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中国北方埃迪卡拉纪冰碛岩及冰川作用

地质学报 2023年第12期97卷 3984-4005页

作者：柳永清旷红伟陈骁帅王玉冲江小均许欢祁柯宁彭楠中国地质科学院地质研究所北京100037 中国矿业大学(北京) 北京100083 昆明理工大学云南昆明650093 云南大学云南昆明650500 合肥工业大学安徽合肥230009

中国北方从东到西绵延3000 km范围上的华北克拉通、塔里木克拉通及其中间微地块上都保存有埃迪卡拉纪冰川沉积记录,但有关它的年代学、冰川规模、古地理重建和大地构造背景等存有争论。本文基于中国北方埃迪卡拉纪冰碛岩空间分布、地层... 详细信息

中国北方从东到西绵延3000 km范围上的华北克拉通、塔里木克拉通及其中间微地块上都保存有埃迪卡拉纪冰川沉积记录,但有关它的年代学、冰川规模、古地理重建和大地构造背景等存有争论。本文基于中国北方埃迪卡拉纪冰碛岩空间分布、地层与沉积层序,沉积环境与沉积相等,结合以往国内外文献,系统分析了埃迪卡拉纪冰川上述有关问题。研究揭示,埃迪卡拉纪时期,国内外应存在年轻于(Gaskiers)580 Ma的冰期;中国北方埃迪卡拉纪冰川时限约562.5~551 Ma,堆积了冰下、冰缘和冰前沉积相(物),构成垂向上(由下至上)从冰下至冰前与海相冰碛物沉积层序,符合大陆冰川(盖)沉积响应样式;此外,国内外埃迪卡拉纪冰碛岩及冰川剥蚀地貌均十分发育;部分冰碛岩之上还可见盖帽白云岩,并呈现与成冰纪盖帽白云岩类似的沉积构造,但彼此碳同位素剖面却不尽相同;本研究推测,埃迪卡拉纪时期,原特提斯洋及周缘大陆(群)可能普遍存在至少是洲际性大陆冰盖,甚至是全球性的冰期。研究认为,埃迪卡拉纪时期的亚洲陆块群应与冈瓦纳大陆缺乏构造亲缘性的若干重要证据。本文研究结果在埃迪卡拉纪大陆及其古地理重建和大地构造背景恢复方面具有重要科学意义。

关键词：埃迪卡拉纪中国北方冰碛岩沉积相大陆冰川(盖) 洲际性时限

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臼齿碳酸盐岩:解密前寒武纪海洋化学性质的钥匙

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古地理学报 2023年第1期25卷 1-22页

作者：旷红伟彭楠王玉冲白华青祁柯宁柳永清中国地质科学院地质研究所北京100037 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国地质科学院北京100037

臼齿构造(Molar tooth structure, MTS)是指主要由微米级微亮晶方解石充填的、具有肠状褶皱等特殊形态和结构的前寒武纪沉积构造。具有臼齿构造的这类前寒武纪碳酸盐岩称为臼齿碳酸盐岩(Molar tooth carbonate, MTC)。MTS具有全球分布... 详细信息

臼齿构造(Molar tooth structure, MTS)是指主要由微米级微亮晶方解石充填的、具有肠状褶皱等特殊形态和结构的前寒武纪沉积构造。具有臼齿构造的这类前寒武纪碳酸盐岩称为臼齿碳酸盐岩(Molar tooth carbonate, MTC)。MTS具有全球分布、时代限定、形态多样、由微米级微亮晶方解石组成及早期成岩等基本特征,该认识早已得到学界广泛认同。在系统归纳MTC的地理分布、发育时限、宏观形态和微观组构的基础上,再次总结性地剖析了物理作用、生物作用和生物-地球化学作用3类主要成因假说的基本论点及其局限性。长期以来,作为一种大量出现于中—新元古代、具全球性分布的特殊碳酸盐岩类或沉积构造,研究关注的焦点和热点是MTS形成与消失的机制。尽管MTS成因还有争议,但其所具有的早期成岩特征,使越来越多的研究者将其作为前寒武纪海洋地球化学环境重建的重要研究对象。MTC的兴衰与前寒武纪海洋化学性质演化和前寒武纪一系列全球性事件密不可分。在此基础上提出MTC进一步研究的方向:一是探索MTC事件与相关全球性事件(如叠层石、冰川事件等)相互响应、促进或消长的关系,MTS的兴衰如何协同Columbia和Rodinia超大陆的聚散过程;二是从MTS微亮晶方解石微观组构出发,采用行之有效的地球化学方法,将MTC的形成、演化、更替与前寒武纪海洋性质以及大气圈、生物圈的演化相结合,进一步完善MTC成因理论,为前寒武纪诸多重大科学问题的研究提供参考。

关键词：臼齿碳酸盐岩臼齿构造微观组构古海洋前寒武纪

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华北克拉通下马岭组与龙山组之间存在大型不整合吗?

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中国科学：地球科学 2023年第5期53卷 948-972页

作者：旷红伟彭楠柳永清王玉冲崔明明陈骁帅乔大伟祁柯宁中国地质科学院地质研究所北京100037 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

长期以来,中元古界待建系下马岭组和“新元古界”龙山组之间是否存在3亿多年的“大型不整合”,一直有较大争议.本文应用地层学、沉积学、碎屑锆石定年,以及锂同位素、常量与微量元素等对二者之间关系进行了系统分析.结果表明,下马岭组-... 详细信息

长期以来,中元古界待建系下马岭组和“新元古界”龙山组之间是否存在3亿多年的“大型不整合”,一直有较大争议.本文应用地层学、沉积学、碎屑锆石定年,以及锂同位素、常量与微量元素等对二者之间关系进行了系统分析.结果表明,下马岭组-龙山组,由不同级别、厚度不等、由粗到细的砂泥岩正旋回组成,由下至上发育局限台地(潟湖)-浅海陆棚-潮坪-滨岸-潮滩沉积序列,特别是龙山组底部含砾砂岩不具有大地构造意义底砾岩属性.龙山组和上覆景儿峪组砂岩最年轻碎屑锆石年龄均老于16亿年,未发现来自下马岭组1.32~1.2Ga大火山岩省(锆石)物源.从下马岭组顶部到龙山组下部,δ7Li呈逐渐上升趋势,Li含量则渐次降低,化学蚀变指数减小;同时K2O/Al2O3和Fe O/Fe2O3降低,Na2O/Al2O3升高,Li/Al、V/Cr和V(V+Ni)等小幅增或减.二者界面处Ce/Ce*呈正异常,Eu/Eu*呈负异常,Rb/Sr和Al/Si明显变小,U/Th变大,证明下马岭组-龙山组界面处不具有风化壳的地球化学特征,相反却指示着界面附近由下往上大陆风化强度的减弱.以上研究结果不支持下马岭组-龙山组间大型不整合的存在,因此建议将龙山组-景儿峪组下置,与下马岭组共同作为中元古界待建系的组成部分.在此基础上,恢复了华北燕辽地区下马岭组-龙山组-景儿峪组沉积时期的古地理.

关键词：华北克拉通中元古界下马岭组-龙山组过渡段大型不整合连续沉积

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扬子克拉通拉伸系莲沱组年代框架与沉积过程

地质学报 2023年第12期97卷 3922-3942页

作者：王玉冲旷红伟柳永清赵峰华彭楠陈骁帅祁柯宁刘海东归霖中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院北京100083 中国地质科学院地质研究所北京100037 合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 湖北冶金地质研究所(中南冶金地质研究所) 湖北宜昌443003

扬子克拉通保存的独特拉伸纪晚期碎屑岩建造为研究新元古代中期演化提供了绝佳素材,内部丰富的凝灰岩夹层和同位素年龄也为扬子克拉通新元古代中期演化提供有效的年代学约束。然而扬子克拉通拉伸系莲沱组内部演化缺少年代学约束,制约了... 详细信息

扬子克拉通保存的独特拉伸纪晚期碎屑岩建造为研究新元古代中期演化提供了绝佳素材,内部丰富的凝灰岩夹层和同位素年龄也为扬子克拉通新元古代中期演化提供有效的年代学约束。然而扬子克拉通拉伸系莲沱组内部演化缺少年代学约束,制约了拉伸纪晚期扬子克拉通的沉积演化研究。本研究通过野外地质调查,采用LA-ICP-MS技术获取莲沱组底界(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄为763.1±6.2 Ma,莲沱组下部陆相地层中获得(鹤峰)的凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄761.8±7.1 Ma,莲沱组中下部海陆过渡段获得通山(764.1±3.5 Ma)、长阳(751.5±6.3 Ma)、神农架(752.1±6.5 Ma)三组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄。莲沱组顶部海相地层获得729.6±9.2 Ma(皖南休宁组)、722.4±4.5 Ma(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄,以及城口龙潭河组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄(712.4±6.4 Ma)。这些凝灰岩锆石年龄数据和地层序列表明:820~770 Ma扬子克拉通普遍处于暴露剥蚀环境,770~750 Ma开始沉积陆相-海陆过渡相莲沱组,750 Ma之后扬子克拉通过渡到海相沉积环境并持续到成冰纪。建立的莲沱组与邻区地层对比格架表明扬子克拉通拉伸纪晚期演化受控于罗迪尼亚超大陆裂解过程,与深部地幔柱诱导的伸展裂谷、岩浆地幔柱冷却密切关联。本研究为扬子克拉通拉伸纪晚期地层提供有效年代学约束,揭示了扬子克拉通新元古代中期沉积演化与构造背景演化的协同关系,为扬子克拉通在罗迪尼亚裂解过程中的演化提供有效数据支撑。

关键词：扬子克拉通拉伸纪晚期莲沱组锆石U-Pb年龄年代框架沉积过程

柴达木盆地东部上泥盆统—下石炭统沉积分异特征及其主控因素讨论

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地学前缘 2021年第1期28卷 104-114页

作者：彭博刘成林祁柯宁刘大鹏王嘉琦李宗星马寅生胡俊杰中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国地质大学(北京)海洋学院北京100083

泥盆系/石炭系是广泛的不整合界面。在我国柴达木盆地东部,上泥盆统至下石炭统呈现明显的沉积分异,这种差异代表着晚泥盆世以来沉积环境巨大变迁。为探究二者之间的差异和内在联系,本次利用岩石学研究手段,通过柴达木盆地东部上泥盆统... 详细信息

泥盆系/石炭系是广泛的不整合界面。在我国柴达木盆地东部,上泥盆统至下石炭统呈现明显的沉积分异,这种差异代表着晚泥盆世以来沉积环境巨大变迁。为探究二者之间的差异和内在联系,本次利用岩石学研究手段,通过柴达木盆地东部上泥盆统与下石炭统的岩石组合、分布及岩相对比,刻画晚泥盆世至早石炭世沉积物质空间分布特征,并结合地质背景讨论了沉积物质分布差异内在因素。结果认为,柴达木盆地东部上泥盆统与下石炭统物质特征、古地貌特征既有区别又有内在联系。尽管二者存在沉积间断,但早石炭世早期沉积物质仍呈现对前者地貌特征的继承性。受加里东末期南北向应力作用影响,晚泥盆世区内地貌开始呈现南北分异的格局,发育冲积扇火山为特征的沉积体系。早石炭世早期地貌格局呈现更为清晰的继承性,其沉积岩石基本组分与晚泥盆世相似。但造山作用减弱使夷平作用主导,加之气候进一步湿润使其又有所不同,岩石组合自底部氧化色向上演化成灰色、灰黑色,岩相从辫状河转变为混积潮坪,并伴有小规模海侵成因泥灰岩,含生物泥灰岩夹层。早石炭世晚期更多表现为差异性大于继承性,至早石炭世晚期,夷平作用结束。受全球性大规模海侵以及全球冰雪消融、气候回暖、古亚洲洋古特提斯洋扩张和海水向北漫至该区影响导致全面海泛。加之此时柴达木地处低纬度地区温暖气温有助于海洋生物繁盛,最终促使柴东地区大规模陆表海碳酸盐岩沉积。

关键词：柴达木盆地上泥盆统—下石炭统沉积分异主控因素继承式沉积

柴达木盆地东部上石炭统克鲁克组碎屑岩储层特征及控制因素

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地质论评 2018年第5期64卷 1263-1276页

作者：祁柯宁彭博李宗星刘成林谢庆宾中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 油气资源与探测国家重点实验室北京102249

柴达木盆地上石炭统克鲁克组是该区重要的古生界勘探层位,组内发育多套良好的碎屑岩层。为探究其岩石物性特征及控制因素,本次以野外露头调查为基础,利用普通薄片、铸体薄片鉴定及扫描电镜等手段,结合物性测试和压汞资料,对克鲁克组碎... 详细信息

柴达木盆地上石炭统克鲁克组是该区重要的古生界勘探层位,组内发育多套良好的碎屑岩层。为探究其岩石物性特征及控制因素,本次以野外露头调查为基础,利用普通薄片、铸体薄片鉴定及扫描电镜等手段,结合物性测试和压汞资料,对克鲁克组碎屑岩纵向分布规律,储层岩性、物性、孔喉特征及孔隙类型进行分析。认为克鲁克地层中克2段发育的三角洲前缘亚相和克3段的具障壁海岸潮坪相的大套含砾粗砂岩、粗砂岩砂体原生、次生孔洞发育,孔喉大、分布集中、分选好,为有利的碎屑岩储层。早成岩期压实作用、重结晶及胶结作用对克鲁克组砂岩的原生孔隙破坏严重,晚成岩期储层改造形成的溶孔、裂缝—溶孔是油气成藏的主要储存空间。该研究为预测柴东石炭系克鲁克组油气有利区域提供依据,为今后该地区的油气勘探提供理论支撑。

关键词：柴达木盆地克鲁克组碎屑岩相控储层

扬子西南缘滇中成冰系南沱组沉积特征及其上红层归属讨论

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古地理学报 2024年第6期26卷 1305-1324页

作者：祁柯宁旷红伟柳永清彭楠王玉冲陈骁帅中国地质科学院地质研究所北京100037 合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

扬子克拉通滇中地区新元古界南沱组与陡山沱组之间过渡段“红层”不同学者认识尚有分歧。以扬子克拉通西南缘昆明晋宁鲁纳村剖面和飞大田剖面为主,对其成冰系南沱组开展了详细的地层学、沉积学研究。南沱组砾岩段及其上覆红层泥岩段具... 详细信息

扬子克拉通滇中地区新元古界南沱组与陡山沱组之间过渡段“红层”不同学者认识尚有分歧。以扬子克拉通西南缘昆明晋宁鲁纳村剖面和飞大田剖面为主,对其成冰系南沱组开展了详细的地层学、沉积学研究。南沱组砾岩段及其上覆红层泥岩段具擦痕、坠石、韵律性纹层等典型冰川沉积特征,据此划分出4个沉积亚相,即冰下滞积亚相、冰缘河道亚相、冰前三角洲前缘亚相和滨岸亚相,反映了冰期演化的不同阶段。红层段顶部最年轻碎屑锆石年龄为636 Ma,表明南沱组上段紫红色粉细砂岩顶部沉积时限可能晚于636 Ma。区域地层对比发现,平面上,滇中地区南沱组砾岩段和泥岩段分布稳定;垂向上,自下而上为冰川冰下堆积砾岩,向上过渡为冰缘河道砾岩,再向上为冰前三角洲前缘泥岩和滨岸细砂岩,表现为冰川逐渐融化并逐步海侵的规律。研究认为南沱组应当二分:下段杂砾岩段,上段紫红色泥岩段,即南沱组—陡山沱组界限置于红层段顶部。论文深化了对扬子西南缘成冰纪沉积古地理的理解,为完善四川盆地周缘成冰纪—埃迪卡拉纪等时地层格架和四川盆地及周缘深层油气勘探提供了沉积学新资料。

关键词：扬子西南缘南沱组红层冰川沉积相

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扬子克拉通北缘中元古界神农架群层序的厘定

地质学报 2023年第12期97卷 3902-3921页

作者：彭楠旷红伟柳永清王玉冲陈骁帅祁柯宁白华青刘燕学宋换新唐永东归霖自然资源部地层与古生物重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 中国地质科学院北京100037 长江大学资源与环境学院湖北武汉430100

神农架群被认为是除天津蓟县剖面外,我国出露相对最好的中元古界。由于其大致形成于1400~1000 Ma,故普遍被看好作为中国地层表中1320~1000 Ma时期地层记录缺失的候选层型剖面。尽管近年来神农架群的年代地层学、沉积学、古生物(叠层石... 详细信息

神农架群被认为是除天津蓟县剖面外,我国出露相对最好的中元古界。由于其大致形成于1400~1000 Ma,故普遍被看好作为中国地层表中1320~1000 Ma时期地层记录缺失的候选层型剖面。尽管近年来神农架群的年代地层学、沉积学、古生物(叠层石形成与分布)及古海洋地球化学等方面研究进展显著,但有关神农架群的划分仍未达成共识。本文在神农架上前寒武系专题研究及神农架1:20万填图划分方案基础上,通过近十余年来对神农架群系统综合研究,重新厘定了神农架群层序。研究认为,神农架群由下至上可划分为下、中、上3个亚群,下亚群由下至上为鹰窝洞组、大岩坪组、马槽园组、乱石沟组、大窝坑组及矿石山组;中亚群包括台子组、野马河组、温水河组和石槽河组;上亚群则为下部送子园组与上部瓦岗溪组。神农架群的上述划分和层序厘定充分结合了神农架群同位素年代学、沉积地质演化、叠层石形态类型及旋回性发育特征、同位素与元素地球化学异常等特征和发育规律。本文是近10年来神农架群研究进展的总结,尽管神农架群目前已具备了建立待建系候选层型的基本条件,但其尚缺少顶界与底界层位年龄,也未见到下伏地层或基底,未来还需进一步开展综合研究。

关键词：中元古代神农架群待建系地层层序厘定

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柴达木盆地北缘上石炭统碎屑岩—碳酸盐岩高频转换过程及驱动机制

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古地理学报 2018年第3期20卷 409-422页

作者：魏小洁马寅生李宗星祁柯宁郭迎春彭博胡俊杰刘奎中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国科学院南海海洋研究所广东广州510301

碎屑岩和碳酸盐岩分别产自"外源、浑水"与"内源、清水"环境,二者的交替互层沉积可反映古水体性质、物源供给及气候等环境要素的频繁改变。晚石炭世,柴达木盆地北缘构造相对稳定,盆内发育巨厚的、多级次嵌套的"碎屑岩—碳酸盐岩混积层系"... 详细信息

碎屑岩和碳酸盐岩分别产自"外源、浑水"与"内源、清水"环境,二者的交替互层沉积可反映古水体性质、物源供给及气候等环境要素的频繁改变。晚石炭世,柴达木盆地北缘构造相对稳定,盆内发育巨厚的、多级次嵌套的"碎屑岩—碳酸盐岩混积层系",记录了"冰室地球"冰川活动下的古海平面大幅度升降和古气候、古环境频繁交替信息。文中以柴达木盆地北缘连续完整露头剖面和钻井取心剖面为研究对象,结合区域地质资料、前人研究成果,通过详细的岩心、露头及镜下薄片观察,在研究区重点层段识别出下切谷充填型碎屑岩沉积和碳酸盐岩台地沉积组成的频繁互层序列。碎屑岩—碳酸盐岩互层组合序列在垂向上的有序叠加,构成了复合海平面变化旋回层序,其从碳酸盐岩—改造型台地沉积开始,向上依次发育碎屑岩下切谷充填序列的底部冲积河道沉积、中部河口湾序列和顶部代表海泛面的泥岩沉积,最后转变为碳酸盐岩向海到向陆台地亚相,反映了一个显著的早期海退—中期逐渐海侵—后期再次海退的旋回过程。冰川期急剧变冷的气候和冰川型高频的大幅度海平面升降,驱动滨线及相带迁移,影响到碎屑岩供给速率和碳酸盐生产率,造成了碎屑岩—碳酸盐岩的高频转换。

关键词：柴达木盆地上石炭统混积层系海平面变化下切谷