科學家揭示新元古代冰期消融瞬時性

近日，由中國科學院南京地質古生物研究所研究員周傳明所領導的新元古代研究團隊通過對華南成冰紀兩段地層的高精度年齡測定，精確限定了成冰紀斯圖特（Sturtian）冰期和馬里諾（Marinoan）冰期的結束時間，為新元古代冰川消融的瞬時性和全球等時性提供了直接證據。該研究發表於最新一期國際地學期刊《地質學》（Geology）。

新元古代全球性冰期事件是地球歷史中最嚴酷的古氣候事件，由於它在重塑地球表面環境和生物演化等方面所表現出的巨大影響，在最近二十年來一直是地質學界的研究熱點。雪球地球假說是關於新元古代冰期事件最流行的假說，該假說認為在冰期時整個地球表面（包括海洋和大陸）均被厚厚的冰雪覆蓋，並預測冰期的結束在全球範圍內是等時和瞬時發生的。

但是，從沉積記錄上來確定冰川消融從何時開始存在很大的難度，而從冰磧雜礫岩到冰後期蓋帽白雲岩的沉積轉換是冰期結束的標誌性事件，因此可以被用來界定冰期結束的最後階段。如果這個轉換階段不是全球性等時的，那麼冰消期則不可能是全球等時的，而如果冰消期是全球同時發生的，那麼這個沉積轉換階段應該是全球等時的。儘管冰期後蓋帽碳酸鹽岩中△17O異常的廣泛分布支持不同板塊間蓋帽碳酸鹽岩為等時性沉積，來自不同板塊和沉積盆地的緊密限定從冰磧雜礫岩到蓋帽白雲岩沉積轉換階段的高精度年齡數據（精度大於1.0百萬年）將為證實冰川消融的快速性和全球等時性提供最直接的證據。

目前已經報道的同位素年齡數據都表明成冰紀時期（~720-635Ma）發生了兩次全球性冰期事件，即斯圖特冰期和馬里諾冰期。但是，高精度的年齡數據還比較缺乏，並且它們的地層和古地理分布十分有限，尚不足以證實冰期在全球範圍內同時而快速結束的假說。例如，根據目前已經獲得的年齡數據，馬里諾冰期的結束在澳大利亞晚於636.41±0.45Ma，在納米比亞晚於635.21±0.59Ma，在華南介於636.3±4.9Ma和635.23±0.57Ma之間。上述年齡數據儘管與馬里諾冰期結束的全球等時性相一致，但還不足以證實在上述三個板塊冰期結束的等時性。

最近，周傳明等與美國加州大學戴維斯分校和弗吉尼亞理工大學的合作者們一起，報道了兩個來自華南成冰紀地層的高精度鋯石U-Pb CA-ID-TIMS年齡數據。科研人員在貴州東部地區鐵絲坳組冰磧雜礫岩（斯圖特冰期）之上的蓋帽白雲岩中發現一層沉凝灰岩，獲得其沉積年齡為658.80±0.50Ma，為斯圖特冰期結束提供了高精度的最小年齡數據約束。另一個來自雲南東部地區南沱組冰磧雜礫岩頂部沉凝灰岩的沉積年齡為634.57±0.88Ma，該年齡值與前人報道的來自湖北宜昌南沱組之上蓋帽白雲岩頂部的635.23±0.57Ma一起，精確限定了馬里諾冰期結束的時間在~635Ma，同時，它們也限定了馬里諾冰期蓋帽白雲岩的沉積時限小於1百萬年。

該項研究表明（華南）馬里諾冰期的消亡是非常迅速的，同時也進一步支持了成冰紀冰期結束的全球等時性假說。今後更多來自其他板塊和沉積盆地的相關高精度年齡數據將對新元古代冰期消亡的瞬時性和全球等時性提供進一步驗證。

該項研究得到中科院戰略性先導科技專項(B類)和國家科技部重點研發計劃項目的資助。

黔東大塘坡組蓋帽白雲岩及滇東南沱組頂部沉凝灰岩鋯石U-Pb CA-ID-TIMS年齡

成冰紀冰期事件的同位素年齡制約

（來源：《地質學》 周傳明等）

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