华南埃迪卡拉系上部高精度地质年代学

The late Ediacaran was a critical time interval when the Earth experienced fundamental changes, such as the radiation of multicellular life, Gaskiers glaciation and DOUNCE. How these major geo- and bio-events interacted is a great scientific puzzle, which arouses extensive attention of scientific community and is a key to understand the causes of the Cambrian explosion. Based on accurate interregional stratigraphic correlation model, integrating section-based data into a temporally resolved stratigraphic framework is the foundation of comprehensive stratigraphic research. However, two controversial problems of upper Ediacaran exist in South China: (1) the stratigraphic position of the Miaohe Member, and (2) the causes of DOUNCE. They hinder the development of the interregional stratigraphic correlation model of upper Ediacaran and do not help to understand the causal relationship between the fluctuation of carbon cycle and the evolution of life in this period. Answers to all of these questions rely on high precision geochronology of upper Ediacaran. In this project we integrate SIMS and CA-ID-TIMS zircon U-Pb geochronology of the upper Doushantuo, Dengying and Liuchapo formations to provide high-precision geochronological constraint on the upper Ediacaran in South China. The results will help to test the correlation models of the Miaohe Member, which will shed new light on the interregional stratigraphic correlation model of upper Ediacaran. Further, by determining the timing of the onset and termination of DOUNCE, and thereby its duration, the causes of DOUNCE and its potential causal relationships with the extreme climate and evolution of life will be constrained.

地球在埃迪卡拉纪晚期发生了一系列重大生命环境事件，如多细胞生物繁盛、Gaskiers冰期和DOUNCE。它们之间是否存在联系，存在何种联系，一直是科学界研究的热点，也是探讨寒武纪大爆发起因的突破口。解决上述问题的关键是，在准确区域地层对比框架下，将零散的剖面数据归纳到统一的地质时空背景里，进行综合地层分析。然而，华南埃迪卡拉纪晚期地层研究存在以下两个问题：(1)庙河段的区域地层对比；(2)DOUNCE的成因。前者导致了区域地层对比模型的不确定，而后者制约了对海洋碳同位素剧烈波动与生命演化之间关系的理解。针对上述问题，本项目拟对华南陡山沱组上部、灯影组和留茶坡组的火山灰夹层及关键陆源碎屑岩开展SIMS和CA-ID-TIMS锆石U-Pb年代学研究，确定庙河段的地层位置，建立华南埃迪卡拉系上部地层对比模型。在此基础上，约束DOUNCE的起止时限，探讨其成因及其与极端气候和生命演化之间的关系。

地球在埃迪卡拉纪发生了一系列重大生命环境事件，如多细胞生物繁盛、大气-海洋系统的氧化和海洋碳循环的剧烈波动等。它们之间是否存在联系，存在何种联系，一直是科学界研究的热点，也是探讨寒武纪大爆发起因的突破口。解决上述问题的关键是，在准确区域地层对比框架下，将零散的剖面数据归纳到统一的地质时空背景里，进行综合地层分析。本项研究在我国华南的陡山沱组中下部、灯影组底部和中部、留茶坡组的底部采集了一系列火山灰和细碎屑岩样品，并从中筛选出锆石。制作锆石SIMS靶，采集透反射和阴极发光图像，然后进行SIMS锆石U-Pb定年分析。根据SIMS定年结果，开展更进一步的CA-ID-TIMS U-Pb定年分析，获得了一批高质量的高精度年代学数据。这些数据将DOUNCE在华南斜坡相结束的时间确定为早于556 Ma。三峡地区庙河段位于陡山沱组的顶部得以确认，该地区陡山沱组的上部纪录了两次显著的碳酸盐岩碳同位素负异常事件：DOUNCE和550 Ma异常。陡山沱组-灯影组/留茶坡组的地层界线在华南具有穿时性，该界线在台地相的年龄（550 Ma）要年轻于斜坡相的年龄（556 Ma）。结合其他已经发表的年代学和碳酸盐岩碳同位素数据，将国际上的Shuram/DOUNCE事件的时间确定在575 Ma和565 Ma之间。本项目将埃迪卡拉纪的年代学、碳酸盐岩碳同位素和化石数据综合起来，建立了埃迪卡拉纪的综合年代学模型，发现埃迪卡拉纪的大规模碳同位素负异常事件在时间上与生物的繁盛和革新相吻合，表明该时期生物与环境特别是海洋的氧化具有协同演化关系。同时，根据华南板块西部云南省东部地区埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期地层碎屑锆石物源的变化，认为华南板块在埃迪卡拉纪的晚期开始与冈瓦纳大陆的北缘碰撞拼贴。