深海沉积矿产成矿机制研究:进展与展望

深海沉积矿产主要包括富钴结壳、多金属结核、富稀土沉积物等,其中前二者富含钴、镍、铜、稀土等关键金属元素,后者富含中重稀土元素,是可供未来开发的战略性矿产。结壳、结核、深海稀土分别赋存于海山、海盆表面和海底沉积物中,三者的成矿过程存在关联,海水在成矿过程中发挥了重要作用。钴、镍、铜、稀土等关键金属元素基本未形成独立矿物。以往工作多集中对三种矿产展开单独研究,限制了深海成矿过程的整体认识。本文通过梳理国内外学者对结壳、结核和深海稀土三种深海沉积矿产的空间分布、元素赋存状态、富集机制及控矿条件等方面的进展和存在问题,提出以地球系统科学思想为指导,聚焦成矿元素,开展多圈层相互作用下成矿元素的源-运-聚过程和山-盆体系下“结壳-结核-深海稀土”三者时空耦合机制研究,为深海成矿预测提供理论指导。

藏南泽当金鲁地区晚侏罗世—早白垩世放射虫

本文系统描述了产自泽当金鲁乡鲁巴垂附近5块硅质岩样品中保存较好的放射虫化石,共20属26种(含未定种),包括Becus triangulocentrum Dumitrica,Cecrops septemporatus(Parona),Cryptamphorella conara(Foreman),Dicerosaturnalis dicranacanthos(Squinabol),Eucyrtidiellum pyramis(Aita),Hiscocapsa verbeeki(Tan),H.uterculus(Parona),Holocryptocanium barbui Dumitrica,Praeconosphaera sphaeroconus(Rüst)和Tethysetta boesii(Parona)等重要分子。通过与西特提斯地区放射虫化石带的对比,可确定这些放射虫化石组合相当于UAZone 13—UAZone 22带,其时代为晚侏罗世提塘晚期—早白垩世阿普特期。有关雅鲁藏布江缝合带东段蛇绿岩体中的放射虫化石目前只有零星的报道,尚缺乏系统的研究。本文所发现的放射虫化石组合可为雅鲁藏布江缝合带东段泽当蛇绿岩体的时限提供重要的时代依据。

四川江油渔洞子二叠系-三叠系之交两种不同生物沉积之间的生态系突变

四川江油渔洞子剖面上二叠统长兴组顶部出现的群体珊瑚Waagenophyllum sp.是我国所发现的最晚的古生代群体四射珊瑚之一,下三叠统飞仙关组底部微生物岩直接覆盖在它上面,二叠系-三叠系界线成为这两种不同的生物沉积的分界线,它们各自具有一个独特而复杂的生态系统,二者之间为突变关系。在珊瑚层生态系统中的群体四射珊瑚及重要成员真核藻类如裸海松藻、假蠕孔藻等在微生物岩生态系统中完全消失,后者以底栖微生物群落为主,共生生物组合面貌与珊瑚层中的生物组合面貌截然不同,微生物岩生态系的生物个体小型化也是主要变化之一。

四川江油渔洞子下三叠统飞仙关组巨鲕灰岩中疑似蓝细菌及早三叠世疑似蓝细菌的双幕式爆发

二叠纪末海洋生态环境的恶化导致海洋底栖生物的大灭绝及早三叠世蓝细菌的爆发,有关这一时期我国华南蓝细菌化石的报道主要来自早三叠世早期的微生物岩。四川江油渔洞子剖面下三叠统飞仙关组下部巨鲕灰岩中首次发现有丰富的疑似蓝细菌,在种类和结构上与以往所报道的蓝细菌有着明显区别。疑似蓝细菌在巨鲕内和围岩中的富集,表明巨鲕灰岩的成因与疑似蓝细菌的活动有关,与飞仙关组底部微生物岩在成因上有着密切联系,显示早三叠世早期在这一地区发生了疑似蓝细菌的双幕式爆发,同时,暗示着这一地区二叠纪-三叠纪之交至少发生了两次海洋环境恶化及动物灭绝事件。疑似蓝细菌的爆发性生长,对于海洋生态环境的修复和海洋含氧条件的改善,进而为早三叠世末、中三叠世的生物全面复苏、辐射有着重要意义。

藏南桑单林剖面晚古新世放射虫动物群及其地质意义

本文描述的放射虫化石新材料发现于藏南桑单林剖面中部灰绿色硅质岩和硅质泥岩层段,共计21属33种,含5个未定种。通过与北大西洋和南太平洋古新世放射虫化石带进行对比,该放射虫动物群可归为晚古新世RP6 Bekoma campechensis带和RP7 Bekoma bidartensis带,时代为Selandian期至Thanetian晚期。综合剖面岩相、构造特征和已报道的放射虫化石组合,本文认为桑单林剖面是一套构造成因的混杂堆积,可能代表了新特提斯洋俯冲和后期印度-欧亚板块碰撞过程中形成的增生杂岩系。区域上,仲巴-萨嘎-江孜一带发现的晚古新世放射虫动物群和海相玄武岩表明,在晚古新世最晚期(大约56 Ma),西藏南部还存在着较大规模的深海沉积。

四川江油渔洞子下三叠统飞仙关组巨鲕灰岩中超微化石的首次发现及古生态意义

四川江油渔洞子剖面下三叠统飞仙关组下部巨鲕灰岩中首次发现丰富的超微化石,包括疑似超微细菌、疑似颗粒状浮游蓝细菌。它们的大量发现,进一步证明了巨鲕灰岩的成因与细菌的活动有关。同时,文章阐述了与这些超微化石共生在一起的非生物成因的方解石的成因机制。以疑似底栖蓝细菌和疑似颗粒状浮游蓝细菌为主的微体生物建立了一个简单的营养网,共同构筑了这一地区早三叠世早期海洋的古生态系统,它们的爆发性增长,与这一地区曾经发生过的海洋环境恶化及动物灭绝事件有关。

四川江油渔洞子剖面下三叠统飞仙关组底部龙介类的古生态意义

三叠系龙介类化石在欧洲早有报道。在我国四川江油渔洞子剖面下三叠统飞仙关组底部牙形刺Hindeodus pavus带微生物岩中首次发现环节动物龙介类化石Spirorbisphlyctaena,与以蓝菌为主的自养型底栖微生物群落共生,是早三叠世生物复苏的先驱者。

四川江油渔洞子飞仙关组巨鲕灰岩的成因解释——在微观及超微世界里认识华南早三叠世巨鲕灰岩的成因

作为错时相沉积之一的巨鲕灰岩在我国华南早三叠世地层中广泛出现,在寒武纪之后本已消失的这种沉积类型为什么会在早三叠世又重新出现?在四川江油渔洞子下三叠统飞仙关组鲕粒灰岩的底部,产有一套巨鲕灰岩,通过高倍显微镜及扫描电镜的深入研究,首次发现在巨鲕灰岩的鲕粒和围岩中充满丰富的疑似底栖蓝细菌、疑似颗粒状浮游蓝细菌及其他超微化石。根据这些疑似底栖蓝细菌的结构和构造特点,可以划分出下列几种类型:疑似蛛网状蓝细菌,疑似微球状蓝细菌,疑似网格状蓝细菌,疑似蠕虫状蓝细菌,疑似直管状蓝细菌,疑似链状蓝细菌,疑似花瓣状蓝细菌和Renalsis,疑似颗粒状浮游蓝细菌(主要有两种类型:简单的椭球粒和螺旋状球粒)。超微化石包括钙球和铃铛形超微化石。疑似底栖和浮游蓝细菌及其他超微生物的大量繁盛,是二叠纪-三叠纪之交海洋生态环境恶化、海洋底栖动物大灭绝所产生的后果。这一发现不仅使我们在微观世界和超微世界里重新认识巨鲕灰岩的成因,它是生物和沉积两种主要因素共同作用的结果,从而对巨鲕灰岩的时代分布做出了很好的解释;同时,也可以帮助我们重塑当时该地区的海洋古生态系统。