新元古代“雪球地球”事件后(635 Ma),全球各大陆冰碛岩之上沉积了厚度不等、特征异常的毯状白云岩,被形象地称为“盖帽碳酸盐岩(Cap carbonate)”,它记录了地球表层冷暖气候环境快速转变时期的重要原始信息,一直是国际研究热点。但盖帽碳酸盐岩的成因解释一直存在较大分歧。如盖帽碳酸盐岩是发育在浅水台地—斜坡盆地等不同环境,还是仅仅是浅水陆架的产物?盖帽碳酸盐岩沉积前后的海洋环境、生物演变、海平面变化及其沉积学响应特征如何?针对以上问题,中国地质科学院地质研究所旷红伟、柳永清团队以扬子北缘神农架地区盖帽白云岩为例,通过沉积学研究与δ13C同位素分析,阐述了冰川融化引起的冰后环境变化和海平面上升过程,建立了盖帽白云岩的沉积相模式(图1),提出了盖帽白云岩形成于浅水环境的新观点。
神农架位于扬子北缘,其中—西部6个成冰系—埃迪卡拉系过渡期剖面揭示,神农架盖帽白云岩厚度极薄,主要为泥粉晶白云岩,沉积构造单调,除水平层理外,未见南邻峡东地区普遍发育的角砾状白云岩和大型帐篷构造等,沉积指相标志指示其发育在浅水陆架环境。成冰纪冰碛岩顶部藻类发育,具水平层理或块状泥质粉砂岩,表明成冰纪末期冰川已经全部消融。盖帽白云岩上覆沉积序列和岩石组合指示了一个快速海侵过程。盖帽白云岩与下伏冰碛岩之间多发育纹层状钙质粉砂岩,表明在盖帽白云岩沉积之前海水已具有一定碱度。与扬子克拉通及世界范围内的许多盖帽白云岩一样,神农架盖帽白云岩具有明显的、变化幅度一致的δ13C负偏移,进一步验证着盖帽白云岩δ13C负偏移是全球性环境变化和古海洋地球化学事件,具有广泛的全球变化和对比意义。
通过区域与洲际对比,认为盖帽白云岩为穿时沉积(形成时间有先后之分),是对冰后初期浅水碳酸盐岩沉积作用平衡全球海平面快速上升的沉积响应。即,盖帽白云岩均形成于浅水环境中,随着冰后海平面的不断上升,由海向陆方向,在前期浅水环境形成的盖帽白云岩之上,又被新的、薄的、水平层理发育的白云岩所覆,进一步的海侵使得原先盖帽白云岩沉积时的浅水环境逐渐变为相对深水区,而新形成的浅水区又开始新一轮的盖帽白云岩沉积(图1)。本研究提出,深水成因的盖帽白云岩极为少见,传统认识中的盖帽白云岩发育于陆架—斜坡—盆地的沉积模式值得商榷。
图1 埃迪卡拉纪盖帽白云岩成因模式图以及神农架和南邻峡东地区埃迪卡拉纪陡山沱组早期古地理
上述研究为国际埃迪卡拉纪盖帽白云岩的沉积学和成因机理研究增添了新材料,建立了新模式。相关成果发表在国际期刊:《Precambrian Research》(H Kuang, Y Liu, N Peng, et al. 2022. Ediacaran cap dolomite of Shennongjia, northern Yangtze Craton, South China, Precambrian Research, 368: 106483)。本成果由北京市科委国际创新资源合作项目(Z201100008320007),国家自然科学基金委项目(42072135)和中国地质调查局项目(DD20190005和DD20190002)联合资助。
原文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301926821004113?dgcid=author