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华北地台东南缘前寒武纪—寒武纪界线研究取得重要进展
2019-01-28 | 编辑: | 【

  前寒武纪寒武纪界线是最重要的地质界线之一,然而这一界线在世界范围内并不都是连续沉积的。在以劳伦大陆(Laurentia)为代表的一些地区,这一界线表现为前寒武纪基底岩石和寒武纪沉积盖层之间的不整合接触,被称为“大不整合(Great Unconformity)”。

  “大不整合(Great Unconformity)”的形成过程,广泛地增强了对基底岩石的风化,进而改变了海水的化学组成,促进了寒武纪早期生物矿化和后生动物的辐射事件,被认为是“寒武纪生命大爆发”的环境诱因。因此,对于“大不整合(Great Unconformity)”的准确识别和深入研究,对探讨后生动物的起源和早期演化其及环境背景具有重要意义。 

  华北地台作为最古老的克拉通之一,其前寒武纪寒武纪界线同样存在一个不整合面,为准确限定“大不整合(Great Unconformity)”的古地理范围和年代跨度提供了重要依据。 

  在华北地台北缘,如天津蓟县地区,“大不整合(Great Unconformity)”比较容易识别,表现为新元古界景儿峪组和寒武系府君山组之间的不整合接触,以古风化壳为标志。然而,在华北地台东南缘,“大不整合(Great Unconformity)”的存在与否、确切层位和时间跨度等还不明确。 

  以淮北地区为代表,前寒武纪寒武纪过渡地层包括了金山寨组、沟后组和猴家山组。其中金山寨组为确切的拉伸系地层,猴家山组为确切的寒武系地层,而沟后组的时代却长期存在争议。有的学者依据生物地层学数据认为沟后组为拉伸系地层,进而将“大不整合(Great Unconformity)”置于沟后组和猴家山组之间;有的学者依据碎屑锆石年代学数据认为沟后组为寒武系地层,进而将“大不整合(Great Unconformity)”置于金山寨组和沟后组之间。这一生物地层学和碎屑锆石年代学证据之间的矛盾,直接影响了我们对于华北地台东南缘“大不整合(Great Unconformity)”的认知。 

  中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队成员万斌博士等人,与西北大学和美国弗吉尼亚理工大学的研究人员合作,对华北地台东南缘淮北地区的前寒武纪寒武纪界线地层,包括金山寨组、沟后组和猴家山组,进行了详细的生物地层学、沉积岩石学和碎屑锆石年代学研究,综合的地层学数据为准确识别华北地台东南缘的“大不整合(Great Unconformity)”提供了可靠证据。 

  该研究对于沟后组的模式剖面-沟后剖面和金山寨组的模式剖面-金山寨剖面进行了深入研究。结果显示,沟后组依据岩性特征可以分为下、中、上三个岩性段。 

  沉积岩石学研究首次在沟后组中段的底部确认了一套底砾岩的存在;认为沟后组下段以较深水的页岩相沉积为主,而中-上段以碳酸盐岩沉积为主,并且含有石盐假晶,反映了较为浅水的蒸发相环境;同时,确认了上段顶部白云岩中的斑杂状结构为生物扰动成因。生物地层学数据表明,潜在的拉伸纪指示性化石Trachyhystrichosphaera aimika-Valeria lophostriata-Dictyosphaera tacita组合仅发育在沟后组下段,并且首次在沟后组上段发现了遗迹化石。 

  碎屑锆石年代学数据表明,沟后组中段和猴家山底部具有寒武纪早期的最年轻锆石年龄和较为相似的年龄分布模式,而沟后组下段最年轻锆石年龄为拉伸纪,并且其年龄分布模式与金山寨组和猴家山组都显著不同。 

  综合沉积岩石学、生物地层学和碎屑锆石年代学数据表明,原始的沟后组并非一套连续的沉积序列,其中-上段为早寒武世沉积,而下段为拉伸纪沉积。据此,对原始的沟后组进行修订,其仅包括沟后剖面原始沟后组下段沉积序列,而将原始沟后组的中-上段沉积归并入早寒武世的猴家山组。这样一来,“大不整合(Great Unconformity)”就被置于修订后的沟后组和猴家山组之间,以底砾岩层为标志,代表了~200-300 Ma的沉积间断。 

  同时,依据相同的划分标准,“大不整合(Great Unconformity)”在华北地台东南缘的淮南、鲁西、辽东和吉南地区(胶---淮地区)都广泛发育,并且可以相互对比。这一研究对于认识华北地台东南缘拉伸纪—寒武纪时期的构造历史、盆地演化、地层对比和古地理重建都具有重要意义。 

  研究成果于近期在线发表在国际地学类知名期刊《前寒武纪研究》(Precambrian Research)上。本项研究由中国科学院战略先导专项B类、国家自然科学基金、江苏省科技厅基金和美国国家科学基金会等共同资助。 

    论文信息:Bin Wan *, Qing Tang, Ke Pang, Xiaopeng Wang, Zhian Bao, Fanwei Meng, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan, Hong Hua, Shuhai Xiao *. 2019. Repositioning the Great Unconformity at the southeastern margin of the North China Craton. Precambrian Research, doi. /10.1016/j.precamres.2019.01.014.

华北地台东南缘前寒武纪—寒武纪界线研究取得重要进展

淮北地区沟后剖面的野外露头和岩性照片

淮北地区前寒武纪—寒武纪界线地层的综合地层学信息

淮北地区前寒武纪—寒武纪界线地层的综合地层学信息






 
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