新元古代是地球历史中的重大转折时期,历经超大陆裂解、大冰期、真核生物辐射演化等重大地质事件,同时也见证了地质历史中最后一幕铁建造(Iron formations)的沉积。新元古代铁建造对认识、理解和重建新元古代地质—环境演化具有重要意义,但是其形成和消亡机制尚不明晰。我国华南以及塔里木板块发育完整、弱变质的新元古代地层,其中铁建造沉积从拉伸纪一直持续到埃迪卡拉纪,为研究新元古代铁建造提供了得天独厚的条件(图1)。
图1. 华南南华盆地中新元古代地层格架与铁建造分布
在前期研究基础之上(Gao et al., 2019 JGR-Earth Surface; Wu et al., 2020 GPL; Lei et al., 2020 PR; Wu et al., 2022 PR),吴昌志教授课题组总结评述了我国及世界其他地区典型的新元古代铁建造的形成时代和地质特征,提出新元古代铁建造可根据沉积环境和岩性组合划分为四种类型:(i)拉伸纪伸展盆地中与火山作用相关的铁建造;(ii)成冰纪裂谷盆地中与冰川作用相关的铁建造;(iii)成冰纪中与冰川作用无关的铁建造;(iv)埃迪卡拉纪被动陆缘上与火山和冰川作用无关的铁建造(图2)。
图2 新元古代铁建造的类型。(A)同冰期铁建造,(B)冰消期铁建造,(C)间冰期铁建造,(D)火山作用相关的铁建造,(E)非火山和冰川成因的铁建造。
新元古代四类铁建造在物质来源和沉积水体氧化还原状态等方面差异明显,反映其形成机制受构造、冰期、氧化事件等多种因素影响(图3)。C-Fe-S同位素特征表明硫化环境终止了南华盆地中新余铁建造的沉积,而埃迪卡拉—寒武纪之后海洋大气系统的逐步氧化可能最终促使了铁建造的消亡(图4)。
图3. 新元古代四类铁建造在物质来源和沉积水体氧化还原条件方面差异明显
图4 C-Fe-S同位素信号表明硫化海水终止华南新余铁建造的沉积
该研究成果以“Deposition and termination of Neoproterozoic iron formations (NIFs): New insights from NIFs in China”为题正式发表于地学国际权威期刊《Earth-Science Reviews》(IF = 10.8)。长安大学地球科学与资源学院叶辉博士为第一作者,吴昌志教授、雷如雄教授为通讯作者。共同作者有长安大学孙晓辉副教授,南京大学李伟强教授,西北大学郝威铎教授和加拿大阿尔伯塔大学Kurt O. Konhauser教授。研究得到了国家自然科学基金(42203068,41872077,42172081)和新疆天池英才研究计划的支持。
Gao, B.F., Wu, C.Z., Yang, T., Santosh, M., Dong, L.H., Zhao, T.Y., Ye, H., Lei, R.X., and Li, W., 2019, The Neoproterozoic “Blood Falls” in Tarim Craton and Their Possible Connection With Snowball Earth: Journal of Geophysical Research: Earth Surface, v. 124, p. 229–244, doi:10.1029/2018JF004862.
Lei, R.-X., Zhang, K., Muhtar, M.N., and Wu, C.-Z., 2020, Neoproterozoic non-glaciogenic iron formation: Insights from Fe isotope and elemental geochemistry of the Shalong iron formation from the Central Tianshan block, southern Altaids: Precambrian Research, v. 351, p. 105959, doi:10.1016/j.precamres.2020.105959.
Wu, C., Yang, T., Shields, G.A., Bian, X., Gao, B., Ye, H., and Li, W., 2020, Termination of Cryogenian ironstone deposition by deep ocean euxinia: Geochemical Perspectives Letters, v. 15, p. 1–5, doi:10.7185/geochemlet.2025.
Wu, C.-Z., Zhao, F.-F., Yang, T., Lei, R.-X., Ye, H., Gao, B.-F., and Li, W., 2022, Genesis of the Fulu Cryogenian iron formation in South China: Synglacial or interglacial? Precambrian Research, v. 376, p. 106689, doi:10.1016/j.precamres.2022.106689.
Ye, H., Wu, C.-Z., Li, W., Lei, R.-X., Sun, X., Hao, W., and Konhauser, K.O., 2024, Deposition and termination of Neoproterozoic iron formations (NIFs): New insights from NIFs in China: Earth-Science Reviews, p. 104861.
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