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《10亿年前的地_日_月关系_来自叠层石的证据》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、论文第49卷第20期2004年10月10亿年前的地-日-月关系:来自叠层石的证据①②①屈原皋解古巍龚一鸣(①中国地质大学地球科学学院,武汉430074;②中国科学院南京地质古生物研究所,南京210008.E-mail:qu_yuangao@sina.com.cn)摘要对北京周口店地区中元古界铁岭组叠层石进行的研究发现,叠层石明暗纹层对厚度呈周期性变化,这些周期性变化被解释为月节律和季节节律,结合S型叠层石的形态特征初步得到如下古天文信息:10亿年前的中元古代晚期,一年至少有516±20天、12.9±0.5个月,一个月有
2、40天,一天最多16.99±0.66小时,古黄赤交角为29.2～30.6°.关键词叠层石铁岭组中元古界古天文学周口店叠层石是以蓝藻为主的微生物通过生长和代谢[1~5]活动粘结沉积矿物颗粒而形成的生物沉积构造.白天阳光充足,藻类的光合作用强,并且向光生长,所以藻丝体向上生长;夜晚光线弱,藻类的光合作用弱,藻丝体匍匐生长.藻类生长过程中会产生一些黏性分泌物把矿物颗粒粘结住,这样就形成叠层[1,5~7]石中的明、暗纹层(图1).由于藻类生长的趋光性,叠层石的生长方向明显受光照方向影响.一年中,太阳光直射地表区域在南北回归线之
3、间移动.而在地球上某一点,就会形成S型叠层石(图2),一个完整的“S”代表叠层石一年的[8]生长.由于叠层石生长在滨海,其生长和繁殖受地月引力、潮汐和月相等因素的影响.潮汐引起的水动力图2S型叠层石生长模式示意图(据文献[8]修改)变化影响沉积物供给,使海水携带的矿物碎屑量和颗粒大小发生变化,从而使矿物被藻类黏性分泌物1叠层石的地质特征粘结的量发生变化,同时海水中泥沙相对含量对藻本文研究的叠层石产于周口店西南拴马庄剖面类生长产生很大影响,地、月相对位置变化也会影响(周张公路6.15km公路边)的铁岭组上部,GPS坐标:
4、地球上生物的生长和繁殖导致叠层石纹层厚度的变115°53′06″E,39°39′26″N,高程135m.岩[1,9~15]化,所以测量得到的纹层对厚度周期性变化可性主要为灰色中-厚层白云岩,含燧石条带、团块和以反映古代的月周期.鸟眼构造.叠层石形态有水平状、波状、穹隆状、包菜状、分枝状、柱状和S型(图3~5).在抛光面和薄片上可以用显微镜观察到清晰的纹层.叠层石主体岩性为白云岩,主要矿物是白云石(>95%),有少量长石碎屑和石英.在显微镜下可以看到明显的亮暗分层,亮层为细晶白云石,粒径为0.25~0.1mm,颗粒间为镶
5、嵌胶结,偶有长石和石英碎屑;暗层由极细晶、微晶白云石组成,富含有机质,结晶结构,颗粒直径＜0.02mm.叠层石形成的环境是适合藻类生长和繁殖的热带、亚热带滨海,白云岩反映了高蒸发速率的环境,图1叠层石纹层形成过程示意图(据文献[1]修改)所以铁岭组叠层石及其主体岩性——白云岩、灰岩反A.白天直立生长;B.夜晚匍匐生长映了约10亿年前铁岭组的沉积环境很可能是热带或www.scichina.com2083第49卷第20期2004年10月论文图3北京周口店中元古界铁岭组顶部叠层石形态变化剖面亚热带滨海环境.拴马庄剖面中发育较
6、多冲刷面,可能与古代风暴潮的发生有关.冲刷面对于研究叠层石纹层的连续变化是不利的,所以我们在一定厚度内没有冲刷面的连续沉积地层采集标本,尽量避免纹层的丢失.标本采集层位在铁岭组顶部古风化壳下16.5m处(图3,4,图5(a)),地层产状:倾向60°,倾角28°.采集的S型标本主生长轴产状:倾向195°,倾角79°.采集到的S型叠层石标本高40cm,表面由于差异风化形成明显的凸凹纹层对(图4(b),(c)).2方法我们对拴马庄剖面铁岭组古风化壳下面20m厚的地层进行了观测,发现并采集了S型叠层石标本,对S型叠层石进行了抛
7、光处理(图5(b),(c),(e)).抛光面平行S型叠层石生长轴,并平行抛光面磨制了一系列连续的薄片(图5(d),(f),(g)).在显微镜下,我们以两个相邻亮暗纹层的分界线之间的距离作为纹层对的厚度(图5(g)).对于标本中局部出现纹层边界不清晰的情况,我们用抛光面图4S型叠层石标本2084www.scichina.com论文第49卷第20期2004年10月此每个纹层对的厚度测量误差小于33mm.因为测得纹层对的厚度在400~1900mm范围内,所以误差不影响纹层对的厚度变化趋势.本文研究的叠层石主体岩性为白云岩,碳
8、酸盐岩成岩压缩率很低,并且成岩过程对每个纹层对有相似的改造,不影响纹层对厚度的变化趋势.一个完整的S型叠层石代表古代一年的生长周期,但是采集到的S型叠层石可能由于底部和顶部磨损造成一些纹层的丢失.所以本研究用S型的一半来确定半年的周期,即图5(b)中从C点到D点,然后乘以2即可得到一年的周期.点C,D只是理论模型上的点,实际操作中
