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。

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。

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)。

用现代地层学方法判别冈瓦纳大陆的北界

在深入研究 1∶10 0万“改则幅”和“日土幅”区调中大量原始资料和青藏高原生物地理区系与地壳演化的基础上 ,用现代地层学方法 ,重点研究羌塘地块和唐古拉地块的属性及冈瓦纳大陆的北界。笔者首先排除了推覆构造对建立古大陆边缘造山带原地岩系地层层序的严重干扰 ,对羌塘地块和唐古拉地块的地层层序进行了重建 ,提出了羌塘地块古大陆边缘现代地层学格架的演化模式。羌塘地块古大陆边缘有两个不同属性而又相互关联的地层体 ,现今呈一西一东的分布格局 ,向洋 (古特提斯洋 )一侧为以深水砂泥复理石和放射虫硅质岩为主的沉积组合类型 ,向陆一侧为以浅水碎屑、碳酸盐为主的沉积组合类型。从而证实了古特提斯洋存在一个向羌塘地块古大陆边缘倾斜的俯冲消减带。它导致羌塘地块古大陆边缘活化造山运动 ,并于中二叠世末期与唐古拉地块碰撞 ,形成晚海西褶皱带。探讨了不同时期不同地块骨骼同位素的演变特征及其成因解释。论述了羌塘地块生物地理区系的发生、发展、消亡与羌塘地块同冈瓦纳大陆分裂、向北漂移 (导致新特提斯洋形成 )及同唐古拉地块碰撞 (导致古特提斯洋消亡 )的板块活动关系。

斯里兰卡地质演化研究的进展与评述:岩石组合、变质演化及其与冈瓦纳大陆的关系

地球表生环境的演变及生命演化过程,与地球构造过程密切相关,新元古代-寒武纪时期的冈瓦纳大陆汇聚过程见证了一系列剧变。东非造山带(ca.650~620Ma)和Kuunga造山带(ca.600~500Ma)是冈瓦纳大陆块体汇聚过程中形成的两条主要造山带,二者在斯里兰卡所在的区域十字交叉。因此斯里兰卡地质演化历史的准确梳理,对理解新元古代时期全球构造过程的重要意义不言而喻。斯里兰卡的四个前寒武纪地质体(Wanni、Kadugannawa、Highland和Vijayan杂岩地体)中,中部的Highland杂岩地体最古老(ca.2000~1800Ma)、变质程度最高(普遍麻粒岩相,局部为超高温麻粒岩相),其余三个地质体主要岩石的形成时代为中元古代晚期-新元古代(ca.1100~700Ma),岩石记录的变质级别略低于Highland地体,为角闪岩相-麻粒岩相。现有研究表明斯里兰卡几个地质体在新元古代-寒武纪时期(ca.610~500Ma)的变质作用记录最为显著,并伴随有广泛的陆壳重熔再造。该构造热事件晚于东非造山带的变质时代(ca.650~620Ma),与Kuunga造山带活动时间(ca.600~500Ma)吻合度较高,这与前人提出的莫桑比克缝合带(东非造山带)穿过斯里兰卡的认识相矛盾。斯里兰卡的高级变质作用究竟是单次造山作用的结果,还是代表了两期造山事件的叠加效应,目前尚无定论。高温-超高温变质作用是斯里兰卡前寒武纪基底岩系的显著特征,其中超高温麻粒岩具有假蓝宝石+石英、紫苏辉石(Al2O3含量可达~13%)+夕线石、尖晶石+石英等的矿物组合,不同研究者给出超高温峰期变质温度在950~1150℃的范围内,峰期变质压力在10~16kbar的范围内,多显示顺时针演化P-T轨迹。斯里兰卡中东部地区的基性麻粒岩,发育由斜方辉石+斜长石、角闪石+斜长石或单斜辉石+斜长石组成的环绕石榴石的蠕虫状后成合晶结构,指示近等温降压的P-T演化样式,以及峰期变质作用之后地体相对快速抬升的演化过程。紫苏花岗岩在斯里兰卡不同地体中都很常见,与所有的高级变质岩(如泥质、基性麻粒岩和钙硅酸盐岩等)密切伴生,是研究斯里兰卡地质演化不可忽视的岩石类型。紫苏花岗岩的原岩成因较为复杂,其最古老部分的形成时代可能为太古宙或古元古代(~1850Ma),但是没有很好的年代学限定。部分紫苏花岗岩原岩时代为ca.1100~750Ma,具有钙碱性弧岩浆的地球化学特征,并记录ca.580~500Ma的变质作用,还有一部分紫苏花岗岩时代与区域麻粒岩相变质作用的峰期时代相当,为ca.580~550Ma。在一些地区的角闪片麻岩中,还可以观察到补丁状分布的初始紫苏花岗岩,其形成时代多被认为晚于峰期麻粒岩相变质时代。斯里兰卡四个前寒武纪地质体在岩石组合、变质级别、地质年代学格架等方面的差异被普遍认同,暗示这些地质体具有不同的演化历史。但是斯里兰卡不同地质体的汇聚过程是否对应于莫桑比克洋的闭合,以及Kuunga造山带如何改造斯里兰卡的基底岩石,目前并不清楚。本文综述了前人发表的研究结果,主要从斯里兰卡不同地质体岩石组合、高温-超高温变质作用(Highland地体)、变质地质年代学及其对冈瓦纳大陆重建的启示等几个方面,对斯里兰卡地质演化研究进行归纳和小结。在此基础上提出,在斯里兰卡基底构造框架、新元古代晚期-寒武纪高温-超高温变质作用、紫苏花岗岩成因、地质演化的年代学格架、斯里兰卡在冈瓦纳大陆重建中的位置和作用、下地壳热状态和热源机制等诸多方面,还存在问题和争议,是值得未来开展深入研究的方向。

华北和扬子克拉通的成矿指纹:与冈瓦纳大陆克拉通的对比

不同的大地构造域在成矿作用方面的差异表现为各大地构造域内部所产出金属矿床种类的不同(de Wit and Thiart,2005)。成矿省反映了地壳的区域地球化学不均一性,其证据表现为各个成矿省所具有的独特"成矿指纹"。根据成矿元素的地球化学亲和性,将其分归类为6组(即:Au、Cr-Ni-PGE-Ti、Cu-Pb-Zn-Ba、Sn-Sb、W、U-Th-REE)进行统计分析。大陆地壳各构造域的"成矿指纹"

龙木错-双湖-昌宁-孟连结合带:冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的界线

冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的界线目前还没有形成统一的认识,在一定程度上制约了对青藏高原及三江造山带构造格局、特提斯演化等方面的深刻认识。根据新的地质调查资料与研究成果,在梳理有关冈瓦纳大陆与泛华夏大陆界线不同观点的基础上,系统总结了龙木错-双湖结合带与昌宁-孟连结合带不同时期蛇绿混杂岩的地质特征、发育时限及其构造环境,二者洋盆经历了相似的洋盆扩张、俯冲消减及弧-弧(陆)碰撞造山过程,发生深俯冲及折返的时间也基本相当,一致表明二者在构造属性上具有亲缘性,认为龙木错-双湖-昌宁-孟连特提斯洋共同构成了原-古特提斯大洋最终消亡后的残迹。南、北羌塘地块基底具有不同的航磁异常,指示龙木错-双湖特提斯洋两侧陆块演化过程不同。以龙木错-双湖-昌宁-孟连特提斯洋为界,南北分别为冈瓦纳大陆北缘中生代冈底斯-喜马拉雅造山系和泛华夏大陆南缘晚古生代羌塘-三江造山系,两大造山系经历了不同的构造演化过程。结合生物区系、地球物理等其他区域资料,认为龙木错-双湖-昌宁-孟连结合带是青藏高原上冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的界线。

滇西保山地块早古生代碎屑锆石U-Pb-Hf同位素研究及其对冈瓦纳大陆重建的制约

滇西地区出露的古生界公养河群和孟定街群分别位于保山地块的西部和东部,其沉积时代、构造归属、碎屑物质来源及在早古生代冈瓦纳大陆重建中的古地理位置具有重要研究意义。本文对公养河群2个砂岩样品和孟定街群的4个变质砂岩样品的碎屑锆石进行U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析。其中,公养河群的碎屑锆石年龄谱范围是3862~533Ma,εHf(t)值的范围是-37.8^+11.0,最小年龄峰期为549~533Ma,表明该群的最大沉积年龄为早寒武世早期,该群可能为寒武系地层。孟定街群的碎屑锆石年龄谱范围是3097~542Ma,εHf(t)值的范围是-39.5^+10.5,其最小年龄峰期(576~458Ma)将该群的沉积下限时代限制在晚奥陶世。结合保山地块的其他古生代地层的碎屑锆石研究,我们认为保山地块在早古生代位于冈瓦纳大陆北缘,物源主要来自印度大陆,但~1.17Ga年龄峰的出现说明其东部可能接受了一定比例来自西澳大利亚的沉积物质。这一结果表明保山地块在冈瓦纳大陆北缘重建中的位置应该靠近印度大陆,而其东缘接近澳大利亚大陆。

冈瓦纳大陆解体的三维数值模型解开撒哈拉大西洋未形成之谜

2014年3月1日《Geology》出版文章“赤道大西洋的斜向裂谷作用：为什么不存在撒哈拉大西洋”（Oblique rifting of the Equatorial Atlantic：Why there is no Saharan Atlantic O-cean），研究人员通过复杂的板块构造理论与三维数值模型模拟，发现1．3亿年前的冈瓦纳超级大陆解体导致形状完全不同的非洲和南美洲大陆，以及今天的撒哈拉大沙漠。研究强调，西非裂谷的走向近乎垂直于大陆延伸方向决定了该裂谷并未扩张形成撒哈拉大西洋。

古地磁资料揭示了罗德尼亚分离和冈瓦纳大陆形成的时间

东冈瓦纳大陆(澳大利亚、南极和印度)和劳伦古陆取得的古地磁资料证实．到1050Ma时，这两块大陆并置于罗德尼亚超大陆．725Ma以岳开始分离，导致太平洋的形成．

活动名称重建冈瓦纳大陆

在恐龙时代,澳大利亚只是一片巨大大陆中的很小部分,你能拼凑出古老的超级大陆——冈瓦纳(Gondwana)吗?实验条件及材料剪刀打印模板活动步骤(1)在模板上大致剪出不同大陆的轮廓(图1),不用严格按照海岸线的边缘剪切。

从古植物分布来探讨冈瓦纳大陆与劳亚大陆的界线

本文根据古植物群的化石分布点来大致确定冈瓦纳大陆与劳亚大陆的分界线,根据动植物化石及其相应地层耒鉴别界线附近的推覆构造,由此来确定两大陆的细微界线。这条界线大致是沿日土县的吉普之北—东双湖—丁青—怒江。在这一线之北或之东,分布有属种复杂、数量众多的晚古生代华夏植物群,三叠纪的亚洲大陆类型植物群。而在这一线之南式之西,分布着属种单调、数量稀少的舌羊齿植物群,局部地方因推覆构造作用造成少量属种的华夏植物群分子与舌羊齿植物群分子“共生”。

东昆仑二叠纪单通道对判别冈瓦纳大陆北界的局限性

东昆仑木孜塔格地区的赋存二叠纪单通道的岩石为浊流与喷溢流成因,也就是说为异地沉积,因而用单通道现在的位置来判别冈瓦纳大陆的北界就有其局限性,而且与其共生的生物组合中含有暖温型Misellina动物群,Misellina动物群属特提斯大区的华夏特提斯生物地理分区。上部原地的中厚层生物碎屑灰岩夹珊瑚礁灰岩中含有大量暖水型动物群,如Pseudoshwagerina、Misellina minor、Parafusulina australis。因此把冈瓦纳北界移至木孜塔格一线的证据不够充分。

青藏高原的核心来自南半球冈瓦纳大陆

羌塘与拉萨地块处于青藏高原的核心位置。青藏高原北羌塘及拉萨地块的年代学及古地磁学研究表明,北羌塘地块在距今约3亿年前位于南半球(21.9o±4.7oS)冈瓦纳大陆附近,因而不支持北羌塘地块来自北方劳亚大陆。北羌塘随后开始其持续的北向漂移过程,在约2.1亿年前到达当前纬度位置(34oN),形象地表明其是一只"冈瓦纳大陆的早飞鸟"。拉萨地块从冈瓦纳大陆裂离后的漂移演化史则与北羌塘地块差别明显。自晚古生代—中生代(石炭纪—三叠纪)拉萨地块从冈瓦纳大陆北缘裂离后,其运动学演化过程更显得"犹豫不决"。最新的古地磁研究表明拉萨地块自冈瓦纳大陆裂离后并未显示出明显的快速北向漂移趋势,而是呈现出较为慢速的漂移,直到距今约1.8亿年前(早侏罗世)到达位于南半球赤道附近(3.7o±3.4oS),随后与北面的羌塘地块在晚侏罗世首先从东部发生碰撞,随后于早白垩世时期两个地块完成拼贴。之后的印度次大陆快速向北漂移并在早新生代(距今6 500万年前)发生印度-亚洲大陆碰撞,继而对新生代时期欧亚大陆地形地貌格局产生了深远影响。

特提斯喜马拉雅中东部桑秀组酸性火山岩岩石成因:东冈瓦纳大陆裂解的响应?

关于特提斯喜马拉雅构造带中东部地区桑秀组酸性火山岩是否是地壳深熔形成以及与东冈瓦纳大陆裂解事件存在关联长期以来有较大争议,以羊卓雍错地区桑秀组酸性火山岩为研究对象,在详实的野外地质调查及样品采集基础上,通过室内镜下岩石学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩地球化学和锆石Hf同位素地球化学研究.结果表明:羊卓雍错地区桑秀组底部两个酸性火山岩样品(RYA01、DYA01)加权平均年龄为139.1±1.3 Ma(1σ,MSWD=1.08)和137.3±1.4 Ma(1σ,MSWD=0.98),代表了特提斯喜马拉雅地区早白垩世时期火山活动.岩石地球化学和Hf同位素地球化学特征表明,酸性火山岩具有高含量的SiO_(2)、低镁指数值、较高的A/CNK比值,富集Al、LREE和Th,强烈亏损Nb,锆石ε_(Hf)(t)值介于-20.1~-10.5之间,平均值为-13.5.综合研究表明,羊卓雍错地区桑秀组酸性火山是印度大陆北缘伸展减薄的环境下幔源岩浆底侵诱发上覆地壳并发生部分熔融形成的岩浆产物,结合酸性火山岩锆石年龄结果以及前人对东冈瓦纳大陆研究成果,认为羊卓雍错地区桑秀组酸性火山岩与东冈瓦纳大陆裂解有关,属于Kerguelen地幔柱岩浆活动早期产物.

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。

北非地区构造演化与含油气盆地形成

北非地区古生代位于冈瓦纳大陆北缘,经历古生代冈瓦纳和中新生代特提斯2大裂谷—拗陷—前陆盆地演化旋回,是世界范围内重要的油气富集区之一。基于公开地质资料和油气勘探数据的综合分析,指出北非地区含油气盆地存在克拉通叠加拗陷、裂谷和被动陆缘3种盆地类型,盆地演化经历冈瓦纳期和特提斯期2大成盆旋回,明确了区域构造演化对含油气盆地类型、盆地结构和生储盖发育规律的控制作用。受全球板块构造演化影响,北非地区经历了5期构造演化阶段:(1)晚元古代—早寒武世基底拼合和裂谷发育阶段;(2)寒武纪—早石炭世克拉通内拗陷发育阶段;(3)晚石炭世—早二叠世海西造山阶段;(4)晚二叠世—早白垩世裂谷盆地发育阶段;(5)晚白垩世—现今阿尔卑斯造山阶段。以海西造山作用为标志,形成古生代冈瓦纳期成盆旋回和中新生代特提斯期成盆旋回。北非西部盆地演化以古生代冈瓦纳期旋回占主导,在霍加尔地盾周边形成克拉通拗陷叠加盆地;东部盆地演化以中新生代特提斯旋回占主导,形成中新生代裂谷盆地和被动陆缘盆地。受盆地发育特征控制,西部克拉通拗陷叠加盆地烃源岩以志留系、泥盆系泥岩为主,储集层包括古生界和三叠系,区域盖层为志留系页岩和上三叠统—下侏罗统蒸发岩;东部裂谷盆地烃源岩以白垩系、古近系、新近系为主,储集层包括裂谷前古生界和裂谷期中生界、新生界,区域盖层为中新生代裂谷晚期蒸发岩。总的来看,北非地区差异构造演化控制了其含油气盆地形成机制差异和源储盖发育规律。