新元古代晚期盖帽碳酸盐岩的成因与 quot;雪球地球quot;的终结机制.pdf

文章编号：1000-0550（2006 ）02-0235-07 新元古代晚期盖帽碳酸盐岩的成因与 ! “雪球地球”的终结机制 1，2 ，3 1，2 1，3 冯 东 陈多福 刘 芊 （1. 中国科学院广州地球化学研究所与南海海洋研究所边缘海地质重点实验室 广州 510640 ； 2. 中国科学院广州天然气水合物研究中心 广州 510640 ；3. 中国科学院研究生院 北京 100039 ） 摘 要 新元古代晚期约635 Ma 的地球发育了到达赤道附近的冰川作用，地质记录上表现为代表寒冷气候的冰期沉 积杂砾岩，直接被代表温暖环境的碳酸盐岩层（常称盖帽碳酸盐岩）覆盖。由于盖帽碳酸盐岩奇特的岩石学和地球化 学特征，引起了对其成因认识的巨大争论，提出了“雪球地球”和“甲烷渗漏”等假说。“雪球地球”假设可以解释一些 令人困惑的地学现象，如低纬度和低海拔冰川沉积、盖帽碳酸盐岩、碳酸盐13 C 负漂移和条带状铁矿层等，但许多科 学家对此提出了质疑。最近对盖帽碳酸盐岩的13 C 分析结果（最低达- 41% ）、盖帽碳酸盐岩发育的类似现代冷泉碳 酸盐岩沉积组构等似乎支持“甲烷渗漏”假说。 关键词 新元古代 雪球地球 盖帽碳酸盐岩 天然气水合物 甲烷渗漏 第一作者简介 冯东 男 1980 年出生 博士研究生 地球化学与沉积学 中图分类号 P534. 4 文献标识码 A 因研究成为当前地学研究最主要的热点之一。 1 前言 因此深入了解目前研究动态，将加深对“雪球地 ［1，2 ］ 球”相关现象的认识，推动国内相关研究的开展。本 元古代时期地球至少经历了五次冰期 ，其中 大约635Ma 左右的新元古代晚期Marinoan 冰期强度 文综合新元古代晚期盖帽碳酸盐岩的成因与“雪球 最大，冰川覆盖了整个地球，即“雪球地球”（SnowbaII 地球”的终结机制等研究的新成果，对新元古代晚期 ［3 ~ 5 ］。“雪球地球”假说提出后引起了科学界 “雪球地球”的形成模式、盖帽碳酸盐岩的特征和成 Earth ） 的广泛讨论，人们对新元古代冰期环境特征与成因演 因及“雪球地球”的终结机制进行介绍。 化过程、导致冰期终结原因已成为当今地学研究中的 2 全球冰川是怎样形成的？ 一大热门课题。 盖帽碳酸盐岩（cap carbonates ）是指沉积于新元 根据冰川沉积物的全球广泛分布、及冰碛岩的古 古代冰碛岩之上，主要由微晶方解石和白云石等组成 纬度记录，新元古代晚期的 Marinoan 冰期是一次全 的相对均质的薄层状碳酸盐岩地层，直接覆盖在全球 球性的冰期，冰盖可能到达了赤道附近［4 ，11］。对于全 性冰川沉积物之上［6 ］。盖帽碳酸盐岩在全球各地广 球性冰期的成因主要有“雪球地球”和“地轴倾斜”等 泛分布［7 ~ 10 ］。这一冰期沉积与温暖环境的碳酸盐岩 假说。 共生的现象一直是地球科学界的难题，受到许多学者 ! . # 雪球地球假说 的关注。 “雪球地球”假说的雏形即“全球冰河化”假说在 盖帽碳酸盐岩具有独特的岩石学和地球化学特 20 世纪60 年代首先被提出［3 ］，后经许多学者发展和 征，对于其成因，主要有“分层海洋上升流”、“雪球地 完善，发展到目前熟知的“雪球地球”假说［4 、9 ，10］。 球”和“甲烷渗漏”等假说。最近的研究表明可能由 “雪球地球”假说认为：聚集在赤道