扬子陆块南华纪南沱冰期沉积地层的黄铁矿地球化学研究

Detailed investigation on oceanographic evolution during the Marinoan glaciation of Cryogenian is important, but it is still controversial whether the oceanographic evolution in the glaciation is the global ice based on the “Hard Snowball”. In the conglomerate-dominated glacial stratigraphy, there is a relative shortage of oceanic geochemical research due to the lack of carbonate rocks or shales capable of recording pale seawater information. Based on the strata investigation, in this project we will conduct element and isotopic (Fe and S) analysis of the pyrite, accompanied by pyrite morphology, for Natuo formation deposited at different sedimentary facies from Xiangtan, Taojiang in Hunan and Tongren in Guizhou, Yangtze Block, South China. We aim to extract the comprehensive information about element, isotopic (Fe and S), redox chemistry, and sedimentary environment changes during the Natuo glaciation period. Our tasks are two-folds: (1) to provide evidences for the controversy whether the oceanographic evolution in the glaciation is the global ice; (2) to provided a set of chemstratigraphic references for further Fe and S isotopes studies on Cryogenian glaciation formation.

成冰纪Marinoan冰期海洋环境演化研究具有重要意义，但目前对该冰期海洋环境演化过程是否为“Hard Snowball”认为的全冰封性质还存在争议。以杂砾岩占主导的冰期地层，由于缺乏能记录古海水信息的碳酸盐岩或页岩，海洋地球化学研究手段相对短缺，冰期沉积的黄铁矿成为了恢复古海洋环境演化地球化学研究的突破口。本项目以扬子陆块湖南、贵州等地沉积于不同盆地深度的南华系南沱组中的黄铁矿为对象，在南沱冰期沉积地层划分对比研究的基础上，开展系统的黄铁矿元素及同位素地球化学研究，以Fe、S同位素体系的时空演化为重点，结合黄铁矿矿体形态特征，高分辨提取冰期海洋演化过程中元素、同位素组成、氧化还原环境、沉积环境等演化信息，综合分析冰期海洋是否存在局部或短暂的开阔环境演化阶段，从而深入探讨南沱冰期海洋环境的演化过程，也为全球该时段海洋Fe、S同位素演化研究提供系统的参照标准。

成冰纪Marinoan冰期海洋环境演化研究具有重要意义，但目前对该冰期海洋环境演化过程是否为“Hard Snowball”认为的全冰封性质还存在争议。本项目对扬子陆块湖南、贵州等地沉积于不同盆地深度的南华系南沱组进行了地层格架、元素组成及黄铁矿Fe、S同位素系统分析，并计划外开展了新疆塔里木盆地西北部成冰纪地层序列研究，高分辨提取冰期过程中沉积环境、水体氧化还原环境等演化信息，揭示了冰期演化过程：成冰纪南沱组自下而上依次发育2套完整的连续沉积旋回，每套旋回由下部的冰进沉积序列和上部的冰退沉积序列构成。冰进沉积序列主要发育冰川前缘沉积，冰退沉积序列为冰川前缘沉积、冰川远缘沉积及正常海沉积的混合，代表冰期过程中沉积作用活跃及海平面、古气候连续的旋回演化。同时，岩石古风化指数（CIA）、氧化还原指标（Mo、U）、黄铁矿含量及Fe、S同位素等地化参数指示，南沱冰期古海洋不同水深环境下氧化还原程度不一，深水区较浅水区还原；且冰期古海洋化学环境并非传统模式认为单调演化过程，具有随时间波动演化的特征。此外，计划外研究表明新疆塔里木盆地西北部成冰系尤尔美那克组下部的冰川杂砾岩沉积被上覆细粒沉积岩覆盖，表征冰进-冰退沉积演化。因此，综合研究认为Marinoan冰期并非“Hard Snowball”认为的一次性全球极端寒冷大冰期，是一个持续动态演化的过程，局部或短暂存在开阔水域。