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南沱冰期过程中存在气候冷暖波动
2018-04-19 | 编辑: | 【

  成冰纪马林诺冰期(~650-635Ma)是地球系统演化史上最极端的冰期事件,我国南华纪南沱冰期与之相对应。古地磁与地质学证据表明,冰期过程中的冰川分布范围波及到低纬度甚至赤道区域,因此南沱冰期很可能代表了一次全球性的冰川发育事件,称之为“雪球地球(Snowball Earth)”。 

  “雪球地球”假说认为,在成冰纪极端过程中,整个海洋被完全冰封,地表水—气交换受到严重阻碍,导致冰期过程中沉积作用减弱甚至停滞,并提出整个冰期地层为雪球地球解体时快速堆积而成。

  然而,成冰纪气候模拟研究则认为冰期启动后,气温降低会提高整个海洋的通风效率,导致海洋深部有机碳库(DOC)再矿化,缓冲了大气CO2浓度,从而阻止全球冰封海洋的出现,冰期过程中的海洋应存在开阔海环境,提出了“雪水交融地球(Slushball Earth)”假说。“雪水交融地球”允许地表活跃水循环的存在以及冰期过程中沉积作用的发生。目前,这两种假说的矛盾仍然持续,根本原因是冰期演化过程研究的缺乏和对冰期沉积认识的不足。 

  近日,中国科学院南京地质古生物研究所博士后郎咸国与北京大学沈冰研究员等人对我国华南南沱冰期演化过程进行了系统的研究。通过对浅水相、斜坡相以及盆地相的4个野外剖面和2口钻井岩芯的系统沉积相分析,识别出了10种岩相,并总结出3个岩相组合类型:冰川近缘相组合、冰川远缘相组合以及非冰川沉积。南沱组的相组合变化在横向上,具有很好的可对比性,表明冰期过程中的冰盖为动态活动的,存在多次冰进-冰退旋回。在相分析的基础上,恢复了南沱冰期过程中的冰川动力学演化过程,并将南沱冰期划分为4个演化阶段,识别出两次冰川发育鼎盛期。南沱组中部存在的细粒碎屑岩及碳酸盐岩夹层,代表了两次冰盛阶段之间的冰川消融期。南沱组顶部的含砾粉砂岩或粉砂岩沉积则表明南沱冰期的消融要早于陡山沱组盖帽碳酸盐岩的沉积。 

  该项研究工作表明南沱冰期过程中的海洋并非处于完全冰封的状态,而是存在冷暖气候波动。该研究为正确认识成冰纪马林诺极端冰期事件提供了重要科学依据。研究成果已于近期发表在国际地学期刊《前寒武纪研究》(Precambrian Research)上。此项研究得到国家自然科学基金委与中国科学院研究基金的资助。 

  论文相关信息:Lang, X., Chen, J., Cui, H., Man, L., Huang, K.-J., Fu, Y., Zhou, C., Shen, B., 2018. Cyclic cold climate during the Nantuo Glaciation: Evidence from the Cryogenian Nantuo Formation in the Yangtze Block, South China. Precambrian Research 310, 243–255.   

南沱冰期过程中存在气候冷暖波动

华南南沱组沉积序列柱状图

南坨冰期演化模式图

南坨冰期演化模式图






 
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