奥陶纪-志留纪边界附近火山活动记录:来华南周缘钾质斑脱岩的信息

扬子地台内奥陶纪顶部的五峰组到志留纪底部的龙马溪组间存在着多个粘土岩层。前人研究结果认为这些粘土岩层为钾质斑脱岩,是火山喷发的凝灰质物质在海相环境沉积、蚀变的产物。这些斑脱岩广泛分布于扬子地台周缘,对理解奥陶纪-志留纪时华南所处的大地构造位置和相应的构造事件具有重要的意义。本文对采自扬子地台内湖北宜昌地区和贵州桐梓地区奥陶纪-志留纪界线剖面的斑脱岩层进行了矿物学及地球化学工作,旨在判定其形成的构造环境。矿物学研究表明上述岩石除了含有粘土矿物外,还含有石英、长石、黑云母、磷灰石、锆石等中酸性岩浆岩中的常见矿物,属典型的钾质斑脱岩。本文利用在风化过程中不活动元素对斑脱岩的原岩进行了恢复,结果也表明其原岩为中酸性火山岩,包括安山岩-英安岩-及流绞岩等。微量元素特征显示多数样品具有典型的岛弧火山岩的特征,很可能与北面早古生代秦岭洋的闭合过程中的板块俯冲有关,也可能是早古生代在华南板块东南缘外侧存在的一古老洋壳向华南板块的俯冲。有一个样品(YC0711)没有Nb的负异常,但是具有明显的Ti负异常,在Th/Yb-Nb/Yb判别图上落在岛弧区附近,其原岩可能是富铌玄武岩之类的特殊岛弧岩石。火山活动的峰期为晚奥陶世赫南特阶时代,与地质历史上第二大的生物大灭绝事件同时。前人认为该生物灭绝事件与冈瓦纳冰川有关。考虑到华南以及欧洲、北美等地均出现大规模晚奥陶世-早侏罗纪钾质斑脱岩,奥陶纪-志留纪边界的火山事件是具有全球规模的,所喷发的岩石多是富含挥发份的中酸性岩,对大气圈和生物圈具有十分重要的影响,本文认为火山活动很可能是造成晚奥陶世的生物大灭绝事件和冈瓦纳冰川的主要诱导因素。

论构造事件的节律性

构造事件是否存在节律性，长期以来一直存在着不同的意见。根据国内外最新研究结果，笔者认为构造事件、生物灾变事件、巨大陨击事件、气候与环境变化都能表现出一定程度的节律性、周期性或旋回性。在一些大陆边缘地区，构造作用表现出几千万年相对的稳定期和数百万年的活跃期（突变期）相间的演化过程，而在板块内部与造山带，节律性则可能表现得不太明显。岩石圈上各地区的构造活跃期，由于应力集中现象缓慢传递的结果，而表现出全球不同时的特征。看来，构造事件尽管都是流变作用的产物，但仍然具有节律性，不过各地区存在着不等时和不同时的节律性。

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。