华南下寒武统层序框架的初步构建―以遵义松林地区为例

华南下寒武统保存着国际著名的生物群（如澄江生物群），同时蕴藏着磷块岩、重晶石、稀土及Ni-Mo-PGE等丰富的矿产资源，因此，它一直为地质科学家们持续关注的热点之一。关于华南下寒武统的研究，前人在古生物学方面已经取得了卓著的成就，主要表现在国际权威期刊上（如期刊《Science》和《Nature》）已发表大量的关于澄江生物群的研究成果，对早期生命演化研究具有重要而广泛的影响。然而，华南下寒武统年代学及国际对比研究方面已明显滞后，公开发表的华南下寒武统的高精度、可靠的锆石U-Pb年龄数据至本研究论文截稿时止仍然仅有唯一的一个，即Jenkins et al. (2002)报道的国际前寒武系-寒武系界线层型候选剖面―云南晋宁梅树村剖面的朱家菁组中谊村段中部（第5层）钾质斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年龄（538.2 ± 1.5 Ma）。因而，华南下寒武统中的重要生物群、矿床及具全球对比意义的C同位素漂移事件缺乏地层精确年龄的约束，进而制约了早期生命演化理论、矿床成因解释及地层国际对比等方面研究的发展。 近来，发现华南下寒武统赋存独特的钾质斑脱岩层，它们在横向上广泛分布于云南东部、四川峨眉麦地坪、贵州西部（如织金和金沙岩孔）及北部（如遵义松林）、湖北宜昌泰山庙和湖南张家界等地区，在地层序列垂向上主要产出于朱家菁组中谊村段中部、石岩头组底部以及它们的相当层位。这些钾质斑脱岩既是建立地层框架等时层潜在的物质基础，亦是获取地层精确锆石U-Pb年龄的具重要意义的研究对象之一。因此，对它们进行系统研究可望改观华南下寒武统年代学及国际对比研究方面的落后现状。 同时，华南下寒武统广泛产出的磷块岩既具有重要的资源价值，另一方面，任一磷块岩层代表着一次独立的成磷事件，因而将华南地区下寒武统磷块岩进行区域上的对比研究，从而以磷块岩层作为等时层，对构建华南下寒武统地层框架具有重要的地层学意义。 此外，华南下寒武统产出的Ni-Mo多元素富集层广泛分布于扬子地台范围，西起云南东部，东部延至浙江诸暨地区，在NE-SW向延伸近1600 km，它既代 表了重要的成矿事件，亦为关键的地球化学异常层位。因此，对Ni-Mo多元素富集层进行区域上的对比研究，明确它在华南下寒武统各重要剖面的产出位置，对于构建华南下寒武统层序框架具有重要意义。 遵义松林地区的下寒武统因赋存Ni-Mo-PGE矿床及与滇东地区澄江生物群相当的遵义生物群而日益受到国内外地质学家们的广泛关注。该区牛蹄塘组底部产出磷块岩、钾质斑脱岩及Ni-Mo多元素富集层，与滇东地区梅树村剖面出露的地层具有潜在的可对比性。因此，本研究选取近年来日益受科学家们关注的遵义松林地区下寒武统作为研究对象，重点对该区牛蹄塘组底部的钾质斑脱岩开展矿物学、地球化学和年代学研究。同时，将遵义松林地区下寒武统剖面上磷块岩、钾质斑脱岩、Ni-Mo多元素富集层主要与滇东地区梅树村剖面的相应岩层进行地球化学对比研究。研究的目的在于通过对华南地区上述两条代表性的下寒武统剖面进行地层对比研究，初步构建华南下寒武统具时间、空间涵义的层序框架，从而约束华南下寒武统中的重要生物群、矿床及具全球对比意义的C同位素漂移事件的时间，进一步促进华南下寒武统的划分和全球对比。论文获得以下主要结论性认识： （1）滇东地区朱家菁组中谊村段中部钾质斑脱岩及其邻近的磷块岩可构成华南下寒武统层序框架的第一个标志层。这一标志层在贵州大部分地区（或华南地区的多数下寒武统剖面）缺失。该标志层的磷块岩稀土元素总量和Y含量高于新元古代陡山沱期磷块岩，低于遵义松林地区牛蹄塘组底部及其华南其它地区相当层位（石岩头组底部及戈仲伍组）的磷块岩。第一个标志层的钾质斑脱岩的原始岩浆为亚碱性系列的酸性岩浆，其典型特征为具有较低的Zr（变化范围144×10-6~291×10-6，平均196.4×10-6）、Nb（变化范围10×10-6~13×10-6，平均11.86×10-6）含量和较高的Zr/Nb比值（变化范围为12.63~24.24，平均值为16.55）。这一层钾质斑脱岩的锆石U-Pb年龄为538.2±1.5 Ma（Jenkins et al., 2002）。 （2）遵义松林地区牛蹄塘组底部钾质斑脱岩和磷块岩分别相当于滇东地区石岩头组底部钾质斑脱岩和磷块岩，它们构成华南下寒武统层序框架的第二个标志层。该标志层中钾质斑脱岩的原始岩浆性质为中性岩浆，其碱性程度高于朱家菁组中谊村段中部钾质斑脱岩的原始岩浆。相对于中谊村段中部钾质斑脱岩，该层位的钾质斑脱岩具有高的Zr(变化范围187.0910-6~391.5710-6，平均值318.4010-6)、Nb（49.6910-6~140.0010-6，平均值90.6810-6）含量和低的Zr/Nb（2.60~4.32，平均值3.61）比值。该钾质斑脱岩的年龄为518 ± 5 Ma。该标志层的磷块岩以极其富REE和Y为特征，其稀土元素总量平均值为636.01×10-6，Y含量平均值262.43×10-6，明显高于滇东地区中谊村段磷块岩（∑REE平均值为195.45×10-6，Y含量平均值为91.2310-6），它们代表早寒武世时期一次特殊的以极其富REE和Y为特征的成磷事件。 （3）Ni-Mo多元素富集层可以作为构建华南下寒武统层序框架中的第三个等时标志层。滇东地区梅树村剖面的Ni-Mo多元素富集层被重新校正在玉案山组底部（即13层，Ni、Mo含量分别为135×10-6和583×10-6）。Ni-Mo多元素地球化学标志层的典型特征为在剖面上具Ni、Mo等多种微量元素及贵金属元素的最高异常。该标志层的Re-Os年龄为537~542 Ma，可能代表的不是地层层序的年龄。 （4）初步建立华南下寒武统时间框架。约束了华南地区下寒武统Ni-Mo-PGE矿床的下限年龄应为518 ± 5 Ma。同时，该时间框架亦约束了滇东地区澄江生物群及最古老三叶虫的下限年龄（518 ± 5 Ma），考虑到石岩头组底部钾质斑脱岩的产出位置与玉案山组中部澄江生物群的产出层位存在相当的距离（大于80 m），因此，前人对澄江生物群的推测年龄（525~530 Ma）可能有些偏老。此外，初步约束了华南地区具全球对比意义的C同位素正漂移事件的年龄（538~518 Ma）。该时间框架是建立在两个相互支持的地层高精度锆石SHRIMP U-Pb年龄的基础之上，而国际前寒武系-寒武系界线年龄的最新研究成果为542 Ma，因此，它支持将华南地区的前寒武系-寒武系界线置于朱家菁组中谊村段中部钾质斑脱岩层（第5层）的下伏地层的方案。结合华南地区最新的地层古生物学研究成果（朱茂炎等，2001；Zhu et al., 2003），将这一界线置于朱家菁组中谊村段底界可作为一种合理的选择。

贵州喀斯特高原湖泊物质循环过程中的铜锌同位素地球化学－以红枫湖、阿哈湖为例

近年来铜、锌同位素地球化学研究已经进入了快速发展时期。作为新兴的同位素技术手段，铜锌同位素工具已普遍应用于地球化学、矿床学、古海洋学和生物学等多种领域，然而铜、锌同位素在湖泊生态系统中的研究却相对较少。湖泊生态系统中，重金属的迁移、循环与转化一直是地球科学家们关注的焦点，但研究手段仅局限于含量与形态的测定。因此本论文旨在通过对湖泊生态系统中铜、锌同位素的研究，揭示影响铜、锌同位素组成的主要因素，为铜、锌同位素成为湖泊系统中新的重金属示踪工具奠定基础。 本论文通过一系列条件实验，确定了用于MC-ICP-MS测定环境样品中铜、锌同位素时最佳的化学分离条件。随后选取红枫湖和阿哈湖为主要研究对象，用此实验流程对湖泊水体及其主要支流悬浮物中的铜、锌同位素的季节及剖面变化进行了初步研究。除此之外，对水体中重金属如Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Cr、Cd和Pb的形态分布特征及物质循环进行了研究。主要得出以下几点认识： 1、环境样品中铜锌的最佳分离条件是，采用AG MP-1(100-200目)阴离子交换树脂，分别以7 mol/L HCl + 0.001% H2O2，2 mol/L HCl+ 0.001% H2O2，0.5 mol/L HNO3作为淋洗液，并分别在适当的体积接收淋洗液，可以有效地分离沉积物、植物和悬浮物等样品中的铜和锌。化学分离过程中回收率接近100％，同位素比值的变化均在误差范围以内。 2、红枫湖、阿哈湖水体及主要支流悬浮物和红枫湖生物样品中的δ65Cu分布范围为-2.64‰~1.11‰，可达到3.75‰的变化。红枫湖夏季水体悬浮物的δ65Cu变化为-0.08‰~0.25‰，入湖河流水体悬浮物δ65Cu的变化范围为0.13‰~ 1.11‰；阿哈湖夏季水体悬浮物δ65Cu的变化范围为-0.62‰~0.37‰，入湖河流水体悬浮物δ65Cu的变化范围为-1.08‰~0.60‰。两湖冬季水体悬浮物的δ65Cu值均较负。红枫湖生物样品中δ65Cu较负（-1.54‰~ 0.03‰）。 红枫湖水体悬浮物中δ65Cu的随水深的变化趋势主要受到藻类吸收作用的控制，而阿哈湖δ65Cu的随水深的变化趋势主要受到其物源的控制。说明在贫营养化湖泊中，铜同位素组成可以示踪物源；而在富营养化湖泊中，铜同位素组成则可以示踪生物活动。同时水温的垂直变化也可能是其影响因素之一。 3、红枫湖水体及其主要支流水体悬浮物中的δ66Zn变化范围分别为-0.29‰~0.26‰和-0.04‰~0.48‰，阿哈湖水体及其主要支流水体悬浮物中的δ66Zn变化范围分别为-0.18‰~0.27‰和-0.17‰~0.46‰，均表现出支流中的锌同位素组成较重的趋势。而生物样品中的δ66Zn变化范围较大，为-0.35‰~0.57‰。说明湖泊生态系统中各端元的锌同位素组成存在明显差异。 红枫湖夏季δ66Zn随着湖水深度的变化，与Chla（叶绿素）呈极显著的正相关(R=0.97)。说明锌同位素组成与藻类生物量有一定的响应关系，主要是藻类对锌的有机吸附或是吸收过程改变了锌同位素组成。阿哈湖的锌同位素组成主要受到其源区的控制作用，从而可利用锌同位素示踪源区；此外，红枫湖和阿哈湖悬浮物中的锌同位素比值均表现出夏季小于冬季，说明大气的干湿沉降可能是一个较负的锌同位素源。生物样品中的δ66Zn变化范围较大，说明由于生物作用过程导致的锌同位素分馏大于非生物过程。 4、红枫湖重金属Mn、Ni、Co、Cr、Cd和Pb的含量在南湖高于北湖，主要是羊昌湖的输入所导致；重金属入湖通量的季节性变化，直接导致了重金属含量的季节性变化。沉积物－水界面在冬夏季节，由于“富氧”和“贫氧”状态的改变，导致了溶解态Mn、Ni和Cr的季节性变化；水粒相互作用过程中，溶解有机碳（DOC）、氧化铁胶体、氧化锰胶体和水生藻类的生长繁殖，影响了重金属不同结合形态的变化。

The Role of Chemical Mechanisms in Neural Computation and Learning

Most computational models of neurons assume that their electrical characteristics are of paramount importance. However, all long-term changes in synaptic efficacy, as well as many short-term effects, are mediated by chemical mechanisms. This technical report explores the interaction between electrical and chemical mechanisms in neural learning and development. Two neural systems that exemplify this interaction are described and modelled. The first is the mechanisms underlying habituation, sensitization, and associative learning in the gill withdrawal reflex circuit in Aplysia, a marine snail. The second is the formation of retinotopic projections in the early visual pathway during embryonic development.

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