地质所与国外合作研究获得埃迪卡拉纪冰川沉积学研究重要成果

在国家重点研发计划“中国中新元古界地层时空格架与地层-沉积事件对比”课题(2016YFC601001)、国家自然科学基金“中新元古代沉积记录-臼齿碳酸盐岩对比与形成机制”(项目号41472082)、中国地质调查局(1212011120142, DD20160120–01)和英国国家环境研究基金 (NE/L002485/1) 等项目联合资助下，自然资源部中国地质调查局地质研究所柳永清研究员、旷红伟教授团队与奥地利维也纳大学Daniel Paul Le Heron教授领衔的奥地利、英国团队合作研究，新近在我国华北新元古代晚期（埃迪卡拉纪）冰川沉积学研究方面取得重要进展，研究成果 “Bird’s-eye view of an Ediacaran subglacial landscape”（鸟瞰埃迪卡拉纪冰下剥蚀地貌）刊发在国际著名学术期刊《Geology》（地质学）上，旷红伟教授为共同通讯作者（Le Heron, D.P., et al., 2019, Bird’s-eye view of an Ediacaran subglacial landscape: Geology. https://doi.org/10.1130 /G46285.1）。

长期以来，冰川发育或冰期存在与冰川堆积物主要是通过冰筏坠石或者疑似冰缘的流水沉积物（冰碛杂岩）等来证明，但这种方法经常遭到质疑。冰溜面、冰川擦痕等虽是直接反映冰川发育及其属性和运动学机制的证据，但由于地质记录稀少，同时易受风化等作用的影响难以保存。目前国内外典型和大规模冰溜面构造也仅在第四纪和冈瓦纳大陆古生代冰蚀地貌中见及。本项研究成果揭示的华北克拉通南缘埃迪卡拉纪（罗圈组）大型冰溜面构造，无论是从出露面积还是发育的丰富冰蚀地貌类型与精美保存状况都是世界上同时期极为罕见和典型的，也是世界仅存的两处埃迪卡拉纪冰蚀地貌之一（另一处位于澳大利亚西部，且研究程度较低）。

研究成果重点描述了研究区出露的众多冰溜面之一：豫西鲁山石门沟冰溜面构造。成果揭示，在长达1000米的缓倾斜中元古代石英砂岩层面上发育一系列冰下冰蚀底形（地貌）构造，它们系冰川在冰底融水的介入下刨蚀下伏“基底”岩层而形成的，包括凹、凸面状（阶步、羊背石等）、冰臼、似贝壳断口状、水下磨光面、纺锤状等丰富宏观尺度冰下冰川剥蚀底形构造，还共生着大量、密集冰川擦痕和冰川压实应力作用下的岩石蠕动变形等构造。据似贝壳断口状冰蚀底形、冰川擦痕等指向构造判断古冰川运动方向由北向南，而非之前认为的由南向北。同时，不断变换的擦痕方向又显示冰川在运动过程并非沿直线运动，而是蜿蜒前行。大量裂隙和同期断层的发育加速了冰川下部盆地和冰湖的形成，为冰溜面及擦痕保存提供了有利条件。

本项研究成果是在传统的野外地质观测和超大比例尺填图基础上，野外调查和后期室内研究分别应用了空中航拍和数字地貌模拟技术，同时，这也是国内外第一次利用无人机航拍、数字地貌高程模拟和传统地质研究相结合的方法对前更新世深时冰下沉积-剥蚀地貌的精细刻画，研究成果不仅对深化理解全球超级温室气候时期的埃迪卡拉纪冰川及其环境、生命演化学术意义重大，同时，基于我国华北发育的全球独特、鲜明的埃迪卡拉纪冰川剥蚀和(沉积)堆积地貌优势，对于进一步研究不同于成冰纪雪球地球时期的非全球性冰川（?）（大陆冰盖或山地冰川）属性、古地理和环境、生命协同发育与演化具有更加重大的科学意义。后续研究成果正在接续发表中。另外该方面的内容已列为2022年北京国际沉积学大会野外考察路线。

论文链接：https://doi.org/10.1130/G46285.1。

 豫西石门沟罗圈组底部冰溜面展面特征（左）及其三维模拟图（右）

（方向为上北下南，其底部基岩为中元古代三教堂组砂岩）