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地质地球所揭示华南寒武系底界新年龄

地质地球所揭示华南寒武系底界新年龄

  埃迪卡拉纪-寒武纪(E-C)转折期是隐生宙向显生宙过渡的关键时期,全球构造格局、海洋环境及生物面貌均发生了重大转变。目前,E-C界线的全球界线层型剖面点(GSSP)被置于加拿大纽芬兰Fortune Island 的一套碎屑岩地层中,以遗迹化石Trichophycus pedum 幸运28首现为标志,但在碳酸盐岩地层中,常以埃迪卡拉生物群绝灭、小壳化石首现以及d13C负漂同现进行共同约束,得到的最佳绝对(U-Pb)年龄估值为541.00 ± 0.13 Ma。华南扬子地区E-C界线层系地层序列发育良好,生物演化明显,并保存了著名的、被认为是“寒武纪生命大爆发”第一个事件窗口记录者的“澄江动物群”,所以历来一直都是研究的热点区域。然而,对该区域的研究一直未获得华南寒武系底界的可靠年龄数据,这严重制约了全球及区域地层对比和对地质过程的解释,对海洋环境与生物协同演化的认识产生了严重影响。

  在此背景下,中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究室研究员陈代钊及其团队,选择湘西(柑子坪)和黔东地区(盘闷、坝黄)E-C界线附近的斜坡盆地相剖面为研究对象,采集关键层位火山灰,借助研究所高分辨率SIMS对其中的锆石进行定年,获取了两套锆石U-Pb年龄数据(图1)。

  年龄数据显示,柑子坪剖面斜坡相留茶坡组底部和坝黄剖面盆地相留茶坡组中上部火山灰锆石U-Pb加权平均年龄分别为542.1 ± 5.0 Ma542.6 ± 3.7 Ma。这套数据为华南E-C界线提供了第一个直接年龄约束,同期的d13C负漂和快速海侵事件也与全球E-C边界事件相吻合。此外,盘闷和坝黄剖面牛蹄塘组底部火山灰锆石U-Pb加权平均年龄分别为524.2 ± 5.1 Ma 522.3 ± 3.7 Ma。这套数据表明,华南地区分布广泛的富有机质牛蹄塘组或相当层位的沉积始于晚Nemakit-Daldynian (N-D)至早Tommotian 期,比寒武纪开篇晚了约20Ma。同时,其中发生的E-C界线之后的第二次d13C正漂事件也支持了该年龄约束。因此,结合生物地层和同位素化学地层,这两套年龄数据为华南下寒武统年代格架提供了关键性约束(图2),有助于更好地进行全球及区域地层对比,能够更为准确地认识该时期关键地质、海洋环境与生物协同演化过程。

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  以上研究成果近期发表在国际地学期刊Terra Nova(Chen et al. New U–Pb zircon ages of the Ediacaran–Cambrian boundary strata in South China. Terra Nova, 2015, 27: 62-68)。

  原文链接 

 

  1E-C界线层系锆石 U-Pb协和年龄值。幸运28A)张家界柑子坪留茶坡组硅质底部;(B)坝黄留茶坡组硅质岩中上部;(C)松桃盘闷牛蹄塘组底部;(D)坝黄牛蹄塘组底部。

 

2:华南E-C界线层系受U-Pb绝对年龄、同位素与生物地层共同约束的地层对比。