王玉冲、旷红伟、柳永清等——GPC：扬子克拉通北缘新元古代

温室-冰室的沉积演化过程与时代约束

　　新元古代成冰纪至少发生了斯图特(Sturtian)和马里诺(Marinoan)两次雪球地球事件，但第一次雪球事件启动前地球由正常状态转变为寒冷气候的沉积响应鲜有研究且具争议。这是因为全球所有克拉通盆地，在拉伸系和成冰系之间普遍存在沉积间断，无法获得连续沉积记录来推演该时期气候的持续变化。幸运的是，扬子克拉通北缘完好保存了该时期少见且连续的地层记录，这些连续发育于不同沉积环境的碎屑岩，为从沉积学角度研究地球气候如何由温室向冰室过渡、寻找斯图特冰期前的冰川作用，以及对关键演化节点的年代约束提供了得天独厚的地质条件。

　　针对上述科学问题，中国地质科学院地质研究所旷红伟研究团队，通过沉积学、沉积地球化学、同位素年代学等手段，详细研究和分析了扬子克拉通北缘拉伸系莲沱组至成冰系古城组（中国南华系）的沉积层序、沉积相和古水流，以及古盐度、碎屑注入强度与化学风化强度等相关地球化学指标，重点刻画了神农架地区该时期的沉积演化过程。

　　研究表明扬子克拉通北缘拉伸纪晚期-成冰纪早期的沉积演化过程受构造-气候共同驱动：扬子克拉通北缘新元古代初始沉积时代限定在763 Ma，以陆相洪积作用为主，物源来自南秦岭岩浆弧带；752 Ma时，从河流主导的陆相沉积体系转变为海侵-潮汐影响的海相体系，此时也是罗迪尼亚超大陆裂解相关的裂谷发育峰期；723 Ma后温室气候向冰室气候过渡（对应莲沱组上部），表现为浅海相灰绿色砂泥岩韵律向发育坠石的冰海相沉积（冰筏）过渡；而正式进入“雪球地球”期，则是以厚度不大的古城组冰碛杂砾岩为标志（图1和图2）。同时研究证实扬子北缘古城组冰碛岩与扬子东南缘长安组冰碛岩均为斯图特冰期产物，两地冰期同时启动。

图1 扬子克拉通北缘拉伸系莲沱组至成冰系古城组实测沉积地层柱状图及温室-冰室环境代表性岩相宏观照片

(a) 莲沱组辫状河流相紫红色粗砂岩与细砾岩，发育槽状交错层理；(b) 莲沱组潮坪相潮汐韵律层，波状层理发育；(c) 莲沱组浅海相水平层理泥岩砂岩互层；(d)莲沱组上部含坠石冰筏沉积岩；(e) 古城组块状冰碛岩，发育滑塌成因的同沉积变形构造；(f) 古城组受水流改造的层状冰碛岩

图2 扬子克拉通北缘拉伸纪晚期-成冰纪早期沉积模式示意图 

(a-c) 显示了拉伸纪晚期-成冰纪早期扬子北缘裂谷盆地发育演化，莲沱组古水流指示南北向沉积格局和输沙方向均向南；(d) 同沉积裂谷充填及裂谷延伸方向示意图

　　拉伸纪晚期是全球气候从温室向冰室过渡的关键时期，本研究揭示了扬子克拉通北缘拉伸纪晚期-成冰纪早期温室-冰室气候转换的年代学约束与沉积演化过程，加深了对雪球地球初期古环境与古气候的理解，对正确认识新元古代雪球地球起源和扬子北缘同期构造演化具有重要意义。

　　该研究由国家重点研发计划项目(2022YFF0800302)、国家自然科学基金(42072135)、北京科委国际创新资源合作项目(Z201100008320007)和中国地质调查项目（(DD20221649)共同资助。研究成果发表于国际地学期刊《Global and Planetary Change》上：Yuchong Wang, Hongwei Kuang*, Yongqing Liu*, Fenghua Zhao*, Nan Peng, Xiaoshuai Chen, Kening Qi, Hai Liu, Zhixian Wang, Quan Zhong, Jinxin Chen. Sedimentary evolution from greenhouse to icehouse of Neoproterozoic and age constraints in the northern Yangtze Craton. 227: 104179.

　　https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104179

　　原文链接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818123001522?via%3Dihub