积木我来搭,地层接触你来看

中科院地质地球所 2021-10-12 11:53:09

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经中科院地质地球所

2017年初审通过

新媒体小编标准实验教科书

搭积木

必修

小编说:

大家还记得小时候经常玩的搭积木游戏吗?

积木可以一层一层有序的叠起来,也可以将各种形状的积木组合起来。最后,一定会手欠的跟小伙伴抽积木,比比看谁搭的最稳啦!


当年陪你玩积木的小红和胖子虽已不在,但是记载地壳演化历史的地层还一直在不停的沉积着改造着。

虽然抽积木的获胜诀窍你早已知晓,但如搭积木般的沉积地层的接触关系你又是否知道呢?


一个地区的地层之间的接触关系,从一个侧面记录了该地区地壳运动的演化历史。因此,通过地层接触关系的研究,可以追索地壳运动的性质、特点和演化历史,确定地质构造的形成时期和岩浆活动的时期,同时对研究古地理演化、寻找某些矿床以及解决其他有关地质问题等都具有重要意义。




当地壳处于相对稳定下降过程时连续沉积作用下形成无间断的连续岩层,老岩层在下,新岩层在上,岩层的这种接触关系称整合接触。


特点是岩层互相平行、时代连续、岩性和古生物是递变的,这说明在一定时间内沉积地区地壳运动方向没有显著改变,古地理环境也没有突出变化。


整合接触


地壳上升使沉积中断,地壳再下降形成新的沉积层与老岩层不连续,岩层的这种关系称不整合接触。两套岩层中间的不连续面称不整合面


不整合可分为两种主要类型,平行不整合(也成假整合)和角度不整合


上下两套岩层的产状彼此平行,但岩性和化石群显著不同,其上保留着古侵蚀面上的痕迹的不整合称平行不整合(也成假整合)。


上下两套岩层成角度相交,上覆岩层覆盖于倾斜岩层侵蚀面之上或者褶皱岩层侵蚀面之上,岩层时代不连续,岩性和古生物特征是突变的,不整合面上下往往保存着古侵蚀面的不整合接触称角度不整合。说明在一段时间内地壳有升降运动和褶皱运动,古地理环境发生过很大的变化。


根据不整合面上覆地层中最老一层(底层)的时代,与下伏地层中最新的一层(顶层)的时代来确定不整合的时代,这上、下两层间隔的时期就是不整合形成的时代


不整合接触

知道了地层接触关系后,让我们共同回忆一下搭积木的时光,回忆那个手最残时候的你和技术最纯熟时候的你,这中间相隔了多少天、周、月、年……?


在前寒武纪—寒武纪的时间间隔期存在一个明显的沉积间断,在这个间隔期存在生命演化、海水化学组成、大气氧含量、构造活动等的巨大转变。在全球范围内存在前寒武纪-寒武系地层的大型不整合,称为“Great Unconformity”




科罗拉多大峡谷的“Great Unconformity”大型不整合有很好的出露,这个地貌表面记录了大陆地壳的侵蚀、风化和沉积物的积累,并且遍及全球,使其成为岩石记录中最广泛认可和独特的地质学界面。这个不整合界面引起广泛关注的原因是在许多地区的寒武纪沉积物中保存着首次出现骨骼演化的动物化石

科罗拉多大峡谷“Great Unconformity”大型不整合(引自 Peters and Gaines 2012)



华北克拉通东南缘的新元古代地层大部分属于拉伸纪早期,其和寒武系早期的地层组成了华北克拉通的“Great Unconformity”大型不整合,沉积间断的时间大于150-300 Ma,这种沉积特征的变化可能受剥蚀的影响。


华北克拉通东南缘埃迪卡拉纪-寒武系地层的的沉积间断和年代地层学简图(引自He et al. 2016)




在前寒武纪—寒武纪交界期,古生物沉积特征有着明显的不同。前寒武纪表现为埃迪卡拉生物群和小壳化石的繁盛到灭绝。寒武纪早期出现两侧对称生物,以及各种软体和骨骼生物群,出现寒武纪生命大爆发


图片来自网络



化学地层记录在前寒武纪—寒武纪交界期具有明显的突变。华南三峡地区的前寒武纪-寒武纪边界辨别出高精度的δ13C变化曲线。在此区间内确定了两个正(N1,N2)和两个负(P1,P2)的同位素漂移。三峡地区的δ13C变化曲线特征可以很好的表示全球海水化学的变化。


三峡地区δ13C变化曲线与气候变化、生物演化相关性的模式图(引自Ishikawa, et al. 2008)



新元古代的海水平均87Sr/86Sr增加,这个长期信号的出现是由于87Rb的衰变导致大陆地壳87Sr浓度增加,以及形成大型不整合时富含87Sr的花岗岩长期遭受剥蚀并逐渐暴露。在寒武纪期间,87Sr/86Sr迅速升高,在Sauk海侵期结束之前达到900 Ma以来的最大值。


ɛNd是具有短时间海洋停留时间的同位素示踪剂,平均海水ɛNd寒武纪之前逐渐降低,在Sauk海侵期达到最低值,反映出来随着从相对年轻的大陆边缘到普遍较老的克拉通内部Sauk海侵进程的发展,自古老基底岩石的重要输入。


900Ma以来地化、主要构造、沉积模式的综合图(Peters and Gaines 2012)


对沉积记录在前寒武纪——寒武纪间隔期的差异性变化,可从海水的组成、海洋的氧化、构造运动等方面分别提出各自的合理解释。然而,寒武纪早期地球环境与生命辐射之间很可能是相互作用与协同演化关系,而非简单单向关系,因此需要对寒武纪的构造活动、 陆源输入、海洋化学和生命时空演化特征等进行综合讨论和分析。


参考文献:

【1】He, T. C., Y. Zhou, P. Vermeesch & M. Rittner (2016) Measuring the 'Great Unconformity' on the North China Craton using new detrital zircon age data. The Geological Society of London.

【2】Peters, S. E. & R. R. Gaines (2012) Formation of the 'Great Unconformity' as a trigger for the Cambrian explosion. Nature, 484, 363-366.

【3】Zhu, M., A. Y. Zhuravlev, R. A. Wood, F. Zhao & S. S. Sukhov (2017) A deep root for the Cambrian explosion: Implications of new bio- and chemostratigraphy from the Siberian Platform. The Geological Society of America.


美术编辑:张志越

校对:吴建国

公众号:中科院地质地球所

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