷泉碳酸盐岩由两类岩石组成: 一是两界河组含砾砂岩中(Sturtian冰期早期) 的白云岩丘或透镜体; 二是之上的大塘坡组第一段黑色含锰岩系中的似层状或透镜状菱锰矿矿体及少量白云岩透镜体.该地区冷泉碳酸盐岩的碳同位素具明显的负偏特征, 充填在菱锰矿矿石气孔中的沥青碳同位素为-30.98‰, 并具有异常高的硫同位素正值.结合冷泉碳酸盐岩的空间分布、古天然气渗漏构造、菱锰矿的沉积有机质等特征分析, 认为其与现代冷泉碳酸盐岩的特征十分相近.两界河组的白云岩丘是目前所发现的最古老的冷泉碳酸盐岩, 与在它之上的菱锰矿矿体是同一个古天然气渗漏系统中不同时期的冷泉碳酸盐沉积.天然气泄漏形成的冷泉与大塘坡组烃源岩的形成关系密切.      

新疆库鲁克塔格南华纪成矿体系特征

新疆库鲁克塔格地区南华系地层层序十分发育,该区南华系有3次冰川活动的沉积记录; 该区与Rodinia 超大陆裂解有关的构造岩浆事件发生时限为830～630 Ma; 区域内分布的且干布拉克蛭石矿和兴地Ⅱ号铜镍矿床与南华纪的Rodinia超大陆裂解有关; 库鲁克塔格地块在南华纪可能是华南板块的边缘块体,它与华南板块上大范围分布的同期火成岩为Rodinia超大陆裂解时地慢柱活动的产物。     

扬子西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石物源示踪及其地质意义

扬子板块西北缘碧口微地块华严寺地区碧口群之上发育一套含砾沉积地层,其确切沉积时限对研究该区域的沉积—构造演化具有重要意义。本文对该套地层中的2件砂岩样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结果显示,锆石晶型较好,无色透明,磨圆度较差,具典型岩浆生长振荡环带和韵律结构,Th/U比值为0.28~3.6,锆石U-Pb年龄介于706~2489 Ma之间。存在3个主要的年龄组：新元古代年龄组（706~951 Ma）,占92.9%,显著峰值为850 Ma和843 Ma;中元古代年龄组（1017~1080 Ma）,占2.6%;古元古代年龄组（1628~2489 Ma）,占4.5%。最小年龄组为706~715 Ma（峰值为711 Ma）,结合区域地质和研究资料,华严寺地区沉积地层时代应属于南华纪,沉积时限约为720~635 Ma,物源区主要包括扬子板块西北缘碧口微地块以及南东侧的后龙门山构造带和汉南—米仓山微地块。新元古代晚期碧口微地块及扬子板块西北缘后碰撞—裂解阶段,华严寺地区南华纪沉积为碧口微地块及邻区新元古代岩浆岩在边缘裂谷环境中快速堆积形成。

     

南华冰期的底界讨论:来自沉积学与同位素年代学证据

目前国内对于我国新元古代南华系划分的分歧很大,主要原因之一在于对板溪群及其相当层位地层的构造属性及其上限年龄的认识存在较大差异,为此,在详细的沉积学调查的基础上,对湘黔桂地区典型丹州群和下江群(与板溪群相当)有关剖面上顶部地层沉凝灰岩开展了锆石年代学研究.沉积学调查表明,板溪期沉积地层与上覆南华冰期沉积地层之间的转换界面清晰,界面上下岩性、结构、构造、沉积相特征迥异,显示板溪群和上覆南华纪冰期沉积期间存在明显的沉积—构造转换过程.而板溪晚期沉凝灰岩的锆石U-Pb同位素年代学研究则表明,板溪群及其相当层位的上限年龄均趋向于720 Ma,这与Sturtian冰期的启动年龄718 Ma接近.因此,基于沉积盆地演化的阶段性、全球性重要古气候演化的区域可对比性以及同位素年代学分析,将南华冰期启动年龄设定为720 Ma是恰当的,将我国南华系底界置于江口冰期沉积层系之底也是合理的,这为我国南华系底界GSSP的选定提供了重要的年代学和沉积学约束.     

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.     

重庆秀山小茶园锰矿南华系大塘坡组古环境*

认识渝湘黔地区南华系的沉积构造背景可以为该地区锰矿勘探提供新的依据,基于此,文中对重庆秀山小茶园锰矿ZK0606钻孔的南华系千子门组和大塘坡组开展了系统的沉积环境和地球化学分析。沉积相分析结果表明,该套地层共可划分出冰水浅海、局限边缘盆地和浅水陆棚3种沉积环境。地球化学分析结果表明,研究区大塘坡组稀土元素总量较高、富轻稀土元素、具Eu负异常,结合Al₂O₃/(Al₂O₃+Fe₂O₃)、Al/(Al+Fe+Mn)值等,推测其形成于被动大陆边缘背景。根据微量元素含量及其比值(U、V、Mo、V/Cr)等推测,大塘坡组一段沉积于缺氧—贫氧沉积环境,而大塘坡组二段逐渐过渡到氧化沉积环境;根据Al/Ca值、化学蚀变指数(CIA)等指标分析,该套地层自下而上化学风化强度逐渐增大、陆源碎屑供给增多,这可能与Sturtian冰期结束、气候变暖和海平面迅速升高有关。综合上述分析结果认为,重庆秀山小茶园锰矿主要产出于大塘坡组一段下部相对深水厌氧的局限边缘盆地环境中。     

桂北地区南华系沉积物源分析——来自碎屑锆石U-Pb年龄的证据

江南造山带西南部是扬子克拉通新元古代地层发育较完整的地区之一。其中,桂北地区的南华系地层自下而上依次为:长安组、富禄组、大塘坡组和黎家坡组,沉积厚度从几十米到几千米不等,总体趋势是西厚东薄。本文对长安组、富禄组、黎家坡组的5个样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试。其中长安组碎屑锆石U-Pb年龄存在一个峰值,峰值区间为724~972Ma之间,最年轻的年龄加权平均值为746±5Ma(n=19),指示南华系长安组沉积年龄可能介于746~780Ma之间;富禄组碎屑锆石U-Pb年龄有三个峰值,主峰为705~936Ma,两个次峰分别为1823~2163Ma和2241~2673Ma之间;黎家坡组下部121109-3样品的碎屑锆石主峰值为1966~2118Ma,两个次峰为724~921Ma和2221~2688Ma;中部121109-4样品碎屑锆石主峰值为1813~2192Ma,两个次峰为748~944Ma和2296~2726Ma;上部121109-5样品碎屑锆石主峰值为1984~2193Ma,两个次峰为653~1007Ma和2215~2675Ma。桂北地区南华系长安组、富禄组、黎家坡组5个样品的年龄峰值区间相近,但主峰和次峰有明显的区别,反映了三个组沉积地层主要物源可能来自不同的地区,并经历了不同的沉积环境。碎屑锆石年龄分布特征反映了在653~1007Ma之间扬子克拉通东南缘、江南造山带西南部的桂北地区有强烈的岩浆活动,可能与Rodinia超大陆的聚合和裂解事件有关,而1792~2261Ma的岩浆活动则与Columbia超大陆的聚合和裂解事件相对应,2298~2500Ma碎屑锆石年龄可能暗示在扬子克拉通南缘存在古元古代基底,少量大于2500Ma的锆石年龄表明在扬子克拉通南缘还存在太古宙基底物质。5个样品均缺少1100~1300Ma格林威尔造山时期的记录,说明江南造山带并非处在Rodinia超级大陆的中心。总之,扬子克拉通南缘及江南造山带西南部至少经历了三期强烈的构造-岩浆热事件,这三期事件在桂北地区的南华系沉积地层中均有非常清楚的记录。     

伊犁科古琴山地区南华系沉积特征研究

西天山伊犁科古琴山地区出露较完整新元古代南华纪地层,自下而上为库鲁铁列克提组、吐拉苏组和别西巴斯套组,可划为两个冰期和一个间冰期沉积.下冰碛地层库鲁铁列克提组为一套冰碛砾岩、含砾凝灰岩组合.上冰碛地层别西巴斯套组岩性主要为冰碛砾岩、含砾凝灰质岩屑砂岩.两冰碛地层间间冰期沉积吐拉苏组主要为一套粉砂岩、细砂岩和凝灰岩沉积.通过岩相学分析,认为研究区南华系整体处于浅海陆棚环境,伴有冰川作用和火山活动.可划出冰川沉积相、海相和火山喷发相3种沉积相,其中冰川沉积相又可细划为基底冰碛岩亚相、冰前滨海亚相和冰筏海洋亚相.海相主要划为浅海碎屑沉积亚相和浅海碳酸盐岩亚相.     

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。