新元古代(符号NP)是地质年代中的一个代,开始于
同位素年龄1000百万年(Ma),结束于538.8Ma。新元古代属于前寒武纪
元古宙,上一个代是
中元古代,下一个代是
古生代。新元古代期间出现化石。
简介
新
元古代(Neoproterozoic,符号NP)
新元古代是地质年代中的一个代,时间划分:从距今约10亿年前到5.4亿年前,跨越4.6亿年的时间,就是
元古宙——新元古代。
新元古代的地球表层系统经历了超大陆裂解与重组、大规模冰期、古海洋氧化、埃迪卡拉生物群辐射与灭绝、后生动物兴起等一系列重大变革,这些地质事件与生物演化在时空上的耦合关系长期受多学科交叉研究领域的广泛关注。罗迪尼亚超大陆的裂解伴随有超级地幔柱活动、古地磁真极移等复杂响应,裂解过程影响了大气圈和水圈中氧气和二氧化碳的循环,并可能直接导致了新元古代极端的气候条件。构造格局的变动对生物的影响主要体现为物质来源和生存环境的改变上,强上升洋流和强地表径流区域的富营养化促使生物大量繁盛。“雪球地球”期间巨大的选择压力为生物的多样化演变提供了可能,而其后冰川的快速消融则促进了生产力的爆发式增长及多种沉积矿产的形成。与此同时,大气-海洋氧气含量的增加和海水化学结构的改变使得多项元素及同位素指标发生了地质历史上最大幅度的波动,这种特殊的地质背景可能最终对生物演化产生了极为深刻的影响。
新元古代属于
元古宙最后一个代,处于
中元古代之后,
显生宙第一个代“
古生代”之前。
研究领域
研究新疆
库鲁克塔格地区新元古代地层,并探讨沉积时期的
气候环境。
贝义西组总体CIA值较低,介于51-56之间,具
冰期环境特征。
照壁山组CIA值为60左右,表明气候有所变暖。
阿勒通沟组的CIA值变化范围在48—61之间,顶部突变为69~71,说明阿勒通沟期经历了另一次寒冷事件,并以温暖环境结束。
其上的特瑞爱肯组CIA值介于49—53之间,说明第三次经历寒冷干燥的
气候环境。扎莫克提组,
育肯沟组和
水泉组的CIA均值为65,反映温暖条件下的
沉积环境。新元古代末期汉格尔乔克组CIA值下降为56,暗示第四次出现寒冷气候环境。以上特征表明新疆
库鲁克塔格地区新元古代的气候环境出现四次冷热交替变化。其中尤为重要的是
阿勒通沟组中下部应为寒冷气候环境,而顶部突变为温暖
气候环境,因此该组反映了一次明确的从冷到暖的气候变化过程,可以作为贝义西
冰期和特瑞爱肯冰期之间的另一次独立冰期。研究成果从地球化学角度支持
塔里木板块新元古代四次冰期的划分方案。通过与
扬子板块新元古代冰期划分方案的对比,认为塔里木板块新元古代四次冰期的前三次
均已在
华南板块以冰期或寒冷环境沉积形式出现。
地质
新元古界,也是处于
泛大陆与泛古洋的第一次演化时期。
北秦岭构造带主要由北西西向展布的
秦岭岩群、宽坪
岩群、二郎坪岩群以及
丹凤岩群等岩石地层单元构成。其中的
秦岭岩群形成于
古元古代(2 000~2200Ma),主要由
片麻岩、
斜长角闪岩和
大理岩组成,
变质程度达
角闪岩相,局部可达
麻粒岩相,代表秦岭
造山带的古老
结晶基底,并受到新元古代(1 000~ 800 Ma)和
古生代造山作用的强烈改造[11,12]。如今己在该古老构造块体中发现多个新元古代时期形成的花岗岩体[6,13-15],由东向西依次出露有寨根、德河、
牛角山、
石槽沟、黄柏岔和蔡凹等岩体(图1)。
与其他岩体明显不同,蔡凹花岗岩体出露于该构造块体最西部,呈一近似椭圆状出露在陕西
丹凤县以北的蔡凹以东地带。岩体无明显变形,基本
不发育类似
片麻理的
定向构造,其与秦岭群变质岩的侵入关系仍清晰可见。岩石具中粗粒
块状构造,由
花岗闪长岩和
二长花岗岩构成,主要
矿物组成为:石英20%士、
钾长石20%~30%、
斜长石45%~55%、
角闪石8%~10%,
黑云母3%~5%;
副矿物以
磷灰石、锆石、
榍石及
磁铁矿组合为特征。
进化
新元古代期间出现化石。
元古宙——新元古代——
埃迪卡拉纪,是
冥古宙、
太古宙、元古宙(合称,
隐生宙),这三宙时期近四十亿年的最后阶段,它有着特殊的意义。
埃迪卡拉纪的名称来源:埃迪卡拉的名字来自南澳大利亚得里亚的埃迪卡拉山。1946年,Reg Sprigg曾在这里发现
显生宙以前的化石。研究这些化石的Martin Glaessner认为这是
珊瑚和海虫的先驱。以下几十年,南澳大利亚还找到很多的隐生宙化石,其他各大洲也找到一些。这些化石一起叫做埃迪卡拉动物。
这个时期的开始与其他
地质时代不同,不按照化石变化。在这个时期的出现的软体生物很少留下化石。
埃迪卡拉纪是从一个有不同化学成份的
岩石层开始。这个岩石层13C非常少,说明当时全球性的
冰河时期结束。
埃迪卡拉动物:埃迪卡拉
动物化石出土越多,反而越没有规律。有几种化石比较象后来动物的先驱。埃迪卡拉后期,有一些虫子爬行的痕迹,也找到一些小的硬壳动物。可是大部分的埃迪卡拉动物是一些不能动的球,盘,
叶状体,和以后的动物没有什么关系。学者之间,这些化石到底是什么也有很多争论。
由这些,可以证明,在埃迪卡拉纪时期,已经出现了
多细胞生物了。
下一步,
地球生物的进化方向就在于出现了明显的、规模的
真核生物(即现代生物)时期。
实验分析
选择4件
代表性样品在
西北大学大陆动力学教育部重点实验室进行了主量和
微量元素分析。除
FeO和
烧失量(LOI)采用标准
湿化学法分析外,其他
主量元素用制成的
碱熔玻璃片在日本
理光RIX2100
XRF仪上测定,并经BCR一2和GBW07105
标样监控,元素分析误差小于5%。微量元素在美国
Perkin Elmer公司Elan 6100DRC
ICP-MS上分析测定,
测试过程经
AVG-1, BCR-1和BHVO-1国际标样监控,同时作空白样进行
质量监控,详细的分析方法见
Gao S等[16]。Co, Ni,
Zn,Ga,Rb,Y,
Zr,Nb, Hf,Ta和REE(除Hf和Lu)等
元素分析精度优于5%,其他低浓度元素的分析精度介于5%-10%。
锆石U-Pb定年样品与
地球化学1号
样品采集地相同,样品重8-10 kg,先在实验室将样品粉碎至80~100目经常规浮选和
磁选方法分选后,在
双目镜下选择出晶型完好无色透明的长柱状锆石颗粒。锆石样靶的制作与SHRIMP样品靶制作过程[17]基本相同,但抛光后的样靶无需镀金。锆石U-Pb
同位素分析在
西北大学大陆动力学教育部重点实验室利用GeoLas200M
激光剥蚀系统与EIAN6100 DRC
ICP-MS连接测定。仪器的性能、工作参数及测试条件见
袁洪林等[18]。测试中采用人工合成
硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610进行仪器最佳化。
采样方式为单点
剥蚀,
数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式(peak jumping)。锆石U-Pb
年龄测定用
国际标准锆石91500作
外标校正,每测定4~5个分析点后插入一次标样测定,以确保标准和样品的仪器条件完全一致。此外,在所测锆石样品分析点前后各测2次NIST SRM610,同时以29Si作
内标测定锆石的U、Th和Pb的含量。
结果
用以定年的锆石均为长柱状、无色透明
自形晶,
颗粒长宽比介于2 :1-4 :1。锆石的
阴极发光图像显示岩浆结晶成分
环带特征,个别
锆石晶体内有不规则状残留锆石出现。其中,具岩浆环带锆石的稀土含量高((435. 91~1 300. 67) X 10-6), HREE强烈富集,Ce
正异常和Eu负异常明显,呈现
轻稀土亏损
重稀土强烈富集的左倾谱型(图2)。这些锆石的P, Y,
Hf,Th及U
丰度高、变化范围宽,并有很高的Th/U比值(>0.1)(表1)。因此,所选用的锆石内部结构以及
微量元素特征一致反映它们为岩浆成因锆石。
采用GLITTER (ver4. 0, Macquarie Universi-ty)程序对锆石的
同位素比值及元素含量进行计算,并按照Andersen Tom的方法[24],用LAM-ICPMSCommon Lead Correction (ver3. 15)对其进行了
普通铅校正,年龄计算及谐和图采用Isoplot/Ex(ver2. 94)[25]完成。校正后的
错石颗粒样品数据点基本落于谐和线上或其附近(图2)。鉴于锆石的207
Pb和235U含量较低,仪器
检出限以及207 Pb的计数会对测试结果产生影响,且锆石207 Pb /206 Pb年龄受
普通铅的影响很大,因此采用206 Pb/238 U的年龄值作为岩体定年结果(表2)。由此得到的12颗锆石样品206 Pb/238 U年龄十分一致,获得的平均加权年龄为(889士10) Ma(2a)(2σ),代表了该岩体的
形成年龄。