Plate-tectonic and evolutionary events prior to and across the Precambrian - Cambrian (Pc-C) boundary globally mark a major turning point in Earth’s history. Changes in global climate and increased plate tectonic activity resulted in major changes of ocean circulation and nutrient availability, the formation of extensive shallow seas, and, most importantly, a prominent start in the evolution of metazoans: the “Cambrian radiation events”. However, progress in understanding ocean chemistry and bioradiation during this Pc-C interval has been hindered by the lack of a profound knowledge of paleogeography and paleo-depositional environments. Strata of the Yangtze platform in eastern Yunnan, South China, preserve the most complete and diverse stratigraphic record of the early Cambrian in China, and thus are an ideal archive for studying early Cambrian depositional environment in the context of established bio-, chemo- and chronostratigraphic information. The present dissertation focuses on the earliest Cambrian Zhujiaqing Formation in eastern Yunnan. It provides a detailed reconstruction of its sedimentary and paleogeographic framework as well as describes the nature of the Ediacaran to Cambrian contact. The shallow-water siliceous-phosphoritic-carbonate sequence of the Zhujiaqing Formation is classified in twelve lithofacies; their integrated spatial and temporal changes show the process-oriented depositional history of the area. Apparently, water depth did not change much throughout the deposition of the Zhujiaqing Formation, indicated by its dominant peritidal to shallow-subtidal setting. Differential subsidence rate may have largely controlled stratigraphic thicknesses of individual members in the different sections. In contrast, water chemistry changed intensely through time which is reflected by three depositional environment end members: (1) Siliceous-phosphatic sand-dominated subtidal, (2) phosphatic-dolomitic mud- dominated peritidal, and (3) dolomitic to calcareous mud-dominated subtidal. A second focus of this thesis lies on the nature of the Ediacaran to Cambrian contact which is well exposed in several active quarries near a former Pc-C Global Stratotype Section and Point (GSSP) candidate, the Meishucun section. Detailed facies, diagenetic and geochemical characterization of the strata above and below the contact shows that the latest Ediacaran global sea level- lowering event exposed extensive carbonate tidal flat surfaces, resulting in karstification. As sea level rose again, transgression-related upwelling supplied large amounts of phosphorus to lower-intertidal to subtidal environments, allowing microbially mediated syndepositional and early diagenetic phosphatization, represented by the thick basal Cambrian phosphorite of the Zhujiaqing Formation. The sequence of multiple diagenetic events suggests that carbonate platform silicification occurred during early burial and was possibly related to the phreatic mixing-zone environment, while dolomitization was likely influenced by meteoric and burial diagenesis. The Pc-C interval studied here shows karstification at the top of the Ediacaran Dengying Formation followed by a major transgression represented by the Cambrian Zhujiaqing Formation in a relatively stable low-sedimentation epicontinental depositional environment with relatively constant water depth. While the sedimentological conditions changed within the scope of a shallow continental shelf and platform environment during the Early Cambrian, water chemistry changed dramatically during this time and greatly affected the mineralogy of these deposits. These processes need to be considered in future studies which strive to better understand environmental change during this critical time interval.
Plattentektonische und evolutionäre Ereignisse vor und nach der Präkambrium - Kambrium (Pc-C) Grenze markieren einen globalen Wendepunkt in der Erdgeschichte. Veränderungen des Weltklimas und erhöhte plattentektonische Aktivität führten zu wesentlichen Änderungen in der ozeanischen Zirkulation und in der Verfügbarkeit von Nährstoffen, zur Bildung von ausgedehnten Flachmeeren und, am wichtigsten, zu einer rapiden Evolution der Metazoen, die "Kambrische Radiation". Allerdings wird das Verständnis von Ozeanchemie und Bioradiation während dieses zeitlichen Intervalls durch die unzureichende Kenntnis von Paläogeographie und Paläo-Ablagerungsräumen eingeschränkt. Schichten der Yangtze-Plattform im östlichen Yunnan, Südchina, enthalten eine nahezu vollständige und diverse stratigraphische Aufzeichnung des frühen Kambriums in China und bilden damit ein ideales Archiv für das Studium frühkambrischer Ablagerungsräume im Kontext von etablierter bio-, chemo- und chronostratigraphischer Information. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die frühkambrische Zhujiaqing Formation im östlichen Yunnan. Diese ermöglicht eine detaillierte Rekonstruktion der sedimentären und paläogeographischen Bedingungen dieser kritischen Zeit und beschreibt die Ereignisse am stratigraphischen Kontakt von ediakarischen und kambrischen Schichten. Die Flachwasser-, siliziklastisch-phosphoritisch-karbonatische Sequenz der Zhujiaqing Formation wird in zwölf Lithofazies klassifiziert. Ihre räumlichen und zeitlichen Veränderungen zeigen die prozessorientierte Ablagerungsgeschichte der Region. Die Wassertiefe schwankte während des gesamten Ablagerungszeitraums des Zhujiaqing Formation nur wenig, basierend auf den vorherrschenden peritidalen bis tief-subtidalen Ablagerungsräumen. Unterschiedliche Absenkungsraten auf dem Schelf beeinflussten weitgehend die Mächtigkeiten der einzelnen stratigraphischen Einheiten. Im Gegensatz dazu veränderte sich die Wasserchemie während dieser Zeit drastisch. Sie wird durch drei Endglieder von Ablagerungsmilieus reflektiert: (1) Siliziklastisch- phosphatisches, sand-dominiertes Subtidal, (2) phosphatisch-dolomitisches, schlamm-dominiertes Peritidal, und (3) kalk- und dolomitschlamm-dominiertes Subtidal. Ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der detaillierten sedimentären Untersuchung des ediakarisch-kambrischen Kontakts nahe der Meishucun-Sektion im südlichen Yunnan, die als Pc-C Global Stratigraphic Section and Point (GSSP)-Kandidat diskutiert wurde. Der Kontakt ist in mehreren aktiven Steinbrüchen nahebei aufgeschlossen. Detaillierte Faziesanalyse sowie diagenetische und geochemische Untersuchung der Schichten ober- und unterhalb des verkarsteten Kontaktes zeigen, dass der spätediakarische globale Meeresspiegelrückgang umfangreiche Karbonat- Wattflächen freilegte, was zur Verkarstung führte. Als der Meeresspiegel wieder stieg, lieferte Upwelling große Mengen an Phosphor in tidale Ablagerungsräume, so dass mikrobiell vermittelte frühdiagenetische Phosphatierung in mächtigen basal-kambrischen Phosphoriten erfolgen konnte. Die zeitliche Abfolge der dokumentierbaren diagenetischen Prozesse in den Gesteinen legt nahe, dass eine lokale Verkieselung der Karbonatplattform bereits während der frühen Versenkung auftrat und möglicherweise auf die Mischungszone von Frisch- und Meerwasser zurückzuführen ist, während Dolomitisierung wahrscheinlich durch Frischwassereinfluss und Versenkung erfolgte. Das hier untersuchte zeitliche Pc-C Intervall zeigt überall Verkarstung am Top der spätediakarischen Dengying Formation, gefolgt von einer bedeutenden Transgression in der frühkambrischen Zhujiaqing Formation, wiederum gefolgt von einer relativ stabilen Sedimentationsrate in einem flachmarinen Ablagerungsraum mit relativ konstanter Wassertiefe. Während die sedimentären Bedingungen während des frühen Kambrium auf diesem flachen Schelf nur wenig variierten, veränderte sich die Wasserchemie und somit auch die Mineralogie dieser Ablagerungen drastisch. Die Auswirkungen dieser Prozesse sollten in zukünftigen evolutionsbiologischen Studien der metazoischen Epifauna berücksichtigt werden, um Umweltveränderungen in dieser kritischen Zeitspanne besser zu verstehen.
