华南新元古代裂谷盆地演化.pdf

卷Volume 21, 期Number 3, 总Total 85 矿物岩石 页Pages135- 145, 2001, 9, Sept, 2001J M I NERAL PETROL 华南新元古代裂谷盆地演化 Rodinia超大陆解体的前奏 王 剑, 刘宝王君, 潘桂棠 中国地质调查局成都地调中心,四川 成都 610082 【摘 要】 沉积学研究表明,华南新元古代沉积盆地具典型裂谷盆地沉积演化特征。代表 裂谷盆地早期形成阶段的成因相组合有冲洪积相组合、 陆相或海相火山岩及火山碎屑 岩相组合、 滨浅海相沉积组合、 淹没碳酸盐台地及欠补偿盆地黑色页岩相组合;而代表中、 后期形成阶段的成因相组合有滨岸边缘相至深海相组合,冰期冰积岩相组合、 碳酸盐岩 及碳硅质细碎屑岩相组合。华南裂谷盆地岩相古地理演化经历了5个重要的时期,整体上 反映了一个由陆变海、 由地堑2地垒相间盆地变广海盆地、 由浅海变深海、 盆地由小变大的 演化过程。裂谷盆地的形成经历了裂谷基的形成、 地幔柱作用与裂谷体的形成、 被动沉降 下拗与裂谷盖的形成三个阶段。华南裂谷盆地的形成演化与Rodinia超大陆在新元古代 时期的裂解作用密切相关,它是超大陆解体过程的一个重要组成部分。 【关键词】 华南;新元古代;裂谷盆地;相与古地理; Rodinia超大陆 中图分类号 P53414 文献标识码A 文章编号 1001- 6872200103- 0135- 11 收稿日期 2001- 05- 28 基金项目国家自然科学基金重点项目编号 40032010及面上基金项目编号 49972046联合资助项目 作者简介王 剑 博士 男39岁 岩石学专业 研究方向沉积学及沉积大地构造 0 引言 华南是指我国地理分区上秦岭2大别以南、 川滇 “三江”怒江、 澜沧江、 金沙江以东的中国南方地区 图 1 。华南新元古代沉积盆地依据其基底构造、 沉 积建造及地层组合特征等可划分为扬子区由扬子 东南缘及扬子西缘组成与华夏区。扬子区可进一 步划分为①川滇分区1 包括川西南与滇中地 区;②湘桂分区2 主要包括桂北、 湖南及黔东南 地区;③江南隆起分区3 主要指位于浙北与湘 桂分区之间的赣北皖南地区,相当于俗称的 “江南岛 弧” 带[1];④浙北分区4。华夏区˚不再细分。 以上各分区同时代表了相应的次级沉积盆地图 1 。 近二十多年来,国内外地质学家对华南大地构 造机制提出了多种模式[1 ～8]。王鸿祯等认为, 华南由 扬子与华夏二个主要的地质构造单元组成[4, 9 ～13], 图1 华南中新元古代地层分布及次级盆地划分 据刘鸿允等, 1991;刘宝王君等, 1994;王鸿祯等, 1985、1994修编 1.中元古界地层冷家溪群、 四堡群、 双桥山群、 上溪群、 双溪坞群、 崆岭群、 会理群及昆阳群 ; 2. 新元古界地层震旦系板溪群、 丹州 群、 高涧群、 泥市群、 登山群、 历口群及河上镇群 ; 3. 断裂; 4.消减带; 5.推测消减带; 6.次级盆地编号;.扬子地块;1.川滇次级 盆地;2.湘桂次级盆地;3.江南隆起次级盆地;4.浙北次级盆地;˚.华厦地块 Fig. 1 Si mplified map show ing the outcorpsofM eso2N eoproterozoic strata,main plate2scale tectonic zones and basin subdivision in southern Chinamodified from L iu Hongyunet al, 1994;W ang Hongzhenet al, 1985, 1994 1. M esoproterozoicLengjiaxi Group and its equivalents Sibao Group, Shuangqiaoshan Group, Shangxi Group, Shuangxi wu Group, Kongling Group, Huili Group and Kunyang Group; 2. NeoproterozoicSinian plus Banxi Group and its equivalents Danzhou Group, Gaojian Group,N ishi Group,Dengshan Group,L ikou Group and Heshangzhen Group; 3. fracture Zone; 4. subduction zone; 5. inferred subduction Zone; 6. subbasin number;. Yangtze block;1. Chuandian subbasin;2. Xiang2Gui subbasin;3. Jiangnan ridge subbasin;4. Zhebei subbasin;˚. Cathaysia block 中元古末2新元古初、 青白口纪末2早震旦世初华南 先后经历了 “晋宁 期” 及 “晋宁˚ 期”二次造山运 动。刘宝王君等从岩相古地理研究出发[14],重证并补 充完善了 “残留盆地” 模式[15]“晋宁˚ ”850M a～ 800M a运动使扬子与华夏之间的华南洋在东段消 失并形成江绍缝合带,而此段以西仍然存在一个残 留盆地,且一直延续到了加里东期。 刘鸿允等提出了 新元古代 “大震旦” 的观点,其要点为[16]晋宁运动 900M a造山不整合面之上至寒武系底应为一个 同一构造层的 “大震旦系” 。80年代以来,许靖华等 提 出 了 一 个 与 我 国 一 般 认 识 大 相 径 庭 的 观 点[2, 3, 6, 8, 17, 18],其模式的焦点问题是,“板溪群” 是印 支期混杂岩而不是成层有序的前寒武纪正常沉积 岩。就这一问题,仅在1986～1998年就召开了三次 全国性的野外现场学术研讨会。 近年来,何科昭等先 后在赣东北蛇绿岩带中发现了含晚古生代放射虫硅 质岩[19, 20],重提赣东北存在一条印支期碰撞对接缝 合带,重新支持许靖华的 “板溪混杂岩” 模式,尽管许 本人都已承认至少这一混杂岩带的东段是前震旦纪 产物[8]。 有关皖南、 赣东北蛇绿岩带中古生代生物化 石证据目前己有不少明确的否证[21, 22]。 归结起来,上述模式都涉及到了对华南新元古 代沉积盆地性质的不同认识问题。 笔者自90年代以 来先后开展了滇中、 川西、 湘西北、 湘西南、 湘中、 鄂 西、 桂北、 赣东北、 赣西北、 皖南及浙北等地区的野外 调研工作,通过沉积盆地分析及沉积大地构造等研 究,从沉积学的角度证实了华南新元古代沉积盆地 演化与裂谷作用有关,从而提出了不同于前人观点 的华南新元古代裂谷盆地模式,并阐述了裂谷盆地 的形成演化与Rodinia超大陆解体的关系。 1 裂谷成因相 裂谷盆地的形成过程,通常要经历一个特定的 “构造2地层”演化过程,同时形成相应的成因相组 合。阶段1张裂中心张性断裂活跃、 环形盆地形成, 以冲洪积相及陆相湖泊等成因相组合为主,本阶段 以火山碎屑岩及火山岩发育为特征。阶段2断裂构 造活动、 地堑盆地形成,以黑色页岩相或蒸发岩相、 欠补偿盆地相及台地相沉积为特征。阶段3断裂构 631矿 物 岩 石2001 造活动较弱,以稳定的进积2退积沉积为主,形成从 大陆边缘滨岸带至大陆坡的碳酸盐岩沉积序列及碎 屑岩沉积序列,或二者的混合沉积序列。 沉积学研究表明,华南新元古代盆地具备上述 典型裂谷盆地沉积序列,各次级盆地剖面演化序列 上均大致由以下4个主要演化阶段的裂谷特征沉积 成因相组合构成图2阶段.冲洪积相组合、 滨 浅海相沉积组合、 陆相海相火山岩及火山碎屑岩 相组合、 淹没碳酸盐台地相组合、 欠补偿盆地黑色页 岩相组合;阶段˚.海相陆相火山岩及火山碎屑 岩相组合、 滨岸边缘相至深海相组合;阶段.冰期 冰积岩相组合;阶段.碳酸盐岩相、 碳硅质细碎屑 岩相组合。 各演化阶段重要成因相组合特征简述如下。 1. 1 冲积Fl、 洪积相A l夹火山碎屑岩相 CV E组合 华南新元古代沉积盆地演化的一重要特征是 盆地的充填一般是从冲洪积相开始的,且与中元古 图2 华南新元古代裂谷盆地演化阶段与相应的成因相组合 裂谷成因相组合.冲洪积相组合;陆相或海相火山岩及火山碎屑岩相组合;滨浅海至淹没碳酸盐台地及欠补偿盆地黑色有机质页 岩相组合;˚.海相或陆相火山岩及火山碎屑岩相组合、 滨岸边缘相至深海相组合;.冰积岩相组合;.碳酸盐台地、 碳硅质细碎屑 岩相组合;沉积相A l .洪积相; Ba.次深海相; Be.浅滩相; CGD.大陆冰川碎屑流相; CP.碳酸盐台地相; CVE.大陆火山碎屑岩相; Fl . 河流相; Fs.前滨相; GDF.冰水深海扇; G.海湾; GGF.冰海重力流相; Gla.冰湖相; Glg.冰水 湖相; Gsh.冰海大陆架相; Gsl . 冰海大陆斜坡相; GTF.冰海潮坪相; Lg. 湖相; M v.海相火山岩; N s.近滨; OP.开阔台地相; RP.局限台地相; SB.欠补偿盆地相; Sh. 大陆架; Sl .大陆斜坡; Tf.潮坪; VEE.火山溢流相熔岩 Fig. 2 Sedi mentogenic facies profiles and regional correlation of the N eoproterozoic strata in South China 界四堡群及相应地层呈角度不整合接触关系。晋宁 运动后,扬子与华夏对接碰撞造山,形成了具独特意 义的华南 “格林威尔” 造山带及统一的华南古大 陆[23, 24]。经过长期的风化剥蚀之后,华南部分地区 开始广泛接受冲洪积相沉积,并被紧接而至的移地 滨相沉积所超覆。 从华南盆地冲积、 洪积相分布范围 与时限来看,冲洪积相以河流冲积相为主分布较 广泛,其时间范围有二个期次,一是新元古代早期初 白竹组2石桥铺组2骆家门组沉积期初 , 冲洪积相 分布在湘桂与浙北两个次级盆地图2, C, D, G ; 二是新元古代中期初澄江组、 苏雄2开建桥组 及志棠组沉积期初 , 冲洪积相主要发育在川滇次级 731 第21卷 第3期王剑等华南新元古代裂谷盆地演化Rodinia超大陆解体的前奏 盆地图2˚,A ,B, G。河流相沉积往往以砂砾岩、 砂泥岩及泥岩组合为特征,洪积相则以巨火山岩砾 石及含砾泥质岩组合为特征,砾石成分复杂,通常为 下伏地层中元古四堡群及相应地层变质岩砾石、 火山岩砾石及花岗岩砾石。赣东北德兴张村乡西湾 村大畈小学剖面拔竹坑组登山群Pt3底砾岩中尚 发现有下伏地层双桥山群Pt2蛇纹岩砾石。桂北 罗城黄金剖面中,白竹组火山岩砾石大可达1. 2 m 2 m ,与下伏中元古界地层呈高角度不整合接触。 见二元结构、 叠瓦状构造、 交错层理、 沙纹层理、 水平 层理、 粒序层理、 脉状层理、 韵律层理等,铁泥质胶结 普遍,偶见钙质、 锰质及铁质结核。 陆相火山碎屑岩CV E组合与大陆裂谷作用 初期陆相火山爆发作用密切相关,以陆相火山碎屑 岩沉积为主,主要发育于湘桂次级盆地的石桥铺组 下段图2D,阶段、 江南隆起区次级盆地赣北 的落可山东组下部图2 W ,阶段。陆相火山碎屑岩 组合往往出现在火山岩相组合之中,呈夹层产出。 华 南盆地演化阶段主要以陆相或海相火山岩组合为 主,但在陆相火山岩组合中,往往夹有火山碎屑岩相 组合,如川滇次级盆地苏雄 开建桥图2B,阶段 ˚、 及叶家组图2F,阶段˚、 浙北次级盆地的上 墅组图2G,阶段˚等。 火山碎屑岩相通常由火山碎屑流、 大气降落沉 积、 灰去涌浪、 火山灰流及热气底浪流等五个主要的 成因亚相组成,与沉火山岩或与溢流岩相呈互层 状。 112 淹没碳酸盐台地相及欠补偿盆地相组合CP2 SB2BaG 与裂谷成因有关的沉积相除上述冲洪积作用之 外,倘有由于构造快速沉降、 海平面上升、 海侵作用 所形成的淹没碳酸盐台地相及欠补偿饥饿盆地相组 合。淹没碳酸盐台地以薄层状灰岩及向上变深演化 序列为特征,饥饿盆地主要由黑色炭质页岩相及含 黄铁矿砂页岩构造构成,沉积构造稀少,往往以水平 层理为主,黑色炭质页岩中往往可见大量黄铁矿结 核。 这一相组合主要发育在新元古代早期,区域上 主要分布在由湘桂次级盆地构成的地堑区内图 2C,D,阶段。以湘桂次级盆地为中心,形成了桂 北2湘中小区淹没碳酸盐台地及饥饿盆地沉积区。 湘 中石桥铺组2天井组在剖面相序上经过了一个由陆 相火山碎屑岩石桥铺组下段→冲洪积相石桥铺 组上段→滨海相天井组下段→碳酸盐台地天井 组中段至淹没碳酸盐台地天井组中段末→次深 海饥饿盆地天井组上段的过程图2D,阶段。 桂北小区期的湘中小区白竹2合桐组剖面相序上与 同期的湘中小区沉积演化相序十分相似,早期表现 为一次大的海侵,由下向上,由洪积相变滨海相、 海 水由浅变深、 碳酸盐台地变为淹没台地,最后形成一 个深水黑色炭质页岩欠补偿沉积盆地图2C,阶段 。 113 陆相海相火山岩组合冲积相 11311 溢流相V EE 溢流岩相与火山爆发碎 屑岩相密切相关,常与爆发岩相互层产出,主要见 于新元古代早期陆相火山岩演化旋回中,其中以川 西南苏雄组、 赣北落可山东组、 皖南叶家组、 浙北上墅 组最具代表性图2,˚,B, E, F, G。溢流相主要 由酸性流纹岩、 流纹斑岩及流纹质熔结凝灰岩与基 性玄武岩、 安山2玄武岩呈韵律状互层组成,其间夹 有少量火山碎屑岩及凝灰岩。酸性岩浆端元组分与 基性岩浆端元组分相互交替出现,构成了具大陆裂 谷环境特征的双模式火山系列。 11312 海相火山岩相组合M v 海相火山岩组合 主要为水下火山喷发岩系列,通常由熔岩、 枕状玄武 岩、 细碧岩及细碧角斑岩系列构成。 这一组合主要分 布于湘桂次级盆地图2˚ ,C 、 江南隆起区次级盆 地图2˚, F及浙北次级盆地图2, G , 分别以 三门街组、 叶家组及骆家门组为海相火山岩组合代 表。桂北新元古代中期˚三门街组最具代表性, 海相火山岩组合由一套层状、 似层状熔岩、 枕状玄武 岩、 细碧岩及细碧角斑岩系列夹热水沉积岩及正常 沉积岩构成,系水下喷发沉积形成。 1. 4 滨岸边缘相至深海相组合BeN s2Fs2Tf2G L g2OPRP2Sh2SlBa 华南沉积盆地从滨岸带至滨浅海、 次深海至深 海均发育齐全图2,˚, , 滨岸 浅滩2潮坪2 湖 海湾相广泛分布于除华夏次级盆地以外的整个 华南盆地,这些浅水相沉积以沉积结构构造十分发 育、 相标志明显为特征。 浅海陆棚相沉积结构构造较 发育,常见沙纹层理、 波痕、 韵律层理,岩层单层厚度 一般相对较薄。碳酸盐台地主要发育在新元古代晚 期陡山沱2灯影沉积期 , 这一时期碳酸盐台地广泛 发育于原南沱陆相冰川发育区,以扬子西缘川滇区 台地发育最好,而湘桂次级盆地、 江南及浙北等海相 冰川沉积区则以碳硅质细碎屑岩及页岩相沉积为 主。 碳酸盐台地相广泛发育有浅水沉积相标志,如交 错层理、 波痕、 泥裂、 鸟眼、 窗格孔、 薄纹层及发育有 各种形态的叠层藻类。华南新元古代末碳酸盐台地 还以普遍发育含磷、 锰、 硅质及碳质沉积层为特征。 831矿 物 岩 石2001 1. 5 冰碛岩相组合 新元古代末Rodinia超大陆的解体导致了全球 冰雪事件及接踵而至的生命起源事件的发生, Hoffman称前者为 “雪地球” 事件 [25], 而后者称之为 “生命大爆发” 事件[26, 27]。华南新元古代冰雪事件与 全球超大陆解体时期的 “雪地球”事件完全同步,它 是全球冰雪地球事件的重要组成部分,长安2南沱期 冰积岩具全球对比的特点一是其成因类型有大陆 冰川与海相冰川之分,从分布厚度来看,陆相冰积岩 厚度较小,而海相冰积岩及与之有关的沉积岩厚度 很大图3;二是大陆冰积岩分布局限,且在大陆冰 盖区缺失图 4 。冰积岩成因组合类型主要包括冰 海重力流相组合、 海相冰碛岩相组合、 大陆冰川泥石 流及陆相冰碛岩组合。 11511 冰海重力流相组合GGF2GDF 主要发育 于华南长安冰期图2, C,D , 以桂北长安组、 湘 中长滩组、 湘北江口组、 湘西北东山峰组及峡东长 阳古城组为典型代表。区域分布上,这套沉积物由 西向东逐渐变薄乃至尖灭,桂北长安厚可达2 186 m三江牛浪坡 , 至湖北长阳剖面厚仅数米。平面相 序展布则由冰海重力流、 冰水深海扇逐渐过渡为冰 滨海、 冰水 湖及冰水湖泊相。剖面序列上,冰海重 力流成因相一般组合由大陆斜坡浊积岩、 深海浊积 扇、 深切水道等构成,各种重力流成因相结构构造 发育。 值得指出的是,江南隆起区、 浙北、 扬子西缘川 滇区这一时期均为大陆冰盖所覆盖,因而缺失了可 与长安期沉积地层相对比的沉积记录,形成了无沉 积记录的大陆冰川缺失间断面表 1 。 11512 海相冰碛岩相组合GTF2Glg2Gsh2Gsl 海相冰碛岩相组合主要发育于南沱冰期图2,, C,D, F, G , 分布于湘桂次级盆地、 浙北次级盆地、 江南次级盆地及华夏次级盆地的部分地区,以泗里 口组、 洪江组、 雷公坞组及埃岐岭组下段为代表,这 些海相冰碛岩一般以灰2灰黑色块状泥砾岩为主,砾 表1 华南新元古代沉积盆地层序地层划分 Table 1 Sequence stratigraphic correlation of the Neoproterozoic successionsafterWang andL i, 2001 石成分复杂,砾石表面偶见冰擦痕等,“落石” 及 “泥 包砾” 现象较为普遍。 11513 大陆冰川泥石流及陆相冰碛岩组合CGD2 Gla 这一成因相组合主要分布在由川滇区及江南 隆起区所构成的二个地垒区内图2,,A ,B, E。 川滇次级盆地区大陆冰川泥石流CGD及大陆冰 931 第21卷 第3期王剑等华南新元古代裂谷盆地演化Rodinia超大陆解体的前奏 川湖泊相Gla以滇中南沱组下段及川西南列古六 组为代表,剖面相序上往往表现为冰碛岩与下伏地 层呈明显的侵蚀、 削切接触关系,如四川盐边新坪龙 头桥惠民组相当于南沱组与下伏中元古小坪组呈 侵蚀角度不整合接触,石屏大桥冰碛岩与下伏澄江 组呈侵蚀角度不整合接触。 常具冰擦痕、 冲刷2充填、 逆2正粒序、 透镜状砂砾体等构造,砂体中砂岩的概 率累积粒度曲线与冲积扇特征极为类似[28]。 2 裂谷盆地岩相古地理演化 建立在成因相分析及野外岩相填图基础之上的 华南新元古代沉积盆地古地理演化大致经过了以下 5个重要时期。 211 新元古代早期图2, 即白竹2石桥铺2骆家门组沉积期至合桐2天井2 虹赤村组沉积期。 这一时期初古地理面貌以 “两垒夹 两堑” 为特征,即川滇、 江南隆起区为两垒,湘桂及浙 北次级盆地区为两堑,构成了具裂谷盆地特征的古 地理格局。 湘桂及浙北地堑区沉积作用以洪积扇、 河 流2滨岸海为主,而川滇及江南隆起地垒区则为古 陆剥蚀区,华夏区则为相对较深水沉积区。 随着全区 海平面的上升及海侵范围的扩大,至合桐2天井2虹 赤村组沉积期,湘桂次级盆地由白竹期的陆相、 滨海 及淹没碳酸盐台逐渐演化为欠补偿型饥饿盆地;浙 北次级盆地则由骆家门早期大陆环境遂渐过渡为虹 赤村期滨浅海;川滇及江南隆起地垒区除赣东北发 育有落可山东组陆相火山岩系列外,其余大部分地区 仍保持垒区古陆剥蚀特征,缺乏这一时期的沉积记 录。 212 新元古代中期 即苏雄 开建桥2三门街2叶家2上墅及相应地层 沉积期图2,˚。这一时期仍然保持了具裂谷盆地 特征的地垒2地堑相间的古地理面貌图 5 。上扬子 古陆、 江南隆起区为两垒,川滇、 湘桂及浙北次级盆 地区为三堑,构成了“三堑夹两垒” 的古地理格局。 地堑盆地以陆相或海相火山岩盆地为主,其中,川 滇、 浙北及江南为陆相火山岩盆地,而湘桂为海相火 山岩盆地及滨浅海盆地,华夏仍保持浅海2次深海环 境。本期末之后的拱洞组及相应地层组如五强溪、 莲沱、 休宁等沉积期以广泛海侵、 陆地缩小海域扩 大为特征,除华夏为深海外,整个华南以滨浅海为 主。 213 新元古代小冰期及间冰期 即长安2长滩2古城组及相应地层沉积期图2, 、 图 4 。华南大部份地区以大陆冰川覆盖区缺失 沉积为特征,这些地区包括川滇、 中上扬子、 江南、 浙北等,它们缺失了可与长安组及相应地层相对比 的同期沉积。 湘桂次级盆地为冰川大陆架或边缘海, 华夏区则为冰水大陆架及次深海盆地。本期末在湘 桂盆地发生了短暂的海侵,海岸线向东推至江南隆 起区的西缘如峡东 , 这一时期沉积物以富禄2湘锰 组及相应间冰期沉积序列为代表。 214 新元古代大冰期 即南沱组沉积期图2,、 图 3 。 南沱冰期为华 南陆相与海相冰川沉积、 冰水滨浅海至冰水次深海 沉积期,川滇及黔北地区以大陆冰川堆积古地理概 貌为特征;湘桂次级盆地及浙北次级盆地以海相冰 川沉积为主;江南隆起区次级盆地区或为古陆剥蚀 区、 或为陆相冰川堆积地貌。 这一时期华夏区则为远 岸冰水浅海及次深海。 215 新元古代末期 即陡山沱灯影组沉积期图2,、 图 6 。 这一 时期海侵作用使整个华南连成一片,川滇、 江南及浙 北为广阔的碳酸盐台地沉积区,湘桂次级盆地为次 深海2深海碳、 硅、 泥沉积盆地,而华夏区则为大陆架 至深海陆源碎屑沉积海盆。 华南新元古代沉积盆地的古地理变迁,充分展 示了它具早期大陆裂谷演化的特点。 整体上,盆地的 形成与演化经历了一个由陆变海、 由地堑2地垒相间 盆地变为相互联通的广海盆地、 由浅海变深海、 盆地 由小到大的演化过程。裂谷中心带呈“V “字型分别 沿北东向扬子东南缘及南北向扬子西缘展布。 新元古代早期,由川滇、 江南隆起区构成两垒,而湘 桂及浙北次级盆地区构成两堑,形成 “两垒夹两堑” 的古地理面貌。 新元古代中期,华南仍然保持着地垒 2地堑相间的格局,但地堑区范围扩大,由川滇、 湘桂 及浙北次级盆地区构成三堑,上扬子古陆、 江南隆起 区构成两垒,形成了“三堑夹两垒” 的古地理景观。 至新元古代末期,华南沉积盆地己连成一片,形成了 一个稳定的大陆边缘海。 依据上述沉积相对比分析,结合层序地层划分 表 1 [29], 建立华南新元古代地层划分对比如表2 所示。 从表1、 表2可以看出 1 板溪群是成层有序 的新元古界正常沉积岩,从湘西北至湘南,由冲洪积 相逐渐过渡为边缘滨岸相2浅海相2深海相。2板溪 群与莲沱组不是上下接触关系,也不完全是 “同期异 相” 关系,两者拥有等时的顶界面、 不等时的底界面。 041矿 物 岩 石2001 图3 华南新元古代冰期南沱组沉积期岩相古地理 OL.古陆; CGD.大陆冰海; GL i . 冰海冰岸相; GSh.冰海陆架相; GSh2GBa.冰海陆架相2冰海次深海 Fig. 3 Sedi mentary facies and palaeogeographicmap of South China in the N antuo stages of the N eoproterozoicSee Fig. 5 for the section names 图4 华南新元古代长安2长滩2古城组沉积期岩相古地理剖面位置见图 5 CG1.大陆冰盖; GBa.冰海次深海; GTF. 冰水潮坪相冰海潮坪相; GSh.冰海陆架相 Fig. 4 Sedi mentary facies and palaeogeographicmap of South China in the Chang′an2Changtan2Gucheng stage of the N eoproterozoicSee Fig. 5 for the section names 一般说来,板溪群上部的拱洞组或莫滨组渫水河 组应该可与莲沱组相对比。3湘桂及华夏以外的 华南绝大部分地区在长安富禄组沉积期因大陆冰 盖覆盖而缺失了可与长安富禄组沉积相对比的地 层单元。 3 华南裂谷盆地沉积演化动力学 模式 裂谷打开过程中,形成了包括火山岩及火山碎 141 第21卷 第3期王剑等华南新元古代裂谷盆地演化Rodinia超大陆解体的前奏 图5 华南新元古代中期苏雄 开建桥2三门街2叶家2上墅组沉积期岩相古地理图 1.云南石屏关子坡; 2.云南晋宁王家湾; 3.云南陆良牛头山; 4.四川会理孔明寨; 5.四川甘洛苏雄2凉红; 6.广西融水三防; 7.广西龙 胜三门街; 8.湖南隆回石铺; 9.湖南石门杨家坪; 10.湖北峡东; 11.湖南益阳沧水铺; 12.江西修水观音阁; 13.江西武宁城北; 14.江 西弋阳登山; 15.浙江开化西坑口; 16.浙江萧山河上镇; 17.江西广丰; 18.江西新余白沙; 19.湖南资兴滁口; 20.湖南桂阳泗洲山; 21.安徽兰田; OL.古陆; Sh2Ba.浅海2次深海; L i2 Sh. 海岸带2浅海; Sl .大陆斜坡; CVB.陆相火山岩盆地; SVB.海相水下火山岩盆地 Fig. 5 Sedi mentary facies and palaeogeographic map of South China in the SuxiongKaijianqiao2Sanmenjie2Yejia2 Shangshu stage of theM iddle N eoproterozoic 1. Guanzipo, Shiping, Yunnan; 2. W angjiawan, Jinning, Yunnan; 3. N iutoushan, Luliang, Yunnan;4. Kongm ingzhai, Huili, Sichuan; 5. Suxiong2L ianghong, Ganluo, Sichuan; 6. Sanfang, Rongshui, Guangxi; 7. Sanmenjie, Longsheng, Guangxi; 8. Shiqiaopu, Longhui, Hunan; 9. Yangjiaping, Shi men, Hunan; 10. Xiadong, Hubei; 11. Cangshuipu, Yiyang, Hunan; 12. Guanyinge, Xiushui, Jiangxi; 13. W uning, Jiangxi; 14. Dengshan, Yiyang, Jianxi; 15. Xikengkou, Kaihua, Zhejiang; 16. Heshangzhen, Xiaoshan, Zhejiang; 17. Guangfeng Jiangxi; 18. Baisha,Xinyu,Jiangxi; 19. Chukou, Zixing,Hunan; 20. Sizhoushan, Guiyang,Hunan; 21. Lantian,Anhui 表2 华南新元古界地层对比图 Table 2 Stratigraphic correlation of the Neoproterozoic strata in South China 241矿 物 岩 石2001 图6 华南新元古代晚期末陡山沱组灯影组沉积期岩相古地理剖面位置见图 5 Sh. 浅海相; Sh2 Sl . 浅海相2大陆坡; CP.碳酸盐台地相; Sl2Ba.大陆坡2次深海相; TF2Lg.潮坪2 潮相 Fig. 6 Sedi mentary facies and palaeogeographicmap of South China in the Doushantuo and Dengying stages of the L ate N eoproterozoicSee Fig. 5 for the section names 屑岩组合在内的特定的裂谷沉积成因相序列。总体 看来,华南裂谷盆地剖面序列从下至上由三个大的 构造2地层单元组成,即裂谷基、 裂谷体及裂谷盖三 部分。 华南裂谷盆地形成的动力学过程,也就是这三 个部分的形成与相互作用的动力学过程。 311 裂谷基的形成阶段 裂谷基的形成经过了以下两个过程①中元古 末至新元古代初,“晋宁2四堡” 运动使古华南洋关 闭,华夏地块与扬子克拉通碰撞。②新元古代早期, 华南 “晋宁2四堡” 造山带以剥蚀作用为主[30]。 312 地幔柱作用与裂谷体的形成 L iet al提出华南裂谷盆地的形成经历了由热 地幔柱作用引起的基性2超基性岩及花岗岩的侵入、 地壳拉伸断裂等过程[31]。华南新元古代早期地幔柱 作用及其热点活动引起的基性、 超基性岩墙侵位时 间大约在830M a至820M a期间[32],几乎与之同时 华南开始发生大规模花岗岩侵入作用。由于地幔柱 上隆引起的地壳侧向拉伸作用形成了华南呈 “V” 字 型展布的裂谷盆地雏型。其后的裂谷充填作用形成 裂谷盆地主体,它以裂陷沉积、 块体差异沉降及火山 作用为特征,反映在沉积物分布不连续、 陆海古地 理单元差异大等。这一阶段可以划分为三个亚阶段 期 ①磨拉石2复理石及少量火山岩沉积期,相当 于丹州群下部及河上镇群下部沉积期,江南及川滇 地垒结构区缺失沉积。 ②火山岩、 火山碎屑岩堆积充 填期 , 相当于三门街2叶家2上墅2井潭组火山岩喷 发期,是裂谷盆地的主要裂陷、 沉降期,其演化阶段 在815M a～800M a之间[31]。 ③磨拉石2复理石及早 期冰碛岩堆积期 , 相当于拱洞2五强溪2莲沱组沉 积期及长安富禄冰期及间冰期沉积期。推断这 一 时 期 的 时 间 间 隔 应 在750 M a～810 M a之 间[16, 33]。 313 被动沉降下拗与裂谷盖的形成阶段 随着上升地幔物质的冷却与能量的消耗,大陆 裂谷带块体差异升降运动停止,并逐渐为被动的区 域性热沉降作用所取代,反映为形成广泛的海岸上 超沉积作用。裂谷盖的形成大致从南沱及其相应地 层沉积期开始。 新元古代末,裂谷盖几乎超覆了整个 华南早期存在的古陆,开始形成真正的盖层。 4 华南裂谷作用与Rodinia解体 的关系 Rodinia是中元古代末1. 3 Ga～1. 0 Ga形成 的一个全球性超级大陆[34 ～37]。研究表明, 新元古代 时期850M a～700M a发生的全球性裂谷作用, 341 第21卷 第3期王剑等华南新元古代裂谷盆地演化Rodinia超大陆解体的前奏 是引起Rodinia超大陆分裂解体的重要地质作 用[23, 24, 34]。 与华南新元古代裂谷沉积作用十分类似,南澳 阿德莱德A delaide,下同新元古代地堑沉降带为 典型的裂谷系沉积[38],并伴随少量火山岩及火山碎 屑岩沉积。阿德莱德裂谷系底部陆相沉积高角度不 整合于前阿德莱德界变质岩地层之上,其后由移地 滨岸相地层超覆,并逐步演化为滨浅海碳酸盐台地。 阿德莱德陆相火山作用具明显的双模式特征,火山 凝灰岩的锆石SHR I M P U2Pb年龄为802 M a[39], 与华南裂谷盆地早期火山作用时限及特征可相对 比。Sturtian中期为澳大利亚新元古代第一冰期, 而M arinoan中期冰碛岩则是Sturtian冰期后的另 一次冰碛岩堆积。 由上可以看出,南澳阿德莱德裂谷系演化史无 论是地层层序还是火山及M arinoan之前的冰川事 件,都与华南裂谷演化史有很好的相似之处,反映了 二者在新元古代裂谷盆地演化早2中期具有十分密 切的联系L iet al, 1995, 1996, 1999。中、 澳两大陆 新元古代的裂谷发育历史与北美西部新元古代盆地 演 化 史 也 极 为 相 似[40],因 而 再 次 证 明 华 南 在 Rodinia的解体过程中扮演过重要角色。 5 结论 华南新元古代裂谷盆地性质的确定是本文沉积 学研究的基本结论。 正如引言中所提及的那样,这一 结论是解答诸如板溪群性质问题、 区域地层对比问 题、 冰川事件等诸多华南地质问题的钥匙。 从新元古 代开始,华南裂谷盆地形成,且一直延续到了显生 宙。新元古代的沉积下限年龄因华南裂谷盆地打开 时古地理位置不同而各有所异。Rodinia超大陆时 期,华南可能是连接澳大利亚2劳伦及西伯利亚的纽 带,华南新元古代裂谷盆地的形成、 演化,是整个 Rodinia超大陆解体过程的一个重要组成部分。 致谢本文第一作者在野外及室内工作中始终 得到了西澳大学李正祥研究员的帮助与指导,此外, 野外工作先后还得到了中国地质大学张世红教授、 张传恒副教授、 湖南地勘局四零三地质队吴昌炽高 工、 宜昌地矿所胡宁副研究员、 广西地勘局区调院王 汉荣高工、 李孝全高工、 云南地勘局地质研究所欧阳 麟高工、 江西地勘局科研所符鹤琴高工、 安徽地勘局 三三二地质队余心起高工、 浙江地勘局区调院包超 民高工、 中科院广州地化所李献华博士、 周汉文博 士、 成都地矿所李忠雄副研究员、 余谦副研究员及高 大发工程师等的协作与帮助;室内工作得到了成都 地矿所高大发及黄志英工程师等的帮助;成都理工 大学曾允孚教授、 陈洪德教授等、 广州地化所李献华 博士等对论文初稿的修改提出了十分有益的建议, 在此一并致以衷心的感谢。 参考文献 1 郭令智,施央申,马瑞士等 1 江南元古代板块运动和岛弧构造的形成和演化[A ]1 国际前寒武纪地壳演化讨论会论文集一 [C ]1 北京 地质出版社, 1986 30～371 2 许靖华 1 薄壳板块构造模式与冲撞造山运动[J ]1 中国科学B辑, 1980, 11 1 081～1 0891 3 许靖华,孙枢,李继亮 1 是华南造山带而不是华南地台[J ]1 中国科学B辑, 1987, 2 1 1071 4 王鸿祯 1 中国地质构造发展的主要阶段[J ]1 地球科学, 1982, 3 155～1771 5 王鸿祯,从中国东部前寒武系岩系发育论中国东部大地构造分区[J ]1 地质学报, 1995, 3541 6 李继亮,孙枢,许靖华等 1 南华夏造山带构造演化的新证据[J ]1 地质科学, 1989, 3 217～2261 7 刘宝王君,许效松 1 中国南方古大陆沉积地壳演化与成矿[M ]1 北京科学出版社, 19931 8 HsK J. Tectonic facies in an archipelago model of intra2plate orogenesis[J ]1GSA Today, 1994, 4 289～2931 9 王鸿祯等 1 华南地区古大陆边缘构造史[M ]1 武汉武汉地质出版社, 19861 10 王鸿祯 1 论中国前寒武纪地质时代及年代地层划分[J ]1 地球科学, 1986, 115 447～4531 11 王鸿祯,刘本培,李思田 1 中国及邻区大地构造单元及构造发展阶段[A ]1 王鸿祯等 1 中国及邻区构造古地理及生物古地理[C ]1 武汉 中国地质大学出版社, 19901 12 W ang H Z, Q iao X F. Proterozoic stratigraphy and tectonic framework of China[J