地质所沉积地质学团队-Sedimentology：Marinoan盖帽白云岩研究再次取得新进展

　　雪球地球（Marinoan冰期）后形成的盖帽碳酸盐岩是国际地学界经久不衰的研究热点。20多年来，国内外学界主流一直认为在深水—浅水环境均能形成盖帽碳酸盐岩。中国地质科学院地质研究所旷红伟教授课题组前期通过对神农架Marinoan盖帽白云岩开展研究，提出了盖帽白云岩仅形成于浅水环境、并受古地理环境和海平面升降制约的新观点。近期，该课题组陈骁帅博士后等在神农架东南的黄陵背斜西北翼对另一种与神农架盖帽白云岩沉积特征不同、但与国内外其他地区特征相似、且重晶石扇特别发育的盖帽白云岩开展了研究，得到相似的研究结果，进一步证明了该观点的合理性。重晶石扇的形成机理能为盖帽白云岩的成因机制提供限定，而此前针对盖帽白云岩中重晶石扇的沉积学研究并不多见。本研究重点针对发育在盖帽白云岩顶部的重晶石扇开展精细的沉积学解剖，揭示了含重晶石扇盖帽白云岩及重晶石扇的沉积模式和形成机理。

图1 黄陵背斜西北翼宜昌高岚乡儿湾剖面盖帽白云岩沉积序列和沉积特征（A）；顶部含重晶石段序列特征图版和抽象素描（B）

　　剖面位于黄陵背斜西北翼宜昌高岚乡儿湾，该剖面含重晶石扇盖帽白云岩沉积特征与成因机制如下：

　　盖帽白云岩由下至上不同沉积岩相段均指示着浅水陆架环境。高岚乡儿湾剖面盖帽白云岩从下至上可划分为：（i）含砾白云岩段；（ii）发育特殊沉积构造（席状裂缝和帐篷构造等）白云岩段以及（iii）发育重晶石扇白云岩段。其中，白云岩底部的砾石代表冰后海侵期间相对海平面的缓慢上升以及受局部陆源输入的影响；席状裂缝和帐篷构造则指示潮上带和潮间带上部环境；发育重晶石扇白云岩段以及缓波状叠层石是潮间带上部的产物（图1A），它们均指示着盖帽白云岩形成于浅水陆架环境。

　　含重晶石扇盖帽白云岩中重晶石矿物为原生沉积成因。通过对重晶石扇的详细解剖和沉积学研究，识别出厘米级刀片状（I型）和毫米级针状（II型）两类重晶石矿物类型（图1B）。

图2 黄陵背斜西北翼乡儿湾剖面发育重晶石扇盖帽白云岩的成因模式图

简写：NT-南沱组；CAP-盖帽白云岩

　　盖帽白云岩沉积与海平面上升同步（图2A）。水体分层的持续存在或短暂间歇导致盖帽白云岩的双重沉积层序发育（图2B）；上升流打破了水体分层，叠层石的繁盛和上升流促进钡离子沉淀和重晶石扇发育（图2C）；重晶石扇的沉淀标志着盖帽白云岩沉积的结束和进一步深水沉积（海侵）的开始。

　　乡儿湾及神农架Marinoan盖帽白云岩沉积特征与形成机制的研究表明，无论是否发育帐篷构造、席状裂隙（胶结物）、重晶石扇或叠层石等相同或相似沉积构造，盖帽白云岩都形成于浅水环境，受海平面、古地形的制约；岩石特征的不同正是其对相应沉积环境的响应和适应。该成果进一步深化了对冰后埃迪卡拉纪早期沉积过程和海平面变化的理解，为该时期古地理、古环境恢复及埃迪拉卡拉纪生物协同演化提供了新思路及新证据。

　　本研究为北京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，U19B6003，41472082）、国家重点研发计划项目（2016YFC0601001）、中国地质调查局项目（DD20221649，DD20190005）、地质所结余经费项目（AS2101）和国家留学基金委（201908110328）的联合资助。相关研究成果发表于国际期刊《沉积学》（Sedimentology）上：Chen, X., Kuang, H*., Liu, Y*., Le Heron, D. P., Wang, Y., Bai, H., & Peng, N. (2022). Sedimentology of the Ediacaran barite‐bearing cap dolostone from Gaolan, northern Three Gorges, South China. Sedimentology. https://doi: 10.1111/sed.13051

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/sed.13051

参考文献：

Kuang, H., Liu, Y*., Peng, N., Vandyk, T. M., Le Heron, D. P., Zhu, Z., Bai, H., Wang, Y., Wang. Z., Zhong. Q., Chen. J., Yu. H., Chen, X., Song. C., & Qi, K. (2022). Ediacaran cap dolomite of Shennongjia, northern Yangtze Craton, South China. Precambrian Research, 368, 106483. 

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301926821004113