中國新元古界埃迪卡拉系（距今約6.35–5.39億年）陡山沱組記錄了豐富的沉積-環(huán)境-生物演化信息，包括Marinoan雪球地球結束之后的蓋帽碳酸鹽巖、多期次海洋增氧和碳循環(huán)擾動(dòng)事件（如地質(zhì)歷史時(shí)期最大的碳同位素負漂事件，即EN3/Shuram事件），以及多種宏體和微體古生物化石（如藍田、甕安、翁會(huì )、廟河等生物群）。同時(shí)，陡山沱組也發(fā)育大規模的沉積型磷礦和優(yōu)質(zhì)烴源巖，為社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的礦產(chǎn)資源。另一方面，國際地層委員會(huì )和國內外學(xué)者正在嘗試劃分和對比埃迪卡拉系的“統”或“階”，但至今仍面臨諸多挑戰。毫無(wú)疑問(wèn)，中國陡山沱組是開(kāi)展相關(guān)研究和未來(lái)建立埃迪卡拉系內部金釘子（GSSP）的關(guān)鍵候選地層。因此，陡山沱組近二十年來(lái)已經(jīng)成為國際學(xué)術(shù)研究非常熱點(diǎn)的層組之一，產(chǎn)出了大量成果（圖1）。但是，陡山沱組的地層完整性、綜合地層格架及沉積演化方面，仍然值得深入研究。
圖1?以“Doushantuo Formation”為“Topic”的相關(guān)SCI文章發(fā)表情況（基于Web of Science數據庫的檢索結果）
目前，陡山沱組底界和頂界年齡，通過(guò)火山灰鋯石高精度定年分別被精準限定在約6.35億年和約5.50億年；其沉積時(shí)限長(cháng)達約85百萬(wàn)年（Ma）。然而，在如此漫長(cháng)的沉積時(shí)間跨度里，華南揚子地區各剖面陡山沱組地層厚度普遍較薄（介于約29–260 米之間），呈現異常低的總平均沉積速率，令人困惑。鑒于陡山沱組在埃迪卡拉紀環(huán)境-生物演化和地層學(xué)研究中的重要性，我們不得不提出疑問(wèn)和思考：它的地層記錄是否完整？它的沉積時(shí)間去哪兒了？針對上述問(wèn)題，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所博士生李潤，在導師周錫強副研究員和彭澎研究員的指導下，聯(lián)合Purdue University的Michael P. Eddy助理教授和Ryan B. Ickert研究員，以及南京大學(xué)王振飛博士、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）湯冬杰教授、西北大學(xué)黃康俊教授，對華南陡山沱組沉積地層開(kāi)展了綜合研究。
研究者選取位于傳統普遍認為的“深水盆地”沉積相帶（應該記錄了連續沉積）里的一個(gè)關(guān)鍵剖面（圖2），建立了陡山沱組巖石-層序-碳同位素化學(xué)綜合地層，厘定了其沉積序列和層段（圖3），并進(jìn)行了區域對比。重要的是，該剖面陡山沱組第二段中部（LLSB-T1）和該組頂部（LLSB-T2B）分別發(fā)育一層火山灰，其高精度鋯石CA-ID-TIMSU-Pb定年結果為629.70 ± 0.49 Ma和556.41 ± 0.23 Ma（圖3A），提供了重要的地層時(shí)間錨點(diǎn)。同時(shí)，該剖面陡山沱組第三段白云巖-灰巖層段發(fā)育具有全球可對比的EN3/Shuram碳同位素負漂事件特征，其底界年齡（負漂事件啟動(dòng)時(shí)間）被認為至少<579 Ma，可提供另一個(gè)地層時(shí)間錨點(diǎn)。因此，該剖面陡山沱組的沉積時(shí)間跨度約79百萬(wàn)年（~635–556 Ma），但地層總厚度僅有約33米（圖3A）。傳統上，陡山沱組這種現象常被認為可能是“沉積速率極低導致地層極其凝縮”。然而，該剖面陡山沱組巖性組合和垂向變化特征（圖3），并不能很好地支持上述認識。事實(shí)上，更多地層學(xué)證據表明，該地層內部可能存在嚴重的沉積記錄缺失。
圖2 目前廣泛采用的華南陡山沱組沉積期古地理重建格局。五角星為本文所研究剖面，紅圈為本文匯編的前人所報道剖面（參見(jiàn)圖4）
圖3 （A）本研究的六龍山剖面陡山沱組的巖性-層序-碳同位素化學(xué)-年代地層綜合序列。五角星代表本文火山灰鋯石高精度定年的層位；（B）成冰系南沱組至埃迪卡拉系陡山沱組第三段的野外露頭照片；（C-D）陡山沱組第二段與第三段界線(xiàn)處的重要不整合面，以侵蝕面和巖性變化為特征
值得注意的是，陡山沱組第二段中部火山灰層位（629.7 Ma，LLSB-T1）與EN3/Shuram事件起始層位（<579 Ma）僅相距約7米，其巖性主要由漸變過(guò)渡的泥巖、互層狀泥巖-白云巖、及中-厚層狀白云巖組成（圖3）。按照極低沉積速率（1米/百萬(wàn)年）對此層段的持續時(shí)間進(jìn)行簡(jiǎn)單、保守估算，其頂部年齡應>623 Ma。同時(shí)，該層段表現出明顯的無(wú)機碳-氧同位素（δ13Ccarb-δ18Ocarb）正相關(guān)關(guān)系（通常源于大氣淡水成巖作用的改造），頂部白云巖發(fā)育凹凸起伏的侵蝕面，并轉變?yōu)槎干姐M第三段薄-中層狀白云巖（即EN3/Shuram事件起始層段；圖3C–D）。上述證據綜合表明，該剖面陡山沱組第二段頂部（>623 Ma）和第三段底部（<579 Ma）界線(xiàn)處必定發(fā)育一個(gè)較隱秘的重要不整合面，代表了長(cháng)期的暴露和剝蝕，導致至少44百萬(wàn)年的沉積記錄缺失。
此研究隨后對多個(gè)埃迪卡拉系剖面進(jìn)行了綜合地層匯編，進(jìn)一步發(fā)現：1）華南陡山沱組第二段沉積序列和地層厚度呈現極大的空間變化，可能與不整合發(fā)育期間下伏地層遭受暴露剝蝕有關(guān)（圖4）；2）華南和全球其它地區埃迪卡拉系中部時(shí)常報道存在侵蝕面或暴露面，并直接上覆EN3/Shuram事件層段，表明該不整合面具有廣泛的可對比性及全球意義（圖5）。鑒于埃迪卡拉紀中期伴生重要的Gaskiers Glaciation或“Great Ediacaran Glaciation”，該不整合事件成因上可能與該時(shí)期冰川驅動(dòng)的全球海平面變化有關(guān)，值得未來(lái)進(jìn)一步厘定。
圖4 （A）華南埃迪卡拉系陡山沱組淺水陸架至深水盆地沉積相帶的綜合地層剖面。（B）基于陡山沱組中上部不整合面（或可對比的層序界面，或EN3事件底部層位），分別統計其下伏和上覆地層總厚度而匯編的直方圖（地層剖面細節信息詳見(jiàn)原文）
圖5 華南和全球多個(gè)地區埃迪卡拉系綜合地層對比。注意：埃迪卡拉紀中期EN3/Shuram事件層段底部普遍存在不整合面（以暴露或侵蝕面為特征），具有廣泛可對比性
不整合面是沉積地層里的最關(guān)鍵界面，但是厘定其野外產(chǎn)出、時(shí)空特征、成因意義等，通常面臨諸多困難。該研究是首次通過(guò)巖石-層序-化學(xué)-年代地層學(xué)綜合研究，在傳統認定的“深水盆地”沉積相帶里，在陡山沱組中上部碳酸鹽巖層段內部（即EN3底部），識別出一個(gè)較隱秘的重要不整合面，并揭示其沉積間斷可達至少44百萬(wàn)年，具有重要的意義。（1）華南揚子地區陡山沱組古地理格局，以及地層記錄完整程度，亟需進(jìn)一步評估。（2）此重要不整合面下伏地層可能不同程度的缺失，有助于理解陡山沱組第二段地層序列以及生物-環(huán)境信息的空間差異性；其上覆地層可能不同程度的穿時(shí)沉積，有助于認識和理解EN3/Shuram碳同位素負偏事件的地層復雜性及其成因。（3）此重要不整合面可以作為埃迪卡拉系內部地層劃分和對比的關(guān)鍵界面，值得重視。
總之，該重要不整合面的發(fā)現，為埃迪卡拉系陡山沱組地層厚度與沉積時(shí)限之間不協(xié)調而產(chǎn)生的困惑，提供了簡(jiǎn)單且簡(jiǎn)潔的答案。原來(lái)，這里丟失了大量的沉積記錄！
研究成果發(fā)表于國際權威學(xué)術(shù)期刊Earth and Planetary Science Letters（李潤，周錫強，Michael P. Eddy，Ryan B. Ickert，王振飛，湯冬杰，黃康俊，彭澎. Stratigraphic evidence for a major unconformity within the Ediacaran System [J]. Earth and Planetary Science Letters,?2024. DOI: 10.1016/j.epsl.2024.118715.）。研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金項目（42293293，41772112）和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所重點(diǎn)部署項目（IGGCAS-201905）聯(lián)合資助。
