鄂西鹤峰埃迪卡拉系灯影组叠层石及其生态环境讨论

【研究目的】扬子区鄂中台地埃迪卡拉系灯影组赋存丰富的叠层石,但尚未有报道对其进行系统描述。通过识别台地西南端鹤峰白果坪剖面灯影组中的叠层石种类、分析沉积环境,阐述古环境对叠层石形态分布的控制,为后续开展鄂中台地埃迪卡拉纪的叠层石研究提供参考。【研究方法】通过剖面测量和镜下观察,于白果坪灯影组白云岩中识别出平直纹层、Stratifera层状、微波状纹层三种层状叠层石和一种Baicalia柱状叠层石。【研究结果】研究认为上述的叠层石类型分别对应周期性暴露(前两种类型)、潟湖(微波状)和潮间带—潮下带上部(柱状)的生态位。对比与白果坪剖面灯影组同期叠层石的形态及分布规律,可知形成叠层石的微生物群落强烈受控于古水深等环境条件。层状叠层石生态区间宽,柱状及其他形态叠层石仅见于局限地区,多样性较低。【结论】扬子区碳酸盐岩台地长期稳定的大范围潮坪环境造成的广泛分布浅水生态位和局限分布较深水生态位,是导致灯影组沉积期叠层石多样性低的主要原因。

扬子板块埃迪卡拉系(震旦系)陡山沱组层序地层划分与对比

在对扬子板块埃迪卡拉系陡山沱组不同相区的25条代表性剖面野外研究基础上,通过沉积岩石学和岩相序列特征的系统分析,认为陡山沱组沉积时期曾发生3次二级海平面升降事件。依据3个海平面升降转换面,可识别出3个层序底界面：（1）陡山沱组底部与下伏南华系南沱组及其同期层位的冰碛杂砾岩之间的界面;（2）在浅水沉积区陡山沱组中部和上部分别出现喀斯特侵蚀面;（3）在深水沉积区相应层序界面为岩相结构转换面。依据火山灰锆石U-Pb同位素年龄,可将陡山沱组层序地层划分为2个半二级层序或超层序（SS1,SS2和SS3-TST）,其中SS1时限为35Ma（635-600Ma）,SS2时限为35Ma（600-565Ma）,SS3-TST时限为14Ma（565-551Ma）。陡山沱组底部广泛发育的盖帽白云岩底和3个层序内的最大海泛面可以作为4个相对等时面,结合事件沉积标志层,可建立扬子板块陡山沱组从浅水沉积区至深水沉积区等时性二级层序地层划分对比格架。研究结果表明,三峡地区陡山沱组四段式划分方案不适用于整个扬子板块内陡山沱组的区域地层划分和对比。因而,建议扬子板块陡山沱组应该以二级层序地层为基础,结合化学地层和生物地层进行综合划分和对比。陡山沱组新的地层划分对比格架为研究陡山沱组古地理演变和编制该时期高精度的岩相古地理图奠定了基础。

峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组疑源类生物地层序列

峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组自下而上可分4个岩性段:第1段为1.5—5m具帐篷和板裂构造的"盖帽白云岩";第2段是90—120m白云质灰岩夹黑色页岩,富含燧石结核;第3段为40—70m的白云岩夹燧石层和燧石结核;第4段10—20m为黑色碳质页岩夹碳酸盐岩透镜体。根据对该区九龙湾、王丰岗、田家园子、九曲脑、晓峰河、樟村坪等多条陡山沱组剖面的重新调查,确认第2和第3段分别含有不同的疑源类组合,二者被之间出现的δ13C负漂移(EN2)所分隔。下组合以Tianzhushania和高分异的具刺疑源类出现为特征。上组合与下组合的区别是:(1)Tianzhushania绝迹;(2)出现大量表面光滑,介于90—150μm的球状膜壳;(3)高分异的具刺疑源类既包括下伏上延的种类,又含有首次出现的新类型;(4)还出现可能为单细胞原生动物的微化石;(5)管状化石震旦圆圆茎(Sinocyclocylicus guizhouensis)首现。

湖北宜昌樟村坪埃迪卡拉系陡山沱组硅磷质结核中的微体化石

本文报道的微体化石产于湖北宜昌樟村坪万家沟剖面埃迪卡拉纪陡山沱组第10层的硅磷质结核中,化石组合包括疑源类Appendisphaera grandis、Ericiasphaera spjeldnaesii、Knollisphaeridium maxi mum、Leiosphaeridia tenuissi ma、Meghystrichosphaeridium perfectum、Tianzhushania polysiphonia、T.spinosa、T.ornata;丝状蓝藻Oscillatoriopsis obtusa、Polytrichoides induviatus、P.lineatus、Salome hubeiensis、Siphonophycustypicum;多细胞藻类Sarcinophycus palilloformis、Wengania minuta。该微体化石组合面貌与黄陵背斜东、南翼陡山沱组二段硅质结核中以大型具刺疑源类Tianzhushania为特征的组合相同,与贵州瓮安地区陡山沱组上磷块岩下部保存的微体化石组合面貌基本一致。

峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素特征研究进展与国内外对比

本文重点通过研究峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素的变化规律,来探讨其全球地层对比意义。峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组经历了三次比较显著的碳同位素负漂移(EN1～EN3)和两次正漂移(EP1、EP2)。第一次碳同位素负漂移(EN1)发生在南沱冰期之后陡山沱组底部"盖帽碳酸盐岩"层位及其上部的白云岩,与世界其他地区Marinoan冰期之后"盖帽碳酸盐岩"的碳同位素负漂移可进行对比;第二次碳同位素负漂移(EN2)发生在陡山沱组中部;第三次负漂移(EN3)发生在陡山沱组顶部,是该地质历史时期持续时间最长的一期碳同位素负漂移,同澳大利亚、阿曼、纳米比亚、加里福尼亚、西伯利亚、苏格兰等地碳同位素异常均可进行对比。两次正漂移(EP1、EP2)分别位于第二段中部和第三段的下部,分别与陡山沱组所含的两个疑源类组合具有很好的对应关系;而EN3则与陡山沱组上部所含的宏体化石组合(庙河生物群)相对应;表明碳同位素的变化与生物演化具有一定的对应关系。研究表明,利用碳同位素变化特征进行埃迪卡拉纪地层洲际对比是行之有效的手段之一。

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。

峡东埃迪卡拉系陡山沱组稳定碳同位素记录及其年代地层意义

基于峡东秭归青林口、泗溪和宜昌晓峰河埃迪卡拉系下部陡山沱组剖面岩石、层序和精细的碳同位素地层研究,在埃迪卡拉系下部陡山沱组底部、下部、中部、上部和顶部分别识别出5次以灰岩出现或黑色页岩增厚为标志的海侵事件,划分出5个可以进行区域对比的三级层序,自下而上分别命名为BDSS,LDSS,MDSS,UDSS和TDSS。以层序界面为对比标志,峡东埃迪卡拉纪不同古地理部位碳同位素组成变化的对比显示峡东埃迪卡拉系陡山沱组中内部发育5次可以进行区域乃至全球对比的碳同位素负异常,分别是分布在BDSS下部的SN1,LDSS上部的SN2,MDSS上部和顶部的SN3和SN4,以及分布在UDSS上部的SN5。其中SN1和SN4碳同位素负偏离最为明显,最小δ13C分别达到-4‰^-5‰和-9‰^-10‰,分别与Marinoan冰期上覆盖帽白云岩以及Gaskier冰碛沉积上、下地层中的碳同位素组成特点接近。SN4是埃迪卡拉系最晚冰期的产物。与SN1是埃迪卡拉系底界划分对比的标志相对比,SN4的出现应该是埃迪卡拉系内部再划分中另一个不可忽视的界线标志。

川西北杨坝剖面埃迪卡拉系灯影组核形石组构特征

埃迪卡拉系灯影组核形石研究对揭示该期古环境特征及演化具有重要意义。在杨坝剖面埃迪卡拉系灯影组2段核形石发育段的宏观及微观描述(564块薄片)的基础上,分析了核形石组构、类型及垂向分布。该剖面核形石发育段共分为上、下两个亚段,厚度分别为109.53 m、126.2 m,核形石累积厚度分别为22.6 m、49.5 m。核形石核心及壳层的成分、组构、形态多样;核形石类型包括不规则状核形石、椭圆状核形石、次圆状—圆状核形石、帽状核形石等4种,每种类型的粒径、形态、层位分布、形成环境不同;粒度在垂向上表现为10个反旋回。整体上核形石发育不够完善,以薄皮核形石、弥散粒为主,代表着核形石发育的最初阶段。不规则状、次圆状、帽状核形石形成于弱搅动的浅水低能环境,包括潮下低能带、潮间带等;椭球状、圆状核形石形成于连续搅动的潮下高能带。核形石粒度差异大、形态多样、垂向多旋回变化的特征反映了埃迪卡拉纪灯影期海水受限、水体相对深浅及能量频繁动荡,同时受一定物源影响的特征。

朝鲜平南盆地埃迪卡拉系-下寒武统地层碳同位素特征

中朝古陆(华北古陆)平南盆地位于朝鲜半岛中部,广泛发育新元古界-古生界地层。根据化石记录,一般认为燕滩群(自下而上包括飞狼洞组和棱里组)主体属于埃迪卡拉系,黄州(超)群坪山组和中和组主体属于下寒武统。然而,该套地层记录的新元古界-古生界界线处在什么位置,燕滩群是否记录冰期事件(如,Gaskiers冰期),尚有争议。本文对这些地层开展了碳、氧同位素分析。结果表明,飞浪洞组δ13C值从底部+2‰开始,在+2‰和+6‰之间变化,最上部为+2‰;棱里组从下到上从0降至-7‰;坪山组在-3.1‰~0‰之间变化;中和组基本上在-1.2‰^+1.9‰范围变化。这些数据表明,原先认为有冰碛岩的飞浪洞组可能没有记录Gaskiers冰期;棱里组δ13C值与Gaskiers或Marinoan等冰期不可对比,而可能对应于埃迪卡拉系最末期的负漂移。通过将平南盆地燕滩群-黄州群地层碳同位素值变化趋势与国际地层对比,明确地层时代属于埃迪卡拉系末期-下寒武统;由于不存在明确的的不整合,燕滩群-黄州群地层可以作为这一时期连续剖面。我们认为黄州群坪山组底部含磷、含金属硫化物黑色板岩可以作为界线标志层。

湖北峡东地区牛坪剖面埃迪卡拉系碳同位素组成及地质意义

对湖北宜昌埃迪卡拉系牛坪剖面碳酸盐岩进行了高精度的碳、氧同位素分析,微量元素测定。碳同位素演化趋势研究表明,牛坪剖面陡山沱组与灯影组下部存在2次碳同位素负漂移和3次显著的碳同位素正漂移。负漂移分别位于陡山沱组底部(EN1)和陡山沱组中部(EN2),δ13C值分别降低到-3.6‰、-2‰。正漂移分别位于陡山沱组下部(EP1)、上部(EP2)以及陡山沱组和灯影组界线处(EP3),δ13C分别上升到6.7‰、7.1‰、8.2‰。牛坪剖面埃迪卡拉系δ13C的演化趋势可与黄陵背斜周缘埃迪卡拉系碳同位素演化趋势对比,表明至少区域上碳同位素化学地层学在埃迪卡拉系划分和对比中具有重要意义。

鄂西宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组页岩沉积环境及其页岩气地质意义

基于鄂西宜昌黄陵隆起周缘不同古地理部位埃迪卡拉系陡山沱组剖面的野外调查，岩石矿物和碳同位素样品的成分分析，页岩地球化学分析和物性实验结果，系统研究宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组二段页岩地层格架与分布、形成环境、地球化学和页岩气储集层特征。结果表明峡东宜昌地区在埃迪卡拉系陡山沱组二段下部页岩沉积于氧化环境，而中上部黑色页岩沉积形成于还原环境，碳酸盐是甲烷泄漏的结果。陡山沱组二段暗色泥页岩地层厚度超过50 m ，有机碳含量(TOC)普遍大于1 % ，局部地区超过2 % ，有机质类型以I 型和II 1 型为主，成熟度(Ro)变化于1.58%?2.38%之间，平均1.98%;矿物成分主要为碎屑矿物。与美国和中国页岩气主产区的页岩指标相比较，宜昌地区陡山沱组二段泥页岩具有形成页岩气良好地质条件。

皖南埃迪卡拉系蓝田组页岩的有机质富集与孔隙发育特征

中国南方广泛分布的三套海相黑色页岩中,埃迪卡拉系页岩的有机质分布与富集特征研究较为薄弱。在皖南蓝田组黑色页岩近期的研究基础上,进一步对比分析了扬子区不同沉积相页岩的有机质富集规律,通过不同显微尺度的观察技术研究了蓝田组页岩中有机质的分布特征,并根据扫描电镜观察结果采用图像分析方法评价了孔隙发育特征。结果表明:(1)埃迪卡拉系有机质富集层位主要有3套,以下扬子皖南地区沉积的蓝田组(相当于陡山沱组)Ⅱ段为最优;(2)蓝田组页岩中有机质多以不规则多边形、条带或基质分散的形式充填于矿物粒间、黄铁矿晶间以及黏土矿物集合体层间,大量的黄铁矿主要以<10μm的草莓状集合体形式出现,晶体间几乎全部被有机质充填;(3)高分辨扫描电镜图像分析表明,蓝田组页岩的孔隙以有机孔为主,孔径多小于100 nm。

国际埃迪卡拉系年代地层学研究进展与发展趋势

埃迪卡拉系为国际地层表新增的新元古界最上部的系级年代地层单位,层型剖面被确定为南澳大利亚弗林德斯山脉依诺拉马河剖面,其底界点位(GSSP)选定为埃拉逖那冰成杂砾岩(Elatina diamictite)之上盖帽碳酸盐岩努卡利那组(Nuccaleena Formation)的下界(Gradstein et al., 2004;Knoll et al., 2004)。我国修定后的震旦系与埃迪卡拉系完全相当,底界以南沱冰碛岩之上盖帽碳酸盐岩的下界为界。本文综合国际地层委员会新元古代地层分会以及相关国家和地区近年来在埃迪卡拉系年代地层学领域研究的新进展、存在问题以及未来发展趋势作一概要介绍,以期引起国内晚前寒武纪地层古生物学者的广泛关注。

贵州瓮安埃迪卡拉系陡山沱组上段底部和下段的遗迹化石

贵州瓮安地区埃迪卡拉系陡山沱组上段产有保存良好的具有生物多样化特征、包含多种门类磷质球粒状化石库的"瓮安生物群",成为地球早期生物特别是早期后生动物和动物胚胎化石研究的焦点地区。描述了产自瓮安陡山沱组"瓮安生物群"产出层位底部和之下层位的3个后生动物遗迹:Wenganichnus nanbaoensis(ichnogen.et ichnosp.nov.)为具有衬里和半月形回填构造的微弯曲的潜穴管;Doushantuoichnus curvatus(ichnogen.et ichnosp.nov.)为具有细小横纹脊的中沟和两排呈叠瓦状排列的小羽叶状凸起的表生迹;?Planolitesichnosp.为任意弯曲的、与围岩岩性略有区别的长线状底迹突起。遗迹化石的形态特征表明它们的造迹生物为沿一定方向运动的、背部与腹部以及前部与后部分化的、两侧对称的蠕虫状后生动物,而非沉积构造。"瓮安生物群"中后生动物的卵和胚胎化石可能系不易保存的软躯体动物的卵和胚胎在水动力作用下与沉积物一起被搬运、沉积,埋藏于较高能浅水环境并处于休眠状态,且被保存。

峡东地区上埃迪卡拉系岩石、生物、层序和碳同位素地层及其年代学意义

本文系统研究了峡东灯影峡上埃迪卡拉系陡山沱组上部至灯影组石板滩段及其区内与之同期不同相区(或古地理部位)地层岩石、生物、层序和碳同位素地层,结果发现峡东埃迪卡拉系陡山沱组—灯影组界线附近地层横向上存在台地相、高陡边缘台地边缘相和盆地相多种沉积相类型,灯影组的底界和内部划分明显受沉积相的制约,以白云岩出现为标志的灯影组底界是一个明显的穿时面。与灯影组中部存在的两次海进—海退旋回相对应不仅发生了两次δ13C的上升和下降,而且发生了两次重要的生物辐射事件,在石板滩段下部和上部分别出现了具有全球广泛对比意义的叶状埃迪卡拉动物和管状Cloudiniids动物。据此可以将峡东灯影组划分出两个可以进行全球对比的年代地层单位泗溪阶和龙灯溪阶。由于龙灯溪阶上部,继Cloudiniids消失之后,小壳化石出现之前发生了δ13C的震荡下降,并在灯影组白马沱段底部出现了最小δ13C达到-12‰的碳同位素强烈负偏离。因此,生物和碳同位素组成变化特点及其全球对比显示长江三峡地区寒武系的底界应大致与灯影峡剖面上灯影组石板滩段与白马沱段界线一致。

湖北宜昌樟村坪埃迪卡拉系陡山沱组C同位素变化及成因

以宜昌樟村坪地区万家沟和白鹭垭2个陡山沱组剖面为研究对象,开展了黄陵背斜北缘浅水沉积区埃迪卡拉系陡山沱组C稳定同位素研究。建立了黄陵背斜北缘陡山沱组C稳定同位素曲线,并识别出4次负漂移(ZN1~ZN4),3次正漂移事件(ZP1~ZP3)。其中3次负漂移可以全球对比,1次负漂移(ZN3)在峡东地区可以显著识别。确认了ZN4与DOUNCE事件的对应关系,且该区缺失峡东典型剖面陡山沱组四段。认为ZN1是全球性甲烷渗漏事件的反映;ZN2是区域性海平面下降的反映,与全球WANCE事件有很好的对应关系,而对应年代值要远比Gaskeris冰期时间早;ZN3应当是区域性洋流上升带来贫13C沉积物引起的;ZN4则可以非常好地用埃迪卡拉纪海洋有机碳库氧化来解释。

湖北峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组微体化石的新材料

通过对牛坪剖面和新测的晓峰河剖面燧石结核和条带的切片研究,进一步证实峡东地区陡山沱组下部和上部分别含有不同的微体化石组合。下组合以大型具刺疑源类Tianzhushania为主,包括疑源类Appendisphaera magnifica、Leiosphaeridia tenuissima、Meghystrichosphaeridium chadianensis、Tanarium sp.、Tianzhushania fissura、T.spinosa、T.sp.、Unnamed A;丝状蓝藻Oscillatoriopsis longa、Polytrichoides induviatus、Salome hubeiensis、Siphonophycus kestron、S.robustum;多细胞藻类Sarcinophycus palilloformis、Unnamed multicelluar alga A。上组合以出现大量个体介于50～140μm的呈聚集保存的球状膜壳为特征,包括疑源类Leiosphaeridia tenuissima、Knollisphaeridium maximum、K.sp.、Meghystrichosphaeridium perfectum及Unnamed B、C。本文的两个微体化石组合与Yin等(2011)和Liu等(2013)的组合特征基本一致。

黄陵背斜东南缘埃迪卡拉系碳稳定同位素组成特征及有机质发育关系讨论

通过在黄陵背斜东南缘部署实施的一口页岩气调查井(EYD5),获取了埃迪卡拉系碳同位素参数和相关有机碳数据,建立了该区埃迪卡拉系陡山沱组-灯影组蛤蟆井段碳同位素曲线,在陡山沱组识别出4次负漂移,2次正漂移区间,在灯影组蛤蟆井段识别出1次负漂移,1次正漂移区间,并可在区域范围内有效对比。探讨了该区陡山沱组四段至灯影组蛤蟆井段在区域上的对比标志,明确了该区陡山沱组碳同位素异常与有机碳含量无相关性,碳同位素的正、负漂移区间均可发育富有机质层段,持续的δ13 C负值区间对应富有机质页岩层段发育。

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。

皖南休宁蓝田剖面埃迪卡拉系皮园村组硅质岩的地球化学特征及成因

该文运用多种沉积地球化学指标结合地质事实,对埃迪卡拉纪晚期沉积于皖南蓝田地区的皮园村组硅质岩进行了综合研究,揭示了皮园村组硅质岩具有海相沉积硅质岩典型的微晶石英结构和较高的SiO2含量,同时具有Fe/Ti>20,Al/(Al+Fe)<0.4和Eu正异常的地球化学特征。根据Al-Fe-Mn图解认为,硅质岩含有来自海底热液流体的组分,而接近现代开阔洋海水的Y/Ho比值和海水型稀土配分特征则显示沉积水体主要为海水。硅、氧同位素在地层序列上无趋势性变化和较高δ30Si值指示硅质岩是由海水中的溶解态硅化学沉积形成,而不是由海底热液直接沉淀形成。氧同位素温度计也表明硅质岩形成于当时常温的海水环境。上升流使得混合了海底热液而富硅的底层海水上涌,运移至离喷口较远的相对偏酸性海域,导致局部海水硅过饱和而发生二氧化硅沉淀。皮园村组产出大量藻纹层和微体化石,并在顶部见有保存完好的埃迪卡拉纪微体化石Palaeopascichnus jiumenensis,表明本海域生产力旺盛,生物和有机质降解作用产生的酸类物质可能降低了海水中溶解硅的溶解度,间接促进了硅质岩的沉积。