滇中新元古代裂谷盆地充填序列及演化模式:对Rodinia超大陆裂解的响应

以滇中新元古代裂谷盆地沉积充填为研究对象,开展了系统的沉积学和盆地分析研究。结果表明,滇中新元古代裂谷盆地具有4个充填序列,分别代表盆地的4个发展阶段。其中,序列I为柳坝塘组及陆良组下段,沉积时限为820~800 Ma,属低密度浊流和深水饥饿沉积,代表裂谷盆地的快速沉降阶段;序列II为澄江组、陆良组上段及牛头山组,沉积时限为800~725 Ma,属扇三角洲-湖泊沉积,代表裂谷盆地的成熟发展阶段;序列III为南沱组,沉积时限可能为725~635 Ma,属大陆冰川沉积,代表裂谷盆地开始向被动大陆边缘盆地转换的阶段;序列IV主要为陡山沱组,沉积时限为635~551 Ma,属潮坪沉积,为裂谷盖地层。进一步研究揭示,滇中新元古代裂谷盆地由幼年期分布局限的小型同向半地堑盆地群演化为成熟期统一的大型半地堑盆地,属上叠滑脱盆地。综合研究证实,滇中新元古代裂谷盆地应为陆内裂谷盆地,是Rodinia超大陆裂解的产物。     

青藏高原东缘古近纪沙漠及其对季风起源的启示

沙漠沉积是地质历史演化过程中的一种特殊沉积,是特殊气候条件下的产物,对研究全球气候变化、大气环流样式具有独特的作用。沙漠沉积在地质历史中普遍存在但极少保存,它的发现和研究对恢复地质历史具有重要意义。研究表明,现代东亚季风系统建立前,尤其是古近纪早、中期,青藏高原东缘仍然处于行星环流所控制的干旱带内,发育了大量代表干旱炎热气候的石膏与盐类沉积,但至今尚未找到沙漠存在的确切记录。近年来,笔者采用沉积学、古气候学、古地理学等手段,并结合前人研究资料,对青藏高原东缘沉积盆地的古近纪早、中期红色地层进行了综合研究。结果表明,青藏高原东缘存在一个厚度稳定的古近纪早、中期风成沙丘富集带。在此基础上,通过古地理、沉积模式及古气候替代指标等分析,论证了青藏高原东缘存在古近纪盆山型沙漠沉积体系的可能性。沉积相、古流向分析揭示,青藏高原东缘存在一个由干旱向潮湿、由行星风系向季风风系转换的界面,可能暗示了东亚季风建立事件的发生。本研究相关成果可为新生代中国干旱带演化与全球气候变化研究提供可贵的沉积学资料,也可为青藏高原隆升与东亚季风起源研究提供重要的大气环流证据。     

华南扬子陆块成冰纪冰川作用的启动时限及其全球对比

江口冰期和南沱冰期是华南地区引人注目的 2次成冰纪冰川事件,但其确切启动时间及其全球对比关系仍未有定论。为此,对桂北地区成冰系(南华系)长安组底部和南沱组底部冰成杂砾岩开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。长安组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于958—717 Ma,显著峰值为720、753、805及848 Ma,最年轻一组206Pb/238U年龄的加权平均值为719.6±6.1 Ma,可解释为长安组最大沉积年龄;南沱组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于987—649 Ma,显著峰值为650、720、753、779、803、823及848 Ma,最年轻一组206Pb/238U年龄的加权平均值为649.3±6.2 Ma,可解释为南沱组最大沉积年龄。结合已发表的相关年龄数据可知,江口冰期很可能启动于ca.715 Ma,与塔里木、阿拉伯—努比亚、劳伦等陆块的Sturtian冰川作用高度同步;南沱冰期的启动应晚于650 Ma,与西伯利亚、澳大利亚、劳伦等陆块的Marinoan冰川作用基本同步。另外,碎屑锆石U-Pb年龄谱与CL图像显示,长安组和南沱组的物质来源主要为下伏新元古界岩浆—沉积记录,揭示出冰川对下伏地层的强烈刨蚀作用和华南新元古代幕式构造岩浆热事件。扬子陆块成冰纪冰川刨蚀作用可能与Rodinia超大陆"裂离"有关的强烈伸展活动存在联系,并可能持续至Marinoan冰期结束。     

华南扬子陆块成冰纪冰川作用的启动时限及其全球对比*

江口冰期和南沱冰期是华南地区引人注目的2次成冰纪冰川事件,但其确切启动时间及其全球对比关系仍未有定论。为此,对桂北地区成冰系(南华系)长安组底部和南沱组底部冰成杂砾岩开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。长安组碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于958—717 Ma,显著峰值为720、753、805及848 Ma,最年轻一组 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄的加权平均值为719.6±6.1 Ma,可解释为长安组最大沉积年龄;南沱组碎屑锆石U-Pb 年龄集中分布于987—649 Ma,显著峰值为650、720、753、779、803、823及848 Ma,最年轻一组 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄的加权平均值为649.3±6.2 Ma,可解释为南沱组最大沉积年龄。结合已发表的相关年龄数据可知,江口冰期很可能启动于ca.715 Ma,与塔里木、阿拉伯—努比亚、劳伦等陆块的Sturtian冰川作用高度同步;南沱冰期的启动应晚于650 Ma,与西伯利亚、澳大利亚、劳伦等陆块的Marinoan冰川作用基本同步。另外,碎屑锆石U-Pb年龄谱与CL图像显示,长安组和南沱组的物质来源主要为下伏新元古界岩浆—沉积记录,揭示出冰川对下伏地层的强烈刨蚀作用和华南新元古代幕式构造岩浆热事件。扬子陆块成冰纪冰川刨蚀作用可能与Rodinia 超大陆“裂离”有关的强烈伸展活动存在联系,并可能持续至Marinoan 冰期结束。     

川西新元古代苏雄组层型剖面SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

对采自川西新元古代苏雄组层型剖面中上部的英安岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年,获得了两组谐和年龄值:838±9 Ma(n=9,MSWD=0.80)和780±12Ma(n=5,MSWD=1.2)。其中780±12 Ma解释为苏雄组英安岩的喷发时限,代表康滇裂谷盆地强烈扩张时期的构造岩浆热事件;而838±9 Ma则可能代表康滇裂谷盆地开启前的构造岩浆热事件。综合研究认为,苏雄组位于康滇裂谷半地堑盆地的调节带,为华南新元古代幕式岩浆活动的产物;火山活动和沉积记录均表明,扬子周缘发育与地幔柱相关的裂谷盆地系统,且华南可能是Rodinia超大陆裂解的重要组成单元。     

四川会理地区古近纪雷打树组碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄及其地质意义

采用LA-ICP-MS方法,对四川盆地南部会理地区古近纪雷打树组碎屑锆石进行了U-Th-Pb同位素测定,获得了72组单颗粒锆石的U-Pb年龄,建立了碎屑锆石的U-Pb年龄谱。结果表明,雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄区间为2465~204Ma,地质时代为古元古代最早期成铁纪至晚三叠世最晚期瑞替阶,年龄分布具有清晰的幕式分布特征,集中分布于5个区间,出现了5个明显的峰值,物源区主要为扬子陆块西缘及其西侧的"三江"造山带。雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄谱显示,扬子陆块西缘经历了古元古代陆壳增生、中元古代Rodinia超大陆汇聚、新元古代晚期Rodinia超大陆裂解、二叠纪玄武岩喷溢及中—晚三叠世印支运动5次重要的构造热事件,与扬子陆块西缘形成演化进程完全吻合。与四川盆地古近纪柳嘉组碎屑锆石的U-Pb年龄谱相比,雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄谱缺失侏罗纪、白垩纪信号,增加了早奥陶世和早泥盆世信号,说明四川盆地北部与南部的物源存在一定的区别。碎屑锆石U-Pb年龄谱对比结果显示,雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄谱具有较高的精确度,扬子陆块与华夏陆块自1000Ma汇聚以来具有很好的亲缘性,而与华北克拉通之间直至400Ma才开始建立亲缘关系。     

四川会理地区古近纪雷打树组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

采用LA-ICP-MS方法,对四川盆地南部会理地区古近纪雷打树组碎屑锆石进行了U-Th-Pb同位素测定,获得了72组单颗粒锆石的U-Pb年龄,建立了碎屑锆石的U-Pb年龄谱。结果表明,雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄区间为2465~204Ma,地质时代为古元古代最早期成铁纪至晚三叠世最晚期瑞替阶,年龄分布具有清晰的幕式分布特征,集中分布于5个区间,出现了5个明显的峰值,物源区主要为扬子陆块西缘及其西侧的“三江”造山带。雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄谱显示,扬子陆块西缘经历了古元古代陆壳增生、中元古代Rodinia超大陆汇聚、新元古代晚期Rodinia超大陆裂解、二叠纪玄武岩喷溢及中-晚三叠世印支运动5次重要的构造热事件,与扬子陆块西缘形成演化进程完全吻合。与四川盆地古近纪柳嘉组碎屑锆石的U-Pb年龄谱相比,雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄谱缺失侏罗纪、白垩纪信号,增加了早奥陶世和早泥盆世信号,说明四川盆地北部与南部的物源存在一定的区别。碎屑锆石U-Pb年龄谱对比结果显示,雷打树组碎屑锆石U-Pb年龄谱具有较高的精确度,扬子陆块与华夏陆块自1000Ma汇聚以来具有很好的亲缘性,而与华北克拉通之间直至400Ma才开始建立亲缘关系。     

滇东成冰纪南沱组碎屑锆石U-Pb年代学研究及其地质意义

针对滇东峨山和澄江新元古代晚期成冰纪南沱组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究的测试结果显示:峨山小街南沱组下段底部冰川杂砾岩最年轻碎屑锆石~(206)Pb/238 U年龄为725 Ma±4 Ma(Th/U=1.4,谐和度=98%);峨山小街南沱组上段底部泻湖相泥质粉砂岩最年轻碎屑锆石206Pb/238 U年龄为665 Ma±4 Ma(Th/U=1.9,谐和度=98%);澄江大飞田南沱组下段底部冰川杂砾岩最年轻碎屑锆石206Pb/238 U年龄为728Ma±4 Ma(Th/U=1.7,谐和度=98%)。采用单颗最年轻碎屑锆石U-Pb年龄定年法(YSG)定年可知,南沱组下段底部沉积时间可能晚于或等于725 Ma±4 Ma,上段底部沉积时间可能晚于或等于665Ma±4Ma,与扬子东南缘长安冰期(Sturtian)和富禄间冰期启动时间相近。沉积年龄下限和沉积特征分析表明,滇东南沱组下段可能与扬子东南缘早冰期长安组对比,而滇东南沱组上段则可能与扬子东南缘间冰期富禄组、大塘坡组对比。碎屑锆石U-Pb年龄谱显示,滇东南沱组碎屑锆石U-Pb年龄谱清晰记录了Rodinia超大陆裂解过程的构造—岩浆热事件,其中ca.850 Ma代表超级地幔柱上涌,ca.820 Ma代表裂谷盆地开启,ca.800 Ma代表裂谷盆地强烈扩张。     

扬子西缘澄江组底部玄武岩形成时代新证据及其地质意义

扬子西缘新元古代澄江组底部发育一套玄武岩,其形成时代一直未能准确限定。本文在野外地质调查的基础上,对云南武定罗茨地区澄江组底部玄武岩进行了较为系统的岩石学和同位素年代学研究。结果表明,最年轻一组锆石206Pb/238U年龄加权平均值为804±6 Ma(MSWD=0.40),可以代表澄江组玄武岩的形成时代,从而进一步确定澄江组底界年龄为800 Ma左右。武定罗茨地区澄江组底部玄武岩显示低Si O2,高(K2O+Na2O)、Ti O2和Al2O3的特点,具有大陆裂谷碱性玄武岩的性质。结合区域相关研究资料,认为扬子西缘可能存在一个自~800 Ma持续至725 Ma的幕式双峰式岩浆岩带,而澄江组底部玄武岩和苏雄组火山岩均为~800 Ma双峰式岩浆活动的产物,并推测该双峰式岩浆岩带可能形成于大陆裂谷环境。此外,玄武岩中捕获的锆石年龄信息指示扬子西缘可能存在2.5 Ga、1.8~1.6 Ga及1.0 Ga等数期重要的区域构造-热事件。     

四川盆地古近纪古风向恢复与大气环流样式重建

四川盆地白垩纪—古近纪发育了大量沙漠沉积,是恢复古风向与重建大气环流样式的宝贵证据.通过对四川盆地古近纪柳嘉组大型风成沙丘前积层倾向的系统测量,参照当时的古纬度、古方位及大气环流模式,恢复了四川盆地古近纪的古风向,重建了当时的大气环流样式.结果表明,四川盆地古近纪盛行西风,受西风带控制.结合前人的研究成果可以得出,四川盆地白垩纪早期由东北信风带控制,晚期由西风带控制,古近纪早期则继承了白垩纪晚期的大气环流样式,仍由西风带控制,其大气环流样式的转换大约发生在晚白垩世中期,至少在古近纪柳嘉组沉积时期,东亚季风尚未建立,四川盆地仍为行星环流控制.