新元古代(Neoproerozoic)是地球地質歷史中元古宙下分的三個代中的最后一個,也是前寒武紀最后一個代。上承中元古代,下啟顯生宙的古生代。
新元古代始于同位素年齡10億年前(1000?Mya),結束于5.42億年前(542±0.3?Mya)的埃迪卡拉紀末大滅絕,在此期間菌藻類繼續繁盛,開始出現多細胞生物的化石。
新元古代包括了拉伸紀、成冰紀、埃迪卡拉紀。新元古代拉伸紀期間首次出現了大型具刺疑源類。
簡介
新元古代(Neoproterozoic,符號NP)
新元古代是地質年代中的一個代,時間劃分:從距今約10億年前到5.4億年前,跨越4.6億年的時間,就是元古宙——新元古代。
新元古代屬于元古宙最后一個代,處于中元古代之后,顯生宙第一個代“古生代”之前。
研究領域
研究新疆庫魯克塔格地區新元古代地層,并探討沉積時期的氣候環境。貝義西組總體CIA值較低,介于51-56之間,具冰期環境特征。照壁山組CIA值為60左右,表明氣候有所變暖。阿勒通溝組的CIA值變化范圍在48—61之間,頂部突變為69~71,說明阿勒通溝期經歷了另一次寒冷事件,并以溫暖環境結束。
其上的特瑞愛肯組CIA值介于49—53之間,說明第三次經歷寒冷干燥的氣候環境。扎莫克提組,育肯溝組和水泉組的CIA均值為65,反映溫暖條件下的沉積環境。新元古代末期漢格爾喬克組CIA值下降為56,暗示第四次出現寒冷氣候環境。以上特征表明新疆庫魯克塔格地區新元古代的氣候環境出現四次冷熱交替變化。其中尤為重要的是阿勒通溝組中下部應為寒冷氣候環境,而頂部突變為溫暖氣候環境,因此該組反映了一次明確的從冷到暖的氣候變化過程,可以作為貝義西冰期和特瑞愛肯冰期之間的另一次獨立冰期。研究成果從地球化學角度支持塔里木板塊新元古代四次冰期的劃分方案。通過與揚子板塊新元古代冰期劃分方案的對比,認為塔里木板塊新元古代四次冰期的前三次均已在華南板塊以冰期或寒冷環境沉積形式出現。
地質
與新元古代地質對應的,就是新元古界。
新元古界,也是處于泛大陸與泛古洋的第一次演化時期。
北秦嶺構造帶主要由北西西向展布的秦嶺巖群、寬坪巖群、二郎坪巖群以及丹鳳巖群等巖石地層單元構成。其中的秦嶺巖群形成于古元古代(2 000~2200Ma),主要由片麻巖、斜長角閃巖和大理巖組成,變質程度達角閃巖相,局部可達麻粒巖相,代表秦嶺造山帶的古老結晶基底,并受到新元古代(1 000~ 800 Ma)和古生代造山作用的強烈改造[11,12]。如今己在該古老構造塊體中發現多個新元古代時期形成的花崗巖體[6,13-15],由東向西依次出露有寨根、德河、牛角山、石槽溝、黃柏岔和蔡凹等巖體(圖1)。
與其他巖體明顯不同,蔡凹花崗巖體出露于該構造塊體最西部,呈一近似橢圓狀出露在丹鳳縣以北的蔡凹以東地帶。巖體無明顯變形,基本不發育類似片麻理的定向構造,其與秦嶺群變質巖的侵入關系仍清晰可見。巖石具中粗粒塊狀構造,由花崗閃長巖和二長花崗巖構成,主要礦物組成為:石英20%士、正長石20%~30%、斜長石45%~55%、角閃石8%~10%,黑云母3%~5%;副礦物以磷灰石、鋯石、榍石及磁鐵礦組合為特征。
進化
新元古代期間出現化石。
元古宙——新元古代——埃迪卡拉紀,是冥古宙、太古宙、元古宙(合稱,隱生宙),這三宙時期近四十億年的最后階段,它有著特殊的意義。
埃迪卡拉紀的名稱來源:埃迪卡拉的名字來自南澳大利亞得里亞的埃迪卡拉山。1946年,Reg Sprigg曾在這里發現顯生宙以前的化石。研究這些化石的Martin Glaessner認為這是珊瑚和海蟲的先驅。以下幾十年,南澳大利亞還找到很多的隱生宙化石,其他各大洲也找到一些。這些化石一起叫做埃迪卡拉動物。
這個時期的開始與其他地質時代不同,不按照化石變化。在這個時期的出現的軟體生物很少留下化石。埃迪卡拉紀是從一個有不同化學成份的巖石層開始。這個巖石層13C非常少,說明當時全球性的冰河時期結束。
埃迪卡拉動物:埃迪卡拉動物化石出土越多,反而越沒有規律。有幾種化石比較象后來動物的先驅。埃迪卡拉后期,有一些蟲子爬行的痕跡,也找到一些小的硬殼動物??墒谴蟛糠值陌5峡ɡ瓌游锸且恍┎荒軇拥那?,盤,葉狀體,和以后的動物沒有什么關系。學者之間,這些化石到底是什么也有很多爭論。
由這些,可以證明,在埃迪卡拉紀時期,已經出現了多細胞生物了。
下一步,地球生物的進化方向就在于出現了明顯的、規模的真核生物(即現代生物)時期。
分析
選擇4件代表性樣品在西北大學大陸動力學教育部重點實驗室進行了主量和微量元素分析。除FeO和燒失量(LOI>采用標準濕化學法分析外,其他主量元素用制成的堿熔玻璃片在日本理光RIX2100 XRF儀上測定,并經BCR一2和GBW07105標樣監控,元素分析誤差<5%。微量元素在美國Perkin Elmer公司Elan 6100DRC ICP-MS上分析測定,測試過程經AVG-1, BCR-1和BHVO-1國際標樣監控,同時作空白樣進行質量監控,詳細的分析方法見Gao S等。Co, Ni, Zn,Ga,Rb,Y,Zr,Nb, Hf,Ta和REE(除Hf和Lu)等元素分析精度優于5%,其他低濃度元素的分析精度介于5%-10%。
鋯石U-Pb定年樣品與地球化學1號樣品采集地相同,樣品重8-10 kg,先在實驗室將樣品粉碎至80~100目經常規浮選和磁選方法分選后,在雙目鏡下選擇出晶型完好無色透明的長柱狀鋯石顆粒。鋯石樣靶的制作與SHRIMP樣品靶制作過程基本相同,但拋光后的樣靶無需鍍金。鋯石U-Pb同位素分析在西北大學大陸動力學教育部重點實驗室利用GeoLas200M激光剝蝕系統與EIAN6100 DRC ICP-MS連接測定。儀器的性能、工作參數及測試條件見袁洪林等。測試中采用人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質NIST SRM610進行儀器最佳化。采樣方式為單點剝蝕,數據采集選用一個質量峰一點的跳峰方式(peak jumping)。鋯石U-Pb年齡測定用國際標準鋯石91500作外標校正,每測定4~5個分析點后插入一次標樣測定,以確保標準和樣品的儀器條件完全一致。此外,在所測鋯石樣品分析點前后各測2次NIST SRM610,同時以29Si作內標測定鋯石的U、Th和Pb的含量。
結果
用以定年的鋯石均為長柱狀、無色透明自形晶,顆粒長寬比介于2 :1-4 :1。鋯石的陰極發光圖像顯示巖漿結晶成分環帶特征,個別鋯石晶體內有不規則狀殘留鋯石出現。其中,具巖漿環帶鋯石的稀土含量高((435. 91~1 300. 67) X 10-6), HREE強烈富集,Ce正異常和Eu負異常明顯,呈現輕稀土虧損重稀土強烈富集的左傾譜型(圖2)。這些鋯石的P, Y,Hf,Th及U豐度高、變化范圍寬,并有很高的Th/U比值(>0.1)(表1)。因此,所選用的鋯石內部結構以及微量元素特征一致反映它們為巖漿成因鋯石。
采用GLITTER (ver4. 0, Macquarie Universi-ty)程序對鋯石的同位素比值及元素含量進行計算,并按照Andersen Tom的方法,用LAM-ICPMSCommon 鉛 Correction (ver3. 15)對其進行了普通鉛校正,年齡計算及諧和圖采用Isoplot/Ex(ver2. 94)完成。校正后的錯石顆粒樣品數據點基本落于諧和線上或其附近(圖2)。鑒于鋯石的207 Pb和235U含量較低,儀器檢出限以及207 Pb的計數會對測試結果產生影響,且鋯石207 Pb /206 Pb年齡受普通鉛的影響很大,因此采用206 Pb/238 U的年齡值作為巖體定年結果(表2)。由此得到的12顆鋯石樣品206 Pb/238 U年齡十分一致,獲得的平均加權年齡為(889士10) Ma(2a)(2σ),代表了該巖體的形成年齡。
參考資料 >
GPC 專輯:新元古代-顯生宙過渡時期極端環境與生物響應.微信公眾平臺.2024-02-21
Dr.Stone@地學競賽|地球演變史——新元古代.知乎專欄.2024-02-21