探索新疆古陆核发现与大陆增生的秘密

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1.古陆核——地球的形成及与月球的对比结果

一般认为在38亿年以前地球尚未形成硅铝壳足够稳定的构造环境 。这种认识起源于理论上的推断以及与月球的对比。地球与月球都形成于46亿年或45亿年前后,它们是通过星际尘埃冷却凝聚而成 ,后来由于重力势能和放射性热能释放使其经历了全部或部分熔融 ,大约在42亿年前后才出现原始地壳。由于小行星和陨石的撞击,在月球最初形成的几亿年中,外部曾完全熔融达几百千米(深) 。42亿年前后 ,当外壳冷却后,撞击作用的继续进行使其表面布满了陨石坑,在37亿~35亿年间 ,由于放射性元素衰变,在200千米深处大规模熔融形成玄武岩浆并向上喷溢填充了陨石坑而形成了今天人们观察到的月海玄武岩 。由于39亿年以后月球上的陨石撞击率迅速下降,因此上述作用形成的月壳才能保存至今。推测地球早期经历过类似过程 ,只是后期的地质作用的破坏,使早期遗留现象荡然无存。

不管地球以何种方式凝聚,原始地壳应如月球一样是硅镁质壳 ,直到38亿年左右才有原始硅铝壳保存 。一般认为元古宙(25亿年)以前是古陆核形成时期。此后,地壳既表现为围绕古陆核的边缘增生也显示为穿插改造,即新生陆缘的相当部分是来自对古陆核的改造重组。

2.新疆古陆核的发现

新疆古陆核的形成 ,也是在25亿年前 。发生在瑞典 、芬兰的太古宙(25亿年前)造山运动被称为斯维可芬运动 ,一般认为这次造山运动后形成了“潘基亚Ⅰ”泛大陆。大致与王鸿祯院士(1990)提出的第一次泛大陆形成于25亿年前后相同,在我国东北不整合于鞍山群之下的铁架山花岗岩的年龄为29.7亿年,东鞍山花岗岩年龄为29.9亿年左右。在新疆库鲁克塔格的辛格尔以南地区 ,见有28.5亿年的肉红色片麻岩状二云母花岗岩侵位于太古宙灰色片麻岩中,并认为28亿年这个数据可能是该区太古宙(25亿年前)地质历史中最早的一次区域变质作用的记录 。发生在新太古代(28亿~25亿年)中的这些构造-热事件,使太古宙地层进一步固结而形成了地壳中最古老的陆核。后来陆松年等在阿尔金山发现了36亿年前后的岩浆活动 ,这些都是新疆古老陆核形成的证据。

3.古陆核增生——原始古陆形成

围绕着古老陆核,地壳不断增生扩大而发展为原始古陆 。

地壳运动的基本概念。物质总是在不停地运动,没有不运动的物质 ,也没有物质不运动。地壳也是如此,它总是在不停地运动着,既有破坏又有增生和发展 ,有时强烈(突变)有时缓慢(渐变) 。这种运动被称为地壳运动 。广义地讲是指地壳内部物质的一切物理的和化学的运动,其中包括地壳的变形、变质和岩浆活动等;狭义的理解主要是由于地球内力作用所引起的地壳隆起、坳陷和各种构造形变(褶皱 、断层等)的形成及岩浆活动等。地质学家常把地壳运动的强烈(突变)期称为构造运动,有的学者把这一事件也称为构造-热事件。

新疆原始古陆的形成 。从新太古代(28亿~25亿年)-古元古代(25亿~18亿年) ,我国曾发生过多次的地壳突变 ,如25亿年的阜平运动 、24亿年的五台运动、18亿年的中条(吕梁)运动,并伴随有相应的岩浆侵入,如五台运动的钾质花岗岩一般年龄为24亿~23.5亿年。新疆库鲁克塔格地区的蓝石英片麻状斜长花岗岩、石英闪长岩获24.87亿年年龄值 ,似乎可与阜平 、五台运动相比。在新疆称辛格尔运动时,使元古宙地层不整合覆于太古宙地层之上,使古陆核进一步固结增生、扩大并逐渐发展为原始古陆 。

地质学家在极其艰苦的环境中一次又一次地考察、探索 、追寻那远离我们已十分久远的新疆大地的容貌。在茫茫荒漠和崇山峻岭中 ,在千头万绪、支离破碎的地质遗迹中去寻找那些能反映新疆大地当年容貌的蛛丝马迹。他们终于有了新的发现,初步证实了古元古代(18亿~25亿年)时期,新疆大地曾发生过两次重要的变质作用和地壳增生事件 ,一次发生在22亿~23亿年,其证据是在阔克苏地区的元古宙花岗岩的Sm-Nd模式年龄大都在22亿~23亿年间,说明有一次壳幔分异事件 。另一次发生在大约20亿~18亿年间 ,曾经有过一次较大的区域变质作用。这一结论可由该区的片麻状花岗岩Rb-Sr全岩等时线年龄20亿~18亿年,锆石U-Pb年龄20.71亿年,以及灰色片麻岩的Rb-Sr全岩等时线年龄20亿~18亿年等数据得到证实。后来“九五”期间国家305项目在侵入托格拉克布拉克杂岩的红卫庄花岗片麻岩中 ,获得19亿年左右的U-Pb年龄也支持了上述结论 。这些反映了古元古代时(25亿~18亿年)围绕着古老的陆核 ,地壳不断增生发展为原始古陆的事实。由于太古宙—古元古代,经历了漫长的地质历史及强烈的构造变动,原始构造已基本消失 ,只能根据这些零星的信息,推断所谓的原始古陆可能就是“潘基亚Ⅰ ”泛大陆的组成部分,也是新疆大陆的古老基底。

4.原始古陆的裂解

所谓“分久必合、合久必分 ” ,这可能是物质运动的一种表现形式 。

新疆的这些古老的原始古陆陆块不少再次为茫茫大海所淹没 。地质学家曾在伊犁-赛里木地块之上发现了一套含叠层石化石的灰岩 、镁质碳酸盐岩及单陆屑岩组成的中—新元古代的稳定型沉积,覆盖在变质较深的古元古代变质基底之上,可称为被海水淹没的古陆。根据其中所含的叠层石化石及岩性特征分析 ,属于滨-浅海环境沉积。类似的情况在全疆不少地区都有所发现,证明当时的新疆又是一片汪洋大海 。尽管它们现在早已消失得无影无踪,但地质历史的遗迹已为它们留下了铁的证据。另一类型为活动型沉积 ,反映当时古陆已被完全撕裂而形成大洋。地质学家把代表大洋环境中所形成的一套特殊的岩石组合称为蛇绿岩套,尽管这些曾经分割各陆块上千千米甚至更宽的大洋现已消失殆尽,但是人们总能通过大洋消亡时留下的蛇绿岩或蛇绿混杂岩等残片去追索它当年的容貌 。

新疆大陆在中元古代(18亿~10亿年前)时曾经多处发生过裂解 ,有的由裂谷发展为大洋 ,把原来统一的大陆分割得支离破碎。最明显的大洋有两条,一条称为元古南天山洋、一条称元古昆仑-阿尔金洋。前者位于塔里木北缘(现在位置),从古元古代末期(18亿年前)至中元古代早期(18亿年后)大陆开始裂离 ,形成裂谷 。裂谷的进一步拉伸形成大洋,以16.63亿年的阿克苏群的蓝片岩及15.7亿年的长阿吾子沟蓝闪石钠长片岩及蛇绿岩残片为代表,向东延至北山一带(现在位置) ,海水渐浅形成半封闭式海盆。中-新元古代,元古南天山洋萎缩并向北俯冲消减,形成中天山一带的陆缘活动带 ,元古宙末期浩瀚的元古南天山洋消亡封闭,使北部的伊犁地块又一次与南部的塔里木古老地块汇集一体。

元古昆仑—阿尔金洋位于塔里木南缘(现在位置),中元古代(18亿~10亿年)继承了古元古代的活动性、地壳拉张裂离 ,在中元古代早期长城系中发现有反映地壳拉张时形成的细碧-角斑岩建造,东延至阿尔金山一带有强烈的双峰式火山喷发,蓟县纪早期(13亿~14亿年左右)发育有被肢解的蛇绿岩 ,反映了地壳由于拉张形成裂谷进而发展为大洋盆地 。

蓟县纪(10亿~14亿年)末期的阿尔金山运动 ,是一次极其重要的元古宙聚合碰撞运动,使元古昆仑-阿尔金洋闭合,并使中元古代(10亿~18亿年)地层强烈变形和发生绿片岩相变质作用 ,同时有造山期片麻状花岗岩侵入。未变质的浅海—滨浅海相的稳定型沉积不整合覆于下伏地层之上。此时全疆的海侵范围不但大大缩小而且海水更浅 。昔日气势磅礴的大洋已形影无踪 。西昆仑 、东天山、北阿尔泰、祁曼塔格及塔西南等都隆起为陆,遭受剥蚀。这正是全球联合古陆——罗丁尼亚(Rodinia)超大陆的形成时期(图1-9-1)。

5.“罗丁尼亚”(Rodinia)超大陆的形成与分裂

古人云:“瞎子摸象”摸到大象的腿就认为大象像一根棍子,另一个摸到了大象的耳朵又说大象像把扇子 ,其实大象不像棍子也不像扇子,大象就是大象 。所以我们探索新疆大地构造特征及其发展演化时,必须与全球构造相结合 ,否则我们就会成为井底之蛙,不可能了解新疆大地发展演化的真实面貌。毕竟新疆大陆是全球大陆的组成部分,相对而言 ,不管她是多么的微小,她的发展演化必然受控于全球构造的发展演化。

20世纪90年代以来,随着格林威尔造山事件的全球性概念的建立 ,McMenamin(1990)首次提出罗丁尼亚(Rodinia)联合大陆的概念 ,指新元古代早期形成的后大陆,后来其他学者在实践中不断完善 。Hoffman(1991)和澳大利亚学者李正祥(1995)认为罗丁尼亚联合大陆是在11亿年前晚格林威尔造山事件中形成的,Dalziel(1992)通过对早寒武世基底岩系的研究 ,认为罗丁尼亚联合古陆的裂解发生在5.77亿年前。但多数学者通过古气候 、古冰川 、古地磁及同位素年龄数据等资料,主张该大陆的裂解可能发生在7亿年。

20世纪80年代苏联学者ю.А.扎依采夫根据对哈萨克斯坦乌鲁套-贴尔斯克一带的研究,确立了距今10.5亿年左右的造山运动的存在 ,并命名为伊塞东运动,认为可与格林威尔运动相比,后来的研究不断丰富和发展了这些观点 ,并推测伊塞东运动后形成了包括萨彦岭和蒙古高原在内的广袤的哈萨克斯坦-天山地台(大陆) 。

如上所述,当新疆原始古陆裂解而形成的元古南天山洋及元古昆仑—阿尔金洋消亡闭合后,新疆除了一些隆起的古陆外几乎都为滨浅海或陆表海所淹没 ,茫茫大洋已不复存在,这次海陆变迁的运动大约发生在10亿年左右,在新疆称为阿尔金山运动 ,因为这里表现得十分明显 ,未变质的稳定型浅海相沉积不整合于下伏变质岩系之上。

近年来在阿尔泰地区也有类似的报道(张传林等,2003),即变质较深的古—中元古代地层之上为轻微变质或未变质的震旦系所不整合覆盖 ,推测这一不整合可能代表10亿~8亿年的强构造事件并可与格林威尔运动大致对比。

据陆松年等(1998)的研究,认为甘肃北山、柳园和柴达木北缘分别存在两条元古宙末期的榴辉岩、花岗片麻岩带 。柳园花岗片麻岩单颗粒锆石U-Pb年龄为8.8亿年 、榴辉岩为8.6亿年;柴达木北缘花岗片麻岩为9.5亿~8.7亿年;敦煌大泉沟同构造期的伟晶岩为9.13亿年,根据对这些由于在碰撞作用下所形成的岩石资料分析 ,说明塔里木、华北、柴达木地块在新元古代早期曾有过一次汇聚作用而形成统一大陆,包括扬子地块在内,任纪舜等称为古中国地台 ,这可能就是全球罗丁尼亚联合古陆的组成部分。

从南华纪—震旦纪冰碛岩和寒武系底部的含磷沉积广泛分布于新疆 、华南、华北以及中亚和西伯利亚等地来看,不能不承认元古宙末期确实存在一个包括中—东亚在内的联合古陆——罗丁尼亚古陆。不少科学家认为新元古代晚期(8.5亿年左右)—早古生代早期(5.2亿年左右)浅水碳酸盐岩沉积、大型磷矿的聚集及冰川沉积广泛覆盖在前寒武纪克拉通之上,如西伯利亚 、华南、印度、哈萨克斯坦及新疆 、蒙古等 ,以及相似的情况也见于北美、西非和澳大利亚等地,反映它们当时均处于低纬度区内,并认为这是广泛的被动大陆边缘 ,是晚元古代(10亿年左右)超大陆(罗丁尼亚联合古陆)存在的证据 。

南华纪(8亿~6.8亿年)—震旦纪(6.8亿~5.4亿年) ,罗丁尼亚古陆开始裂解 。在新疆的库鲁克塔格地区可见三个冰期(贝义西、特瑞爱肯 、汗格尔桥克)同时在巨厚的含有冰碛砾石层的浊碛碎屑岩中伴随有碱性火山喷发,这是古陆正在裂解形成裂谷的象征。

N.EylsC.Young(1994)从地球动力学对冰川作用的制约研究认为,每次超大陆的解体 ,都会出现一次大规模的冰川活动。如以休伦冰期为代表的古元古代早期冰川作用分布于北美的加拿大 、南非、澳大利亚等地 。罗丁尼亚超大陆形成后大约在8亿~6亿年间开始产生的裂谷作用形成了三次冰期,南澳的斯图特冰期和马临诺冰期分别相当于我国扬子和塔里木地块上的长安和贝义西冰期,南托冰期和特瑞爱肯冰期 ,而罗圈或汗格尔桥克冰期可能为第三冰期,与澳大利亚的庞德石英岩底部的杂砾岩层相当。说明我国的扬子-塔里木地块在新元古代时可能与澳大利亚东南极拼接在一起并与北美接近(张慧民,1993年)。赫拉斯克娃(1988年)提出6.2亿~5.7亿年是“罗丁尼亚 ”古陆解体的高峰期 ,在东冈瓦纳形成裂谷系,该裂谷部分还保留在现在哈萨克斯坦-北天山陆块的边缘,形成地堑相组合——类磨拉石、类冰碛岩 ,双峰式火山活动,这与新疆库鲁克塔格地区所见基本一致,并认为这期裂谷作用使塔里木 、锡尔河-乌鲁套-北天山(哈萨克斯坦)、准噶尔-巴尔喀什等地块从东冈瓦纳边缘分裂 ,后于寒武纪早期5.3亿年左右部分形成洋盆 ,与东冈瓦纳彻底分开并向北漂移 。新疆北准噶尔的洪古勒楞发现有6.2亿年的蛇绿混杂岩带,说明拉开的时间更早,不过从新疆西准噶尔唐巴勒发现的4.8亿~5亿年的蛇绿岩、东准噶尔阿尔曼太4.9亿年的蛇绿岩及南天山4.2亿年等的蛇绿岩看 ,奥陶纪(4.8亿~4.4亿年)是大洋形成和发展的主要时期,“罗丁尼亚古陆再次解体使新疆大陆又为茫茫大洋(古亚洲洋)所吞没。

罗迪尼亚超大陆

(一)华南新元古代岩浆活动背景

新元古代中期与超大陆裂解有关的地幔超柱作用,衍生的大规模裂谷岩浆活动[80]。李正祥等[63]提出 ,约820Ma的地幔柱启动了Rodinia超大陆的裂解 。并进一步设想,在830~740Ma这个时段出现过地幔超柱事件,由此启动了Rodinia超大陆的裂解及其后续的裂谷岩浆作用。根据华南双峰式岩浆活动出现在约820Ma这个观察 ,认为它们就是这个地幔超柱事件的产物。南非Richter-veld火成岩杂岩体的锆石U-Pb定年结果是833+2Ma到741+16Ma,由此也设想了一个地幔柱活动[80] 。结合出现在印度大陆和印度洋岛屿的同时期岩浆活动及其有关特点(低δ18O或岛弧性质),目前的同位素资料似乎有利于古泛大陆构型 ,即地幔柱头在华南 、印度和南非大陆之下的相对位置可以聚集成为一个地幔超柱在古泛大陆的中间[80]。按照Rodinia超大陆再造的构型[67],华南、印度与非洲陆块分别位于超大陆相反方向的两侧。

在华南不仅新元古代裂谷岩浆侵位的围岩和上覆顶垂体可以具有古元古代至太古宙的年龄,而且冰成岩层中的大小碎屑也可以具有古元古代至太古宙的年龄 ,因此在扬子板块周边和内部尚能找到这些古老的岩石或者其残骸 。这样在前寒武纪地壳基底结构上 ,华北以古老(古元古代至太古宙年龄)岩石组成的中下地壳为主,而华南则以年轻(新元古代)岩石组成的中上地壳为主 。从现有的锆石U-Pb年龄积累来看,华南以新元古代岩浆岩广泛产出为特征 ,但是同样存在古元古代一太古宙年龄(1.7~3.4Ga)的岩石或者其残骸。如湖北宜昌莲沱凝灰岩和黄陵花岗岩的岩浆侵位时间是新元古代,但是其中含有晚太古代年龄的继承锆石。在附近蝗岭群高角闪岩相一麻粒岩相斜长角闪岩、奥长花岗片麻岩和变泥质岩中,锆石U-Pb年龄也主要集中在晚太古代[153]两者之间的成因关系可能是新元古代时期的古老地壳部分熔融和新生岩浆沿扬子板块北缘断裂构造带的侵位 。这个时代的超级地幔上涌事件或地幔超柱活动[80]可能是导致古老地壳基底熔融产生大规模岩浆活动的重要机制。由于新元古代时期华南出现了大规模的岩浆作用 ,围绕扬子板块周边裂谷构造带侵位,其围岩就是古元古代一太古宙年龄的地壳基底。

新元古代超大陆裂解和地幔超柱事件有关的岩浆活动启动了全球冰川化,但是气候变化过程存在一个由暖变冷的波动 。地幔超柱岩浆活动持续时间长达100~200Ma ,即从约820Ma持续到约620Ma,在780Ma或750Ma出现高峰[80]。

(二)新元古代岩浆活动提供锰质来源

前已述及,黔 、湘、渝、鄂 、赣、桂等地区的新元古代南华纪早期黑色岩系中广泛分布菱锰矿矿床。其类型和矿床特征大同小异 ,是我国乃至全球的重要锰矿成矿期 。但为什么正好发生在Sturtian冰期结束之际?为什么仅产在黑色岩系之中,均以菱锰矿的形式产出?且黑色岩系中普遍含有凝灰岩等火山物质。由于锰矿分布范围广,但又只是限于一些裂陷的拉张盆地中零星分布 ,且时限短(就限于大塘坡组底部) ,显然用大陆风化来源是解释不通的。应与新元古代超大陆裂解、裂谷岩浆活动十分活跃的地质大背景联系起来,即大范围出现的锰矿沉积,它是一次锰矿的事件沉积 ,可视为一种化学事件地层单位 。

由于锰矿层之间有层数不等的碳质页岩夹层,故是新元古代南华纪早期的某一次或间隔很短的几次岩浆活动提供了锰质来源。而锰质是直接来自海底火山喷发?还是来自岩浆活动后期的气液?还是两者均有,需进一步研究。但锰质的 、与岩浆活动有关的深部来源是肯定的 ,具有内源外生的特点 。

新元古代在整个地质历史中是一段十分重要而颇具特色的时期,除去众所周知的全球性广泛分布的冰川活动和艾迪卡拉动物群的出现外,超大陆的汇聚和裂解构成该时期的另一特色 。中元古代末期和新元古代早期的造山运动使全球大地构造格局发生重大变化。由于碰撞作用使若干分离的大陆块汇聚成超大陆或联合大陆 ,汇聚后的超大陆在不同部位和不同时期又重新裂解成若干大陆块体。目前国际地学界关注的罗迪尼亚超大陆的形成和裂解使新元古代重大地质事件的研究再次成为热点 。

McMenamin等(1990)首先提出新元古代“Rodinia”超大陆的概念,指出罗迪尼亚是一个10亿年前由大陆碰撞形成的全球性的超大陆。“罗迪尼亚”一词来源于俄语,原义为“祖国(motherland) ”之意。赋予新元古代时期超大陆以“罗迪尼亚”一词 ,系指罗迪尼亚超大陆是显生宙所有大陆的“根”,而且罗迪尼亚超大陆的边缘(大陆架)是最早期动物诞生的摇篮 。通过罗迪尼亚超大陆的研究,可能形成一种全新的地球动力学机制 ,同时罗迪尼亚超大陆的形成和裂解制约着元古宙及后期矿产的形成与分布。

许多著名的前寒武纪地质学家在SWEAT假说(美国西南部与东南极汇聚)(Moores ,1991)的基础上,对罗迪尼亚超大陆的古地理再造做了大量的探索性研究,其中较有影响的成果之一当数Hoffman(1991)所建立的新元古代时期超大陆复原图。该成果被许多文献引用 。在他建立的超大陆复原图中 ,发生了以劳伦大陆为中心的聚合,东冈瓦纳(澳大利亚 、印度和东南极)与其相邻。西伯利亚位于劳伦大陆的一侧,而另一侧遥相对应的则是波罗的、非洲和南美地块群。上述早前寒武纪地块主要以格林威尔时期(1300~1000Ma)造山带为缝合标志 。在Hoffman的罗迪尼亚全球构造复原图的基础上 ,Li Z.X.等(1995、1996)讨论了中国华北与华南在超大陆中的位置,分别将华北和华南置于西伯利亚的两侧,并认为宽坪运动和四堡运动在时代上与格林威尔运动大致相当。

当劳伦大陆与东南极和澳大利亚分裂以后 ,形成了古太平洋。这是罗迪尼亚破裂以后第一次最重大的地质事件,时间推断在720Ma左右(Unrug,1996) 。罗迪尼亚的破裂是通过裂谷 、沉降盆地(sag basin)、陆内活动带、被动大陆边缘和岩浆弧的形式实现的 。该超大陆的破裂奠定了形成冈瓦纳大陆的基础 ,冈瓦纳大陆的汇聚大致在古生代初最终完成。在罗迪尼亚破裂至冈瓦纳的汇聚过程中,当劳伦大陆依然和西伯利亚 、波罗的陆块与亚马孙和Rio de la Plata陆块结合在一起时,冈瓦纳大陆其他部分在新元古代末期形成了一个短寿的超大陆 ,称为Pannotia(Powell ,1995)。

从1999年开始执行的IGCP-440“罗迪尼亚超大陆汇聚与裂解 ”研究项目,在全球300多位科学家的参与下已取得许多重要进展 。除罗迪尼亚超大陆复原图尚在编制中外,其主要进展简述如下。

1.从SWEAT假设到AUSWES和AUSMEX假设

SWEAT系指北美西南部与东南极连接的一种假设 ,是20世纪90年代初重建罗迪尼亚超大陆的重要基础。到90年代后半期,有些学者提出,澳大利亚东部与美国西部中—新元古代地质特点具有更大的相似性 。因此 ,对罗迪尼亚超大陆的结构进行了调整,认为AUSWES比SWEAT假设更合理。到21世纪初,Pisarevsky等(2003)根据古地磁资料认为 ,在超大陆中与东澳位置最接近的应是北美更南端的墨西哥,而不是美国。因此,提出AUSMEX假设代替了前两种假设 。

值得注意的是 ,上述三种假设并不存在谁是谁非,或者最新提出的假设可以完全替代早期假设。在Pisarevsky等(2003)提出一幅全新的罗迪尼亚重建图时,Rogers等(2003)同时也提出了一幅简化的罗迪尼亚复原图 ,依然坚持了SWEAT假设 ,将东南极置于与劳伦西南相邻的位置(图8-4)。图8-5列出了其他几幅有代表性的罗迪尼亚复原图 。

2.关于东冈瓦纳聚合时代的争论

在罗迪尼亚研究中,目前争论最大的是关于东冈瓦纳聚合的年代。东冈瓦纳是由印度、澳大利亚和东南极组成的大陆块体群。一部分学者坚持东冈瓦纳是通过与格林威尔同期造山作用“焊接”而成的,是罗迪尼亚的组成部分 ,其中Rogers等甚至认为东冈瓦纳是一个长寿大陆,是Ur古大陆块群演化的结果,直到联合大陆解体 ,组成东冈瓦纳的印度、澳大利亚和东南极才各自分离 。然而另一部分学者则持有完全相反的观点,其依据有三方面:第一,精度较高的古地磁资料表明 ,在罗迪尼亚形成时,印度位于北半球高纬度区,不属超大陆的成员;第二 ,没有证据表明东南极分散的古老地质体在1000 Ma时已聚合,它们应是泛非运动的产物;第三,1000 Ma的地质事件属于热事件 ,虽然有大量深成侵入体的形成 ,但没有同期遭受变质作用的地质学和年代学证据,因此该时期的事件不具造山作用的性质,在东冈瓦纳陆块群内不存在与格林威尔相当的造山作用 。东冈瓦纳直至600~550 Ma泛非期才聚合而成。

图8-4 Rogers于2003年发表的罗迪尼亚复原图

3.西伯利亚的位置

近年来至少有7种有关劳伦与西伯利亚连接的重建模式 ,其中比较重要的两种模式,分别是西伯利亚南部与劳伦北部相连及西伯利亚北部与劳伦北部相连的模式。

沿西伯利亚边缘发育的里菲层序及年代和古地磁资料表明,在罗迪尼亚时期西伯利亚边缘被大洋所包围 。根据最近获得的地质和古地磁资料 ,西伯利亚可能是古元古代超大陆裂解后形成的几个克拉通聚合的产物,这次聚合包括西伯利亚和劳伦大陆,并成为罗迪尼亚的核心。西伯利亚缺少大规模格林威尔期碰撞的地质记录 ,支持西伯利亚南部与劳伦北部相连的模式。西伯利亚南部幔源超铁镁质杂岩可能与地幔柱有关,后来引起罗迪尼亚的破裂 。新元古代早期大量的岩墙和岩床在西伯利亚克拉通东部(约1000Ma)和南部(740~780Ma)十分发育,后者可能与劳伦北部Franklinian岩浆事件有关。在此阶段沿南缘(Sayan—Baikal)发育的被动大陆边缘指示了新洋盆的打开。西伯利利约在700Ma完全脱离了罗迪尼亚超大陆 。

4.华南陆块

在IGCP-440项目执行过程中 ,数十位中国地质学家参与了中国古大陆与全球构造的研究,并取得丰硕成果。根据地层学和事件地质学的资料,特别是新获得的大量U-Pb法同位素年龄资料表明 ,扬子克拉通和塔里木克拉通的新元古代地质历史具有极大的相似性 ,突出表现在热-构造事件的特征 、序列和年代格架、克拉通化终结时间、南华系—震旦系地层层序 、冰成岩层位及时代等诸多方面。根据这些相似性,作者等已撰文(陆松年等,2003c)提出中—新元古代扬子克拉通与塔里木克拉通相连或相邻的可能性 。关于中国主要克拉通与罗迪尼亚超大陆的关系在第九章还要进一步讨论 ,这里着重介绍李正祥等在华南的研究成果。

华南陆块上保存着许多了解罗迪尼亚汇聚与裂解的关键性证据。最近的研究工作表明,在华夏陆块西南端的海南岛上存在约1430 Ma的花岗岩及1300~1000 Ma期间的角闪岩相变质作用 。在扬子克拉通北缘和南缘同样也存在约1000 Ma的花岗质岩体和具有相似年龄的可能来源于华夏古陆的碎屑岩 。这表明,在四堡造山带西部华夏古陆与扬子克拉通的碰撞可能集中在1000 Ma左右。然而 ,沿着扬子克拉通东南边缘约970 Ma的埃达克质花岗岩的存在表明在这一时期俯冲作用仍然继续进行。在大陆的增生/碰撞过程中,在扬子克拉通北缘和东南缘900 Ma的弧火山作用可能使得更为年轻的火山岩生成 。进一步的研究还表明,华南新元古代裂解历史与澳大利亚东部几乎一致 ,在罗迪尼亚超大陆中,华南置于劳伦南部与东澳大利亚之间是可能的。如果确是这样,那么则表明罗迪尼亚超大陆的主要块体直到1000 Ma以后 ,甚至是900 Ma才会聚到一起。这在地质上可以解释关于各种东澳大利亚-南极-劳伦连接假设的某些误差 。当然,其他的一些重建模式,比如华南邻近印度和西澳大利亚也是可以接受的。当前古地磁数据对这些重建模式都是支持的。罗迪尼亚裂解时期 ,在罗迪尼亚中部和西部 ,有大量相同时代的非造山岩浆作用 。这种岩浆作用持续了约100Ma,但主要集中在两个时期:第一期约在830~795 Ma;另一期约在780~745 Ma。在这两个时期都有地幔柱成因的镁铁质岩石产生(如在西劳伦、华南、澳大利亚和南非等地),前裂谷时期开始阶段的裂解可能与岩石圈伸展和减薄所造成的减压熔融作用无关。有理由推断 ,约在830Ma时期,罗迪尼亚超大陆之下存在一个超级地幔柱,并引发相应的深源岩浆作用;到820Ma左右 ,在罗迪尼亚超大陆内部出现裂解,并最终导致在斯图尔特(Sturtian)冰川作用期间罗迪尼亚超大陆的完全破裂 。

图8-5 罗迪尼亚超大陆复原图

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  • sqyy
    sqyy 2025年08月03日

    我是乔德林的签约作者“sqyy”!

  • sqyy
    sqyy 2025年08月03日

    希望本篇文章《探索新疆古陆核发现与大陆增生的秘密》能对你有所帮助!

  • sqyy
    sqyy 2025年08月03日

    本站[乔德林]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • sqyy
    sqyy 2025年08月03日

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