埃迪卡拉纪-寒武纪转折期是隐生宙向显生宙过渡的重大变革时期,全球构造格局、海洋化学、大气系统及生命形式都发生了巨大的变化。该时期,在华南及其他陆块广泛发育了一套所谓的“深水”硅质岩沉积,但对其成因以及与台地碳酸盐沉积的相互关系存在很大的争议和不确定性。
为了更好地了解这一重要时间窗口沉积-构造格局、海洋化学的变化,地质与地球物理研究所油气资源室汪建国博士后与其合作导师陈代钊研究员以湖南湘西地区台-盆转换带留茶坡组硅质岩为重点研究对象,在前期工作基础上,通过详细的岩石学研究,从中区分出四种不同类型的硅质岩,分别是丘状硅质岩(mounded chert)、脉状硅质岩(vein chert)、角砾状硅质岩(brecciated chert)以及层状硅质岩(bedded chert)。丘状硅质岩:以丘状为主,主要成份为无定形硅,内部发育有大量的气孔、孔洞和相互交织的流体管道系统,部分可充填有玉髓、隐晶质石英以及硫化物和(或者)重晶石等;脉状硅质岩:呈条带状,在垂向上侵入并切割上覆白云岩地层,同时横向上不同脉状硅质岩相互交错,构成复杂的硅质岩脉网状系统,其成份主要由隐晶质硅质组成,同时在局部充填有少量的石英晶体。角砾状硅质岩:呈漏斗状或者扇状,以侵入体的形式切穿上覆的白云岩,主要由无定形-隐晶质硅质组成,其角砾往往发育小规模的砾内小裂缝,并被白云石、微晶石英以及硫酸钡所充填。层状硅质岩:呈薄-中层状产出,局部为厚层状,主要为玉髓和隐晶-微晶石英,发育水平层理。流体包体测温显示丘状硅质岩中重晶石和脉状硅质岩中石英形成的温度分别为125-141oC和141-177oC。稀土配分模式显示大部份硅质岩具有显著的正Eu异常特征。所有的岩石学、地球化学特征显示留茶坡组硅质岩(特别是丘状硅质岩和角砾状硅质岩)与现代海底扩张中心处火山热液活动所形成的硅质烟囱具有很强的可对比性,明确指示沿着台-盆转换带分布的硅质岩为热液成因。
附图说明:湘西地区埃迪卡拉纪-寒武纪转折期硅质岩沉积模式图
在研究区,在台-盆转换带处,灯影组白云岩在横向上明显快速相变为留茶坡组硅质岩,且留茶坡组地层厚度往盆地方向快速增加,这种岩相上的快速转变以及厚度的快速增加说明台-盆转换带处同生断层发育;同时在硅质岩地层中可见有数层薄的凝灰岩夹层,说明相邻地区存在着明显的火山(或海底火山)活动。因此,在张性构造环境下,深部富硅热流体会沿着深切基底的(同生)断裂向上运移,最终在台-盆转换带直接形成这种独特的丘状硅质岩、角砾化硅质岩、脉状硅质岩,对于朝盆地方向分布的层状硅质岩则有可能是热液活动喷流出的富SiO2羽柱体(hydrothermal plume)发生沉降而沉淀形成的(图1)。这一研究结果不仅提供了一个令人信服的证据来理解该时期大量硅质沉积的物质来源,同时也有助于我们重新认识这一重要时期构造-沉积以及海洋地球化学(如富硅、铁)的转变过程。
该研究成果近期发表在国际知名沉积学期刊Sedimentology上(Wang et al. Petrology and geochemistry of chert on the marginal zone of Yangtze Platform, western Hunan, South China, during the Ediacaran–Cambrian transition. Sedimentology. 2012, 59: 809-829)。
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