Rodinia裂解与华南微板块形成和演化.pdf

收稿日期 2005 - 06 - 20 作者简介廖宗廷1962 - ,男,贵州遵义人,教授,博士生导师,理学博士. E2mail ztliao Rodinia裂解与华南微板块形成和演化 廖宗廷,马婷婷,周征宇,陈跃昆 同济大学 海洋与地球科学学院,上海 200092 摘要介绍了Rodinia研究的历史、 现状及主要进展,分析了华南相关地块在Rodinia中的位置以及从Rodinia到 Pangea的演化历程.分析结果表明,扬子陆块从Rodinia裂离后,其间在Gondwana形成时,可能发生过湘桂地体、 云 开地体、 浙闽地体、 保山地体和腾冲地体的碰撞拼贴造山作用过程.在古特提斯演化阶段,这些地体随古特提斯洋 的开启而与扬子陆块裂离,并逐渐形成多岛洋的构造格局,之后又随Pangea的形成而再次与扬子陆块碰撞拼贴增 生.因此,Rodinia ,Gondwana ,Pangea等的形成、 裂解和裂离后地体的拼贴增生是认识华南大地构造格局和演化的关 键之一. Rodinia应该是华南大地构造研究值得重视的重要课题. 关键词 Rodinia ;地体;大地构造;华南微板块 中图分类号 P 541 文献标识码 A 文章编号 0253 - 374X200509 - 1182 - 04 Review on Rodinia and Tectonics in South China L IAO Zong2ting , MA Ting2ting , ZHOU Zheng2yu , CHEN Yue2kun School of Ocean and Earth Science ,Tongji Unversity ,Shanghai 200092 ,China Abstract Rodinia is now one of hot points in international earth science research in pre2Cambrian Peri2 od. Main advances in research on Rodinia are introduced in thispaper. The location of the masses relat2 ed to South China in Rodinia and their evolution history from Rodinia to Pangea are analyzed. The re2 sults show that the matching and orogensis of Xianggui terrane , Yunkai terrane ,Baoshan terrane and Tengchong terrane had taken place during the ation of Gondwana after the Yangtze continent was splitted from Rodinia. These terranes were again divided to the Yangtze continental margin to the tectonic pattern of archipelagic ocean in the evolution of Paleo2Tethys ,then again matched and accreted with the Yangtze continent during the ation of Pangea. The ation and splitting of Rodinia , G ondwana and Pangea isoneof the keys to understand the tectonics and evolution in South China. The research on Rodinia should be one of the important questions for the study of tectonics in South China. Key wordsRodinia ; terrane ; tectonics; South China 自Coney和Howell正式提出地体构造概念以 来[1 ,2],国内许多地质学家通过研究后认为华南微 板块是由不同时期、 不同性质和以不同方式碰撞拼 合的地体组成[3～5].至今已被提出的地体有湘桂地 体、 下扬子地体、 云开地体[4]、 浙闽地体[4]、 保山地 体和腾冲地体等.虽然这些地体的存在以及对华南 构造发展与演化的影响已被越来越多的研究者所关 注,但它们的来源、 拼贴和裂解的历史等则是有待于 第33卷第9期 2005年9月 同 济 大 学 学 报自 然 科 学 版 JOURNAL OF TONG J I UNIVERSITYNATURAL SCIENCE Vol. 33 No. 9 Sep. 2005 进一步深入探讨的重要问题. 自20世纪90年代开始,国外前寒武纪地质研 究掀起了重建和研究Rodinia的热潮,经久不衰,一 直持续至今[6].近年来,这股热潮已波及中国,并已 经成为我国前寒武纪地质研究的新热点.笔者认为, Rodinia研究可为认识华南微板块相关组成地块的 来源问题提供新的线索,因此,本文试就Rodinia裂 解与华南微板块形成及演化作简要讨论. 1 Rodinia研究 1. 1 Rodinia研究简介 Rodinia一词来源于俄语,原义为 “诞生” 之意. 最先被McMenamin运用于地质学中,用于描述先 于Pangea的一个新元古代早期形成的超级大陆[7]. 赋予新元古代时期超级大陆以Rodinia一词,包含 着Rodinia是显生宙所有大陆的始祖的意思.虽然 Rodinia的含义自Moores提出SWEAT假说以来几 经变化[8],并由后来Hoffman和Dalziel加以完善和 发展[9 ,10],但这一术语仍沿用至今.由于Rodinia出 现在新元古代这一关键的地质历史时期,它为前寒 武纪全球构造分析提供了新的思路和检验模式.同 时,Rodinia裂解以及裂解后地块的拼合制约着显生 宙相关微板块的形成及演化.因此,一经提出就得到 国际地学界的普遍重视. 1关于Rodinia形成的时间.多数学者认为, Rodinia形成于中元古代末期,是在约1 100 Ma的 格林威尔造山作用期间,通过古老克拉通之间的相 互拼贴作用而形成[11 ,12].这种观点得到了较广泛赞 同,例如Powell在描绘澳大利亚在Rodinia中是如 何形成时就有相同的结论[13]. 2关于Rodinia的重建Moores提出了重建 Rodinia研究的SWEAT假说,它将格林威尔期的造 山带作为连接北美和东南极的纽带,提出了两大陆 的基本地质匹配框架[8].他的古大陆重建方案有关 非洲 东 南 部 分 的 拼 贴 设 想 已 被Unrug写 进 IGCP288项目总结报告[14].在Rodinia的重建方案 中,格林威尔期造山带从劳亚到南极均通过Kala2 hari克拉通与东南极的Coats Land和Dronning Mand Land连在一起[15].基于南极大陆格林威尔期 造山带中关键地段的古地磁数据,Gose和Dalziel又 对Rodinia提出了进一步的修正[10 ,16]. 1. 2 Rodinia裂解 自从SWEAT假说提出之后,对Rodinia裂解的 时间一直存在争议.Dalziel认为Rodinia的裂解发生 在早寒武世[17].然而,早寒武世古地理和动物区系 的分带不支持这种看法.如果冈瓦纳与劳亚的碰撞 模式是沿北美原始的安底斯边缘发生的,那么,劳亚 在新元古代时期一定与南极是分开的[17]. Powell根 据古地磁数据认为,当劳亚、 华南与澳洲-南极古陆 分开时,Rodinia至少保留到725 Ma ,因为在新元古 代时期,沿着古澳洲大陆东缘发生的裂谷作用和火 山活动从830 Ma开始一直持续到Rodinia解体,并 伴有Gairdner岩墙的侵位[18]. Torsvik则认为Ro2 dinia的解体时限应为725～750 Ma间[19]. Li等通 过对侵入到华南四堡群以及澳大利亚的基性岩墙的 对比研究,认为它们是地幔柱成因,其形成时代为 827～780 Ma ,是导致Rodinia裂解体主因[20].从现 在各方面的研究成果分析,大多数研究者认为Ro2 dinia的解体发生于新元古代,而且,Rodinia的解体 导致了古太平洋的形成[20]. 2 华南微板块的构成单元及来源 综合前人的研究成果,华南微板块的基本构造 格架概括为一个稳定克拉通和若干不同时期、 不同 性质和不同碰撞拼贴的地体.一个稳定的克拉通是 扬子克拉通,不同时期碰撞拼贴的地体比较确定的 有湘桂地体、 云开地体、 浙闽地体、 下扬子地体、 保山 地体和腾冲地体等. 随着Rodinia研究的进展,人们开始探讨中国 主要陆块与Rodinia的关系问题[21～23],并对塔里 木、 华北、 华南等陆块在Rodinia的位置作了新的研 究与探索[22 ,23].主要的认识可归纳如下 1从早元古代末期至新元古代末期,华北与 劳亚、 西伯利亚一直是联系在一起的.扬子陆块在 Rodinia重建中居核心位置,它应处于澳大利亚和劳 亚陆块之间[20 ,23]见图1 . 2 Rodinia形成后,华南地块很快裂开形成裂 谷,沉积了新元古代早期火山-碎屑沉积.此裂谷平 行于格林威尔期造山带发育,大约在825～700 Ma 间,Rodinia全面裂解.在此过程中,古太平洋形成, 扬子地块成为古太平洋的一个陆岛,其周边分布着 一些更小的陆块[20 ,21 ,23]见图2 . 3新元古代结束时,西伯利亚和华北可能从 劳亚古陆分离,并开始向东冈瓦纳漂移.在此过程 中,扬子陆块也向东冈瓦纳大陆移动,直至相互聚合 形成冈瓦纳大陆[20 ,23]. 3811 第9期廖宗廷,等Rodinia裂解与华南微板块形成和演化 综合前人的研究成果,基本可以确定扬子陆块 是Rodinia的组成部分,其位置处于澳大利亚和西 伯利亚之间的核心部位[19 ,20]见图1 . 金鹤生等基于沉积建造、 构造和古地磁等资料, 提出湘桂地体是西澳克拉通的裂解残片,曾位于澳 洲地块的东部见图3 .由于云开地块、 浙闽地块、 保山地块、 腾冲地块等的性质以及与扬子陆块碰撞 拼贴的时间、 方式、 产生的地质现象均与湘桂地块有 相似之处,因此,笔者推测,这些地块也可能和湘桂 地体一样,是Rodinia的裂解残片,但具体的位置还 有待确定.大约在新元古代末期,Rodinia开始发生 裂解,华南新元古代的裂谷作用可能就是这一事件 的产物[24].与华南相关的一些地块体相继与Ro2 dinia发生裂离,而形成相对独立的地体. YZ-扬子地块;XG-滇桂地块;NCB -华北地块 图1 1 000 Ma时滇黔桂相关陆块在罗迪亚的位置 Fig. 1 Positions of the blocks in Dianqiangui area in Rodinia in 1 000 Ma YZ-扬子地块;XG-湘桂地块;YK-云开地块;NCB -华北地块 图2 700 - 550 Ma滇黔桂地区相关地块的位置 Fig. 2 Positions of the blocks in Dianqiangui area in 700～500 Ma 3 华南微板块的形成与演化 从寒武纪开始,西冈瓦纳大陆处于与东冈瓦纳 大陆会聚形成Gondwana的最后阶段.扬子地块、 湘 桂地体、 云开地体、 浙闽地体等从Rodinia分离后, 总的趋势是向东冈瓦纳大陆汇聚.到中寒武世, Gondwana已基本形成.在此过程中,上述地体先后 与扬子地块碰撞拼贴形成统一的华南微板块见图 4 .张世红等通过对贵州东部泥盆 石炭系的古地 磁分析表明,泥盆纪时,扬子陆块位于冈瓦纳北缘, 应该是发生过上述过程的有力佐证[25]. -湘桂地体;A -西澳大利亚克拉通;Y-扬子地块;T-塔里木地块 图3 滇桂地体的来源及在800 Ma前的位置 Fig. 3 Origin of Diangui block and its position in 800 Ma YZ-扬子地块;XG-湘桂地块;YK-云开地块;NCB -华北地块 图4 520 Ma滇黔桂地区相关陆块的位置 Fig. 4 Positions of the blocks on Dianqiangui area in 520 Ma 研究表明,除Rodinia外,在地质历史时期存在 过的超级大陆还有Gondwana , Pannotia , Pangea. Eurasia也可以认为是一个正形成的超级大陆.一种 观点认为,超级大陆的形成具有某种周期性,周期约 4811 同 济 大 学 学 报自 然 科 学 版第33卷 为400～360 Ma.超级大陆的裂解被认为是地幔周 期性活动的结果[19].但另一种观点认为超级大陆的 形成和裂解是随机的[26].古地磁数据、 同位素地质 年代、 岩石地球化学、 构造-地层学等的古地理再造 结果显示,各超级大陆的寿命的确并不一样. Ro2 dinia从1 100～700 Ma ,大约持续了400 Ma ; Gond2 wana大约形成于600～550 Ma间[27],并持续到160 Ma ,持续时间为380 Ma ;Pangea是在330～230Ma 间由冈瓦纳大陆与劳亚大陆碰撞而成,大约持续了 100 Ma[27]. 全球构造从Rodinia到Pangea的演化历程,也 对华南构造及其演化起着明显的控制作用.扬子陆 块在新元古代时从Rodinia裂离后,其间在Gond2 wana形成时,可能经历了湘桂地块、 云开地块、 保山 地块、 腾冲地块、 浙闽地块等碰撞拼贴作用过程,并 导致本区广泛、 持久而强烈的加里东运动[4 ,5],并最 终导致华南统一地块的形成.在古特提斯开启时,这 些大陆地块再次发生裂解,在裂解作用较弱的部位 形成被动大陆边缘盆地,并呈” 台地” 与” 槽沟” 相间 的构造格局,而在裂解较强烈的部位,地块间已发育 成小洋盆,并形成多岛洋构造格局[28].因此,华南主 要的构造单元来源于Rodinia的裂解,这些构造单 元在Gondwana形成时聚合形成统一的华南地块, Gondwana的裂解导致华南古特提斯多岛洋格局的 形成,在Pangea形成时,这些地块再次聚合,并发生 块体间复杂的相关作用,包括刚性块体间的 “干榨 式” 挤压、 块体俯冲和拆沉作用、 地壳隆升与伸展、 走 滑拉分、 基底拆离和盖层滑脱等[29],使华南整体主 要呈现出大陆板内造山带的特征. 参考文献 [ 1 ] Coney P J ,Jones D L ,Monnger J W H. Cordilleran suspect ter2 rane[J ]. Nature ,1980 ,288 329 - 333. [ 2 ] Howell D G. Mesozoic accretion of extic terranes along the New Zealand segment of Gondwanaland[J ]. Geology ,1980 ,8 487 - 491. [ 3 ] 郭令智,施央申,马瑞士,等.中国东南部地体构造的研究[J ]. 南京大学学报自然科学版 ,1984 ,204 732 - 739. 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