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徐林刚：斯图特冰期终结与新元古代大规模锰矿的形成机制
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徐林刚：斯图特冰期终结与新元古代大规模锰矿的形成机制【ESR，2024】 2024-09-19 阅读：50次 新元古代雪球地球事件在地球演化历史中颇具特色，作为全球范围内经历时间最长的斯图特冰期，其触发和终结机制及其成矿效应长期以来都是地球科学研究的热点。传统观点认为斯图特冰期的终结是瞬时、全球同步发生的，且火山脱气作用被认为是触发斯图特冰期结束的关键因素。但地球上不同克拉通的火山作用的发生是否具有同时性尚不明确，此外，新元古代地球上发育了大规模沉积型锰矿，但锰矿成矿均发生在斯图特冰期之后的间冰期，而随之发生的马里诺冰期之后并未形成大规模锰矿，全球范围的极端气候与大规模沉积型锰矿的关系尚不清楚。 针对以上科学问题，我校地球科学与资源学院徐林刚副教授，联合美国加州大学河滨分校Andrey Bekker教授，美国俄怀明大学Kevin Chamberlain教授，德国克劳斯塔尔工业大学Bernd Lehmann教授，我校张世红教授、毛景文教授、闫浩讲师以及贵州地质矿产勘查开发局103地质队潘文研究员，以贵州铜仁地区新元古代大塘坡组富锰黑色页岩为研究对象，采用高精度CA-ID-TIMS测年技术对该地层中的火山灰锆石进行了系统的地质年代学研究，结合全球范围内不同克拉通同时期高精度火山灰锆石年龄数据，取得了如下新认识： 1. 获得了华南大塘坡组底部凝灰岩层中高精度锆石U-Pb年龄为661.86 ± 1.06 Ma（图1），该年龄与前人报道的同一地区火山灰锆石年龄658.80 ± 0.54 Ma存在差异，说明在斯图特冰期末期华南发生了一系列不连续火山喷发作用，其持续时间超过1.5 ~ 4.7 Ma。 2. 通过对比华南、北美、南澳大利亚克拉通斯图特冰期后沉积地层层序及火山灰锆石CA-ID-TIMS U-Pb年龄，进一步确定了斯图特冰期末火山活动发生持续时间至少为3.4 ~ 5.1 Ma（图2）。 3. 斯图特冰期后广泛分布的富铁-富锰矿床与火山活动以及极端气候引发的物源供给、海洋氧化还原条件的变化密切相关。斯图特冰期后发育大规模沉积型锰矿，其原因是漫长的冰期导致锰离子在缺氧海水中大量聚集而形成巨大的储库，冰期后的沉积环境变化进一步导致海水中的锰进入沉积物中而形成矿床（图3），但马里诺冰期后没有形成大规模锰矿，主要是因为马里诺冰期较斯图特冰期持续时间短，没有充足的锰质在海水中聚集而形成规模庞大的储库。 图1 南华纪大塘坡组富锰黑色页岩中火山灰锆石CA-ID-TIMS U-Pb年龄 图2 南澳大利亚和华南克拉通斯图特冰期末火山灰锆石CA-ID-TIMS U-Pb年龄揭示火山活动持续时间超过3.4~5.1 Ma 图3 新元古代斯图特冰期后大规模锰矿成矿模型。锰矿的形成与火山活动以及极端气候引发的物源供给、海洋氧化还原条件的变化密切相关 该研究获得了国家自然科学基金（41972072和42172080）的支持。相关研究成果发表在国际权威地学期刊《Earth-Science Reviews》上。论文信息：Xu, L.G., Bekker, A., Chamberlain, K., Lehmann, B., Zhang, S.H., Mao, J.W., Yan, H., Pan, W., 2024. Termination of Sturtian glaciation with protracted, multiple volcanic eruptions. Earth-Science Reviews, v. 255, 104826. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104826. 全文链接：https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104826 |
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