大氧化事件前后再循环沉积物引发的弧下地幔氧逸度变化

虽然大气、地壳和地幔之间的物质交换主要经俯冲过程中沉积物的循环来实现,但受大气组成影响的沉积物对地幔氧逸度的影响如何随时间的递进而变化却鲜为人知。由于地核形成过程中金属铁的加入和随后的均质化作用,地幔氧逸度(fO2)可能在地球早期发生变化,但对于氧逸度如何随时间变化却并未形成共识。地幔fO2要么被描述为基本不变,要么认为随着时间的推移几乎保持恒定的增长速度。

古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化:来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据

条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态;但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化;结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。

条带状铁建造(BIF)与地球大氧化事件

地球大氧化事件是指约24亿年前的地球大气圈中开始出现氧并连续增加。到20世纪末对地球大氧化事件的形成和演化模型可概括为两类:22亿年前为缺氧大气圈,22～19亿年大气圈中O_2明显增加,而后逐渐增加到现代大气圈O_2含量水平的C-W-K-H模型;大气圈中O_2含量自40亿年来近于常数,在现代大气圈O_2含量水平的50%范围内变化的D-K-O模型。21世纪开始实施了太古宙生物圈钻探计划(ABDP),在太古宙—元古宙页岩、条带状铁矿建造中微生物、S、C同位素分馏、稀土元素及过渡族金属Ni、Fe、Mo等含量变化等方面取得了许多新成果,建立了大气圈游离氧产生机理及含量变化的不同模型,将大气圈中氧的出现时间至少提前到25亿年前。中国前寒武纪条带状铁矿建造BIF广泛发育,特别是特有的稀土铁建造及其稀土地球化学初步研究成果表明,稀土元素的含量、轻重稀土的分异及变价元素Eu的相对富集与亏损,均显示明显的对时间的依赖。文中提出,应对其开展系统地质地球化学研究,可为大气圈、水圈的演化,特别是对研究中国铁矿的形成和分布规律研究提供重要参考资料。

贵州震旦系陡山沱组磷块岩成磷作用及与新元古代末期氧化事件(NOE)的耦合

新元古代末期历经“雪球地球”和大气、海洋增氧事件后,发生了全球性成磷事件,贵州省震旦系陡山沱组大规模磷矿床沉积是本次成磷事件的典型代表。然而现阶段对贵州陡山沱组磷块岩成磷作用机制研究存在诸多争议,成磷事件与同期古海洋环境转变之间的关联研究也较为薄弱。作者以贵州省瓮安、遵义和丹寨地区陡山沱组原生磷块岩为研究对象开展的沉积学、岩石学、矿物学和地球化学特征研究表明:陡山沱早期成磷作用被限制在浅水海岸,瓮安地区A矿层球粒磷块岩中大量的含铁自生矿物黄铁矿、海绿石以及无Ce负异常指示的贫氧沉积水体环境均表明,Fe-氧化还原泵成磷模式在富磷过程中发挥了重要作用;陡山沱晚期磷块岩分布扩散至较深水陆棚—斜坡沉积相区,磷块岩与富有机质岩层共生,矿物晶体形态特征与矿石内富含的大量生物化石均表明,有机质沉降聚磷作用和生物成磷作用促使磷块岩大量沉积,较明显的Ce负异常值也指示了海水氧气含量的提升。成磷作用模式的转变和磷块岩分布的扩展是对海洋增氧事件的沉积响应,同时造成的多细胞动物演化也影响了深部水体的氧化还原状态,进而反映了贵州省陡山沱组磷块岩大规模沉积与新元古代末期氧化事件(NOE)密切的耦合关系。

山西五台山滹沱群四集庄冰碛岩碎屑锆石年龄及其对大氧化事件研究意义

山西滹沱群四集庄组变质陆源碎屑混杂岩的砾石岩性复杂,分选和磨圆性差,砾石表面可见划痕和凹面,发育落石构造,表明其沉积于冰-水过渡带环境,记录了华北克拉通古元古代冰期事件。四集庄组不同层位不同岩石的碎屑锆石U-Pb年龄集中于2.5Ga左右,下部2件陆源碎屑混杂岩样品的碎屑锆石给出的最小年龄分别为(2 440±40)Ma和(2 400±23)Ma,而上部1件砂岩样品碎屑锆石的最小年龄为(2 121±22)Ma,说明冰川沉积作用发生在2.4Ga之后,2.1Ga之前或2.1Ga左右,与全球性休伦冰川事件(Huronian Glaciation Event,HGE)发生时间一致。砂岩相最小碎屑锆石年龄2.1Ga左右,说明五台地区冰川事件之后沉积作用仍未结束,冰川沉积发生在陆缘广海盆地。四集庄组之上的大石岭组具有碳酸盐岩碳同位素正漂移,沉积于2.12Ga之后,2.08Ga之前,与全球碳酸盐岩碳同位素正漂移事件时间一致。青石村组的红层沉积于2.08Ga左右,也与全球红层发育记录一致。华北克拉通滹沱群记录了相对完整的大氧化事件序列。

地球早期碳循环与大氧化事件

碳是影响地球宜居性的重要元素,地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响。现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程,然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异。本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了地球原始碳的来源、地球早期碳循环过程及其与大氧化事件的联系等问题。地球是从太阳星云中通过星子吸积增生演化形成的,地球上的碳有一部分来自于地球的初始组成物质,还有一部分是通过大碰撞事件以及后期增生过程获得的。在地球形成之初的岩浆海时期,地核和地幔之间的分异作用使地核富集碳而地幔极度亏损碳,岩浆海和地球早期大气之间的相互作用可以把大气中的碳带入地幔中,原始地球和具有高C/N及C/S值的星胚碰撞可以提高地球的碳含量。此外,富集挥发分的球粒陨石后期增生作用也可以为地球带来额外的碳。在早期板块构造阶段,板块俯冲的地热梯度要比现在高100℃左右,俯冲的蚀变洋壳和洋底沉积物在很浅部会通过脱碳反应或者熔融作用发生完全的脱碳作用,只有少量的碳可以通过碳酸盐化橄榄岩带入地球深部,由此造成的温室效应可以抵消早期太阳光度不足对地表气候的影响。地球早期碳循环过程和大氧化事件具有紧密的联系,大气中CO_(2)含量的升高、有机物的埋藏、无机碳酸盐和有机碳俯冲循环效率的差异等都是形成大氧化事件的关键因素。

大氧化事件在山西滹沱群中的记录:碳酸盐岩碳同位素资料分析

古元古代早期爆发了全球性大氧化事件(GOE),诱发了休伦冰川事件(Huronian Glaciation Event,HGE)和2. 3～2. 06Ga的拉玛岗地-瓦图里碳酸盐碳同位素正漂移事件(Lomagundi-Jatuli Event,LJE)。滹沱群是华北克拉通最具代表性的古元古代沉积地层,变质程度最低,地层学研究程度高,是探索GOE以及HGE和LJE的理想研究对象。通过总结和分析滹沱群碳酸盐岩碳同位素研究结果,我们发现:(1)滹沱群主体未显示δ^(13)C_(carb)正漂移现象,但下部大石岭组有高达3. 5‰的δ^(13)C_(carb)正异常;(2)显示δ^(13)C_(carb)正异常的大石岭组可能形成于2. 08Ga之前,未显示δ^(13)C_(carb)正异常的东冶亚群可能形成于2. 06Ga之后;(3)五台地区记录休伦冰川事件的冰碛岩应发育在大石岭组之下,即四集庄组砾岩。总之,滹沱群形成于2. 3Ga之后,下部豆村亚群沉积于HGE或LJE期间,可能保留了更显著的δ^(13)C_(carb)正漂移信息及冰川沉积记录,中部的东冶亚群沉积于LJE之后,不存在δ^(13)C_(carb)正漂移。

贵州关岭下三叠统永宁镇组碳同位素化学地层与海洋氧化事件

贵州关岭永宁镇下三叠统上部永宁镇组碳同位素化学地层及其对比研究表明早三叠世晚期特提斯洋曾发生了稳定碳同位素组成(δ13C)的强烈波动,且这一δ13C波动具有分布广泛和不受沉积相控制的特点。笔者分析和讨论了永宁镇组碳同位素化学地层与岩石地层、生物地层、层序地层和微量元素地球化学特征的关系,指出特提斯地区下三叠统上部地层碳同位素组成受全球海平面变化、洋流循环模式和生物复苏等多因素的共同影响,早三叠世晚期δ13C的强烈正异常是洋流循环模式改变引起大洋氧化和与此相关的生物复苏的结果。

古元古代早中期大氧化事件及碳循环扰动

古元古代大氧化事件(2.43~2.06 Ga)代表了地球大气氧含量首次显著升高,是地球宜居环境形成的关键时期。大氧化事件及相关碳循环扰动事件的研究,对理解地球宜居环境的形成与早期生命的演化十分重要,一直是地学领域的“热点问题”。通过系统梳理大氧化事件的研究进展,重点讨论了大氧化事件的时间框架以及启动过程与机制、大氧化事件期间碳同位素正漂移事件(Lomagundi-Jatuli事件)和大氧化事件结束后碳循环扰动事件3个方面的内容:①大氧化事件的启动具有间歇断续式特点,启动机制的研究呈现多元化观点;②Lomagundi-Jatuli事件期间大气—海洋系统先后经历了氧化与脱氧过程,事件的启动机制可能是海洋初级生产力的提高,但不排除其他机制(如地球深部碳循环)的影响;③Lomagundi-Jatuli事件后期全球范围内有机碳埋藏量显著上升且一直持续到1.7 Ga左右(Shunga事件),期间伴有碳同位素负漂移事件(Shunga-Francevillian事件),这2次事件的机制尚待深入研究。

桃花流水窅然去 别有天地非人间——元古宙大氧化事件概述

大氧化事件(the Great Oxygenation Event,GOE)发生在24亿—22亿年前的古元古代早期,以硫同位素非质量分馏效应的大规模缺失作为主要时空标定依据。其在较短时间内完成地球表面的总体氧化,对地球表层气候变化和生物演进产生了深远影响,标志着地球进入了更加稳定的“成熟期”。

硫对地球早期演化和重大地质事件的制约

硫是地球上的关键元素,是重要的氧化剂、示踪剂和挥发分元素,在约束地球演化和诸多地质过程方面起着至关重要的作用。硫是地核中最主要的轻元素之一,在核幔分异过程中,大量硫进入地核;整体硅酸盐地球与球粒陨石的δ^(34)S差异暗示核幔分异过程中可能存在硫同位素分馏或地球早期存在显著的H_(2)S逃逸。硫同位素非质量分馏(S-MIF)是限定大氧化事件发生、起始时间以及增氧过程最重要的手段,陆壳出露海面造成火山喷气硫种型的变化可能是大氧化事件形成机制之一;海相硫酸盐与沉积硫化物的δ^(34)S差异是反演地史上海水硫酸盐含量进而限定大气氧含量的有效工具。此外,古老克拉通地体金刚石中S-MIF信号揭示了板块构造的启动时间,特殊地层中S-MIF异常指示了超级火山喷发与生物大灭绝的成因联系,海水δ^(34)S突变可能记录了大火成岩省及其诱发的环境剧变事件。本文对硫在地球早期演化和重大地质事件方面所扮演的角色进行了较为系统的综述和总结。

山西吕梁古元古代袁家村铁矿BIF稀土元素地球化学及其对大氧化事件的指示

华北克拉通是前寒武纪BIF的重要产区，袁家村铁矿位于山西吕梁地区，是国内疑似Superior型BIF的范例。BIF赋存于吕梁群下部袁家村组沉积岩系，前人根据上覆和下伏含火山岩地层的时代，推测袁家村组的形成时代为2.3—2.1Ga，晚于或在大氧化事件（GOE）发生的时间范围（2.4～2.2Ga）内。袁家村铁矿区BIF主要由半自形。它形粒状磁铁矿和石英组成，较少见其他矿物，变质程度较浅，为绿片岩相。低角闪岩相。该BIF的地球化学特征与Superior型BIF类似，经后太古宙平均页岩（PAAS）标准化后，La，Y和Eu元素的正异常显示成矿物质来源主要来自高温热液和海水，缺乏或仅有微量陆源碎屑的混染；稀土元素特征显示出部分Ce的正异常，较小的Y／Ho比值和较大的Ce异常，LREE／HREE（（Pr／Yb）PAAS）比值范围，与古元古代晚期（〈2.0Ga）世界典型铁建造基本一致，说明了吕梁地区2.3～2.1Ga古海洋为氧化还原状态分层的海洋。其原因推测与当时发生的大氧化事件有关，即大氧化事件造成上部氧化水体中Ce和Mn的氧化，在海水中存在Mn的氢氧化物载体，不同的氧化还原状态下这种载体的溶解和形成就会造成BIF特有的稀土元素特征。BIF的沉淀环境可能发生于氧化还原变层及其下部的还原水体中。

岩浆岩的地球化学成分记录了全球性氧化事件

众所周知,现在的大气中氧气含量占21%.但是在地球早期,大气中几乎没有氧气巴大气中的氧含量在地质历史时期经历了两次大规模的升高事件,分别是24~21亿年前的"大氧化事件(Great Oxidation Event)"12,31和7.5~6亿年前的“新元古代氧化事件”人们对这两次全球性氧化事件精确发生时间的研究始于20世纪末~21世纪初叫绝大部分研究是针对于沉积岩的地球化学特征而开展的,这是因为沉积岩的元素含量、同位素组成等直接记录了大气-海水中氧含量的变化.而岩浆岩的地球化学成分虽然也会受到大气氧含量的影响,但岩浆作用过程较为复杂,影响其成分的因素颇多,难以用于精确限定氧化事件的发生时间.

元古宙早期大氧化事件的成因机制与气候生态效应

简要介绍了元古宙早期大氧化事件(GOE)的内涵与研究历史,总结了反映GOE的主要地质和地球化学记录.在此基础上,重点分析了GOE的启动过程、成因机制和气候生态环境效应等三方面的关键内容:基于硫同位素非质量分馏的记录分析,认为GOE的启动过程很可能是多幕式的,与海洋-大气模型得到的单幕式认识存在明显的矛盾;GOE发生的根本原因是大气O_(2)的“源”高于“汇”,但究竟是“源”升高、还是“汇”降低仍不清楚;GOE对气候环境、生物演化及生物地球化学循环都有显著影响,但具体过程还需进一步研究.基于上述问题,论文提出了亟需深入研究的四方面内容,包括构建低pO_(2)背景下大气氧含量重建的地质-地球化学指标、GOE如何改变宜居地球的演化方向、GOE如何影响地球深部过程、不同时间尺度的地质事件对GOE成因的耦联制约.

地球历史中的巨型氧化作用事件:了解古地理背景演变的重要线索

在塑造我们的星球环境的过程之中,分子氧起着关键的作用。大气圈和海洋中氧气的出现及其浓度随着时间的变化,与地球上的主要变化存在强烈关联,诸如构造重组、气候波动和生物进化。针对地球大气圈氧气含量的上升,多年研究的结果肯定了2个基本事实：（1）地球最早期的大气圈是缺乏氧气的;（2）今天的大气圈则为21%的氧气所组成。由于地质历史时期大气圈氧气水平的大多数地质标志,只是意味着存在与缺乏,这就为确定大气圈氧气含量上升的时间进程带来很多困难。即使如此,一系列地质证据已经表明,一个从缺氧的到含氧的大气圈的转变,大致发生在2.5—2.0Ga,这个转变被定义为巨型氧化作用事件（GOE）。近年来的深入研究发现,几个主要证据表明,在前寒武纪—寒武纪过渡时期的大约850—540Ma,发生了＂第二次巨型氧化作用事件（GOE-Ⅱ）＂,还被进一步定义为新元古代巨型氧化作用事件（NOE）。再者,大气圈氧气水平在显生宙还存在着一个特别的上升,这次变化在石炭纪晚期接近一个峰值为150%PAL（现代大气圈氧气含量水平）,所以,也可以定义为一次巨型氧化作用事件,即显生宙的巨型氧化作用事件（POE）。因为蓝细菌光合作用造成的氧气生产,曾经导致了大气圈与海洋的氧化作用,反过来为需氧呼吸作用和大型而且复杂的、最终富有智慧的生物进化,提供了基本条件;因此,大气圈氧气上升,是与地球动力学过程紧密相关的地球生物学过程的作用结果,从而成为了解漫长的地质历史时期古地理背景演变的重要线索。从古元古代的GOE,经过新元古代的NOE,到显生宙的POE,这些巨型氧化作用事件的内在特征、作用结果与基本属性,尽管存在着较大的差异,但是,从这些概念的出现到对它们的形成机理的探索性研究,涌现出了许多新概念和新认识;追索这些新概念和新认识,将为了解地球大气圈氧气上升的复杂历史所代表的一个特别的地球上生物学过程,提供一些有益的重要线索和思考途径。

稳定同位素记录与环境、生命演化中的重大事件

自从地球诞生以来经历了许多重大事件:早期生命的出现、大气氧化事件(Atmospheric oxygenation)、雪球地球及多次生物绝灭与复苏事件。稳定同位素记录在古环境和生命演化研究中具有重要意义,在记录环境变化和生命演化的重大事件中发挥着重大作用:碳同位素的分馏记录了最早生命的开始,硫同位素的非质量相关分馏(Indepenclent mass fractionation of sulphur isotopes)记录了大气中氧含量的重大变化,而在显生宙的几次重大生物灭绝事件中,均有碳同位素的负向漂移。

华北克拉通古元古代石墨矿成因研究进展与问题

华北克拉通周缘发育有三条古元古代石墨成矿带,包括东部石墨成矿带(胶-辽-吉造山带)、西部石墨成矿带和南部石墨成矿带。这些石墨矿床占全国储量的74%,是我国晶质石墨矿床的重要产地。本文在广泛收集和分析该地区以往石墨矿床研究成果的基础上,对华北克拉通周缘古元古代石墨矿床的分布规律、成因机制、形成时代,及其对地球早期环境演化的启示进行了系统归纳总结,并对存在的关键问题进行了探讨和展望。华北克拉通东部石墨成矿带从北到南石墨矿体主要产出在吉南地区的集安群、辽东地区的辽河群以及胶北地区的荆山群中;西部石墨成矿带中的石墨矿床主要赋存于乌拉山岩群和集宁群中;南部石墨成矿带中的石墨矿则主要出露于华北克拉通南缘太华岩群中。华北克拉通三条石墨成矿带中的石墨矿床具有一定的相似性,都属于区域变质型石墨矿床,含矿岩石都是变质表壳岩,包括含石墨斜长片麻岩、含石墨长英质片麻岩、含石墨透辉麻粒岩、含石墨大理岩等。石墨形态多以鳞片状为主,石墨碳质主要来源于有机物,局部混合有少量的无机碳。这三条石墨成矿带中的含矿岩石具有相似的沉积时代(2.0~2.2Ga)和变质成矿时代(1.8~1.95Ga)。华北克拉通周缘这些古元古代巨量石墨矿床的形成是古元古代生命繁盛的最有力证据,对地球早期环境演化具有重要影响:一方面,有机物的大量埋藏可以导致大气氧含量的升高以及碳酸盐碳同位素正向偏移;另一方面,这些埋藏的有机物在后期俯冲碰撞造山过程中将发生变质脱碳作用,消耗氧气并释放富集轻碳同位素^(12)C的CO_(2),这一过程可能会导致大气氧含量降低以及碳酸盐碳同位素值负向偏移。然而,古元古代巨量有机物的埋藏以及在后期碰撞造山剥蚀风化过程中对地球早期大气的影响具体有多大,还需要我们更多的地质数据来对其进行定量估算。华北克拉通周缘这些形成于古元古代的石墨矿床记录了有机物从埋藏到变质形成石墨的完整过程,是研究这些问题的理想对象,对于我们理解地球早期环境演化过程具有重要的意义。

华北克拉通古元古代条带状铁建造同位素年代学研究进展

世界超大型富铁矿床多为前寒武纪条带状铁建造(BIF)。其中,70%以上的铁形成于成铁纪(2.5~2.3Ga),规模超过10^(5)Gt的铁建造也主要形成于成铁纪,且为Superior型。然而,华北克拉通BIF总体被视为太古宙(>2.5Ga)Algoma型,缺乏成铁纪甚至古元古代Superior型BIF。本文系统搜集和分析了华北克拉通BIF的锆石年龄数据,初步确定太华群铁山庙组、荡泽河群铁山岭组、济宁群颜店组、五台群金岗库组、文溪组、柏枝岩组、大青山地区表壳岩系中的BIF形成于成铁纪;粉子山群小宋组、霍邱群吴集组、周集组中的BIF年龄数据跨越了成铁纪-层侵纪界线,但可能属成铁纪;吕梁群袁家村组、水底沟群孔兹岩系中的BIF形成于层侵纪;嵩山群五指岭组、阜平湾子群中BIF形成于造山纪。五台群中BIF属于Algoma型,其他属于Superior型。古元古代早期,生命活动和生物光合作用显著增强,海洋整体由还原向氧化状态过渡,导致大量Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),全球BIF爆发式沉积。华北克拉通BIF赋矿地层碎屑锆石记录了2.99~2.94Ga、2.76Ga、2.54Ga三次主要的岩浆活动及陆壳增生事件,以2.54Ga岩浆活动最强烈。华北克拉通新太古代末期及古元古代早期稳定性较差,不利于大规模克拉通盆地形成,造成了华北克拉通成铁纪BIF铁矿规模小、品位低。

华北陆块2.56~2.52 Ga增氧事件对成矿和生命演化的影响

地球表层大气氧浓度的显著增高是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境,促进了生命演化,而且加速了表生地质过程,形成一系列适应环境突变的岩石和重要矿床。地球在前寒武纪时期曾发生过两次大气快速增氧事件,分别为大氧化事件(GOE)和新元古代氧化事件(NOE)。本文主要论述华北陆块新太古代晚期增氧事件的时限及其对成矿和生命演化的影响。华北陆块新太古代晚期形成千余个氧化物相BIF型铁矿床和矿点,属于阿尔戈马型,累计查明资源储量约335.36亿t,占全国铁矿总资源储量46%。该类矿床和矿点形成于弱碱性氧化环境,成矿时代主要介于2.56~2.52 Ga,并经历了2.51~2.50 Ga的变质作用。通过对BIF型铁矿床中矿石的Ce异常、铁同位素组成和硫同位素非质量分馏效应(MIF-S)等特征研究,显示在2.56~2.52 Ga期间大气圈的氧浓度大幅度升高,并由缺氧还原环境变为具一定氧浓度(1%~10%PAL)的氧化环境,暗示华北陆块在此期间曾出现过一次显著的增氧事件。其对华北陆块的成矿作用产生了重要影响,主要表现在以下三个方面:(1)形成大量氧化物相BIF型铁矿床,这是中国最重要的铁矿床类型和铁矿石开采对象,但缺少碳酸盐相BIF型铁矿床的产出;(2)制约了新太古代晚期VMS型铜锌块状硫化物矿床的发育,目前仅在辽北红透山地区有报道;(3)缺失南非兰德型金-铀砾岩矿床。此外,此次增氧事件也加速了华北陆块上生命演化的进程。一般来说,从以单细胞为主的真核生物演化到宏观多细胞真核生物大约需经历1.6~1.7 Ga。然而,华北陆块从新太古代晚期(2.56~2.52 Ga)的增氧事件到中元古代蓟县纪高于庄组宏观化石的发现,即从以单细胞为主的真核生物向宏观多细胞真核生物演化仅经历了约1.0 Ga。上述研究结果表明,华北陆块上第一次出现显著增氧过程的时限为2.56~2.52 Ga,不仅时间上比全球其他地区(~2.4 Ga)早了约1亿多年,而且生命演化也比其他地区提早0.6~0.7 Ga。

胶北地体荆山群大理岩碳氧同位素地球化学特征及其对Lomagundi-Jatuli事件的指示

古元古代大气圈快速大量充氧,地球表生系统发生一系列重要变化,其中之一是2.3~2.06Ga碳酸盐岩碳同位素正异常现象,称Lomagundi-Jatuli事件,颇受瞩目,成为当前国际研究前沿。胶北地体荆山群普遍经历高角闪岩相-麻粒岩相变质作用,其下部禄格庄组碳酸盐地层发育。本文研究了山后地区荆山群禄格庄组26件大理岩和7件白云质石英岩样品,获得δ^13Ccarb值在-0.8^+3.4‰(V-PDB),平均+1.4‰,其中大理岩δ^13C平均值为+1.6‰,白云质石英岩δ^13C平均值为+0.9‰。氧同位素值变化于9.3‰~20.2‰(V-SMOW),平均14.0‰。样品碳-氧同位素值之间具有很好的正相关性,且有13件样品Mn/Sr比值大于6,说明高角闪岩相的变质作用可能使δ^13Ccarb下降了3‰~5‰,原始沉积碳酸盐的δ^13Ccarb值高达+8.4‰,明显正异常,是全球性Lomagundi-Jatuli事件的响应。