试论中国古大陆中—新元古代汇聚与裂解的地质记录

自１９９０年新元古Ｒｏｄｉｎｉａ超大陆提出后,现已发展地学研究热点之一。在全球新元古代超大陆旋回的汇聚与裂解机制影响下,中国古大陆也随之变化。中元古代末－新元古代初的汇聚和新元古代晚期的裂解是最重要的两次地质事件。塔里木、华北、华南古陆都有它地地质记录。     

青海柴北缘新元古代超大陆裂解的地质记录--全吉群

研究表明,青海省柴达木盆地北缘南带是一个早古生代超高压造山带,其中残留有新元古代早期岩浆弧根部带的产物--俯冲-碰撞型花岗质岩浆岩带;柴北缘北带则是一个具有古元古代基底的古老陆块残块--欧龙布鲁克陆块.在欧龙布鲁克陆块上发育了一套典型的边缘裂陷槽型沉积序列--全吉群,它包括从河流相开始,随着裂陷和海水侵入而出现海相,随着岩石圈进一步减薄、地幔上涌而出现幔源岩浆火山活动等的地质记录.地球化学研究表明,全吉群中火山岩为钙碱性-碱性大陆板内玄武岩、玄武质安山岩.初步获得火山岩锆石U-Pb年龄为800Ma左右.全吉群沉积序列是Rodinia超大陆在新元古代早期解体阶段的产物.     

华夏地块新元古代沉积记录与超大陆重建

新元古代-早古生代,Rodinia超大陆裂解至Gondwana大陆聚合的过程对华南构造格局与古地理演化具有重要的制约作用,然而在这过程中华夏地块的位置、华夏与扬子之间的关系等问题仍存在争议。本文通过同位素地层年代学、新元古代冰期事件及成矿事件对比了华夏地块武夷南部-南岭地区及华夏西缘新元古代中-晚期地层。在此基础上,对新元古代沉积物进行碎屑锆石物源分析,发现华夏西缘拉伸纪晚期-埃迪卡拉纪曾出现多次物源方向的转换,并在成冰纪晚期同时出现来自华南内部和外部的双向物源。结合浅海陆棚的沉积环境,表明此时扬子与华夏之间并没有宽阔的大洋相隔。华夏地块拉伸纪晚期-埃迪卡拉纪碎屑岩中包含了大量中元古代至新元古代早期的碎屑锆石,与东冈瓦纳北部印度、东南极等地区的沉积记录吻合,指示华夏地块至少自750 Ma时期就接收到来自印度北缘的碎屑物质。在Rodinia超大陆裂解至Gondwana大陆聚合期间,华南一直保持在超大陆边缘的古地理位置,与印度北缘相连。

     

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。     

扬子古大陆与澳大利亚古大陆新元古代层序对比和古大陆再造

扬子古大陆与澳大利亚古大陆的新元古界均由３～５个向上变浅的层序组成，层序与构造地层结构转换面的特征对比和古陆拼合表明，新元古代时期扬子古大陆位于澳大利亚古大陆北侧，其东南边缘与澳大利亚古大陆东缘可能处于同一被动大陆边缘构造环境，它们所经历的挤压、拉张、沉降过程与晚元古代Ｒｏｄｉｎｉａ超级古大陆的形成、分裂、移离有密切关系。     

全球新元古超大陆拼合和裂解及中国大陆所处位置古地磁研究进展

新元古超大陆Ｒｏｄｉｎｉａ的拼合和裂解是目前国际地学研究的热点。古地磁研究的成果对全球各大陆在Ｒｏｄｉｎｉａ超大陆中的定位发挥着不可替代的作用。劳仓和澳大利亚新元古－－寒武纪古地磁极的拟合,证明了劳仓和澳大利亚（东冈瓦纳）大陆的汇聚。西伯利亚、波罗的以及中国华北、华南古陆块上最新获得的古地磁成果,得以进一步讨论新元古超大陆Ｆｏｄｉｎｉａ的重建。有的否定Ｒｏｄｉｎｉａｎ的存在,如Ｊ．Ｄ．Ａ．Ｐｉｐｅ     

新元古代Rodinia超大陆的研究进展

新元古代Rodinia超大陆重建中的SWAET连接方式及后来我国旅澳学者李正祥博士等人的修正和补充,近年来受到了许多研究者的高度重视.最近,澳大利亚的专家们对Rodinia的裂解时间以及华南地块在Rodinia中的位置又提出了新的证据和观点.Wingate和Gidding通过对澳大利亚Pilbara克拉通上的Mundine Well岩墙群的地质年代和古地磁的研究,得出大约在755Ma时,该地的古磁极(MDS)大约在135°E,46°N,A95=4°.从而推断东冈瓦纳和劳伦古陆的裂解时间大约在755Ma之前,比原来723Ma约提前了至少30Ma.李正祥对澳大利亚西北部的Kimberley地块南部新元古代的Walsh冰碛层中的粉色"白云石冒"进行了研究,得到古磁极(WTC)为21.5°S,282.4°E,dp=12.2°,dm=15.4°,从而认为Walsh冰川与Marinoan冰川不同期,而更类似于Sturtian冰川,推断两大陆的裂解时间发生在大约750 Ma之前,与前者的结论相似.Evanse,李正祥等人通过对华南地块大约(748±12)Ma的三峡地区震旦纪的莲沱组的157个样品的分析研究,并结合前人在云南的工作结果,得到华南地块的综合古地磁极为04.4°N,161.1°E,A95=12.9°,Q=7.依据这个新磁极,推断出华南地块和澳大利亚及劳伦古陆的连接方式可能有3种.但他们认为,很有必要做进一步的研究.     

北山北带新元古代A型花岗岩: Rodinia超大陆裂解早期的地质响应

北山造山带位于中亚造山带南缘, 带内存在多个前寒武纪微陆块, 对这些前寒武纪微陆块的正确认识, 是造山带构造格架划分及构造演化过程研究的关键。本文选取北山北带明水地块小孤梁片麻状正长花岗岩进了岩石学、元素地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析研究。结果显示, 小孤梁片麻状正长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为784±2.7Ma, 揭示北山北带存在新元古代基底岩石; 全岩样品具有高SiO₂(72.22%~74.06%)、富碱(7.50%~8.33%)、高Zr+Y+Nb+Ce含量(567.6×10^-6~644.7×10^-6)和10000×Ga/Al值(2.71~2.81), 低Al₂O₃(12.39%~12.95%)、MgO(0.40%~0.54%)、CaO(0.91%~1.38%)的特征; 微量元素富集Rb、K、Th、U, 亏损Sr、Nb、Ta、P、Ti; 稀土元素总量较高, 轻稀土富集, 重稀土亏损, 具有明显的负Eu异常; 锆饱和温度计算小孤梁片麻状正长花岗岩的结晶温度为824~859℃; 以上这些岩石地球化学特征与A型花岗岩一致。锆石ε_Hf(t)值介于-19.55~-13.81之间, 均为负值, 单阶段模式年龄(t_DM1)为1.56~1.33Ga, 两阶段模式年龄(t_DM2)为2.02~1.65Ga, 表明其岩浆源区可能为古元古代地壳物质的部分熔融。构造环境判别显示其为A1型花岗岩, 属于大陆裂谷岩浆活动的产物。结合区域地质资料和前人研究成果, 认为小孤梁片麻状正长花岗岩可能是北山地区最早响应Rodinia超大陆裂解的花岗岩浆记录。

     

中国大陆新构造运动与地质灾害时空分布

中国是世界上地质灾害最严重的国家之一。地质灾害种类多、分布广、活动频繁,直接危害人类生命财产安全,破坏资源环境,对社会生活和经济建设造成广泛而又深远的影响。在气候、地形、地质构造和社会条件等多种因素影响下,不同地区地质灾害的种类、强度和破坏程度差异甚大。该文将全国分为东部和西部两大灾害区,每个灾害区又划分若干亚区。地质灾害活动具有不规则的周期性和累进性特点。多数地质灾害在强弱变化中显示不断增强的趋势。未来从可持续发展的高度,防治地质灾害乃是一项长期而又艰巨的任务。     

罗迪尼亚超大陆与晋宁运动和震旦系

云南晋宁地区即晋宁运动命名地的区域地质表明,晋宁运动指的是发生在中元古代晚期的一次区域性造山运动,其大地构造性质和时代完全可以与国际上格林威尔造山运动进行对比,因此以下震旦统底界作为晋宁(运动)不整合面的认识有悖于命名地的地质事实,也违反了不整合面地质意义的判定原则。扬子、塔里木等陆块的晋宁期造山作用记录表明,在罗迪尼亚超大陆聚合过程中它们作为小型陆块被包裹在格林威尔造山带之中;而华北陆块可能属于西伯利亚大陆的一部分参与了超大陆的聚合过程。新元古代早期,扬子陆块周缘地段发育的火山—沉积岩系是大陆裂解作用的产物,标志着罗迪尼亚超大陆解体的开始。其中,大部分的裂谷在莲沱期泛海侵沉积之前就已夭折,仅有边缘区的一些裂谷发展成裂陷槽或洋盆。因此,在扬子陆块莲沱期泛海侵沉积在区域上高角度不整合沉积在晋宁期夷平面之上,在局部地段平行或小角度不整合沉积在夭折的裂谷沉积之上,而在裂陷槽和大陆边缘区则为连续沉积。考虑到国际晚前寒武纪研究的趋势,本文建议将传统的震旦系予以解体:提出震旦系(纪)应只含灯影组(期)和陡山沱组(期),对应国际地层指南中的新元古Ⅲ纪代;建立独立的南华冰纪和扬子纪。     

中国西南地区中－晚全新世降温事件的石笋记录

通过对桂林响水洞、荔波董歌洞和云南宁蒗泸沽湖拉家仙人洞3根石笋进行高精度的TIM S-U系测年和氧同位素分析,建立了西南地区6000a B. P.以来的古气候变化时间序列。研究结果表明,西南地区6000a B. P.以来石笋记录的冷暖事件所反映出的古季风变化,大致可分为3个阶段: ( 1) 6000～ 4000a B. P. 间的中全新世气候适宜期,显示东亚夏季风由强盛逐渐变为减弱,气候温暖湿润;( 2) 4000～ 2100a B. P.间的中全新世晚期,是气候冷事件的突变或转换期,显示东亚冬季风增强,太阳辐射强度减弱,气温降低,气候变化幅度增大,特别是在4000～ 3500a B. P.发生的降温事件可能是新仙女木事件( Y. D)以来最为寒冷的一次降温过程,也是历史时期以来最具影响力的一次小冰期,是全新世气候演化过程中的一次重要转变, 标志着气候最适宜期的结束和晚全新世(新冰期-Neog lacial)的开始。( 3) 2100～ 130aB. P.间的晚全新世,是气候相对波动的降温期,在其内包括若干个由干冷到暖湿或由暖湿到干冷的气候变化亚期。      

中国晚新生代构造-沉积-古气候事件的地质记录

中国区域地质调查工作的重点正在转向大面积覆盖区为主的平原、盆地、草原、荒漠等地区,向深部三维调查拓展.第四纪松散沉积层覆盖区区域地质调查的核心是揭示晚新生代地表过程、圈层相互关系,探讨人与自然的关系,服务于国家生态文明建设与生态环境保护.然而,覆盖区进行地质填图一个很大的难处是第四纪松散沉积层的侧向延伸往往很不稳定,要特别重视重要构造-沉积-古气候和古环境事件,如重要的不整合面、侵蚀面、火山岩层、湖相沉积,重要的海侵层、古气候沉积(如黄土、红土、黑土),古文化层等.它们可以作为第四纪松散沉积层侧向对比的重要标志,并且往往具有等时性.东亚大陆构造演化及现代地貌特征主要受两大地球动力系统所控制,西部印度-欧亚板块碰撞、高原快速隆升并向北东方向扩展,东部太平洋板块向欧亚大陆俯冲消减并在东亚大陆东缘形成复杂的沟-弧-盆系统.两大构造系统作用奠定了晚新生代以来中国地质演化背景,导致地球深部过程和地表环境发生重大变革.总体表现为青藏高原隆升、东部岩石圈伸展减薄,最终塑造了现今的宏观地貌形态和水系格局.本文针对第四纪松散沉积物覆盖层的这些特点,对中国晚新生代以来重要构造-沉积-古气候事件进行了梳理,总结了晚新生代这些重要事件的地质记录,特别是重要的沉积层、侵蚀面、不整合面、海侵层等,以便在覆盖区区域地质调查时对第四纪松散沉积层进行区域性对比.     

中国玛珥湖的时空分布与地质特征

自新生代以来 ,在亚洲东部大陆边缘的裂谷系和青藏高原内部及周边地区 ,火山活动频繁发生 ,形成大量火山和火山岩 ,在一些火山区还发育有大小不等、形态不一的玛珥湖 ,其中有的积水 ,有的干枯 ,它们集中分布于雷琼、东北、青藏高原等地区 ,跨越了热带、亚热带、温带和高寒地带。从中新世的山东山旺盆地 ,早更新世东北龙岗地区的龙湾 ,到雷琼地区中晚更新世的田洋、湖光岩等 ,几乎各个时代、各种类型的玛珥和玛珥湖都有 ,玛珥湖中的沉积物从几十米到一二百米厚度不等 ,记录了不同地区、不同时段气候环境演变的历史 ,对全球变化研究有着重要意义。     

中国东部大陆内部中生代盆地分布特征与地球动力学背景探讨

在编制和分析中国东部大陆内部中生代盆地分布图的基础上,对中国东部大陆内部的松辽盆地、辽西盆地群、渤海湾地区盆地分布、规模等进行了对比,认为是由于地球动力学背景、岩石圈厚度等不同所致,并提出中国东部内部的大陆盆地动力学模式,即伊泽条崎板块以不同角度的对欧亚板块的俯冲,同时认为华北板块与华南板块碰撞后期效应不容忽视。     

Rodinia研究意义、重建方案与华南晋宁期构造运动

综述了目前有关Ｒｏｄｉｎｉａ超大陆的研究内容,意义,动态与方向;介绍了新元古代超大陆的重建方案及其修正方案。结合我国晋宁期构造运动研究成果及华南陆块在Ｒｏｄｉｎｉａ超大陆重建方案的验证研究中的关键位置,对在我国进一步开展相关研究提出了工作建议。     

东北地区水文地质环境地质调查未来工作方向探讨

东北地区资源丰富,在为国家经济建设做出贡献的同时,自身地质环境也在不断变化.在简述东北地区区域水文、环境地质条件等自然地理概况的基础上,讨论了存在的水文地质、环境地质问题.认为未来在东北地区应加强战略性地下水资源的调查评价工作,提高全区研究程度,加强低山丘陵区地下水资源及其环境地质调查评价,在东北西部严重缺水的干旱-半干旱地区开展以解决生活用水、经济建设用水和生态环境建设用水的地下水勘查工作,加强东北中新生代盆地地热资源勘察工作,对地下水动态监测网格应加以补充、完善,加强城市地质调查工作,加强矿山环境地质工作,开展区域地质环境条件调查,建立地质环境监测工作的预报、预警系统.     

中国高分辨气候记录与全球变化

2001年第一届全国高分辨率气候记录会议提出,用3～5年时间,建立几个较长的可靠的高分辨气候记录。文章介绍了经过几年的努力工作已经获得的数个千年及更长的记录,这些记录数据多已在世界数据中心向科学家公开并很快为科学界引用,从而结束了国际高分辨气候记录数据库极少中国千年气候重建数据的历史;通过对比最近2000年来中国的高分辨气候记录和北半球其他高分辨记录,发现数个世纪的缓慢变冷紧随世纪尺度快速变暖的气候变化模式至少在半球范围是准千年重现的,这一结果指出,我们应该从更长时间跨度的气候旋回自然背景来诊断20世纪的快速变暖     

华北大陆南缘中、新元古代大陆边缘性质及构造古地理演化

华北大陆南部中、新元古代大陆边缘的演化经历了复杂的过程。从沉积类型、沉积组合、火山活动和花岗岩性质分析入手, 探讨了华北大陆南缘中、新元古代大陆边缘的性质和演化历程。将其演化历史分为４ 个阶段： （１） 裂陷火山活动阶段（ 长城纪） ; （２） 拗陷、充填阶段（ 蓟县纪） ; （３） 差异升降、充填封闭阶段（ 青白口纪） 和（４） 活动大陆边缘发展和大陆增生阶段（震旦纪—早古生代） 。