华夏陆块晚新元古代-早古生代沉积物源的组成与演化及其对冈瓦纳大陆重建的意义

华南板块是冈瓦纳大陆的重要组成部分,其在冈瓦纳大陆中的古地理位置是恢复古大陆格局的关键要素,也是地质学界争论的焦点。本文汇总并对比了华南东南部华夏陆块多个盆地的成冰纪-奥陶纪碎屑沉积岩的岩石地层学、全岩地球化学和碎屑锆石数据,厘清了华夏陆块晚新元古代-早古生代三次重要的沉积-构造事件:晚成冰世砾岩指示的近源沉积事件,晚埃迪卡拉世硅质岩指示的海进事件,以及中寒武统底部平行不整合界面、砂岩中砾石的广泛出现指示的构造抬升事件。成冰纪-奥陶纪沉积岩中含有大量格林威尔早期(1300~1000 Ma)和晚期(1000~900 Ma)的碎屑锆石,分别主要来自澳大利亚和印度板块。印度东部为华夏盆地长期提供物质补给,而澳大利亚西部在晚埃迪卡拉世从主要源区变为次要源区。中寒武世华夏陆块抬升使内部850~700 Ma岩浆岩出露成为主要物源之一,是对外部构造应力的远程响应。因此,华夏陆块在晚新元古代-早古生代位于东冈瓦纳北缘,与印度、澳大利亚具有长期稳定的联系,毗邻东南极洲。在冈瓦纳大陆聚合过程中,印度和澳大利亚泛非期造山带的形成、抬升和剥蚀影响了华夏陆块沉积盆地的物源变化。

柴北缘欧龙布鲁克微陆块西段原“达肯大坂岩群”的沉积时代、源区及其对冈瓦纳大陆重建的制约

柴北缘欧龙布鲁克微陆块西段原古元古代达肯大坂岩群中新识别出一套新元古代晚期-早古生代早期浅变质地层,其原岩沉积时代、沉积物质来源研究可为欧龙布鲁克微陆块在冈瓦纳大陆重建中的古地理位置提供有效约束。岩石学、碎屑锆石U-Pb年代学研究表明,该浅变质地层主体为一套发育绿片岩相-低角闪岩相变质的石英片岩组合,最大沉积年龄为548~563Ma,并具有~2486Ma、~1594Ma、~1108Ma、~936Ma、~776Ma及~548Ma等6个碎屑锆石年龄峰值,与发育高角闪岩相-麻粒岩相变质的古元古代达肯大坂岩群存在明显差异。此外,通过与周边其他地块同时代地层的碎屑锆石年龄谱系的综合对比,认为欧龙布鲁克微陆块在新元古代晚期-早古生代早期主要接受了来自印度板块东北部的沉积物质;在冈瓦纳大陆重建中,该陆块与南祁连、阿拉善、羌塘等微陆块均位于印度板块东北缘。

班公湖—怒江缝合带作为冈瓦纳大陆北界的地质地球物理证据

迄今对冈瓦纳大陆北界的位置还存在激烈争论。随着青藏高原空白区基础地质调查以及各项地质地球物理研究工作的深入开展 ,已经积累了大量新的地质和地球物理资料 ,为重新认识冈瓦纳大陆北界和评价班公湖—怒江缝合带在青藏高原地质研究中的地位和作用带来了新的机遇。在回顾早期有关冈瓦纳大陆北界不同观点的基础上 ,从近年来在青藏高原地质调查研究中所取得的大量新的地质和地球物理资料出发 ,重点介绍了班公湖—怒江缝合带南北两侧地质与地球物理特征差异 ,认为班公湖—怒江缝合带是冈瓦纳大陆的北界。

龙木错—双湖—吉塘板块缝合带与青藏高原冈瓦纳北界

青藏高原上冈瓦纳北界的讨论由来已久,随着基础地质研究程度的提高,羌塘地区成为解决冈瓦纳北界问题的关键地区。根据对缝合带的研究,青藏高原发育三条大规模的印支期缝合带,并将青藏高原分为三大板块:昆仑—秦岭缝合带以北为塔里木—华北板块,昆仑—秦岭缝合带与龙木错—双湖—吉塘缝合带之间为扬子板块,龙木错—双湖—吉塘缝合带以南为冈瓦纳板块。西金乌兰—金沙江缝合带是发育在扬子板块内部的印支期缝合带,班公湖—怒江和印度河—雅鲁藏布江缝合带是发育在冈瓦纳大陆框架下新特提斯阶段的缝合带,构不成冈瓦纳北界。文中简要介绍龙木错—双湖—吉塘缝合带的基本事实,着重阐述该缝合带对冈瓦纳板块和扬子板块的基底、沉积盖层与生物地理、沉积建造和构造运动等方面的制约。在青藏高原印支期主要板块缝合带的对比研究基础上,笔者认为龙木错—双湖—吉塘缝合带作为青藏高原上冈瓦纳大陆的北界是符合客观实际的。

冈瓦纳大陆北缘早期的洋壳信息──来自青藏高原羌塘中部早古生代蛇绿岩的依据

普遍认为冈瓦纳大陆北缘裂解发生在泥盆纪,形成了古特提斯洋并持续演化到晚三叠世。最近在羌塘中部的桃形湖—果干加年山一带发现了完整的蛇绿岩组合,蛇绿岩中的堆晶辉长岩具有洋中脊玄武岩的地球化学特征,在堆晶辉长岩中获得467～431Ma的锆石SHRIMP U-Pb年龄,这是龙木错-双湖缝合带首次发现早古生代蛇绿岩,应记录了冈瓦纳北缘早期的洋壳演化信息,冈瓦纳大陆北缘的裂解可能发生于早古生代。

藏东北构造古地理特征及冈瓦纳北界的时空转换

研究区位于南北向三江构造带与东西向羌塘构造带的衔接处,是特提斯构造域的重要组成部分。研究区包含金沙江、澜沧江、双湖-昌宁、班公湖-怒江4条古特提斯洋壳带及昌都-芒康、羌北、索县-左贡、多玛-安多4个微陆块的相关部位。4条缝合带时分时合,其间的微陆块则"藕断丝连"。前奥陶纪金沙江带属于泛冈瓦纳"泛非软基底"的北界,早古生代它还是"泛非"混合生物群与扬子区系的界线。泥盆纪—石炭纪,古特提斯形成南北2支,即金沙江带和双湖-昌宁带,与其间亲扬子的中间岛块群(昌都-芒康、羌北、索县-左贡)形成"多岛海"格局,此间,双湖-昌宁转换为冈瓦纳的北界,多玛-安多微陆块为亲冈瓦纳相。早、中二叠世,中间岛块(群)裂解为亲扬子的昌都-芒康和亲冈瓦纳的羌北、索县-左贡三岛块,形成多岛洋,冈瓦纳北界转换到澜沧江带。晚二叠世,古特提斯消亡,形成Pangaea联合古陆,研究区为陆间多岛海。晚三叠世印支运动阶段,金沙江、澜沧江和双湖-昌宁带相继转换为陆内造山带;与此同时,班公湖-怒江带与雅鲁藏布江带形成中特提斯北、南2支,其间为中间陆块群(基墨里),班公湖-怒江带是晚侏罗世—早白垩世消亡的,"基墨里"岛块群是晚白垩世增生在亚洲大陆之上的。喜马拉雅地块是喜马拉雅运动阶段才最后俯冲到亚洲大陆之下,转换为亚洲大陆。

西藏申扎地区晚石炭世—早二叠世冈瓦纳相腕足类动物群再研究

西藏申扎地区德日昂玛-下拉剖面永珠组中上部和昂杰组的腕足类动物群可以与国内、外冈瓦纳相和亲冈瓦纳相地区的腕足类动物群进行对比,但又显示出其独特的一面。将其自下而上划分为4个组合,永珠组中上部为Reedoconcha xizangensis-Spinomartinia xainzaensis组合、Cimmeriella mucronata-Reedoconcha excellens组合和Trigonotreta magnifica-Bandoproductus in-termedia组合,昂杰组为Aulosteges ingens-Punctocyrtella nagmargensis组合。按照国内、外冈瓦纳相、亲冈瓦纳相地区及华夏特提斯地区腕足类的时代意见,永珠组中部腕足类组合的时代为晚石炭世巴斯基尔期,上部2个腕足类组合分别为早二叠世萨克马尔早期—萨克马尔晚期,昂杰组的腕足类组合的时代为早二叠世亚丁斯克期。

西藏申扎地区德日昂玛-下拉剖面:冈瓦纳和特提斯晚石炭世—早二叠世地层和古生物对比的桥梁

西藏北部申扎县永珠地区德日昂玛-下拉剖面中石炭系和二叠系地层发育完整,出露良好,化石丰富。该剖面中查果罗玛组碳酸盐岩地层(泥盆纪—早石炭世)和下拉组(中二叠世)碳酸盐岩地层之间的碎屑岩夹灰岩地层,在沉积上表现为冰海相杂砾岩,在古生物化石面貌上表现为特提斯-冈瓦纳古生物群混生。古生物群混生的现象为石炭纪—二叠纪的特提斯生物区与冈瓦纳生物区之间的地层和古生物对比建立了一座桥梁。永珠组中上部地层中同时产有牙形石和腕足类,牙形石的研究表明其时代为晚石炭世莫斯科期,而腕足类的研究则表明其为早二叠世萨克马尔期。这一矛盾预示着在(亲)冈瓦纳相地区晚石炭世晚期地层缺失的意见需要重新审视。

环东冈瓦纳大陆周缘的古生代造山作用：东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群的岩石学和年代学证据

喜马拉雅造山带东端的南迦巴瓦岩群是高喜马拉雅结晶岩系的一部分,主要由麻粒岩相和角闪岩相变质的片麻岩、斜长角闪岩、片岩和钙硅酸盐岩组成。长英质片麻岩主要由斜长石、钾长石、石英、石榴石、黑云母和褐帘石组成。片麻岩中的锆石具有核.边结构,由一个大的继承岩浆核和一个窄的变质生长边组成。锆石岩浆核具同心韵律环带,其 REE配分模式以 HREE 富集和负 Eu 异常为特征,并具有高的 Th/U 比值。锆石 U-Pb 年代分析表明,这种继承岩浆锆石给出的加权平均年龄为490～500Ma。地球化学特征表明,这些片麻岩的原岩是花岗岩和花岗闪长岩,形成在俯冲带的岩浆弧构造环境。钙硅酸盐岩中的锆石具有高级变质岩中变质生长锆石的典型特征,即具有相对较低的 REE 含量,不明显的负 Eu异常和较低的 Th/U 比值。变质锆石所获得的 U-Pb 加权平均年龄为505Ma。本文和现有的研究结果表明,喜马拉雅造山带是一个复合造山带,它经历了古生代的原始造山作用,在新生代印度与欧亚板块的碰撞过程中发生了再造山作用。喜马拉雅的古生代造山带作用是原特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘俯冲和亚洲微陆块(包括拉萨和羌塘地块)增生的结果,是在冈瓦纳大陆拼合之后其边缘发生的安底斯型造山作用,因此,它并不属于在冈瓦纳超大陆聚合过程中陆-陆碰撞形成的泛非造山带。

中国冈瓦纳的寒武系下伏沉积及其石油地质意义

前寒武纪是寒武纪之前的地质时期总称（4 000-543 Ma）,不属于正式的地质年代单位,包括太古宙和元古宙。寒武系下伏指前寒武系地层最上部的一个系,深化认识其地质特征可以对古老含油气系统作进一步评估。在调研全球特别是印度中上元古界石油地质特征基础上,着重对中国冈瓦纳的寒武系下伏沉积及其石油地质意义进行了分析。指出多种技术可用于前寒武纪和寒武系下伏古地理重建和含油气系统的分析,这些技术包括太古代和元古代基性脉群地质年代测定技术和前寒武纪古生物群落和微体化石分析解释技术。3个关键要素对于发育有效的新元古代含油气系统十分重要：1从新元古代—寒武纪序列沉积以来的相对构造稳定性;2相对晚期的油气生成;3有效盖层的存在（典型的蒸发岩）。中国冈瓦纳的寒武系下伏沉积具有石油地质上良好的成藏条件,中国可以形成与印度盆地相似的上元古界—寒武系超级含油气系统和大油气区。

滇西亲冈瓦纳相生物群特征及地层时代的重新厘定

滇西保山地区丁家寨组及其上覆卧牛寺组,前人根据其中(虫筳)类化石定为上石炭统(马平阶),沿用至今。笔者在该区多门类化石中,见到不同时代的化石混积在一起,包括异地再沉积的早石炭世腕足类Syringothyris,石炭纪的(虫筳)类、珊瑚等。原地埋藏的腕足类有Steriochia litostyla等,并保存有完好的壳刺。厘定后的时代为Sakmarian晚期至Artinskian,它可与西藏的冈瓦纳相地层及生物群进行对比。 滇西腾冲地区空树河组及其上覆的岩子坡组,前人因其含(虫筳)Triticites,Quasifusulina等也定为上石炭统。实际上,空树河组中、上部的多门类化石(包括腕足类、苔藓虫、单体珊瑚和微古植物等),与丁家寨组相似,具有强烈的二叠纪面貌,与冈瓦纳相更为接近。厘定空树河组时代为Sakmarian—Chihsian,它与西藏的相应地层可以很好地进行对比。

北澜沧江带的性质--是冈瓦纳板块与扬子板块的界线吗？

藏东地区冈瓦纳板块与扬子板块的界线是不能回避的关键问题。借助前人已有的区域地质资料和研究成果,对北澜沧江带两侧的基底岩系、古生代沉积建造、地层古生物、火山岩浆弧、变质岩、变质作用、高压变质带、吉塘岩群、酉西群、构造运动分期等进行剖析,并与邻区进行了简单对比。在此基础上初步得出北澜沧江带是藏东地区连接滇西澜沧江缝合带与龙木错-双湖缝合带的纽带,是藏东地区冈瓦纳板块与扬子板块界线的倾向性意见,还有待于深入研究的验证。

藏东吉塘地区冈瓦纳相冰海杂砾岩的特征及其意义

察雅县吉塘镇澜沧江以西的酉西和泄巴发现冰海杂砾岩,是藏东地区班公湖-怒江缝合带以东首次发现的冈瓦纳相沉积岩,其基本特征与青藏高原南部的冈瓦纳相冰海杂砾岩相同,而吉塘镇澜沧江以东的石炭纪—二叠纪地层与古生物则是典型的扬子型的。冰海杂砾岩的分布范围大致代表冈瓦纳大陆塔尔切尔冰期影响的空间,并具有时代对比价值。这些资料可能说明一个事实,藏东地区石炭纪—二叠纪冈瓦纳大陆的东部边界为北澜沧江断裂带。

冈瓦纳大陆古生代冰盖分布研究

基于冈瓦纳大陆主要板块冰川沉积地层的对比,并结合古地磁方法对冈瓦纳大陆古生代主要冰期的冰盖分布范围进行再造,认为冈瓦纳大陆在古生代主要经历了3次较大的冰期,分别是:(1)晚奥陶世—早志留世冰期、(2)晚泥盆世—早石炭世冰期、(3)晚石炭世晚期—二叠纪冰期。晚奥陶世—早志留世冰期冰盖主要分布在西冈瓦纳大陆;晚泥盆世—早石炭世冰期冰盖主要分布在南美板块;晚石炭世晚期—二叠纪冰期冰盖在冈瓦纳大陆主要组成板块上均有分布,且冰盖存在时间最长,分布范围最广。3次主要冰期冰盖的中心点位置均靠近南极点,但并不完全重合,可认为气温是影响冈瓦纳大陆上冰盖分布的主要因素,但不是唯一的因素,冰盖的分布范围还受到盆地动力学、地形、冰川属性以及其他具体因素的影响。同时结合在保山地块的野外工作以及前人的研究成果,认为冈瓦纳大陆的3次冰期中,仅晚石炭世晚期—二叠纪冰期对中国的陆块产生了影响,且主要影响了中国的西南陆块群(包括保山地块、腾冲地块、拉萨地块、羌塘地块等)。

早二叠世冈瓦纳北缘构造古地理环境与杂砾岩成因剖析

早二叠世冈瓦纳北缘构造古地理环境与杂砾岩成因剖析梁定益，聂泽同，宋志敏（北京中国地质大学，）一、前言杂砾岩（ｄｉａｍｉｃｔｉｔｅ）＠是下冈瓦纳海相岩系的重要标志之一。杂砾岩的成因至今争论不休，尤其是分布在冈瓦纳北缘（藏东、滇西和中南半岛）的杂砾岩近来...

东南极晚新元古—早古生代构造热事件及其在冈瓦纳超大陆重建中的意义

在东南极大陆内部及边缘发育3条晚新元古代—早古生代造山带,即东非造山带(南延部分)、普里兹造山带和罗斯造山带。东非造山带的南延部分主要出露于吕措—霍尔姆湾—毛德王后地—沙克尔顿岭地区,其内发育蛇绿岩、榴辉岩相超镁铁岩及逆冲—推覆构造,因而被解释为东、西冈瓦纳陆块拼合的缝合线。罗斯造山带主要出露于横贯南极山脉地区,其内保存有大陆裂解、洋壳俯冲和地体增生的地质纪录,代表冈瓦纳超大陆的活动大陆边缘。普里兹造山带主要出露于普里兹湾和登曼冰川,因其位于从前假设的统一东冈瓦纳陆块的内部,加之缺少蛇绿混杂岩、岛弧增生杂岩和高压变质岩(如蓝片岩或榴辉岩)等与大洋板块俯冲作用密切相关的岩石,所以当前存在着碰撞造山成因和板内改造成因两种不同的认识。普里兹造山带构造性质的确定不仅决定了冈瓦纳超大陆的汇聚过程和方式,也制约了罗迪尼亚超大陆的形成和演化过程。因此,开展普里兹造山带的研究对于揭示新元古代—早古生代的全球构造演化具有重要的科学意义。

云南保山普里道利统沉积特征及其对冈瓦纳北缘古海洋环境的指示

保山地区志留纪晚期位于冈瓦纳古陆北缘的滇缅马苏地块,具有异于同时期华南陆块、塔里木陆块和华北陆块的古气候和古海洋环境。保山地区志留系栗柴坝组第三段隶属普里道利统,在对其海相碳酸盐岩沉积特征研究的基础上,结合区域地质背景、古生物资料、沉积相特征、元素组分含量及相关元素的比值特征和碳氧同位素数据等,对该区普里道利统的古海洋环境进行了探讨。研究表明:①参考Wilson的标准微相沉积模式,结合岩性特征,可以识别出RMF8、RMF10、RMF11、RMF16、RMF20和RMF23共6种微相类型;②碳同位素共表现出3次明显的正偏移现象,分别在卢德福德中晚期、普里道利世晚期及普里道利世末期,即志留系与泥盆系界线处,3次偏移均具有全球可对比性,分别对应于欧美地区的"Lau"事件、普里道利世晚期的δ13 C正偏移事件以及"Klonk"事件,但在不同地区δ13 C值偏移程度具有差异性;③依据碳氧同位素,重建了古海水盐度和温度演化曲线,表明古海水的盐度指数Z值在120~130之间,温度分布在17.03~28.85℃之间,且多数集中在20℃以上,说明研究区该时期为温暖或炎热的亚热带海洋气候;④通过元素地球化学分析,重点利用B、Ni、V和Ti等元素及Mn/Fe、V/(V+Ni)和MgO/CaO等比值信息,对沉积时期的物源供给情况和氧化还原条件等作了综合探讨,结果表明:陆源物质供给充足的阶段分别对应于后两次碳同位素正偏事件,这一现象解释为造山运动使古陆面积逐渐增大,为海洋提供了更多的物源供给;V/(V+Ni)比值大多处于0.57~0.83之间,代表了水体流通较差的还原环境,与沉积相特征具有一致性;⑤综合推断3次碳同位素正偏移事件是对志留纪末期加里东造山运动背景下海平面大规模下降的响应,为海退背景下的碳同位素正异常;碳酸盐岩岩相特征和沉积地球化学指标表明该时期的古海洋环境与构造事件具有较好的耦合性。

南极洲大地构造区划和冈瓦纳运动

本文在近年来研究的基础上,总结了关于冈瓦纳运动和南极大地构造演化的问题,并且对我国今后深入开展南极地质研究所应注意的问题和研究方向提出了有益的建议。

冈瓦纳地层特厚煤层顶水分层开采覆岩破坏规律综合研究

冈瓦纳地层由于成岩作用差,在煤炭开采中引起的覆岩破坏方面具有一定的特殊性。对孟加拉国巴拉普库利亚煤矿厚松散含水体下安全开采进行研究,采用物理相似模拟和数值模拟方法,模拟计算了该矿一、二分层开采导水裂缝带发育高度,同时采用井下仰孔注水测漏法和地表钻孔冲洗液漏失量法,分别对2个分层开采的导水裂缝带发育高度进行了现场探测,通过综合分析探测结果与模拟预测结果,发现该矿的裂采比要远大于目前国内已经掌握的相关资料,得到了在开采同一分层时3个相邻工作面采后采动影响范围达到最大,一分层综采裂采比为25∶1,二分层综采累计裂采比达到20∶1,为冈瓦纳地层下安全开采提供了重要依据。

罗迪尼亚—冈瓦纳古陆演化中的东南极陆块

冈瓦纳古陆的研究已经有百年历史 ,而东南极又成为冈瓦纳研究的热点地区之一。在东南极拉斯曼丘陵地质考察与构造热年代学研究的基础上 ,中国科学家成为国际上最早一批阐明冈瓦纳古陆 ,特别是东冈瓦纳陆块形成于 5亿年前的“泛非”期构造运动的科学家。通过南极内陆格罗夫山地质调查 ,查明格罗夫山主要出露高角闪岩相—麻粒岩相深变质岩 ,岩石化学特征显示紫苏花岗岩、花岗质片麻岩和花岗岩属铝质A型深成岩系列 ,而长英质和镁铁质麻粒岩则来自岛弧、洋岛和洋中脊环境的表壳岩系列。测区以低角度面理构造为主 ,局部出现强剪切变形带。韧性变形可分为 3个阶段 :D1与前泛非期的构造事件有关 ,D2 相应于区域性麻粒岩相变质作用 ,D3 则可能反映泛非期造山作用后期的伸展作用。变质反应结构多显示为简单的区域性麻粒岩相变质作用 ,但镁铁质麻粒岩可鉴别出 3个阶段 :M1的温压条件为 80 0℃ ,9.3× 10 5Pa ;M2 为 80 0 - 810℃ ,6 .4×10 5Pa ;M3 仅 6 5 0℃。代表性花岗质片麻岩的锆石U Pb的离子探针分析显示峰期变质年龄集中于5 2 9± 14Ma ,花岗岩侵位年龄 5 34± 5Ma ,细晶岩脉年龄 5 0 1± 7Ma ,属于“泛非”期构造热事件。这些地质新证据显示在东南极内陆存在着一条从普里兹湾、格罗夫山到南查尔斯王子山?