震旦纪

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震旦纪地层剖面:中国震旦系地层剖面
中国震旦系露头分布图

  震旦纪汉语拼音:Zhendanji;英语:Sinian Period),元古宙晚期的一个纪。开始于约6.8亿年前,结束于约5.43亿年前,延续时间约为1.37亿年。在这一时期形成的地层称震旦系。由于古印度人称中国为Cinisthana,在佛经中被译为震旦,故名震旦纪。震旦纪是在中国命名并向国际推荐的一个地质年代单位。1922年,A.W.葛利普根据中国地质调查资料,在《震旦系》一文中,将其明确为系一级年代地层单位名称,并作为古生界的第一个系,其范围包括泰山群或五台群变质地层之上、寒武系之下的一套不变质或仅轻微变质的地层。震旦纪分早震旦世和晚震旦世,分界线为6.3亿年前。中国湖北西陵峡东部震旦系剖面为标准剖面。

  震旦纪及其相应沉积具有全球意义,不仅在中国,而且在俄罗斯澳大利亚加拿大等国对这段地层也都进行了比较深入的研究,已获得了丰富的生物地层、同位素地质年代和磁性地层等资料。从地壳演化和生物演化的角度,或从古气候的角度,震旦纪都代表着一个特定的地质历史时期,因此可以从前寒武纪中分出,作为一个国际通用的“纪”级地质年代单位。

地层

  在标准剖面上,下统包括陡山沱组,上统包括灯影组大部。震旦系在华南广泛发育,华北和西北地区亦有分布。它可分为两种主要沉积类型:

  1. 北方型分布于华北地台周缘地区,以华北地台东缘的胶辽徐(州)淮(南)地区为主,为滨海–浅海相沉积,主要为碳酸盐岩;末期转变为海退相,以砂泥质岩石居多;在华北地台的南缘和西缘有以罗圈组为代表的冰川堆积。
  2. 南方型沉积遍及华南各省和青海、新疆局部地区,主要为浅海相沉积。震旦纪开始形成广阔的浅海,以碳酸盐岩沉积为主,早期砂泥质成分较多,晚期主要为白云岩–硅质岩建造,局部地区形成膏盐层。在湘、桂、黔东、皖南一带上震旦统硅质成分增加,常形成单一的硅质层。在湖北西部和贵州一些地区,震旦系是重要的含磷层位,形成一些重要的磷块岩矿床。中国震旦系划分对比见表。

  在俄罗斯,研究较好、资料较多的晚前寒武纪地层称文德系。在该段地层中已发现了大量以蠕形动物和类水母动物为代表的后生软躯体动物化石和以文德带藻类为代表的后生植物化石。后生软躯体动物的代表属有皱节虫(Sabellidites)、古线虫(Paleolina)、环轮水母(Cyclomedusa)、双羽蕨虫(Pteridinium)、狄更逊虫(Dickinsonia)等;后生植物有文德带藻、基拉索带藻(Tyrasotaenia)等。文德系的下界年龄一般推定为约6.5亿年。根据古生物资料和同位素年龄数据,俄罗斯的文德系大致相当于中国震旦系,即相当于整个灯影峡阶和陡山沱阶。但其底部的拉普兰阶则有可能属南华系上部。

  在英国,相当于震旦系的地层为查尼超群,产海鳃类软躯体动物化石恰尼虫(Charnia),其时代为6.8亿年左右。

  澳大利亚的维尔盆那群覆于马里诺冰碛层之上,其上部的庞德亚群(庞德石英岩)产世界闻名的伊迪卡拉动物群,其中包括刺胞动物、蠕形动物等许多属种,具有代表性的属有环轮水母、似水母双羽蕨虫、狄更逊虫等。

  加拿大前寒武纪末期的地层发育相当完整,在北美具有代表性。其东部纽芬兰地区,自下而上为康塞普辛群、圣约翰斯群和信号山群。康塞普辛群下部有一冰碛层,上部富产海鳃类软躯体动物化石,其同位素年龄一般认为在6.1亿~6.8亿年之间。冰碛层的时代有可能和中国南华系南沱组冰碛层接近,而产海鳃目化石的米斯特肯–庞特组则有可能和中国震旦系上部地层对比。加拿大西部可以和震旦系对比的地层单元为温德米尔超群的上部,其下部具有7.26亿~7.70亿年的同位素年龄值。在麦肯齐山区,温德米尔超群中的西藻冰碛层,有可能和南澳大利亚的马里诺冰碛层大体相当,其时代应属震旦纪。

生物群

  震旦纪生物界的演化与前期相比要迅速得多,微古植物群中的分子形态多样,属种繁多,其中最重要的是刺球藻群(Acanthomorphida)中个体较大或一些膜壳具有明显刺状构造的类型,如波罗的刺球藻(Baltisphaeridium)、毛发刺球藻(Comasphaeridium)、天柱山藻(Tianzhushania)等属。此外,个体较小的、膜壳具刺状纹饰的分子,如微刺藻(Micrhystridium)属的广泛分布也是震旦纪微古植物群的特征之一。这些变化标志着震旦纪时微古植物群的面貌已开始具有早寒武世微古植物群的色彩。宏观藻类植物群的面貌在震旦纪也有明显改变,除有大量的丘阿尔藻、寿县藻(Shouhsienia)和塔乌藻3个属的分子广泛分布之外,文德带藻类大量出现并广泛分布,其代表属有文德带藻和基拉索藻,这类化石已在欧、美、亚等洲时代大体相同的地层中发现。华南震旦系陡山沱阶中发现的丛状藻类植物群,据已知资料,是地质历史上出现最早的、藻体具有明显双歧分枝现象,并形成灌木丛状原叶体的大型藻类植物群,现已确定的属有扇形藻(Flabellophyton)、休宁藻(Xiuningia)、杯状藻(Cyathophyton)等。这些丛状藻类可能属于红藻或褐藻门,这种植物在早寒武世开始大量繁衍、广泛分布。

  后生动物的大量出现和门类多样化,是震旦纪生物群最基本的特征。伊迪卡拉动物群即出现于这一时期。该动物群的一些分子已在欧、亚、非、美等洲发现,而以其命名地区澳大利亚南部的弗林德斯山区所产化石最丰富,其中以刺胞动物门为主,兼有环节动物及可能属于节肢动物的一些化石类群,是一个以软躯体后生动物为主体的动物群。中国震旦纪地层中发现的主要为蠕形动物和刺胞动物,尤以蠕形动物分布的地区最广,纵向分布亦较长,此外,还有一些遗迹化石及个别海绵动物化石。蠕形动物有皱节虫、古线虫、怀远虫(Huaiyuanella)、中华虫管(Sinotubulites)等属;刺胞动物主要为类水母动物,最常见的为环轮水母属;在三峡地区震旦系上统灯影组还发现了海鳃类的似恰尼虫属。

地史特征

  震旦纪之前,在中国曾有一次强烈而影响范围很广的地壳运动,即晋宁运动。伴随着这次地壳运动有大量岩浆活动;受晋宁运动影响,中国境内形成了一种新的古地理格局,许多地区隆起为陆,多为剥蚀区,在褶皱基底上形成的第一个沉积盖层为南华系,随后为震旦系。震旦纪时,中国大部地区地势低平,气候转暖,华南和西北地区有广泛海侵。早期以碎屑沉积为主,黔、鄂等地具含磷建造;晚期为广阔浅海环境,气候渐趋干热,白云岩发育,川南、黔北有蒸发海盆,具膏盐建造。但在皖南、黔东和湘、桂、粤一带海水较深,可能为水体比较稳定的还原环境,以含碳硅质建造为主,常含黄铁矿。震旦纪末期,华北地台之南部和西部边缘及新疆库鲁克塔格地区有冰川堆积,显示一个前寒武纪最晚期的一个冰期的存在。华北地台主体,在震旦纪时普遍抬升为陆,遭受剥蚀,无震旦纪沉积,这种状态一直继续到早寒武世早期。

矿产

  震旦纪是一些沉积矿产的重要成矿期之一。中国这一时期形成的沉积矿产主要有铁、锰、磷、天然气和盐类。这些矿产多分布于中南及西南各省,其中具代表性的有川西观音崖组的铁矿,湘、鄂、黔地区陡山沱组的磷矿,川、黔地区灯影组的天然气及盐类矿产等。在这些矿种中,以磷矿的分布面积广、储量大,具有很高的工业价值和经济意义。在世界范围内,震旦纪也是磷矿和盐类的重要成矿时期。