THE CLIMATIC AND ENVIRONMENTAL HISTORY OF THE SOUTH CHINESE YANGTZE PLATFORM DURING THE NEOPROTEROZOIC AND EARLY CAMBRIAN:HYDROTHERMALLY ACTIVE AND SALINITY STRATIFIED EPICONTINENTAL BASINS A KEY FOR UNDERSTANDING THE „CAMBRIAN EXPLOSION“?

摘要

Die vorliegende Arbeit liefert neue Daten zur geologischen Entwicklung der südchinesischen Yangtze Plattform vom Neoproterozoikum III (=NP) bis in das frühe Kambrium. Während des betrachteten Zeitfensters bildete die Yangtze Plattform ein äquatornahes Fragment am NW-Rand Gondwanas. Etwa vor 1 Mrd. J. entwickelte sich der Jinagnan Inselbogen am heutigen Südrand des Yangtze Blocks. Provenanzanalysen der postglazialen Sedimente weisen auf kontinentale Liefergebiete hin. Karbonate und Siliziklastika dominieren die vier Member der folgenden Doushantuo Formation. Erstmalig nach dem Glazial treten Phosphate und spurenelementreiche Schwarzschiefer auf. Die geochemischen Daten (z.B. SEE, C, S) liefern Hinweise auf nicht vollmarine Bedingungen nach dem Glazial. Extreme Schwefelgehalte, das Auftreten von vererzten Bakterien, Brekzierung und Entgasungsstrukturen in den Cap Carbonates (Member 1) liefern Indizien für bakterielle Methanoxidation und Metanhydratdestabilisierung. Im Zuge des postglazialen Meeresspiegelanstiegs entwickelt sich eine erste Dichtestratifizierung in der geringsalinaren Wassersäule. Sedimentationslücken im Gebiet des Jiangnan Gürtels bestätigen den anhaltend geschützten Charakter des Beckens während des NP III. Im Folgenden wird die Plattform immer wieder von Transgressionen erfaßt, die organisch- und spurenelementreiche Sedimente mit deutlich negativen delta13C-Exkursionen zurücklassen. Zwei negative neoproterozoische Isotopenshifts konnten eindeutig für Südchina nachgewiesen werden und sind auch aus anderen Gebieten bekannt. In diesen transgressiven Einheiten treten Massenlagen der Schwefelbakterie Vendotaenia auf und spiegeln die Ausweitung sauerstoffreduzierter Bedingungen auf die Plattform wider. Die Verteilung der SEE entspricht den rezenten Befunden aus dem Schwarzen Meer uns spricht für eine ausgeprägte Stratifizierung des ehemaligen Wasserkörpers. Der globale Charakter der Isotopenexkursionen macht einen Zusammenhang mit Meeresspiegelschwankungen niedriger Ordnung wahrscheinlich. Episodisches Vordringen von nährstoff- und spurenelementreichem Tiefenwasser mit sehr leichten Kohlenstoffisotopenverhältnissen in einem stagnierenden Becken liefert eine Erklärung. Evaporite und Karststrukturen im Bereich der oberen Dengying Formation bezeugen eine Erwärmung gegen Ende des NP. Hypersalinare Bedingungen auf der Plattform verstärken die Dichtestratifizierung des Wasserkörpers weiter. Dadurch bilden sich Sulfatminimumzonen an den Dichtesprungschichten in der Wassersäule. Diese Hypothese wird von Schwefelisotopendaten aus der Beckenfazies gestützt, deren Werte nahe dem des koexistierenden Meerwassersulfats liegen. Im basalen Kambrium kommt es zu drastischen Veränderungen der Ablagerungsbedingungen. Am ehemals exponierten und verkarsteten Plattformrand werden nun Phosphate abgelagert. Hartgründe, Kondensation, Aufarbeitung, Transgressionsbrekzien, ungewöhnliche Elementanreicherungen und die "Vermischung" von Fossilzonen bezeugen die einsetzende Transgression im Untersuchungsgebiet. Insbesondere während dem Nemakit-Daldynium weist die Kohlenstoffisotopenverteilung kurzfristige Fluktuationen auf. Tektono-magmatische Aktivität ist durch Metabentonite, Pyroklastika und durch hohe Konzentrationen von inkompatiblen Elementen belegt. In diesem Kontext kommt es zur Reaktivierung ehemaliger Störungssysteme entlang des Plattformrandes und zur Bildung von stratiformen Ni-Mo-Sulfiden im untersten Tommot. Einige sedimentologische Hinweise deuten auf eine Beteiligung von Basinal Brines bei der Genese der Vererzung hin. Zusätzlich dürften extrem verringerte Sedimentationsraten im Bereich der Redoxgrenze entscheidend für die Genese der Sulfidlage gewesen sein. Massenlagen von Metazoenresten treten in unmittelbarer Nähe der Vererzungen auf und lassen auf eine Nährstoffkopplung, z.B. über Schwefelbakterien, der auftretenden Fossilassoziationen schließen. Subsidenz im Jiangnan Gebiet führte zur Ablagerung von mächtigen Schwarzschiefern. Gegen Ende der Transgression kommt es zu entscheidenden Veränderungen in der sedimentären Überlieferung. Leichte delta34S-Werte in den Beckensedimenten deuten auf eine Abschwächung der Sulfatminimumzonen hin. Erstmals sinkende DeltaTOC-Werte weisen auf signifikante Veränderungen des organischen Kohlenstoffkreislaufs hin. Diese Veränderungen korrelieren mit dem Auftreten von Koprolithen an der Tommot/Atdaban Grenze und spiegeln eine sukzessive Umstellung der frühen Metazoen zu photoautotrophen Nahrungsketten wider.