湘黔桂新元古代拉伸纪晚期地层年代格架对比及关键地质事件初探

湘黔桂地区发育一套完整的新元古代拉伸纪晚期地层(下江群及其相当地层),是研究扬子克拉通与华夏板块碰撞拼接后华南大陆裂谷盆地演化的重要载体。本文报道了贵州省铜仁市万山区清水江组上部、平略组底部及中部变质凝灰岩和沉凝灰岩的年龄,分别为(763.8±5.5)Ma(N=24,MSWD=0.29)、(760.2±4.1)Ma(N=25,MSWD=0.39)、(759.1±3.9)Ma(N=26,MSWD=0.38)。通过对湘黔桂地区下江群及其相当地层中已有火山岩、火山碎屑沉积岩、含凝灰质岩石年龄的系统梳理与分析研究,进一步确定下江群其及相当地层的沉积时限在822~715 Ma,桂北丹洲群三门街组玄武岩是在武陵造山后伸展背景下湘黔桂地区裂谷最大裂陷时期的产物,清水江组与平略组内大量的火山物质可能来源于江南造山带东段800~760 Ma的中酸性喷出岩。结合地层、岩性、年代特征,本文恢复了湘黔桂盆地新元古代拉伸纪晚期的演化历史,并认为该套地层符合建立下江系条件。

论中国拉伸纪淮南系的建立

淮南系从陆相粗碎屑岩砾岩砂岩、滨浅海碎屑岩石英砂岩到泥页岩与碳酸盐岩,自下而上形成两个沉积旋回,分别划分为淮南系下统与上统。含有丰富的宏观藻类Chuaria-Tawuia-Longfengshania化石组合与宏观软躯体蠕形类Pararenicola-Paleolina化石组合,并可与劳伦古陆西缘加拿大麦肯齐山地区凯瑟琳群、小木豆群(=小达尔群)与科茨湖群对比。通过淮南生物群与小木豆宏观生物群(Tawuia-Chuaria-Longfengshania)的对比以及火山灰同位素年龄,淮南系的底界年龄约为1 000 Ma～850 Ma;顶部被南华系凤台组冰碛层/拉皮坦群冰碛层覆盖,淮南系顶界年龄约为780 Ma～720 Ma,大体相当于国际地层表中的拉伸纪(Tonian Period)。

扬子克拉通拉伸系莲沱组年代框架与沉积过程

扬子克拉通保存的独特拉伸纪晚期碎屑岩建造为研究新元古代中期演化提供了绝佳素材,内部丰富的凝灰岩夹层和同位素年龄也为扬子克拉通新元古代中期演化提供有效的年代学约束。然而扬子克拉通拉伸系莲沱组内部演化缺少年代学约束,制约了拉伸纪晚期扬子克拉通的沉积演化研究。本研究通过野外地质调查,采用LA-ICP-MS技术获取莲沱组底界(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄为763.1±6.2 Ma,莲沱组下部陆相地层中获得(鹤峰)的凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄761.8±7.1 Ma,莲沱组中下部海陆过渡段获得通山(764.1±3.5 Ma)、长阳(751.5±6.3 Ma)、神农架(752.1±6.5 Ma)三组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄。莲沱组顶部海相地层获得729.6±9.2 Ma(皖南休宁组)、722.4±4.5 Ma(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄,以及城口龙潭河组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄(712.4±6.4 Ma)。这些凝灰岩锆石年龄数据和地层序列表明:820~770 Ma扬子克拉通普遍处于暴露剥蚀环境,770~750 Ma开始沉积陆相-海陆过渡相莲沱组,750 Ma之后扬子克拉通过渡到海相沉积环境并持续到成冰纪。建立的莲沱组与邻区地层对比格架表明扬子克拉通拉伸纪晚期演化受控于罗迪尼亚超大陆裂解过程,与深部地幔柱诱导的伸展裂谷、岩浆地幔柱冷却密切关联。本研究为扬子克拉通拉伸纪晚期地层提供有效年代学约束,揭示了扬子克拉通新元古代中期沉积演化与构造背景演化的协同关系,为扬子克拉通在罗迪尼亚裂解过程中的演化提供有效数据支撑。

吉南地区万隆组燧石相微生物化石及其古环境意义

拉伸纪作为承接中元古代蓝菌时代以及成冰纪生物锐减的关键地质历史时期,是探索早期生命与环境演化最重要的时期之一。吉林南部地区地处华北板块东北缘,拉伸系发育完整、出露全,在燧石条带、燧石结核和泥页岩中富含微生物化石,是开展拉伸纪古生物学、生物地层学和古环境研究的理想地区。本次工作利用岩石切片法在吉林南部二道江地区万隆组顶部燧石中发现微生物化石6属9种,其中丝状蓝菌1属4种Siphonophycus robustum,S.typicum,S.kestron,S.solidum;球状蓝菌3属3种Eoentophysalis belcherensis,Gloeodiniopsis lamellosa,Scissilisphaera bistratosa;分类位置未定2属2种Glenobotrydion majorinum,Globophycus rugosum。这些微体化石的发现为开展万隆组古环境分析及生物地层对比研究提供了新的素材。研究显示,万隆组燧石相微生物组合以发育管鞘藻席(Siphonophycus mat)为主要特征,丝状蓝菌呈横向展布,长可达400μm以上,显示原地或近原地埋藏的特点。生物群落古环境综合分析表明,吉林南部二道江地区万隆组顶部形成于潮下带或潮间带下部低能静水的沉积环境。

从扬子地区新元古代地层记录看新元古代地质年表

前寒武纪所占据的时间约为整个地球年龄的90％。过去前寒武纪地质年表的建立和划分，是建立在上世纪80年代的科学认知水平上，是以当时人们对于前寒武纪重大全球地质学事件的认识，以整数年龄值为标准。

LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年龄与微体化石组合对鲁西地区佟家庄组沉积时代的约束

由于缺乏可靠的定年材料,鲁西地区元古代地层土门群佟家庄组的沉积时代一直存在争议。本文通过碎屑锆石测年与微体化石相结合的方法,对其沉积时代进行约束。结果显示佟家庄组顶部粉砂岩的碎屑锆石207Pb/206Pb最小年龄为1063±53Ma,限定了其沉积下限。从佟家庄组黄绿色页岩中获得有机质壁微体化石9属19种,具有中元古代中期至新元古代早期微体化石组合特征,并可与徐淮地区新元古代拉伸纪(Tonian)地层刘老碑组、沟后组的微体化石组合对比。因此,本文结合碎屑锆石最小年龄与微体化石组合特征,限定佟家庄组沉积时代为新元古代拉伸纪。