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。     

扬子陆块东南缘南华纪地层对比

扬子陆块东南缘的南华纪地层剖面众多 ,依据我国南华系与国际上“成冰系”相对应的原则 ,选择了其中 5条具代表性的剖面进行对比研究后认为 :扬子东南陆缘的冰川事件序列为长安冰期、富禄 (莲沱 )间冰期、古城冰期、大塘坡间冰期、南沱冰期 ;鄂西一带缺失长安冰期沉积 ;长安组的底界可定为南华系的底界 ,南沱组 (或洪江组 )的顶界可定为南华系的顶界 ;上下统的分界在莲沱组 (或富禄组 )与古城组之间 ;以冰川事件为主线 ,结合同位素年龄值 ,探讨了组与组跨相区对比中存在的问题以及南华系的年限。     

华南陆块均衡重力状态及其地质意义

重力均衡是一普遍的地球物理现象,可为区域深部构造、岩石圈形变、地壳结构以及应力场状态研究提供参考信息,是研究地壳内部结构和划分大地构造单元的重要方法之一。华南陆块是欧亚板块重要组成部分,也是我国矿产资源“大粮仓”,虽然对华南陆块的研究已持续近百年,但在构造、成矿等诸多地质问题上仍存在较大争议。为了解华南陆块均衡程度及其对构造、成矿的影响,本文尝试从均衡重力异常和均衡深度异常两个方面来探索。首先利用卫星布格重力计算得到了均衡剩余重力异常,然后利用高程和壳幔密度差计算了均衡深度异常。结果表明华南陆块大部分区域地壳处于均衡状态,相对正均衡异常主要位于东部沿海地区和武陵山一带,相对负均衡异常反映了秦岭—大别造山带、江南造山带及华南陆块西缘造山活动。地震多沿正、负均衡深度异常的转换带或梯度带发生,认为这些地带通常为深部构造转换部位,应当成为地震活动研究关注的重点区域。均衡剩余重力异常也间接约束了不同类型金属矿床分布,正均衡剩余重力异常区多分布地幔来源金属矿床,而负均衡异常区则多产出壳源相关金属矿床。     

华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启时间新证据

苏雄组为华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启初期的火山喷发产物,其形成时限可为制约裂谷盆地开启时间提供新证据。本文对川西汉源九襄地区新元古代苏雄组流纹岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定。结果显示,测试样品锆石U-Pb谐和年龄为853 ±2 Ma（N=13;MSWD=3.1）,加权平均年龄为853 ±4 Ma（N=13;MSWD=2.2）。新的年龄数据表明,苏雄组的底界年龄应该下延至ca. 850 Ma,扬子西缘新元古代裂谷盆地开启时间应更改为ca. 850 Ma,与全球超级地幔柱上涌和Rodinia超大陆裂解时间基本同步。     

华南陆块陆内成矿作用的一些科学问题

华南陆块由扬子地块和华夏地块组成,是全球罕见的世界级多金属成矿省,成矿潜力巨大。华南陆块的形成和演化,受到了很有特色的陆内大陆动力学过程的影响,其中的晚古生代地幔柱成矿系统、中生代大面积低温成矿系统、中生代大花岗岩省成矿系统等陆内成矿系统,在全球背景中很有特色,是全球研究陆内成矿作用的理想基地。对华南陆块地质历史时期的大陆动力学过程如何制约上述成矿作用的发生,以往已开展不同程度的研究并取得重要成果。笔者在论述这些研究进展的基础上,提出了三大成矿系统需要进一步研究的一些科学问题。     

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解,碰撞、陆内造山,及伸展等作用影响,造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标,可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算,获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域,而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系,本文得到如下认识:(1)Te与地热场参数具有较好的相关性,但受浅部地壳被破坏,深部仍为克拉通地壳影响,导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂,Te较薄区域并不代表着地震频发区域,地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用,致使应力和能量积累较强;华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈...     

华北陆块、秦岭地块和扬子陆块构造演化的古地磁证据

通过对河北井陉和湖北宜昌、兴山的39个采样点、392个样品进行的古地磁测试,以及7个采样点、71个样品中的原生剩磁以及笔者前期研究结果,系统分析了三大块体的古地磁极位置、古地磁偏角以及古纬度自寒武纪以来的变化特征,并进行了古地理复原。研究表明,三块体为不同地质构造单元,寒武纪时,华北陆块、秦岭地块以及扬子陆块自北到南顺序排列于北纬2.9°、南纬5.5°以及南纬17.0°。秦岭地块北侧和南侧分别存在一古洋盆,此时华北陆块和扬子陆块相距约1400Km左右;三块体向北漂移的过程中伴随着旋转运动;三块体开始拼合的时间为晚二叠纪至早三叠纪之间,华北陆块和秦岭地块完全拼合的时间为早三叠纪至中三叠纪之间,三块体完全拼合的时间为中三叠纪至晚白垩纪之间;晚白垩纪以后,一体化的三块体继续向北漂移,并于第四纪到达现今地理位置。     

扬子陆块北缘地壳的钕同位素组成及其构造意义

本文报道了扬子陆块北缘主要地体的变质岩和沉积岩钕同位索组成。根据这些数据和陈江峰等已发表的皖南变质岩和沉积岩钕同位素数据可以初步获得一扬子陆块东段钕同位素地球化学图。该图表明，在晋宁运动期，扬子陆块的南北陆缘区均为构造岩浆活动带，南大别地体为北缘活动带之一部，佛子岭群是华北陆块南缘的复理石建造，其基底为较年青的火山．沉积建造．构造背景与弧后盆或弧前类似。大别山超高压片麻岩的原岩为具有非常古老(太古宙)物源区的沉积岩。     

华南扬子与华夏陆块古-中元古代基底地壳微量元素地球化学示踪探讨

从早期宙以垂向分异增长为主的思路出发,将华南扬子陆块和华夏陆块变质基底中相似岩类（陆源碎屑岩、变基性火山岩夹层和晋宁期花岗岩类）作为研究对象,选择了相容性接近的７对元素（Ｒｂ／Ｃｓ、Ｓｒ／Ｂａ、Ｔｈ／Ｕ、Ｎｂ／Ｔａ、Ｚｒ／Ｈｆ、Ｐｄ／Ｐｔ和Ｃｒ／Ｎｉ）作为示踪手段,对华南大陆古－中元古代基底的物源特征和后期演化进行了探讨,得出了几点初步认识：（１）扬子、华夏两陆块前元古宙“原始”地壳具有相近的物质     

大别造山带东段扬子陆块和华北陆块间缝合带的位置

大别山为扬子陆块和华北陆块之间的碰撞造山带.构造-岩石单元的岩石组成、同位素年代学资料和构造关系表明, 大别山东段主要由扬子陆块北缘不同变质程度的变质基底和少量浅变质盖层组成, 没有代表蛇绿混杂岩和华北陆块南缘古生代活动大陆边缘的火山-侵入岩建造.各主要构造-岩石单元间的界线为超高压变质岩折返过程中形成的伸展型剪切带, 大别山北部的伸展-逆冲推覆构造也是超高压变质岩折返过程中伸展构造的一部分, 其中不存在具有缝合带意义的重要构造界线.因此, 在大别山东段, 华北陆块和扬子陆块间的缝合带既不是水吼-五河剪切带, 也不是磨子潭-晓天断裂.根据地球物理资料推测, 南北陆块间的缝合带应分布在信阳-舒城断裂的前缘, 但现在覆于合肥盆地中新生代沉积之下.      

新元古代扬子—华夏陆块拼合带：来自华南重磁异常的启示

扬子和华夏两大陆块是构成华南大陆的最基本单元, 但它们的拼合带位置（尤其是西延位置）是人们长期争论的焦点。本文以国家专项“深部探测技术与实验研究”探测得到的深反射地震剖面以及华南大陆的地质资料为约束, 对重、 磁异常作地壳构造融合解译, 追踪扬子—华夏陆块拼合带。由于华南大陆广泛发育具有剩磁多期、 多类的火山—侵入岩, 本文将磁异常换算为受剩磁影响小的解析信号作构造解译, 减小剩磁造成的地质解释偏差。研究认为, 扬子与华夏两陆块的拼合带东界为鹰潭—萍乡—衡阳—贺州—北海一线, 而西界为宜昌—张家界—铜仁—都匀—百色一线, 鹰潭以东和以北的拼合带位置因为受大规模岩浆岩的干扰而不清。     

扬子陆块西南缘3.8 Ga碎屑锆石及其地质意义

古老锆石和岩石的发现,是探索地球早期地质演化的关键.为进一步揭示扬子陆块基底物质组成和早期地壳形成演化,采用LA-ICP-MS锆石微区U-Pb测年,对扬子陆块西南缘禄丰地区东川群变质砂岩进行了年代学研究,发现3 822±21 Ma的古老碎屑锆石.这是目前在扬子陆块获得的第2颗>3.8 Ga的古老锆石,也是目前在该地区发现的最老锆石.变质砂岩碎屑物质主要包括4个峰值年龄（~2 320 Ma、~2 162 Ma、~2 036 Ma和~1 915 Ma）,2颗最年轻的锆石年龄基本限定了东川群早期最大沉积时限,与区域上火山岩时代相吻合.另外还包含少量中-晚太古代（2.6~2.9 Ga）和始太古代（3.7~3.8 Ga）的碎屑物质.Hf同位素组成显示这些碎屑锆石具有不同成因,其中2 674~3 822 Ma的碎屑锆石总体具有正的ε_Hf（t）值和2.9~3.9 Ga的两阶段模式年龄,暗示扬子陆块在冥古宙-古太古代时期就有一定规模的新生陆壳分布.古元古代（1.9~2.4 Ga）的岩浆活动除有少量古元古代（2.3~2.4 Ga）新生地壳组分熔融外,大多为太古宙（2.5~3.7 Ga）古老地壳部分熔融.中元古代更多表现为古老地壳的熔融和物质再循环.研究结果为深化扬子陆块早前寒武纪地质演化认识提供了新资料.      

扬子陆块东南缘海相油气勘探前景

扬子陆块东南缘震旦纪—中三叠世海相地层发育在华南板块早、晚两期陆内裂谷盆地演化的巨型旋回中。该区层序地层发育了13个超层序和94个层序,其中第3个超层序(下寒武统)和第12、13超层序(二叠系)的海侵层序组是该区主要的烃源岩层位。烃源岩发育的有利相带为台盆相或受局限的台地相、外陆棚相、深水盆地相。已在江苏句容、江西萍乡—乐平、广西十万大山等地发现多处油气显示。经对油气资源的初步评价,扬子陆块东南缘海相地层的油气远景资源量超过20×10~8t 油当量。认为上古生界石炭系一二叠系海相—海陆交互相地层是该区的主要勘探目的层系,面积达40×10~4 km~2的扬子东南裂谷盆地带(江苏句容常州—江西乐平萍乡—广西十万大山海相地层分布带)是中国南方较有前景的海相油气勘探领域之一。建议加强该带海相石油及其伴生气、裂解气、海陆交互相煤系及其煤成气、煤层气的联合勘探研究工作。     

扬子陆块庙湾蛇绿岩中橄榄岩的同位素年代学及其构造意义

扬子陆核崆岭高级变质地体内出露一套强变形的基性-超基性岩岩石组合, 主要呈似层状、透镜状分布于崆岭群中, 该套变基性-超基性岩组合对扬子陆块早期构造演化过程具有重要意义.通过同位素稀释法(isotope dilution thermal ionization mass spectrometry, 简称ID-TIMS)获得该套岩石组合中蛇纹石化方辉橄榄岩全岩Sm-Nd等时线年龄为1063±12Ma, 说明Sm-Nd同位素体系可用于对超低含量、发生强蚀变作用的超基性岩样品进行定年.样品Nd同位素组成相对均一(ε_Nd(t)值为6.90~7.32), 表明形成于封闭体系中, 其对应Nd同位素两阶段模式年龄为1.13~1.09Ga, 与形成年龄接近, 说明来自亏损软流圈地幔部分熔融.结合区域上已有的中元古代末期到新元古代早期构造岩浆事件研究, 认为在该时期扬子陆块可能由多个微陆块组成, 就扬子陆核而言, 其与扬子陆块西侧之间很可能存在分隔的大洋.      

扬子陆块西缘安益南华纪火山岩的厘定及其地质意义

扬子陆块西缘安益大湾山地区出露一套由变质玄武岩等组成的变质基性火山岩,前人将其归为中元古界,并作为寻找磁铁矿的主要对象。调查发现,安益大湾山变质基性火山岩与下伏浅变质岩系间发育一套稳定沉积的砾岩。应用LA-ICP-MS技术对其底砾岩之上最底部的变质玄武岩进行了锆石U-Pb年龄测定,获得了781.3±1.9Ma的岩浆锆石~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值和1008±14Ma、1142±15Ma、2714±10Ma的继承性岩浆锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄,指示该套变质基性火山岩形成于南华纪,并将其从浅变质岩系中解离出来,对比为澄江组。继承性锆石年龄数据指示,扬子地块西缘安益地区存在新太古界和中元古界物质记录。结合前人研究成果和近来获得的年龄数据,将滇中澄江组的时代界定于820～740Ma,并将南华系的底界界定于820Ma。大湾山中-大型磁铁矿产于扬子地块西缘澄江组的变质基性火山岩中,其主成矿期为南华纪,可能属于热液氧化物-铜-金矿床。     

扬子陆块西部古隆起演化及其对郁南运动的反映

寒武纪—奥陶纪之交的郁南运动是华南重要构造事件,但以往研究与认识局限于中国东南部。同期构造运动对扬子陆块的影响尚不明确,制约了对郁南运动的全面理解。本文以扬子陆块西部为例,分析芙蓉统(末寒武统)至下奥陶统地层接触关系,特别是地层不整合面分布,重建了古隆起演化过程并初步探讨其机制;在各期沉积相和岩相古地理演化基础上,总结了盆山耦合与沉积响应特征。结果表明:寒武纪—奥陶纪之交的构造运动在扬子陆块西部有显著表现,反映为大规模古隆起形成、相对海平面和沉积相配置变化;其机制与克拉通边缘基底古陆对地壳位移、变形的阻挡有关,从板块尺度上看,可能是扬子陆块东南侧构造挤压在陆块西部的同步响应。据此笔者提出,寒武纪—奥陶纪之交的华南存在广义的、可对比的"郁南运动",可能是早古生代构造—盆地性质由拉张向挤压转型的重要节点。     

华北与扬子陆块的碰撞时代及过程

秦岭—大别山造山带是我国东部华北陆块与扬子陆块相互碰撞形成的。它作为我国东部天然地质界线历来受到国内外学者重视。尤其近年来在大别山及其东延部分(苏—鲁地体)发现了柯石英和金刚石,使它成为世界上最大的超高压变质带并引起广泛注意和兴趣。确定这两大陆块的碰撞时代及过程是认识秦岭—大别山造山带形成演化机制及中国东部大陆形成演化历史的关键。然而正是在这一关键问题上地质学界存在着明显的认识分歧。国家自然科学基金资助项目“华北与扬子陆块的碰撞时代”(编号:4870188)及“秦岭造山带多期蛇绿岩识别”(编号:49070165)正是试图通过对与碰撞造山运动有关的高压变质岩(榴辉岩、蓝片岩)及蛇绿岩的同位素年代学和地球化学研究以求为解决这一重要地学基础研究课题做出贡献。经过近六年的工作,在认识华北与扬子两大陆块碰撞时代和过程以及合柯石英榴辉岩的成因方面取得了重要进展。     

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。     

扬子陆块震旦—寒武系磷矿成矿区带划分和找矿远景

扬子陆块区磷矿资源丰富,矿产勘查和科研资料积累较多,其中新元古界震旦系—下古生界寒武系海沉积型磷块岩矿床地质研究和勘查工作较为深入。通过研究,在扬子陆块区震旦系—寒武系磷矿厘定出4个Ⅲ级成矿区带,12个Ⅳ级成矿亚带。扬子陆块区磷矿资源潜力巨大,根据成矿条件及找矿潜力分析,在区内圈定重要找矿远景区25个,并划分A、B、C级。研究成果可为扬子陆块区磷矿勘查部署和规划提供依据。     

浅议华南陆块群的沉积大地构造学问题

华南陆块群指我国南方一系列大大小小的古陆块,包括扬子陆块、武夷陆块、云开陆块等在内,它们连同所在海域构成多岛海。这些古陆块在古生代早期曾位于冈瓦纳大陆边缘,在晚古生代至中生代早期不断拼合,成为亚洲大陆的一部分。华南陆块群的大地构造演化特征可概括为12个字:“小陆块、晚拼合、弱张裂、强挤压”,而其陆内变形则以“多动力、广分布”为特征。华南陆块群演化中有几个悬而未决的沉积大地构造学问题:（1）华夏陆块与扬子陆块是否存在过华南洋？早古生代时华南陆块群的沉积作用有何特征？（2）伴随晚古生代张裂活动和岩浆活动,华南陆块群晚古生代沉积环境和古地理发生了哪些重要变化？（3）华南陆块群中生代陆内变形有哪些沉积响应？相信对这些问题的逐步解决将会有助于深入认识华南地质,并丰富大陆动力学的知识宝库。