中亚造山带东部微陆块在Columbia—Rodinia超大陆演化中的岩浆—沉积记录

中亚造山带东部分布有多个具有前寒武纪基底的微陆块（额尔古纳、兴安、松嫩和佳木斯地块）,其上存在大量元古宙地质记录,包括2. 5~2. 4 Ga、1. 8 Ga、1. 5~1. 4 Ga、0. 9~0. 6 Ga岩浆事件和中—新元古代沉积序列,它们是回答微陆块与Columbia和Rodinia超大陆演化联系和地球中年期演化的关键对象。额尔古纳、兴安和松嫩地块发育相似的2. 5~1. 8 Ga基底岩石且其间缺少古老的蛇绿岩,它们可能构成了一个联合陆块,其陆核至少在2. 7 Ga前已经形成,从华北克拉通北部裂解出去并在其周缘演化,2. 5 Ga和1. 8 Ga经历了洋陆俯冲作用,未参与克拉通化过程。1. 87~1. 80 Ga岩浆作用很可能是Columbia超大陆周缘俯冲带作用于古老的微陆块之下的产物;兴安地块西部和白乃庙岛弧带1. 45~1. 32 Ga A型花岗岩—流纹岩组合及其向陆缘Hf同位素持续亏损的趋势与劳伦南部Granite—Rhyolite Province和波罗的克拉通西南Fennoscandia十分相似,可能是Columbia超大陆周缘俯冲后撤伸展的产物,俯冲后撤和陆下地幔上涌共同促进了Columbia超大陆的伸展和裂解。兴安地块西部发育岩石组合、碎屑锆石年龄和Hf同位素变化与格林威尔造山有关的同碰撞和碰撞后沉积序列相似的沉积地层,而且碎屑锆石微量元素和Hf同位素随时代的系统性变化也揭示了1. 10~0. 98 Ga地壳明显加厚,伴有大量古老地壳物质重熔,0. 9~0. 8 Ga地壳持续减薄,以古老地壳再造为主,这与Rodinia超大陆聚合阶段格林威尔造山（1080~980 Ma）及随后的垮塌伸展过程基本吻合。松嫩地块东北部954 Ma正长花岗岩很可能是松嫩与佳木斯地块陆—陆碰撞后阶段沉积岩部分熔融的产物,可能代表了Rodinia超大陆碰撞聚合在中亚造山带东部的响应。超大陆周缘前进式俯冲引发佳木斯地块与松嫩—兴安—额尔古纳联合陆块在954 Ma前碰撞拼贴,同时在外缘的佳木斯地块上产生953~939 Ma中钾—高钾钙碱性基性—中性—酸性岩组合,920~880 Ma在各地块上广泛发育中酸性钙碱性岩浆作用。从850 Ma开始,后撤式俯冲导致大量高温的钙碱性酸性岩、双峰式岩浆岩组合产出于松嫩和额尔古纳地块上,直至777 Ma和697 Ma之前开始不断裂解产生古牡丹江洋和古新林洋,而且790~560 Ma期间在额尔古纳地块西北缘、松嫩地块东缘均发育被动大陆边缘沉积,记录了Rodinia超大陆的聚合、伸展—裂解过程。另外,中亚造山带东部乃至全球其他块体上大量1. 5~1. 3 Ga和1. 0~0. 7 Ga与超大陆聚合、伸展—裂解有关的“低谷期”地质记录被不断发掘出来,暗示了地球中年期并不是前人认为的构造宁静期。     

微陆块属性厘定的依据——以中亚造山带南缘中段为例

造山带中残存有许多前寒武纪地质体,其中一些被当作前寒武纪基底用于探讨所在微陆块的大地构造属性。由于微陆块属性对于造山带结构和演化具有重要意义,以及所讨论的前寒武纪地质体蕴含地球早期历史演化信息,对微陆块属性的厘定成为造山带研究的重点和难点问题之一。笔者等以中亚造山带南缘中段的微陆块为例,总结梳理了微陆块厘定的相关依据：岩石组合和变质变形特征,碎屑锆石谱峰显示的源区时代特征,地质事件序列,前寒武纪地壳演化信息,继承锆石、捕获锆石和古生代侵入体同位素显示的深源地壳信息,以及地球物理等方面的特征。由于不同学者采用的厘定依据不同,对微陆块属性认识争论不断,即使相同依据也有一定的差异,从而影响对造山带结构和演化的认识。基于以上原因,笔者等认为前寒武纪基底的亲缘性探讨不仅要注重岩石组合和形成时代,还要在精细野外解剖和高精度年代学工作基础上,注意其变质—变形特征、接触关系、源区时代特征、岩石成因和构造环境、地壳增生信息和深源地壳信息等的综合对比分析,以得到较全面依据,探讨其构造属性。当获得一组前寒武纪地质体信息时,可先进行同构造单元内对比,再与其他构造单元对比。当特征相异时则需进行构造单元拆分或考虑构造就位的可能（包括但不限于推覆体、走滑外来体、俯冲刮削的构造岩片）;当特征相似时,可能指示了相同微陆块的裂解或破坏或者不同的微陆块共同经历了相似的前寒武纪演化历程。     

华北陆块对Rodinia超大陆的响应及其特征

研究揭示华北陆块1300-1000Ma和800-650Ma都存在比较弱的岩浆-变质事件，它们可能对应于华南陆块的碰撞（四堡运动）和裂解事件。华北陆块的四堡期蛇绿混杂岩可能只见于新元古代秦岭造山带中。秦岭造山带北缘识别出了一些花岗质分清入体，它们具有碰撞或碰撞后花岗岩的特征。华北陆块北缘的火山沉积岩生活费不具有离散边界杂岩的特征，它们可能揭示了大陆边缘或者大陆伸展过程。华北陆块与800-650Ma事件相关的岩石主要为来自富集地幔的基性岩墙和来自陆内裂谷的沉积岩，它们很可能与Rodinia裂解有关。沉积学和古生物学特征表明元古宙华北陆块不同华南陆块，而与西伯利亚陆块相似。据此可以认为华北陆块是Rodinia超大陆的一部分，它位于超大陆的边缘，可以不与华南陆块紧邻，而与西伯利亚陆地较近。     

全球元古宙超大陆及中国主要陆块的位置

本文在回顾有关全球元古宙超大陆的假说基础上，介绍了超大陆的组合与裂解以及各种不同的新元古代超大陆的构成，综述指出我国主要陆决在新元古代超大陆决中的位置。     

扬子陆块西缘四川黎溪地区约1.5 Ga变辉长岩与Columbia超大陆裂解

扬子陆块西缘黎溪—菜子园—通安地区前寒武纪地质体分布广泛,是探讨扬子陆块前寒武纪地质演化的重要载体。对会理黎溪地区变辉长岩开展岩石学、全岩地球化学及锆石U-Pb定年研究。结果显示,黎溪变辉长岩形成于1508±21 Ma;在岩石地球化学组成上,它们属于亚碱性拉斑岩石系列,总体上略微富集轻稀土元素,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等无明显亏损,大离子亲石元素Ba、Sr等不同程度富集。通过岩石成因分析认为,岩浆在上升过程中经历了一定程度的分离结晶作用,但并未受到明显的地壳混染,母岩浆可能来自软流圈地幔。地球化学和区域地质特征综合分析表明,黎溪变辉长岩与富集洋中脊型玄武岩的地球化学特征相似,可能形成于洋中脊及附近的海山环境,是Columbia超大陆裂解在扬子陆块的响应。     

扬子陆块古-中元古代地质演化与Columbia超大陆重建

扬子陆块在古-中元古代时期经历了较为强烈的岩浆-变质-沉积-成矿等地质事件,这些事件是理解该陆块陆壳演化和成矿效应内在联系及动力学的关键,也是探讨该陆块在Columbia超大陆中古地理重建的前提。本文以古-中元古代地质单元出露较为完整的扬子西南缘为重点研究对象,在总结已有资料的基础上,对扬子陆块古-中元古代时期地质事件进行剖析和讨论,明确了扬子陆块西南缘在古-中元古代时期经历了由Columbia超大陆初始裂解引起的陆内裂谷相关的沉积作用,岩浆侵位及矿产富集等地质过程。通过与全球陆块进行对比,发现相似的裂谷的相关沉积-岩浆-成矿事件在劳伦大陆西北部、澳大利亚北部及Siberian克拉通都有体现。本文认为扬子陆块在2. 4～2. 3 Ga通过增生拼贴到劳伦大陆Rae克拉通。在共同经历过Columbia超大陆聚合的峰期变质作用(2. 03～1. 81 Ga)之后,超大陆开始逐步裂解并形成大陆内部裂谷,最终在古元古代后期(～1. 66～1. 60 Ga)扬子陆块和Columbia超大陆主体分离。     

扬子陆块西缘陆良地区牛头山组火山岩的厘定及对Rodinia超大陆演化规律的指示

滇中地区位于扬子陆块西缘, 发育有新元古代火山岩, 是开展Rodinia超大陆演化研究的重要窗口。其中牛头山组是滇中地区重要的新元古代地层, 由于缺乏精确的年代学依据, 严重影响了区域地层格架的划分, 并制约了对Rodinia超大陆构造演化时限的认识。本文对牛头山组的流纹质玻屑凝灰岩开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、锆石原位Hf同位素、锆石微量元素等方面的研究, 结果显示凝灰岩均由火山物质组成, 锆石具明显岩浆震荡环带和自形程度高等特征; 凝灰岩的锆石U-Pb年龄为817.9±7.7Ma、818.3±8.3Ma和822±13Ma, 锆石ε_Hf(t)值兼具正值和负值, 岩浆源区伴有地幔物质的混入, 及主要与古元古代(1523.9~2107Ma)陆壳物质的熔融有关; 锆石研究显示凝灰岩形成于岩浆弧, 属陆壳锆石类。岩石地球化学表明, 凝灰岩属硅质火山岩类, 具弧火山岩性质。综合研究认为, 牛头山组是华夏陆块向扬子陆块俯冲末期的沉积-岩浆响应, 形成于扬子陆块西缘的弧后盆地环境, 该弧后盆地可能是华南新元古代康滇裂谷的初期阶段。牛头山组沉积作用的结束, 指示了扬子陆块与华夏陆块已完成汇聚, Rodinia超大陆可能形成了统一板块, 同时Rodinia超大陆开始向裂解转换, 及转换时间约为820Ma。

     

罗迪尼亚超大陆聚合在华南陆块北缘的镁铁质岩浆岩记录

超大陆的聚合必然伴随着从大洋俯冲、弧陆碰撞到陆陆碰撞等一系列板块汇聚和造山过程,这些不同阶段的俯冲和汇聚过程会产生不同特征的岩浆岩记录.华南陆块是新元古代罗迪尼亚超大陆的重要组成部分,在这个超大陆聚合过程中有格林维尔期洋壳俯冲及其伴随的壳幔相互作用.总结了华南陆块北缘记录的罗迪尼亚超大陆聚合不同阶段发生的岩浆活动,比较了其产物的地球化学特征,探讨了它们对应的构造环境.华南陆块北缘900~950 Ma的岩浆活动产物以镁铁质岩浆岩为主,伴随有少量斜长花岗岩,为洋壳俯冲作用的产物.当洋壳俯冲到大陆边缘之下形成安第斯型俯冲带,古老陆源沉积物也被携带进入俯冲带,由此部分熔融产生的含水熔体交代上覆地幔楔形成极度富集的造山带岩石圈地幔,其在新元古代中期发生部分熔融形成具有极负锆石ε_Hf（t）值的镁铁质岩浆岩.因此,在罗迪尼亚超大陆聚合过程中地幔楔被交代形成镁铁质-超镁铁质交代岩,其中一部分在俯冲阶段就发生部分熔融形成大洋弧或大陆弧镁铁质岩浆岩,另一部分在俯冲之后由于大陆裂断引起造山带岩石圈拉张使其与上覆地壳一起部分熔融形成双峰式岩浆岩.      

哥伦比亚超大陆在扬子陆块西缘的探秘

在扬子陆块西缘的拉拉、小关河-东川、大红山等地区出露了3套古元古代Statherian期(1.6~1.8Ga)的浅变质岩系,被分别命名为河口群、通安组-汤丹群-东川群、大红山群。从2.0Ga至1.4Ga期间,其地质历史演化经历:(1)约2.2~1.8Ga的造山运动;(2)约1.7~1.5Ga发生的非造山裂解事件群;(3)约1.7~1.5Ga侵入到古元古代地层的基性岩墙群、层状侵入体事件;(4)因民、落雪地区,约1.5~1.2Ga发生的陆架裂陷事件;(5)上扬子古陆块西缘,约1.0Ga发生的碰撞造山事件。本文重点阐述了扬子陆块西缘1.8~1.6Ga时期大规模裂解事件群的性质、特点和同位素年龄数据,认为上扬子陆块裂解事件群的性质、特点和时代等特征与华北、北美、西伯利亚和西北欧有很大的相似性,并提出了古元古代扬子陆块与其它陆块曾经联合的证据。     

准噶尔—天山—北山蛇绿岩:对中亚造山带西南缘洋陆格局演化的制约

准噶尔、天山和北山52个蛇绿岩的地质特征、地球化学性质和同位素年代学资料系统集成研究表明它们可以分为14条蛇绿(混杂)岩带。绝大多数蛇绿岩呈"岩块+基质"的混杂岩型式沿重要断裂带(构造线)线状分布,少数蛇绿岩以构造岩片叠置方式面状产出。混杂岩的基质有蛇纹岩(碳酸盐化蛇纹岩)和糜棱岩化细碎屑岩两类,岩块既有地幔橄榄岩、基性杂岩和基性火山岩等蛇绿岩组分,也有其它非蛇绿岩组分岩石。堆晶岩出露局限,典型席状岩墙群没有发育。这些蛇绿岩可归类为SSZ(Supra-Subduction Zone)和MORB(Mid-Ocean Ridge)两种类型,前者玄武岩具大离子亲石元素(LILE)富集和高场强元素(HFS)亏损特征,后者不显示该特点;洋岛玄武岩(OIB)既可出现在SSZ型蛇绿混杂岩中,也可为MORB型的组成部分;SSZ型蛇绿混杂岩辉长岩和玄武岩比MORB型具有相对更富集的Sr-Nd同位素组成,但部分形成于弧后(间)盆地的SSZ型蛇绿岩与MORB型一致,具有近亏损地幔的Sr-Nd同位素组成。已确认的最老蛇绿岩为西准噶尔572 Ma玛依勒,次之为北山542~527 Ma月牙山—洗肠井和西准噶尔531 Ma唐巴勒,最年轻蛇绿岩为325 Ma北天山巴音沟和321 Ma北山芨芨台子。根据蛇绿岩证据,结合近年来中亚造山带古地磁、岩浆岩、高压—超高压变质岩和构造地质方面的进展,可以推断埃迪卡拉纪末期—早寒武世,古亚洲洋已达到一定规模宽度,发育洋岛和洋内弧;早古生代时期,多岛洋格局发育至鼎盛期,一系列弧地体分别归属哈萨克斯坦微陆块周缘的科克切塔夫—天山—北山线性弧、成吉思弧、巴尔喀什—西准噶尔弧体系和西伯利亚南部大陆边缘弧体系;晚古生代时期,古亚洲洋于石炭纪末期闭合,增生杂岩和弧地体组成哈萨克斯坦拼贴体系和蒙古拼贴体系两个巨型山弯构造。     

兴安地块西部晚石炭世花岗岩中—新元古代捕获锆石：超大陆演化的记录

中亚造山带东部的微陆块(如兴安地块)是否及如何参与Columbia和Rodinia超大陆演化过程,是地质学研究的热点问题之一。兴安地块西部艾力格庙地区出露含有大量元古宙(尤其是格林威尔期)年龄捕获锆石的晚石炭世花岗岩,为揭示兴安地块与超大陆演化之间的联系提供了重要的制约。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究显示,侵入艾力格庙群中的黑云母二长花岗岩形成年龄为317±3 Ma,也产出大量古—新元古代(1827~1768 Ma、1556~1526 Ma、1195~1082 Ma、964 Ma、665 Ma)和早古生代(485~441 Ma)的捕获锆石。古—新元古代捕获锆石可能不是来源于艾力格庙群变质沉积岩,而是来自研究区可能存在的同期岩浆岩,其中约1.8 Ga、1.5 Ga和0.95 Ga岩浆作用在兴安地块及邻区已有报道。元古宙捕获锆石的Hf同位素、微量元素随时间的变化趋势与Columbia裂解到Rodinia汇聚过程基本对应,例如,1.5~1.4 Ga捕获锆石揭示的亏损Hf同位素特征和较厚的地壳厚度,可能与Columbia超大陆周缘的俯冲作用有关;1195~1082 Ma捕获锆石Eu/Eu*和(La/Yb)N值升高,可能与Rodinia超大陆聚合有关的地壳加厚有关,而964 Ma和665 Ma捕获锆石记录了更高的温度、更低的Eu/Eu*和(La/Yb)值,与格林威尔造山(1080~980 Ma)后的垮塌伸展及Rodinia的裂解过程吻合。上述研究表明,兴安地块在元古宙可能参与了超大陆的演化过程。     

兴安地块西部晚石炭世花岗岩中—新元古代捕获锆石:超大陆演化的记录

中亚造山带东部的微陆块(如兴安地块)是否及如何参与Columbia和Rodinia超大陆演化过程,是地质学研究的热点问题之一.兴安地块西部艾力格庙地区出露含有大量元古宙(尤其是格林威尔期)年龄捕获锆石的晚石炭世花岗岩,为揭示兴安地块与超大陆演化之间的联系提供了重要的制约.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究显示,侵入...     

华南的格林威尔造山带及其坍塌:在罗迪尼亚超大陆演化中的意义

华南的格林威尔造山运动始自约1200MaB.P.,在约1000～950MaB.P.扬子与湘赣—华夏微大陆发生碰撞 ,继之以岩石圈的拆沉作用和造山带的快速坍塌 ,在仰冲板片和下插板片上分别形成华南裂谷的北支和南支 ,部分地区可能有新生洋壳出现。裂谷以北地区的造山活动持续到约740MaB.P.,碰撞高原控制了长安冰期的沉积 ,至南沱冰期沉积时它已近剥蚀夷平。文章重塑了新元古代时华南裂谷的演化 ,探讨了它在罗迪尼亚超大陆裂解中的意义     

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。