2018年04月21日 星期六

辽北凡河盆地元古宙地层时代的新厘定及其对大氧化事件的意义

作者:蔡瑜杭 张拴宏 发布时间:2022-08-22
  古元古代时期的大氧化事件(Great Oxidation Event, GOE,开始于24.3亿年或23.3~23.2亿年,结束于20.6亿年)和洛马贡迪—贾图利碳同位素正漂移事件(Lomagundi-Jatuli Event, LJE,开始于22.2亿年,结束于20.6亿年)是地球演化历史上表生环境发生显著变化的重要事件。这两次事件在全球主要古老克拉通(如南非、西澳、北美、南美及波罗地等)上均有对应地质及海洋碳酸盐岩碳同位素强烈正漂移的记录。由于华北克拉通古元古代地层在20~18亿年普遍遭受了变质作用的改造,目前在华北克拉通上已确定的GOE和LJE记录非常稀少,极大地制约了GOE和LJE事件的全球对比。
  在华北克拉通东北部的辽北凡河盆地发育有一套弱变质的元古宙地层,前人将其称之为凡河群,并认为这套地层沉积于中-新元古代。凡河群主要由碎屑岩、碳酸盐岩和少量基性火山岩组成,呈角度不整合覆盖于华北克拉通东北部龙岗地块太古宙结晶基底之上,总厚度约8000米。前人的研究发现凡河群下部的关门山组白云岩或白云质大理岩中记录有约5 ‰的碳同位素(δ13Ccarb)正异常现象,提出这些碳同位素正漂移可能是LJE在华北克拉通的地质记录,但这一推测与前人认为凡河群属于中-新元古代地层的认识相矛盾,导致了关门山组碳酸盐岩中碳同位素(δ13Ccarb)正异常的成因及意义长期存疑。
  澳门24小时在线用心打造博士生蔡瑜杭和导师张拴宏研究员等通过锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,获得了侵入到关门山组白云岩中辉绿岩床的侵位年龄为20.6亿年左右(2065±20 Ma和2062±22 Ma);获得了凡河群底部大迫山组最年轻碎屑锆石207Pb/206Pb加权平均年龄为2199±19 Ma。考虑到凡河群下部大迫山组、康庄子组、关门山组和佟家街组各组之间均是整合接触,将这四个组的沉积时代限定在2200 Ma至2060 Ma之间,即古元古代层侵纪(附图1),而非前人所认为的中元古代。这些新的年龄约束确定了凡河群下部地层是GOE和LJE在华北克拉通可靠的沉积记录。由于凡河群位于太古宙龙岗地块而非古元古代造山带上,变质程度较低,沉积厚度较大,因此是华北克拉通开展GOE和LJE研究的最理想地层层位。新的研究成果对开展华北克拉通不同地区及其与全球其它克拉通古元古代地层对比也有重要科学意义。研究成果发表在国际SCI刊物《前寒武纪研究》上(Yu-Hang Cai, Shuan-Hong Zhang, Yue Zhao, Guo-Hui Hu, Qi-Qi Zhang, Jun-Ling Pei. 2022. Ages of the Proterozoic strata in Fanhe Basin revisited: Implications for geological records of the Great Oxidation Event in the North China Craton. Precambrian Research. 368: 106466)。
  本研究成果受国家自然科学基金委员会杰出青年基金项目(41725011)和国际(地区)合作与交流项目(41920104004)资助。
  

 

  辽北凡河盆地元古宙地层柱及沉积时代新厘定 

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