中国中—新元古代地层研究进展及建议划分、对比方案

本文系统梳理了中国地层表(2014)中—新元古界尚存的地层学问题,并以十多年来有关专家及本课题组地层年代学成果为基础,结合地质事件的时空发育和对比关系,重点研究了中元古界底界、中元古界待建系、中—新元古代过渡时期地层关系、成冰系底界的划分及震旦系罗圈冰期的时代归属。在此基础上提出了中—新元古代地层划分和对比方案建议,并进一步讨论和对比了中国华北、扬子和塔里木三大陆块中—新元古代地质特征异同。研究表明：中国中元古界以1800 Ma(或1780 Ma)为底界,比1600 Ma更合理;中元古界待建系虽在华北陆块北缘和南缘、扬子陆块北缘和南缘均发育,但以扬子陆块北缘神农架地区神农架群最佳,建议暂以神农架群为待建系候选层型进行重点研究;华北胶辽徐淮吉豫的原青白口纪地层很可能跨越了1000 Ma界线,有一部分地层属于中元古界;建议与国际接轨,原南华系与成冰系对应(720～635 Ma);青白口系以820 Ma构造面为界两分,下部称青白口系下统(1000～820 Ma),上部称青白口系上统(820～720 Ma),待以后证据更充分时再决定是否分为两个系;华北陆块南缘以罗圈冰川为代表的罗圈组及相应地层...     

华南扬子地区新元古代地层划分对比研究新进展

华南扬子地区发育有新元古代完整的沉积地层记录,是研究我国新元古代时期古大陆演化与沉积盆地演替的天然平台。四堡—晋宁造山运动(约850~820Ma)以前,新元古代早期的扬子陆块总体上处于弧陆碰撞与弧后前陆盆地充填阶段。约820Ma以后,新生裂谷盆地开启了新一轮板块构造旋回,至约635Ma,华南扬子陆块走过了一段冰与火的不平坦里程。板溪群沉积期(约820~720Ma),在Rodinia超大陆裂解的构造背景下,伴随着三幕重要的火山岩浆事件,沉积了一套裂谷盆地充填序列。板溪晚期,由于Rodinia超大陆主要陆块的裂离(Drifting),伴随着区域性海平面下降,迎来了南华大冰期的长安冰期沉积;实际上,南华大冰期并非严格的"雪球地球",而且期间还存在一个间冰期(富禄间冰期);随后,可能与海平面持续的海侵上超有关,南沱冰期沉积区域展布广泛。由此可见,华南扬子地区晋宁—四堡造山后至南华冰期,沉积序列、事件序列特征明显,阶段性清楚,为新元古代地层划分对比提供了基础条件。     

华北、华南、塔里木三大陆块中-新元古代岩浆岩的特征及其地质对比意义

我国三个主要的古老陆块(华北、华南和塔里木陆块)都发育中-新元古代岩浆岩。根据大量的同位素年代学资料,华北陆块中-新元古代岩浆事件可以分为7个阶段,其中1.78Ga和1.32Ga两期影响范围较大,可以构成大火成岩省。华北陆块中-新元古代的岩浆岩均形成于大陆地壳伸展的构造背景,意味着华北并未介入Rodinia超大陆的聚合过程。华南陆块中-新元古代岩浆事件可以分为8个阶段,从1.78Ga到1.5Ga的四期岩浆事件形成于大陆地壳伸展的构造背景,1.4Ga左右的一期岩浆-构造事件分布局限,可能形成于局部的构造拼合背景。1.0Ga左右的岩浆事件,在华南陆块的不同部位表现形式不同,意味着发生过不同地块的拼合。从0.95Ga到0.82Ga的岩浆事件主要分布在江南造山带和扬子地块北缘,这一阶段的岩浆事件导致扬子地块和华夏地块拼接成一体,形成华南陆块。之后从0.78Ga到0.72Ga的岩浆事件几乎遍布华南陆块,反映了陆块形成后的伸展过程。塔里木陆块中-新元古代的岩浆事件可以分为8个阶段,1.78Ga和1.5Ga的岩浆事件仅在局部有反映,它们形成于拉伸的构造背景。1.4Ga的岩浆事件在塔里木陆块的北缘和西南缘表现形式不同,北缘钙碱性岩浆岩形成于大陆弧构造背景,而西南缘A2型花岗岩则形成于拉伸的构造背景。0.96～0.88Ga期间,塔里木东南缘和北缘的花岗岩以I型和S型为特点,形成于活动大陆边缘,而在塔里木陆块的西南缘该时期则形成了塞拉加兹塔格群中双峰式火山岩,形成于陆内裂谷环境。0.88～0.82Ga期间,在北缘的库鲁克塔格地区形成了与俯冲增生相关的岩浆岩组合,而在东南缘则形成了与拉张构造环境有关的双峰式火山岩。塔里木陆块不同部位,不同阶段岩浆岩组合的差异意味着塔里木陆块原来并不是一个统一的陆块,很可能是在不同时期由不同块体拼合而成的。华北、华南和塔里木三个陆块中-新元古代岩浆岩的差异演化,揭示了它们各自形成陆块的过程和方式及相互关系     

扬子陆块南北缘新元古代火山-沉积岩系研究现状与问题

罗迪尼亚超大陆形成与演化是新元古代全球地质演化的重要事件.作为罗迪尼亚超大陆的重要组成部分,扬子陆块及周缘青白口纪早期经历了俯冲碰撞增生过程,青白口纪晚期至震旦纪则处于大规模裂解阶段.本文梳理了扬子陆块北缘、中部、东南缘新元古代火山-沉积岩系在地层序列、地质时限、构造背景等方面存在的不同认识,尽管存在争议,跨越扬子陆块...     

华南新元古代晚期地层层序与南华间冰期—冰后期大规模沉积成矿作用

文章综述了扬子陆块东南缘与华南裂谷系新元古代晚期地层划分研究取得的新进展。通过研究区域标志地层、沉积与沉积成矿事件并结合同位素测年资料,对争议较多的“板溪期”地层、南华系底界、南华冰期地层及武夷—云开一带元古宙构造、岩石、地层时代和层序进行了系统划分与对比,进一步厘清南华间冰期—冰后期大规模沉积成矿作用形成的铁、锰、磷、滑石及页岩气、黑色碳质页岩(石墨)等矿产成矿及生物大爆发事件链,探讨了区域地质构造、沉积与雪球事件等气候环境对沉积成矿规律的约束作用。     

中国三大陆块中—新元古代泥质岩与碳酸盐岩元素地球化学特征

中国三大陆块中—新元古代地层格架中广泛分布低变质程度的泥质岩与碳酸盐岩,其元素地球化学特征为研究地表圈层的历史演化提供了重要的基础资料。本文收集了近十几年国内外已发表的近2000组泥质岩/碳酸盐岩中地球化学数据,包括40种常量、微量元素含量组成,涉及华北陆块长城系、蓟县系、待建系及青白口系,扬子和塔里木陆块南华系、震旦系。结合文献中样品的岩性、实验方法以及地质背景特征,主要得出了以下认识：① 泥质岩中常量元素的平均含量与中国东部未变质泥质岩中的相似,但其整体上受到了新元古代冰期的影响,化学风化作用较弱,易流失的Na、K及Ca元素含量相对较高;碳酸盐岩中的常量元素含量组成与中国东部未变质富泥碳酸盐岩对比,具有少量的陆源物质输入且以白云岩为主,Mg含量较高。② 碳酸盐岩中较高的Mn/Sr比值应与成岩蚀变作用有关,虽然硅酸盐矿物少于泥质岩,但Sc、REE+Y以及氧化还原敏感元素更加富集,Sc和REE+Y元素与陆源碎屑的混染作用有关,而后者与氧化的海洋环境有关。③ 中元古代早期,华北沉积物中记录了Ce元素负异常以及氧化还原敏感元素含量的增高,响应了一次浅海的氧化事件,并促使了生物的演化。④ 进入新元古代,“雪球地球”事件被塔里木陆块泥质岩大范围变化的化学蚀变指数所记录,伴随着间冰期及冰期后海洋的增氧,扬子陆块新元古代沉积物部分微量元素含量又一次增加,对应着伊迪卡拉生物群的出现。     

扬子东南缘新元古代地质演化

华南陆块在新元古时期经历了复杂的地质演化过程,其中以江南褶皱带的形成和南华盆地的裂解为标志。江南褶皱带是一套浅变质强变形的新元古代早-中期沉积-火山岩组合,之后经历了820Ma酸性岩浆岩侵入。新元古代晚期地层沉积在南华盆地中,以不整合上覆于江南褶皱带和过铝质花岗岩。过去几十年,科学家们对这一系列地质过程提出了多种演化模型,如地幔柱模型,裂解模型和岛弧模型。笔者通过该区沉积岩和岩浆岩的详细研究,结合已有模式,建立了全新的演化模型——俯冲-弧后伸展模型,该模型认为:扬子东南缘新元古代俯冲作用开始于850Ma左右,四堡群及其相应地层为弧前盆地沉积;扬子与华夏板块的拼接发生在830Ma左右;扬子西北缘持续的俯冲作用引发弧后拉张,导致了南华盆地的形成和大规模花岗质岩石侵位。     

扬子板块西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石U-Pb年龄及其物源示踪

扬子板块西北缘碧口微地块红岩沟地区碧口群火山岩系之上发育有南华—震旦纪沉积盖层,但南华系的沉积时代尚缺乏依据,其物源及构造背景也仍无定论。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,对南华系上部含砾岩系中的长石砂岩进行了碎屑锆石测年研究,结果表明碎屑锆石的年龄可以分为两组:(1)新元古代晚期年龄组(750~800Ma),峰值年龄为795Ma;(2)新元古代早中期年龄组(820~920Ma),该组有明显峰值,峰值年龄为850Ma。碎屑锆石最小年龄组平均年龄为750Ma,即南华系上部含砾岩系沉积时代不老于750Ma,结合地层序列中的层位关系,认为该地层的沉积时代可能为晚南华世。综合研究认为,南华系上部含砾岩系物源具多源性,主要来自扬子板块西北缘碧口微地块内部和南侧后龙门山构造带、汉南-米仓山微地块的新元古代中酸性岩浆岩,北侧勉略构造带出露的岩浆岩可能也为该地层提供了少量的物源,其沉积事件对应于新元古代中晚期(~810Ma)碧口微地块及扬子板块西北缘后碰撞-裂解阶段。     

扬子陆核与神农架地块中元古代相互关系:来自锆石U-Pb年代学和Hf同位素的约束

通常将华南克拉通的形成理解为扬子陆块与华夏陆块于新元古代沿江南造山带的碰撞拼合,但对两陆块内部的组成和演化关系的了解却相对有限。通过对比神农架地区和扬子陆核区前寒武纪地层碎屑锆石的年龄结构及其原位Hf同位素组成特征,分析了扬子陆块西北部中元古代晚期-新元古代早期的构造演化规律,并对其与统一华南克拉通形成的关系进行了探讨。对前人数据进行统计和对比的结果表明,神农架群碎屑锆石年龄谱中记录了约1.6Ga的年龄峰值,且其原位Hf-O同位素分析指示该期岩浆事件存在幔源物质加入,而相应的岩浆事件(锆石)在扬子陆块陆核区(崆岭地区)前寒武纪地层或岩浆岩单元中缺乏记录。结合神农架群细粒沉积岩Nd同位素地层学特征,指示中元古代时期神农架地区位于活动大陆边缘的构造环境,且神农架群沉积地层的碎屑物质并非由扬子陆核区的崆岭基底岩系经风化-剥蚀作用提供,即非扬子陆核区的边缘盆地。这些证据说明,在新元古代以前,神农架地区与扬子陆核区之间属于两个独立的次一级微陆块。     

扬子区新元古代前震旦纪地层对比

近年来,随着离子探针等同位素定年技术的广泛应用,华南扬子区新元古代地层确切的时间框架愈发清晰。来自四堡群、板溪群及相应地层的同位素年龄数据表明,扬子区晋宁—四堡造山运动发生的时间约为8.3~8.2亿年前,持续时间可能不到10 Myr。板溪群与莲沱组地层不是上下关系,二者基本上是同时异相,莲沱组比板溪群沉积起始时间稍晚。南华系(成冰系)的底界应放在新元古代比较公认的最早的全球性冰期沉积地层的底部,在华南即长安组或江口组的底部(~720 Ma)。受华南新元古代裂谷盆地演化的控制,扬子区从东南盆地相区往西北浅水台地相区,南华系地层厚度变小、发育越来越不完整。南华系最上部南沱组及相应地层的沉积在扬子区分布最为广泛。     

扬子地块东缘新元古代造山后构造转化:瓮安穹隆构造岩石与年代学限定

扬子地块Rodinian造山后向伸展作用转化的过程与时间,一直是扬子地块新元古代构造演化的重要科学问题。扬子地块东南瓮安穹隆保存了新元古界板溪群至南华系的完整地层层序与角度不整合接触关系,是回答和理解新元古代造山后构造转化问题的理想区域。对新元古代浅变质板溪群沉积岩和南华纪南沱组沉积层序进行了调查,并采取系列样品进行碎屑锆石U-Pb定年分析和岩石地球化学分析。野外调查表明,南华纪南沱组角度不整合于板溪群之上;年代学分析结果表明,板溪群的沉积时代应在772 Ma之前,而南华纪南沱组沉积时代晚于691 Ma。瓮安穹隆新元古代板溪群沉积岩SiO₂含量中等,SiO₂/Al₂O₃平均值为5.53,K₂O/Na₂O平均值为7.14,TFeO+MgO平均值为3.47%。板溪群物源可能来自上地壳,原岩以长英质物源为主,为活动大陆边缘构造背景,其物源主要来自扬子地块西缘。南沱组沉积岩样品SiO₂含量中等,SiO₂/Al₂O₃平均值为4.69,K₂O/Na₂O平均值为20.41,TFeO+MgO含量平均值为6.64%;碎屑沉积岩稀土元素球粒陨石标准化曲线与上陆壳相似,以轻稀土富集、显著的铕负异常和重稀土平坦为特征。南沱组沉积岩物源可能来自上地壳,原岩以长英质物源为主,有少量中性岩混入,具有裂谷背景特征。综上所述,认为瓮安穹隆板溪群—南沱组地层层序代表了从造山作用向造山后伸展裂谷转化过程,其中板溪群可能与碰撞造山作用对应,主体约在772 Ma结束,而造山后裂谷的形成在691 Ma之后,因此,从造山作用向造山后伸展转化的时间大约为772~691 Ma。     

塔里木西南缘南华系下部沉积作用及其构造意义

塔里木西南缘的南华系下部地层呈北西向带状分布于莎车、叶城、皮山一线 ,可分为四个具有不同沉积大地构造意义的构造层序单元 :下部为河湖沉积 ,中部为湖盆沉积 ,上部为闭塞滨海相沉积 ,三者代表断陷盆地演化阶段 ;顶部为正常的 (滨 )浅海相沉积 ,代表拗陷盆地演化阶段。结合研究区内广泛发育的岩墙群、双峰式火山岩、大规模的混合岩化及其派生的碱性花岗岩等构造岩浆事件和同位素年代学研究成果综合分析 ,研究区的南华系下部层位形成于大陆裂谷背景。完整的层序和清晰的演化阶段不仅有利于研究区地层对比 ,也有助于建立 Rodinia超大陆裂解事件在研究区的表现形式     

扬子北缘南华纪裂谷系统:基于重力异常及沉积学证据

南华纪华南发育一系列裂谷及其相关的沉积盆地,在扬子地块的西部康滇地区、中部四川盆地及东部湘桂地区皆有裂谷盆地的直接证据.扬子地块北缘大巴山地区地形复杂、研究基础薄弱,对裂谷盆地是否存在尚未有清楚的认识.该研究有助于正确了解大巴山地区南华纪裂谷的空间展布规律,并对扬子北缘的地球动力学研究提供一定的启示.针对大巴山地区利用重力异常及野外露头资料开展了综合研究,揭示了扬子北缘大巴山南华裂谷的东西向展布形态,裂谷从南秦岭中部延伸到四川盆地东北部.同时构建出裂谷内与裂谷肩的地层充填序列及空间格架.基于上述盆地格架与沉积填充特征,提出大巴山地区弧后裂谷的构造背景.      

中国西北地区各构造单元之间地层和生物古地理的亲缘关系--兼论西北地区构造格局

在分析近年来不同学科提出的新见解及其依据的基础上，着重从基底形成期、扬子型南华系—震旦系及其冰碛岩、早古生代地层层序特征和生物古地理特征及各构造单元间的边界性质，揭示与西北地区有关的板块、块体的亲疏关系。经分析认为，西北地区构造格局是：塔里木与扬子板块为一体，与华北、西伯利亚为并立的3个不同的构造域；柴达木-祁连-阿拉善为一楔状地块，来源于塔里木-扬子板块。该楔状地块是在新生代青藏高原大规模隆升、北推高峰期时，西沿阿尔金、东沿贺兰山西缘-龙门山断裂带错移、向北楔入的一个三角形地块。     

Is the Ogcheon metamorphic belt of Korea the eastward continuation of the Nanhua Basin of China?

The Ogcheon metamorphic belt in central Korea has been interpreted to be the eastward extension of the Nanhua Basin (aulacogen) of southeast China. In this paper, comparisons are made between the two regions based on stratigraphic, thermal-tectonic and other considerations. From this comparison, correlation of geological events between the Nanhua Basin and Ogcheon metamorphic belt are at best equivocal. The closest similarity is the presence in both regions of two major diamictite units, of glacial origin and Neoproterozoic age (750–690 Ma range) in China but of controversial origin and uncertain age in Korea. Volcanic rocks in both regions appear to have similar petrological and geochemical traits and are interpreted to be rift-related. However, their ages are different, mostly 795–780 Ma in the Nanhua Basin and c. 750 Ma in central Korea, so correlation remains uncertain. More isotopic data from both regions may shed light on this comparison. Correlation between other pre-Carboniferous stratigraphic units in the two regions is hampered by the uncertainty about the stratigraphic age and succession in the Ogcheon metamorphic belt, stemming mainly from the absence of fossils and the strong tectonic–metamorphic overprint. Both regions appear to have undergone deformation and metamorphism during the Middle Triassic (Indosinian, Songrim), in some uncertain way related to the collision between the North and South China plates. In the Ogcheon metamorphic belt, there has been no confirmation of a Mid Palaeozoic event, but in the Nanhua Basin that event is recorded by stratigraphic and palaeogeographic evidence. In the Nanhua Basin, there is no evidence for an Early Permian metamorphic event that appears, on isotopic grounds, to have affected the Ogcheon metamorphic belt. This apparent difference has been interpreted as a result of diachronous deformation during Late Palaeozoic–Early Mesozoic plate collisions that took place earlier in the east, in Korea, than in the west in China.     

新疆北部前寒武系划分和对比

库鲁克塔格是新疆北部前寒武系分布较广,地层层序相对完整的地区.作者以库鲁克塔格为地层模型区,以同位素第龄为格架,初步确定了本区群级地层单元的界线及归属.在岩石地层、生物地层、化学地层等各种方法相互印证的基础上,建立并完善了前寒武纪的地层层序.     

中国新元古代大陆拼合与Rodinia超大陆

在对前人研究成果分析的基础上,结合对中祁连块块前寒武纪基底的研究,认为新元古代（1000－9000Ma）中国各主要克拉通地块（包括华夏地块、扬子地块、华北地块、阿拉善－祁连－柴达木地块、塔里木地块）曾经通过晋宁期碰撞拼合带发生过一次全面的多块体复杂拼贴。这次拼贴过程是全球性新元古代格林威尔碰撞造山作用和Rodinia超大陆形成过程的一个组成部分。新元古代拼合的古中国地块在当时位于Rodinia超大陆中北部澳大利亚、劳伦提亚和西伯利亚克拉通地块之同。中国的各主要克拉通地块只不过是巨型格林威尔碰撞带之中夹裹的一些小型地块,且都处于新元古代晚期Rodinia超大陆破裂的中心部位,这些正是中国大陆上克拉通地块活动性大的早期地质背景。     

湘黔桂邻区板溪期与南华冰期之间的沉积转换及其地层学涵义

前人一直认为湘黔桂邻区的板溪群及其相当层位的下江群、丹洲群与南华冰期的沉积序列是连续或部分连续的,没有明显的沉积-构造转换界面。本次调查的锦屏隆里剖面、黎平肇兴剖面、从江黎家坡剖面、三江泗里口剖面、罗城黄金友洞剖面等均显示,板溪期与南华冰期的沉积转换非常明显,主要表现是界面上下的地层岩性、岩石结构构造和沉积相类型等迥然不同。其区域表现是:板溪沉积晚期为海退进积序列,从陆块内部到陆块边缘,地层缺失逐渐减少;江口冰期沉积从陆块边缘到陆块内部,显示出明显的渐次海侵上超特征,越靠近边缘早期沉积序列越完整。我们认为这就是前人提出的“雪峰运动”的沉积表现。因此,在扬子东南缘的湘黔桂邻区一带南华系地层序列是相对完整或近似完整的,应是层型剖面和点（GSSP）选择的最有利地区。目前首要问题是要进一步明晰“南华系”含义,而深入研究和探讨南华大冰期沉积前之板溪群及其相当层位地层的构造属性及其与冰期沉积的转换过程则是建立“南华系”的必要前提。     

古阿尔金断裂的岩石构造依据及意义

本文把元古宙阿尔金断裂称为古阿尔金断裂,以区别于第三纪以来左旋剪切的阿尔金断裂。古阿尔金断裂具有右旋剪切的运动学特点,规模大,至少影响到地壳中部层次,并伴有同剪切就位的伟晶岩体。由于塔里木地块与华北陆台之间的汇聚碰撞在时间上晚于柴达木地块与华北陆台之间的汇聚碰撞,所以古阿尔金断裂是在新元古代超大陆汇聚过程中,塔里木地块相对于柴达木地块大规模东移在地块边界走滑剪切的产物。