埃迪卡拉纪中期碳同位素变化研究取得新认识

　　新元古代海洋碳同位素组成出现了多次剧烈的波动，其中发生在埃迪卡拉纪中期的无机碳同位素负漂移，是目前已知的地球历史上最大幅度的碳同位素负漂移事件，反映了该时期全球碳循环出现了剧烈变化，并被广泛认为是埃迪卡拉纪地层划分和全球对比的化学地层标志。 

　　前期国内外学者的碳同位素化学地层学研究揭示，华南地区埃迪卡拉系陡山沱组上部发生了碳同位素的显著负漂移（EN3），这次最大幅度超过15‰（VPDB）的碳同位素负漂移被认为是同期全球性碳同位素负漂移事件（Shuram Excursion）的记录。 

　　近年来，中国科学院南京地质古生物研究所周传明研究员等，对湖北西部黄陵背斜地区的埃迪卡拉系陡山沱组地层，开展了详细的野外考察，以及系统的生物地层学和碳同位素化学地层学研究。在该地区陡山沱组的层型剖面上，整合于成冰系南沱组冰碛岩之上和埃迪卡拉系灯影组碳酸盐岩之下，陡山沱组可划分为4个岩性段，分别以白云岩、黑色泥页岩夹泥质白云岩、碳酸盐岩和黑色页岩为特征，其中在II段和III段产出的燧石结核中，精美保存了大量带刺疑源类和多细胞藻类化石。 

　　陡山沱组I段和II段地层在黄陵背斜地区可以进行很好的追踪对比，而陡山沱组III段和IV段的地层序列在不同区域出现明显变化。在黄陵背斜的东部，陡山沱组III段由白云岩组成，IV段很薄（<1m）或消失。在中部地区，陡山沱组III段由白云岩（中东部）或白云岩+灰岩（中西部）组成，IV段为厚约10余米的黑色页岩。而在黄陵背斜西南地区，陡山沱组上部地层序列为下白云岩段（白云岩或白云岩+灰岩）——下黑色页岩段——上白云岩段——上黑色页岩（庙河段），其中庙河段产出大量的宏观藻类化石，其顶部产出的火山灰层的精确锆石同位素年龄为551Ma（百万年）。 

　　传统的地层对比方案将黄陵背斜西部地区的庙河段黑色页岩与中东部地区的IV段黑色页岩进行对比。近期也有学者根据区域层序地层学分析，将黄陵背斜西部地区陡山沱组下黑色页岩段、上白云岩段和庙河段分别与东部地区陡山沱组IV段、灯影组蛤蟆井段和石板滩段下部地层进行对比。 

　　然而，陡山沱组之上的灯影组地层序列（蛤蟆井段——石板滩段——白马沱段）在黄陵背斜地区发育稳定，同时庙河段与石板滩段化石组成面貌不同，与世界其他地区埃迪卡拉化石组合对比表明，庙河生物群的出现应早于石板滩生物群。据此，周传明等人认为西部地区的下黑色页岩段—上白云岩段—黑色页岩（庙河段）应与中东部地区的陡山沱组IV段黑色页岩进行对比，西部地区上白云岩的出现反映了区域岩相变化。 

　　与人们以前更加关注的中东部地区相比，黄陵背斜西部地区陡山沱组上部岩石地层序列发育更为齐全，从而提供了更加完整和复杂的埃迪卡拉系中部碳同位素变化特征。相对于中东部地区陡山沱组上部碳同位素曲线只出现一次负漂移（EN3），西部地区多个剖面的碳同位素分析表明，陡山沱组上部碳同位素曲线包括两次碳同位素负漂移（下部的JNE=Jiuqunao negative excursion和上部的MNE= Miaohe negative excursion），以及中部的碳同位素正漂移（DPE=Diaoyapo positive excursion）。 

　　该项研究表明埃迪卡拉纪中部碳同位素负漂移事件的发生过程可能比以前的认识更加复杂。如果将JNE与EN3以及Shuram Excursion相对比是正确的话，那么这次地质历史时期最大的碳同位素负漂移事件发生的时间可能远早于551Ma。 　　  

　　论文信息：Chuanming Zhou*, Shuhai Xiao, Wei Wang, Chengguo Guan, Qing Ouyang, Zhe Chen, 2017. The stratigraphic complexity of the middle Ediacaran carbon isotopic record in the Yangtze Gorges area, South China, and its implications for the age and chemostratigraphic significance of the Shuram excursion. Precambrian Research, 288: 23-38.