华南留茶坡组生物地层学及硅质岩成因探讨

In the Hunan-Guizhou-Guangxi area of South China, the Ediacaran-Cambrian transition is represented by the deposition of the bedded chert of the Liuchapo Formation. The Liuchapo chert is the oldest, most widely distributed chert strata, representing an important silicification event. Thus, the origin of the Liuchapo chert is paramount for our understanding of the dynamics of the Earth System transition from Proterozoic to Phanerozoic. Because of the absence of systematic biostratigraphic work in the Liuchapo Formation, the Ediacaran-Cambrian boundary remains obscure in this region. Furthermore, the origin of the Liuchapo chert is still under debate. In this project, we propose to conduct systematic biostratigraphic study on the Liuchapo chert. Our preliminary research has recognized multiple index fossils normally preserved in chert with stratigraphic significance. We also plan to use Ge-Si system to constrain the origin of Liuchapo chert as well as the paleo-environmental background of massive chert formation. Finally, placing the geochemistry data in the context of biostratigraphic frameworks, we will discuss the biogeochemistry background of the Liuchapo chert formation in basin scale.

在我国湘黔桂地区，在埃迪卡拉纪-寒武纪转折阶段沉积了一套以留茶坡组为代表的硅质岩地层。作为我国最老的，分布范围最广的硅质岩，留茶坡组的沉积代表了一次重要的硅化事件。因此，探讨留茶坡组硅质岩的成因对于我们探讨元古代地球系统向显生宙地球系统的转变具有重要的意义。由于缺乏系统的生物地层学工作，对于该区埃迪卡拉系-寒武系界线的划分仍不明了；同时对于这套硅质岩形成的原因也存在相当大的争议。在这项研究中，我们计划对我国湘黔桂地区的留茶坡组硅质岩进行系统的生物地层学工作。我们前期的工作已经识别出若干保存于硅质岩相地层中，具有时代指示意义的标志性化石，这为我们建立留茶坡组硅质岩的生物地层学框架打下了基础。同时利用锗硅元素地球化学体系对硅质岩的形成及其形成的古环境背景进行探讨。最后，将地球化学资料放置于生物地层学框架之下，探讨盆地尺度下留茶坡组硅质岩形成的古海洋地球化学背景。

埃迪卡拉纪—寒武纪是地质历史上最重要的转折阶段。在我国湘、黔、桂地区沉积了一套一套以留茶坡组为代表的硅质岩地层。这套地层里，含有种类丰富的生物化石，但由于缺乏系统的生物地层学工作，对于该区埃迪卡拉系-寒武系界线的划分仍不甚明了。作为我国最老的、分布范围最广的硅质岩，留茶坡组的沉积代表了一次重要的硅化事件，但对于这套硅质岩形成的原因也存在相当大的争议。因此，研究留茶坡组硅质岩的成因对于我们探讨元古代地球系统向显生宙地球系统的转变具有重要的意义。. 在这项研究中，我们对湘黔桂地区7个剖面的留茶坡组硅质岩进行系统的生物地层学工作和Ge-Si地球化学体系工作。通过系统的古生物学工作，我们以疑源类化石组合Asteridium–Comasphaeridium– Heliospheridium (ACH)与Megathrix的共同出现为标志，厘清了埃迪卡拉─寒武纪的界线，建立了华南地区斜坡相─盆地相的精细生物地层学格架。我们还发现了数量可观的化石新属种，为理解“寒武纪大爆发”前的生物多样性及演化模式提供重要的证据。通过利用锗硅元素地球化学体系对硅质岩的形成及其形成的古环境背景进行探讨，研究揭示华南地区广泛发育的硅质岩的硅主要来自正常海水，此时的海水氧化程度要远高于埃迪卡拉陡山沱期。此外，以Ge-Si物质平衡为基础对海水中Ge-Si循环进行数值模拟，结果显示这一时期Ge和Si的主要输入来源与现代海水一致，而输出则主要通过海水硅质岩沉积和Ge的“失汇”。这一“失汇”是现代海水的1.5倍，可能与铁氧化物沉积和海水中有机物含量仍然较高有关。这项研究工作对为进一步理解这段地质历史重大转折时期的海洋生物地球化学循环打下了坚实的基础。