华南埃迪卡拉系钾质斑脱岩锆石U-Pb测年及Hf-O同位素源区示踪

The K-bentonites in the Ediacaran strata from South China are valuable for research. Preliminary stduy shows that geochronologic studies for the K-bentonite within the bottom of the Doushantuo Member 4 and those in the Dengying and Liuchapo Formations from deep-water realm in South China, together with the Hf-O isotopic constraints on the magma source of the Ediacaran K-bentonites in South China urgently need to be strenthened. Thus, we proposed a project which will carry out SHRIMP U-Pb dating on the K-bentonite at the base of the Doushantuo Member 4 and the K-bentonites in the Dengying and Liuchapo Formations from deep-water realm in South China. Moreover, the project plans to perform Hf-O isotope analysis for zircons from the Ediacaran K-bentonites in South China. Results of the project will improve the timescale of the Ediacaran successions between 635 and 541 Ma in South China, and will facilitate clarifying international correlation problem of sequence related to the Gaskiers glacial event and regional correlation problem of the Dengying and Liuchapo Formations. In addition, the Hf-O isotope data of zircons in the K-bentonites will provide evidences for understanding the nature of the magma source of the Ediacaran K-bentonites in South China.

华南埃迪卡拉系保存的丰富的钾质斑脱岩具有独特的研究价值。申请人的前期研究表明，新发现于陡山沱组四段底部及华南深水区灯影组和留茶坡组的钾质斑脱岩的同位素年代学及华南埃迪卡拉系钾质斑脱岩的Hf-O同位素源区示踪等研究领域尚属空白，亟待加强。本项目拟着重开展已发现的重要层位钾质斑脱岩的锆石SHRIMP U-Pb年代学研究，同时系统开展华南埃迪卡拉系钾质斑脱岩的锆石Hf-O同位素源区示踪。项目对于完善华南埃迪卡拉系635-541 Ma的时间框架、解释华南埃迪卡拉系与Gaskiers冰期相关地层的国际对比问题及深水区灯影组和留茶坡组的时限和区域对比问题、理解华南埃迪卡拉系钾质斑脱岩的岩浆源区性质都具有重要的理论意义。

目前，与华南埃迪卡拉系钾质斑脱岩相关的重要科学问题为：（i）亟待获得635-541Ma之间关键层位钾质斑脱岩年龄。（ii）急需获取华南埃迪卡拉系重要层位钾质斑脱岩源火山活动的地球动力学背景。因此，项目开展了如下研究：（i）对贵州剑河方陇剖面灯影组下部及留茶坡组底部钾质斑脱岩锆石进行U-Pb年代学研究，结果表明灯影组下部年龄（557 ± 3 Ma）可作为制约陡山沱组顶部碳同位素负漂移（DOUNCE）终结时间的又一关键年龄。（ii）对重庆城口河鱼剖面蜈蚣口组底部钾质斑脱岩锆石开展U-Pb年代学研究，结果显示蜈蚣口组底部钾质斑脱岩锆石SIMS U-Pb年龄（634.1±1.9 Ma）可作为支持雪球事件终结具等时性这一假说的有力证据之一。（iii）对湖北三峡地区九龙湾剖面陡山沱组帽白云岩席裂构造中石英胶结物进行流体包裹体研究，结果表明帽白云岩席裂构造中胶结物具热液成因，为冰川消融后地壳反弹减压，致使地壳部分熔融，引起岩浆及热液活动这一地球动力学过程的响应。（iv）对华南埃迪卡拉系底部钾质斑脱岩源区进行示踪，结果提示华南埃迪卡拉系底部钾质斑脱岩的原始岩浆具壳源性质，源火山的大地构造环境为板内环境；源火山活动可能与Rodinia裂解相关，也可能与南沱期冰川消融引起的反弹减压导致地壳部分熔融有关，或者由二者共同促成。研究结果同时表明，三峡地区陡山沱组底部钾质斑脱岩与重庆城口河鱼剖面蜈蚣口组底部钾质斑脱岩虽然代表同时期火山喷发，但二者为不同位置火山喷发的沉积记录。（v）对华南埃迪卡拉系中部钾质斑脱岩源区示踪，结果表明三峡地区九曲垴剖面庙河段顶部钾质斑脱岩与贵州剑河方陇剖面灯影组下部及上覆留茶坡组底部钾质斑脱岩的原始岩浆均具壳源性质，源火山构造背景均为板块汇聚环境，可能是对大陆汇聚（泛非运动）的地球动力学背景的响应。该时期全球火山活动频繁，与埃迪卡拉生物幅射重叠。因此，我们初步认为该时期大规模火山喷发为海洋输入富含生命必需元素且易于风化的火山凝灰物质，对早期生命幅射可能起促进作用。