南华系年代地层划分及区域对比综合研究报告
(中国地质科学院地质研究所，北京100037)
本课题通过前期的研究工作，先后考察了湖北宜昌望峰岗、湖南石门杨家坪、广西三江福禄等多个华南剖面。经研究对比，推荐湖南石门杨家坪剖面作为南华系的候选层型剖面。同时，为解决震旦系-南华系同位素年代学研究相对薄弱的问题，加强了华南震旦系和南华系火山凝灰岩夹层的寻找和同位素年代学研究。在湖北夏冬黄陵背斜西翼、秭归九曲脑震旦系剖面、贵州松桃黑水溪锰矿南华系剖面、湖南石门杨家坪震旦系-南华系剖面、浙江建德下涯埠震旦系-南华系剖面、浙江江山石龙岗震旦系-南华系剖面、新疆库尔勒西山口震旦系-南华系剖面、翁北陡山磷矿震旦系剖面 以及开阳县金钟镇发现含南华系和震旦系碎屑锆石的火山凝灰岩夹层或粘土岩夹层，经取样发现火山锆石。 通过SHRIMP锆石U-Pb定年研究，获得了大量南华系和震旦系的SHRIMP锆石U-Pb年龄数据，基本解决了扬子地层区划内南华系的划分和对比(国家地层委员会，2008)。但是，如何与江南地层划分和华南冰期划分进行对比，已经成为当务之急。
华南南华系下部地层大致可分为三个不同的沉积组合带。(1)北带以黄陵背斜周边为代表，下部主要为海岸带辫状河砾石沉积。向上过渡为粉砂岩和泥岩夹凝灰岩夹砂岩和凝灰岩薄层。(2)中间带范围广，以湖北长阳、湖南石门、大庸-沅陵为代表。其特征是下部以辫状河-河口坝砾石为主，少量碎屑(几米厚)向上流向深浅海沉积含锰粉砂岩、页岩、硅质岩，表现为陆相-坡折-大陆坡的沉积组合特征。(3)南部带以湖南-怀化-广西三江安化线以南地区为代表，下部主要为大陆坡泥石流沉积，上部为含锰粉砂岩、页岩、硅质泥岩和含锰白云岩透镜体(福禄组)。含锰的粉砂岩和泥岩代表了华南体系最大洪泛期的沉积物。课题组现阶段的工作重点是解决南带与北带和中带的地层对比问题。
1主要研究概况和研究内容
研究团队以广西三江广东和贵州黎平肇兴的华南剖面为重点，采集了相关地层的古生物、岩石学和地球化学样品。同时，系统采集了夏冬东部地区莲沱组至南沱组的细碎屑样品，研究了化学蚀变指标。在前期研究工作的基础上，采用野外地质调查和室内研究相结合的多学科综合研究方法。集中力量对江南分区典型的南华地层剖面进行多学科综合研究，重点研究南华纪下冰期和间冰期关键层位的沉积特征、地层格架和同位素年龄测定。进一步完善华南南华系的划分和对比。研究目标是通过系统的野外调查和室内综合研究，提出江南分区和扬子分区华南系的划分和对比方案，进一步完善我国华南系的年代地层体系，为逐步与国际接轨奠定基础。
2 .主要研究进展和成果
华南福禄组2.1 SHRIMP锆石U-Pb年龄。
福禄组凝灰岩样品采自贵州省黎平县肇兴镇龙水岔剖面南华系福禄组下部。该剖面位于江南地层分区，代表华南南华-震旦系斜坡-盆地相沉积类型。该类型主要分布在湖南安化南部-贵州铜仁，南华系自下而上分为长安组、福禄组、南沱组。长安组是一套冰川混合岩沉积，包括冰川浊积岩沉积和典型的冰川砾岩沉积(图2a)。一般认为，福禄组由温暖潮湿气候条件下的含铁、含锰碎屑岩和白云岩组成，底部为含铁砂岩。南沱组和其他地区一样，是一套稳定的冰碛沉积。样品T06117-1取自肇兴龙胜岔南华福禄组中下段底部。该剖面福禄组下部为灰褐色粉砂质长石应时砂岩，靠近底部有一层黄绿色凝灰岩夹层，厚度7 ~ 10 cm(图1，图2b)。
图1贵州黎平肇兴龙胜岔南华福禄组中下段及采样点位置。
图2贵州黎平肇兴龙胜岔南华系剖面
2.1.1锆石特征及SHRIMP测年结果
样品T06117-1为黄绿色凝灰岩，厚度约7 ~ 10 cm。用常规方法粉碎，直接手洗，最后在显微镜下挑出100%纯锆石。显微镜下，锆石明显为无色或粉白色透明、等轴状或短柱状自生晶体，晶面保存完好，晶面光滑，未发现腐蚀和磨损痕迹，属于岩浆锆石。锆石的长轴多为100 ~ 150μ m，在所有锆石的阴极发光图像中都可以看到清晰的条带状结构(图3)。此外，部分锆石的阴极发光图像显示出明显的核和边缘增生带(图3，F)，部分锆石还显示出两个核拼接后出现边缘增生带的现象(图3，G)。
图3肇兴福禄组部分锆石的阴极发光图像显示明显的核带和边缘带。
在58个测量点测定了该样品中58个锆石颗粒的年龄。分析结果表明，除了一个最老的点由于Pb的损失而与一致曲线略有不一致外，其他测点的结果都落在一致的和谐曲线上。57个测点的结果明显分为两组(图4，表1)，年轻组51测点的结果主要集中在660 ~ 820Ma之间，有三个峰值(图4b)。峰值最小的四个测点的206Pb/238U加权平均年龄为(669 13) Ma (MSWD = 0.95)，应代表福禄组底部凝灰岩的形成年龄(图5)。
图4肇兴福禄组底部凝灰岩样品T06117-1锆石U-Pb图。
图3是样品T06117-1的部分锆石阴极发光图像和测点位置图。照片A-D显示了具有最小峰值的四个锆石颗粒的阴极发光图像和测量点的位置。可以看到都是锆石颗粒，晶形较好，没有明显的晶核，边缘有明显的环形带，测点位置都位于边缘的环形带内。实测结果为206Pb/238U age (1)，测点L061107-3.1为(659.1±9.8)Ma；(2)测点L261107-3.1为(689.0 15.6)Ma；(3)测点l 261107-11.1为(668.5 19.5)毫安；(4)测点l 261107-13.1为(675.0 14.8)Ma(表1)。图3，e-h有发育良好的细胞核，向外有一条增殖带。图G中两个清晰的细胞核拼接在一起，向外有一条增殖带。他们的结果如下:(5)测点061107-12.1为(718.7 11.9)毫安；(6)测点L061107-5.1为(710.1.11.3)毫安；(7)测点l 061107-14.1为(834.1 8.8) Ma，可以看出它们明显大于无明显核的锆石。图H显示了近20亿年来一组锆石的形态。(8)测点0023-22.1为(2060.9±24.9)毫安。
图5肇兴福禄组底部凝灰岩样品T06117-1锆石U-Pb图。
表1样品T06117-1锆石SHRIMP U-Pb定年结果
继续的
注:误差为1σ，Pbc和Pb*分别为普通Pb和放射性Pb；用普通铅校准204P。
2.1.2地质意义
在桂北三江和黔东南地区，福禄组下部常含条带状含铁砂岩，中部偶见薄层疑似冰碛砾岩夹砾石，上部为含锰页岩和粉砂岩。根据岩性对比，有研究者认为福禄组上部的含锰页岩和粉砂岩可与黔北大塘坡组对比，中部的砾质冰碛可与湘西东山峰组或黔北铁线坳组对比，下部的条带状含铁砂岩与下长安组冰碛在间冰期分离。认为华南南华系自下而上经历了长安冰期、古城冰期和南沱冰期三个冰期(薛等，2001；周等，2004).近年来，锆石U-Pb年龄分别为(662.9±4.3)Ma(= 1.24，周等，2004)和(667±9.9)Ma(= 1.24)。黔东南黎平县肇兴龙兴岔剖面华南福禄组底部获得的(669 13) Ma (MSWD = 0.95)年龄值与上述大塘坡间冰期的下限年龄基本一致，证明黔东南华南福禄组与黔北大塘坡组虽然岩性和厚度不同，但下限年龄相同，是间冰期温湿环境的产物福禄组和大塘坡组底界时代基本一致，也证明了从大陆坡到盆地相沉积区的南华系属于两个冰期，一个间冰期的沉积构造(图6)。
图6湖南石门赵兴、杨家坪南华剖面与湖北宜昌南华剖面对比。
同时，黔东南黎平县肇兴龙水岔剖面福禄组底部的锆石U-Pb年龄可以进一步确定华南大塘坡(福禄)间冰期的下限年龄，证明不同古地理位置在此间冰期以下的冰川冷事件记录是不同的。下冰期最完整、沉积厚度最大的发育在江南地层划分的盆地相区，如黔东南、桂北的长安组。下冰期的发育程度从江南地层区划的东南部向西北部依次变化(图6)，直至湖北地区的大塘坡组和下冰期完全丧失，代之以莲沱组(蒋等，2003；周等，2004).根据近年来获得的锆石U-Pb年龄数据和本项目获得的同位素年龄新结果，进一步证明华南南华系南沱冰期相当于世界上广泛发育的新元古代Marinoan冰期，时限大致在660 ~ 635Ma之间。南华系下部冰期(长安或古城冰期)与Studt相似，时限大致在750 ~ 670Ma之间。
2.2夏冬东部地区南华系莲沱组化学蚀变指标的变化及其环境意义。
2.2.1样品采集和分析处理
在夏冬东部，南华系仅发育下莲沱组(厚50 ~ 246米)和上南沱组(厚35 ~ 180米)。南沱组由冰川沉积物组成，包括典型的冰碛砾岩和冰水沉积物。莲沱组底部不整合在黄陵花岗岩上，为紫红色砾岩和砂砾岩，具中小型斜层理和槽状层理。中部为灰紫色、灰绿色中细粒长石应时砂岩、砂质粉砂岩、粉砂岩及少量页岩；上部由灰绿色砂质粉砂岩夹紫灰色、粉砂岩夹页岩和少量紫色中细粒砂岩组成(Tzi-chiang Chao et al .，1985；邢雨生等，1996；刘红云，1991)。莲沱组化学蚀变指标样品取自三斗坪以南石板溪桥东至花集坡公路路堑段(样品编号r 041016-1 ~ 17)，南沱组样品(包括莲沱组顶部样品)取自三斗坪东南九龙湾-高头石实测断面(样品编号R04658)，其中4个样品未达到质量标准，因此
所有样品都是新鲜的细碎屑岩。先将样品切成新鲜表面，然后用手钻在3 ~ 5 mm范围内取200 mg岩粉进行化学分析(中国地质大学化学分析实验室)。主要元素的分析精度优于6%，分析中已得到H2O+和H2O-，因此表2中的烧失量基本可以代表CO2的含量，并参与计算得到n(CaO*)。样品岩性及分析结果见表2。
2.2.2沉积物的沉积环境分析
分析结果表明，上华南体系南沱组的CIA值主要在60 ~ 65之间(除了前两个样品)。下统莲沱组CIA值分布复杂，靠近南沱组的前两个样品(R 041016-1 ~ 2)的CIA值在55 ~ 60之间。下莲沱组上部8个样品(r041016-3 ~ 5，7 ~ 8，10 ~ 12)的CIA值在65 ~ 75之间。底部五个样本(r 041016-13 ~ 17)的CIA值回落到50 ~ 65的范围内。从A-CN-K三角图可以看出，华南体系不同层位的样品明显集中在三个紧凑稳定区。研究表明，三斗坪地区南沱组样品的CIA值大致相当于更新世冰川粘土的CIA值，是由冰川沉积物造成的。前两个样品(r 041104-11，r041104-10)的CIA值为70，表明南沱组寒冷气候向陡山沱组温暖气候的转化已经开始。
莲沱组由底部厚达数十米的河流相砂砾岩沉积组成，在近海逐渐发展为曲流河-网状河的砂岩-粉砂岩沉积。莲沱组顶部两个样品(r 0411016-1 ~ 2)的CIA值分别为61和58，表明该组顶部已出现气候干燥寒冷的低级化学风化沉积。莲沱组上部样品的ClA值在65 ~ 75之间，表现为暖湿气候条件下的中等化学风化沉积；该组下部样品的CIA值再次下降到55 ~ 65，表明是在寒冷干燥的气候条件下化学风化程度较低的沉积。这些变化表明，莲沱组沉积始于寒冷干燥气候下化学风化程度低的环境，后转入温暖湿润气候下化学风化程度中等的环境，寒冷干燥气候下化学风化程度低的环境在顶部再现，并一直持续到南沱组出现稳定的冰川沉积。
图7清楚地显示了上述变化。图7a、7b和7c分别显示了三个相对密集的区域。图7(a)显示了南沱组采样点的分布，南沱组可进一步分为两个分区。地块I * * *，有五个点，它们的CIA值在60 ~ 65范围内。X图包含代表南沱组顶部的两个样本点，这可能表明气候正在变暖。图7b显示了莲沱组顶部和底部取样点相对密集的区域。所有样本点都位于CIA值50 ~ 65的低值区。图7c显示了莲沱组上部的样品点，它们都落在三角形上部65 ~ 75的CIA值范围内。上述三个相对密集区分别代表南华纪沉积演化中三个不同的相对稳定阶段。但就整个华南系统的A-CN-K三角而言，样本点分布相当分散，不同阶段的CIA值波动较大。这一特征反映了华南时代(冰期的Cryogenian)处于古大陆解体时期，在陆块就位之前，扬子古陆的构造环境和气候条件与古生代相比呈现出整体不稳定的状态，无论是沉积物特征还是岩相变化(王自强等，2006b)。
2.3黔南桂北南华系化学蚀变指标变化及环境分析。
贵州南部和广西北部的南华组自下而上分为三组，即下部的长安组、中部的福禄组和上部的南沱组。长安组假整合或不整合于新元古代儋州群之上。尽管对其成分有不同的理解，但大多数研究者倾向于认为该地层为冰川海洋沉积物。长安组之上的福禄组是一套含铁、锰的碎屑岩沉积，是间冰期的产物。上南沱组代表另一个冰川沉积。本课题组试图通过对该地区化学地层学的研究，进一步探讨黔桂南华系与扬子区南华系的对比。本区南华系化学蚀变指标样品主要取自广西三江关东-沐风段福禄组、贵州黎平水口以东和肇兴段儋州组顶部、长安组和南沱组下部(图8)。由于肇兴地区福禄组岩性太粗，CIA无法研究，所以没有采用。但本区福禄组中下部存在斑状夹层，锆石U-Pb年龄为(669 13)Ma，为华南系的划分和对比提供了有力依据。
表2宜昌三斗坪南华系样品全岩化学分析及共轭亚油酸和ICV值
图7宜昌三斗坪南华系分解A-CN-K三角图
图8广西三江关东洞、贵州黎平水口、肇兴实测剖面图。
上述剖面的化学蚀变指数研究样品均取自粉砂岩、砂质粉砂岩和冰川砾岩的胶结物。全岩化学分析、ICV和CIA结果见表3。
表3广西三江和贵州黎平南华系样品全岩化学分析和ICV、CIA值。
注:1106-1 ~ 5为广东组样品，1106 ~ 6 ~ 24为长安组样品，1104-9 ~ 12(广东)
由于贵州黎平肇兴剖面福禄组岩性较粗，不适合作为化学蚀变指标的研究对象。该段福禄组顶部仅取1107-5和1107-7样品。福禄组剩余样品(1104-9 ~ 12)取自广西三江关东段福禄组下部。关东剖面福禄组下部的样品均为极薄的页岩和泥岩，其CIA值均在85 ~ 95之间，反映了它们是在湿热气候下化学风化程度强烈的沉积，特别是上述样品的ICV值均大于1，表明这些样品可能是大陆边缘上第一批具有相对活动构造的沉积。样品1107-5和1107-7的CIA值分别为69和70，表明在南沱冰期到来之前气候已经变冷。
样品1107-8 ~ 13取自黎平肇兴南沱组下部。6个样本的CIA值除了1107-13外，其余5个都在60-65之间，为66.31。与宜昌峡东部南沱组获得的CIA值基本一致。表明其再次转化为气候寒冷干燥的低化学风化环境的沉积。
中国南方新元古代的划分与区域对比
华南新元古代的划分对比早有不同，但有两个方面基本公认。第一，新元古代以晋宁运动界面为界，最低地层单位为青白口系(即托尼期，相当于国际地层表)，应包括沧浪铺群和板溪群及其相当地层(国家地层委员会，2001，2002；卢松年，2002；郑，，2003)。第二，中国震旦系已明确界定(马国干等，1984；尹等，2005).目前的重点是对南华系莲沱组的认识及其在南华系中的地位。
华南南华系大致可分为三种类型:ⅰ型分布在湘、黔、桂三省交界地区，以广西三江段为代表。南华系包括3个组:上南沱组(冰川岩)；福禄组中段(含铁、锰的粉砂岩，含锰的白云岩透镜体页岩)；下长安组(冰海沉积的砾岩)。ⅱ型主要分布在黔东北—湘西北，以湖南石门杨家坪剖面为代表，南华系由4个组组成。顶部为南沱组冰川沉积；上统大塘坡组(湖南称胡萌组)为黑色、紫棕色含锰细碎屑岩，在黔东北、湖南部分地区形成可采锰矿床。中部的东山峰组为冰川沉积砾岩，厚度较小。下沁水河组由紫灰色、灰绿色砂砾岩、砂岩和粉砂岩组成，夹页岩和少量薄层膨润土。ⅰ型和ⅱ型南华系的底界不整合在板溪群及其层位上。ⅲ型华南系统主要分布在鄂西和长江下游中北部。宜昌峡东段由两个地层组成。上部南沱组为冰川沉积砾岩，下部莲沱组由紫红色砂砾岩、砂岩、灰绿色砂岩、粉砂岩夹页岩组成。不同的是，这一段的沉积并没有整合在黄陵花岗岩上。如果仅根据岩石地层学原理进行划分对比，可以明显地认为下峡东部缺失南沱组下的含锰地层和下冰川混合岩(包括贵州铁线坳组、湖南东山峰组和其他地区所谓的“萧冰”、湘黔桂交界地区的长安组)，同时可以对比湖南石门的涟水河组和莲沱组，认为长安组下缺失莲沱组甚至将板溪群与莲沱组(刘红云，1991)相比较，板溪群是不同构造阶段的产物，一般由片状浅变质岩组成。
图9华南新元古代南华系不同类型沉积相带剖面图。
冯连军等(2001)提出石门杨家坪上沁水河组和东山峰组的CIA值分别为60 ~ 65和60 ~ 70，与更新世冰川粘土基本一致。认为该区沁水河组是气候寒冷干燥、化学风化程度低的产物。而沁水河组下伏的板溪群老山垭组上部的CIA为70 ~ 75，应是温暖湿润气候和中等化学风化的产物。目前作者对湖北宜昌三斗坪南华系化学蚀变指标的研究表明，南沱组下的莲沱组也经历了一个受冷-干-暖-湿-冷-干气候变化控制的沉积过程，因此作者提出了南华系不同相区的划分对比方案(图9)。
参加考试，贡献力量
冯连军，楚，，等。化学蚀变指数及其在新元古代碎屑岩中的应用。地球科学前沿，10 (4): 539 ~ 544
葛、、李、等。龙胜地区铁镁岩体的时代及其地质意义。地质科学，2001，36(1):112 ~ 118。
林·。板溪群和莲沱群与震旦系/前震旦系界线的对比。贵州地质，1995，12 (42): 22 ~ 29。
刘红云，沙庆安。长江峡谷东部震旦系新论。地质科学，1963，(4): 177 ~ 187。
刘鸿运。中国震旦系。北京:科学出版社，1991，1 ~ 388。
陆松年，2002。关于中国新元古代划分的讨论。地质评论，48卷3期:242 ~ 248页。
马国干、李、、张子超等。华南震旦纪时限研究。宜昌地质矿产研究所发布，1984，8: 1 ~ 29。
国家地层委员会。), 2008.中国主要年代地层研究报告(2001 ~ 2005): 498 ~ 514。
国家地层委员会。) .2001.中国地层指南和中国地层指南说明(修订版)。北京地质出版社。
国家地层委员会。).2002.中国区域年代地层(地质时代)表说明。北京，地质出版社。
国家地层委员会。2003.华南候选层型剖面野外研讨会纪要。地层学杂志，27 (2): 159 ~ 160。
孙卫国，1999。元古代全球层型的选择:层位、位置和命名。现代地质学，13 (2): 204 ~ 205。
、尹、高林芝、、刘永清、。2006年a宜昌三斗坪地区华南化学蚀变指数特征及华南划分对比探讨。地质评论，52 (5): 577 ~ 585。
、尹、高林芝、刘永清、、张传恒。2006年b。化学地层学在新元古代地层划分和对比中的应用。地球科学前沿，13 (6): 268 ~ 279。
邢玉生，高，，等。中国-新元古代地层代号。北京:地质出版社，1996.27 ~ 28。
尹，刘敦义，高林芝，等，2003 .华南海底时代与古城冰期:SHRIMP测年证据。科学通报，48(16):1721 ~ 1725。
尹，刘永清，高林芝，，。2007.早震旦世磷酸盐后生动物-瓮安生物群的特征及环境演化。地质出版社，北京，1 ~ 132。
尹，王，，万玉生，，高林芝，邢玉生，，2006。贵州松桃南华泥塘坡组凝灰岩的SHRIMPⅱU-Pb年龄。地质学报，80 (2): 273 ~ 278
张祺瑞。晚元古代水下冰脚-水下冰脊的蚀刻记录。地质科学，1991 (4): 396 ~ 398。
曹子强，邢玉生，马国干，等。长江三峡地区震旦系生物地层学(1)卷。北京:地质出版社，1985，80 ~ 82。
郑，2003。新元古代岩浆活动与全球变化。科学通报，48(16):1705 ~ 1720
新元古代Ghubrah冰川和阿曼Huqf超群顶部的新锆石U-Pb年龄。地质学(博尔德)，2000，28(2):175~178
1999 .早寒武世锆石U-Pb年龄.地质学报，1992，149:171 ~ 184
澳大利亚中新元古代(约830~750 Ma)同位素地层学及全球对比。前寒武纪研究，2000，100:181 ~ 211
纳米比亚新元古代热带地台上全球冰川的来去。今日气，1998，8(5):1~9
雅各布森S B &考夫曼日本，1999。新元古代海水的锶、碳和氧同位素演化。化学地理161:37~57
姜，2003年。小喜马拉雅(印度)和扬子地块(华南)新元古代地层对比:古地理意义。地质，v.31:917~920
诺尔公司，2000年。学习辨别新元古代时间。前寒武纪研究，100:3~20
澳大利亚西北部新元古代Walsh冰碛岩“帽状白云岩”的新古地磁结果。前寒武纪研究，2000，100:359~370
Walter M R，Veevers J J，Calver C R，Gorjan P，Hill A C，2000:通过海水中的锶、碳和硫同位素以及一些解释模式确定840 -544 Ma新元古代间隔的年代。前寒武纪研究100:371 ~433
南澳大利亚Rawsley石英岩中的元古宙埃迪卡拉岩段。前寒武纪研究，2000，100:65~95
西澳大利亚Mundine Well岩墙群的年龄和磁化率对755 Ma时澳大利亚-劳伦森连接的意义。前寒武纪研究，2000，100:335~357
尹春，唐峰，刘艳，高力，刘平，邢艳，杨志，王志. 2005 .长江三峡埃迪卡拉系陡山图组底部锆石U-Pb年龄:对海洋冰期时代的制约.剧集，2005，28(1):48~49
周，张，肖，彭，袁，陈，2004。华南新元古代冰川年龄的新限制。地质学，32(5):437~440