任留東,王浩
中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037
泛非構(gòu)造是討論岡瓦納古陸形成時繞不開的話題。近年來,我國越來越多的地質(zhì)單元,特別是構(gòu)造帶中泛非時期的構(gòu)造跡象報道逐年增加,經(jīng)常涉及到研究對象曾屬于岡瓦納哪個陸塊的問題,如位于岡瓦納內(nèi)部、邊緣?而且,現(xiàn)有研究表明,亞洲大陸或者亞歐大陸的形成,與岡瓦納大陸有著密不可分的聯(lián)系。因此,通過泛非期構(gòu)造的識別和事件性質(zhì)的研究,對于理解亞歐大陸中不同部分與岡瓦納的最初聯(lián)系、不同地質(zhì)單元之間的地質(zhì)對比、又是如何運移至目前的位置,都是非常關(guān)鍵和重要的。本文擬通過泛非構(gòu)造在岡瓦納古陸本身表現(xiàn)的綜述,對比分析亞歐大陸特別是中國境內(nèi)同時期構(gòu)造發(fā)生的機制,從而可以從全球角度探討中國大陸在前寒武紀晚期至古生代初期的一些演化過程。
岡瓦納古陸是元古宙、顯生宙之交形成的一個超級古陸,包括了地球上近半數(shù)的古陸塊,如非洲、南美洲、澳大利亞、南極洲和印度大陸。提到岡瓦納的形成,必然涉及到泛非事件或構(gòu)造。Kennedy(1964)[1]基于對非洲大陸大量、可靠的Rb-Sr 和K-Ar 同位素年齡數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),在約500 Ma 前有一次明顯的“熱事件”, 但并不了解該事件的性質(zhì),遂稱之為“泛非事件”。后來人們逐漸認識到,該時期非洲大陸出現(xiàn)了一系列圍繞古老克拉通的活動帶,與之有關(guān)的顯著的構(gòu)造運動即稱作“泛非造山運動”(Pan African orogeny),發(fā)生時間不限于500 Ma 左右,而是介于~750 Ma 至~530 Ma 期 間、至 少 有2 幕 的 造 山 運 動[2],或 者650~550 Ma、600~500 Ma 或870~500 Ma 的多幕活動、以構(gòu)造-熱事件為主要形式的地殼運動[3](圖1),從而導(dǎo)致岡瓦納超級古陸的形成。南美的巴西利亞造山運動(Brasiliano orogeny)與之時空分布及運動性質(zhì)頗為相近,故又統(tǒng)稱巴西-泛非事件。對應(yīng)泛非事件,不同區(qū)域出現(xiàn)了不同的名稱,如南美的Brasiliano 事件、澳大利亞的Adelaidean 事件、南極洲的Beardmore 事件。這一概念還被擴大至整個岡瓦納古陸,是一次晚前寒武紀至寒武紀非洲大陸乃至整個岡瓦納大陸的構(gòu)造運動[4-5]。泛非運動可用來表示岡瓦納大陸其他部位的運動,但在北美或亞洲同時期的運動一般不用此術(shù)語。為對比直觀,本文中對亞洲大陸或其他陸塊此間的運動稱之為“泛非期事件或構(gòu)造”。
圖1 新元古代末期岡瓦納及鄰近陸塊泛非造山帶的主要分布(據(jù)Kr?ner and Stern,2004[3]修改)Fig.1 Map of Gondwana at the end of Neoproterozoic time showing the major distribution of Pan-African belts(modified after Kr?ner and Stern,2004[3])
由于巨大的地理分布和較大的時間跨度,泛非運動不能當作一個單一的造山運動,而是一個時間較長的造山旋回,包括巨大洋盆的開-合、大陸的增生和碰撞,特別是岡瓦納大陸塊體的拼貼。一般,泛非運動指完整的造山旋回,而泛非事件僅指該旋回的末期活動,有時泛非運動亦被指末期活動。泛非運動在新元古代晚期岡瓦納超大陸形成過程中達到頂峰?,F(xiàn)在,泛非造山運動這一術(shù)語往往用于描述新元古代-古生代初期曾屬岡瓦納古陸地殼的構(gòu)造、巖漿和變質(zhì)活動,多表現(xiàn)為在岡瓦納古陸內(nèi)部形成的活動帶。由于泛非運動在時間跨度、構(gòu)造性質(zhì)上具有較大的不確定性,當一個地區(qū)構(gòu)造運動具有較好的限定時,可以用更為準確或局部的地名來替代“泛非運動”的名稱。時間上,泛非造山運動對應(yīng)于歐洲中-西部、即岡瓦納古陸周邊的(700~540 Ma)Cadomian 運動和Avalonian 造山運動,這些部位碰撞造山不明顯[6]。
岡瓦納可分為東、西岡瓦納兩部分。其中東岡瓦納包括非洲東部、阿拉伯-努比亞地盾、塞舌爾群島、印度、馬達加斯加、斯里蘭卡、東南極和澳大利亞,西岡瓦納則包括非洲大部和南美洲。岡瓦納泛非旋回若采用2 期的主要造山運動幕[2],其中可識別出早期幕,即~750 Ma 至~620 Ma 期間阿拉伯-努比亞地盾中的島弧聚合,以及晚期幕沿東部非洲(肯尼亞-坦桑尼亞及以北的非洲地區(qū))與其他陸塊(尚未聯(lián)結(jié)的塞舌爾群島、印度、馬達加斯加、斯里蘭卡、東南極)之間陸-陸碰撞活動。參照Stern(1994)[7]的提法,前者可稱為東非造山帶(Eastern African Orogen),包括其中的NS 走向的莫桑比克帶。Goscombe 等(1998)[8]意識到,較早期的造山運動可能與東岡瓦納的形成無關(guān)。晚期幕發(fā)生于~570 Ma 至~530 Ma 之間,即澳大利亞、部分南極洲及東非造山帶中的一些碎塊之間的斜向碰撞[2],根據(jù)Meert 等(1995)[9]的意見,可稱為Kuunga造山帶(Kuunga Orogen)。緊隨該造山運動,沿著古太平洋邊緣,即南極橫貫山脈和東澳塔斯曼線(Tasman Line)于~500 Ma發(fā)生的俯沖作用形成Ross-Delamerian造山帶[10-11]。
在泛非構(gòu)造中,大體可識別出兩種類型的造山帶或活動帶[3]。一種類型主要為新元古代表殼巖和巖漿巖(多數(shù)具有初生地殼,即地幔來源特征),其構(gòu)造-變質(zhì)演化與顯生宙碰撞、增生帶的特征相似,這些活動帶剝露其中-上地殼層次,包括特定的組合如蛇綠巖套、與俯沖或碰撞有關(guān)的花崗巖、島弧或被動大陸邊緣組合,以及一些外來地體,從而可以采用顯生宙的板塊模型來重建其演化,包括像阿拉伯和非洲東北部的阿拉伯-努比亞地盾等。這些周邊造山帶位于聚合后超級古陸的外緣,隨著內(nèi)大洋邊緣于820~800 Ma 期間的俯沖而開始其造山活動;外緣擴張型大洋因板片自俯沖位置后退而形成多種多樣的島弧、弧后盆地,大量的約600 Ma 內(nèi)硅鋁殼巖漿活動出現(xiàn),伴隨同構(gòu)造低級變質(zhì)火山-沉積序列、弧內(nèi)和弧間裂谷、局部以走滑為主的變形、有限的隆升、與后期序列之間呈局部角度不整合。
另外一種活動帶一般包括經(jīng)過多期變形的高級變質(zhì)組合,出露中-下地殼層次,其成因、形成環(huán)境及構(gòu)造演化更難恢復(fù)。原巖組合主要為較老的中元古代-太古宙陸殼巖石,并在泛非構(gòu)造期間強烈活化。研究較好的例子有東非的莫桑比克帶(包括馬達加斯加,并可向南延至東南極的毛德皇后地、西南極東北端)[3]。在超級古陸聚合過程中,內(nèi)部造山帶開始于850~800 Ma 的Cordillera 型俯沖、內(nèi)大洋縮小,直至650~600 Ma陸-陸碰撞后消失,形成大量的鈣堿性花崗巖類,強烈地殼增厚、大規(guī)模逆沖、中-高級變質(zhì)巖隆起,與后期序列之間呈大范圍角度不整合[6]。
洋殼(洋盆)物質(zhì)的傳輸或沿陸殼深部低速層的滑動造成聚斂部位的抬升和離散位置的下沉[3],第一種活動帶未必對應(yīng)板塊邊界,亦可是陸殼內(nèi)物理性質(zhì)(如強度、密度,甚至厚度)明顯不同的兩種域之間的界面;第二種活動帶也不一定是洋中脊,僅是陸內(nèi)裂陷或裂谷的活動,同樣可以造成擴張、下陷,形成不整合,造成泛非活動板內(nèi)型和邊緣型的區(qū)別,并引起泛非構(gòu)造的復(fù)雜性。
綜上所述,泛非構(gòu)造是發(fā)生在元古宙和顯生宙之交、基本限于岡瓦納古陸范圍內(nèi)的構(gòu)造運動,表現(xiàn)為強烈的變形-變質(zhì)和花崗巖侵位,這些構(gòu)造帶有洋盆閉合、裂谷封閉以及古老造山帶的重新活化,造山帶固結(jié)之后岡瓦納得以形成。
同為岡瓦納古陸的一部分,南美大陸和非洲大陸在泛非構(gòu)造之前即連在一起,更有人指出,南美地臺的N-NW 部由Laurentia 古陸、E-SE 部由岡瓦納古陸的基底組成[12]。南美與非洲在地層、構(gòu)造帶、古生物和冰川作用等方面完全一致,甚至主要金屬成礦帶也能互相銜接。在南美地臺上最早的磨拉石是巴西利亞運動(Brasiliano orogeny,850~490 Ma,主期幕為650~600 Ma)的產(chǎn)物,以圭亞那地盾的皮拉波拉群(Pirapora)(晚前寒武紀到早古生代)為代表。南美地臺的側(cè)翼均被晚前寒武紀-古生代的變質(zhì)巖和侵入巖形成的造山帶所圍繞,岡瓦納部分的巴西利亞運動以強烈褶皺為主,有同褶皺期的花崗巖和酸性、基性巖脈或巖墻侵入,其延伸方向與構(gòu)造線的走向一致。可識別出Goias 巖漿 ?。?90~800 Ma;670~620 Ma)和S?o Gabriel(~750 Ma)巖漿?。?2]?;蛘哒f經(jīng)歷了>670~595 Ma 構(gòu)造前、620~550 Ma 同構(gòu)造和560~490 Ma構(gòu)造后的活動[13],有證據(jù)表明,該碰撞事件具有先后不同的演化過程:630~590 Ma 碰撞、615 ~560 Ma 熱流高峰,隨后是持續(xù)到540~490 Ma 的板片拆離、軟流圈上涌、地幔板底墊托并保持長期(近100 Myrs)高熱流狀態(tài)。根據(jù)Paix?o 等(2008)[14],南美Araguaia 帶的演化記錄了一個完整的威爾遜旋回,自750 Ma 的裂谷至最后500 Ma 的碰撞后活動,表明南美Araguaia 帶與非洲Rokelides 帶的高級片麻巖同時形成。
在泛非期,西岡瓦納主要表現(xiàn)為陸塊的匯聚及巖漿弧的形成,出現(xiàn)縫合線,尤其是可以出現(xiàn)榴輝巖,即具有典型的碰撞特征。在非洲西部,泛非事件的結(jié)束表現(xiàn)為從與俯沖-島弧有關(guān)的巖漿作用轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)造后的堿性巖漿作用[15],其后顯生宙的加里東、海西和阿爾卑斯運動僅限于非洲北端。根據(jù)自西向東的記錄變化,在非洲納米比亞Kaokoan造山帶經(jīng)歷了~590 Ma時期EW 向縮短和550~530 Ma時NW-SE方向的走滑;Damara造山帶先是555~550 Ma 的NW-SE 向、繼 而512 ~508 Ma 時NE-SW向縮短,最后,在~505 Ma,均顯示N-S向拉張應(yīng)力(或上涌狀態(tài))及其伴隨的造山帶核部的高熱、降壓熔融以及變質(zhì)核雜巖的形成[16]。
Khomas 盆地要么是Congo 和Kalahari 克拉通之間的陸內(nèi)裂谷,要么是該裂谷之后~700 Ma裂解的小洋盆,并于555~550 Ma 關(guān)閉[17],即較小規(guī)模的擴張和閉合。Congo 克拉通的SW 邊緣是斷續(xù)的新元古代被動陸緣、深海濁積盆地。沒有典型的俯沖,僅有向兩側(cè)的對沖或花狀構(gòu)造。Damara 造山帶中的南部邊緣,具有Uis-Pass縫合帶和肢解了的蛇紋巖,增生楔、深海濁積巖,具有Congo克拉通源區(qū),洋盆不寬,具有北部Congo克拉通源區(qū)的沉積,強烈剪切序列具有Kalahari源區(qū)特征,并沉積于被動裂谷邊緣(前陸盆地)。
Damara 造山系統(tǒng)相當于岡瓦納內(nèi)部的一個三聯(lián)點的位置,分別由Kaoko(590~535 Ma),Damara(555~505 Ma)和Gariep 造山帶組成,沒有明顯的裂開,形成凹陷、裂谷,但未能發(fā)展成為典型的洋盆,隨后擠壓作用形成泛非期的收縮構(gòu)造,但缺少加里東期活動。由于缺少俯沖板片的牽引,陸內(nèi)裂谷模型不能提供有效的收縮機制,這種收縮需要555 Ma 前岡瓦納邊緣的遠距離碰撞提供動力。(?。┭笈枳陨黼y以閉合,其收縮需要外部應(yīng)力,因此,構(gòu)造帶顯示特征的擠壓、收縮和隆升過程,但未必有典型的俯沖或碰撞性質(zhì)。Damara造山帶中部還可產(chǎn)出早期的花崗片麻巖(1 028 Ma)[17]。
沿東非造山帶的泛非構(gòu)造具有復(fù)雜的組成和性質(zhì)[18-19],再向東,即為東岡瓦納。東岡瓦納,經(jīng)過1.85 Ga 和1.60 Ga 造山帶的聚合、格林威爾(Grenville)期前的有限裂谷-收縮和之后泛非期的固結(jié),最后形成較為穩(wěn)定的超級古陸(東岡瓦納),即東岡瓦納的活動-固結(jié)經(jīng)過多個旋回才得以完成。
塞舌爾群島、馬達加斯加的花崗巖(800~700 Ma)與印度西北部Abu 花崗巖(鋯石結(jié)晶年齡,(765±5)Ma[20]),共同組成巖漿弧[21-22],該巖漿弧在馬島、印度之間形成的一些新元古代微陸塊已有部分消失。Abu 花崗巖變質(zhì)程度達角閃巖相,其中角閃石給出40Ar/39Ar 年齡(509±2)Ma),認為該變形對應(yīng)晚泛非期碰撞、岡瓦納聚合后的造山帶垮塌[20],泛非構(gòu)造表現(xiàn)為早期構(gòu)造的重新活化。
印度南端Nagercoil 地塊給出2.1~2.0 Ga、(1 877±24)Ma 的巖石年齡和獨居石、變質(zhì)鋯石邊緣給出~560 Ma 的變質(zhì)年齡[23-24]。斯里蘭卡于2 100~1 765 Ma侵位的花崗巖、與之互層的表殼巖(老于2 100 Ma,甚至可與華北克拉通北緣孔茲巖對比)均受到了約540 Ma泛非期不同程度的同位素重啟或鉛丟失,全巖Sm-Nd 同位素體系被嚴重擾動[25]。
印度東高止地構(gòu)造帶(The Eastern Ghats Belt)的主要變質(zhì)事件為格林威爾期,并局部出現(xiàn)斷續(xù)發(fā)生于850~650 Ma 期間的熱事件,而普遍存在的是550~500 Ma的泛非構(gòu)造,是在早期構(gòu)造(如格林威爾造山帶)基礎(chǔ)上的重新活化,東高止地于泛非期整體向西逆沖至印度克拉通之上[26]。差異上升陸殼的深部較易受泛非構(gòu)造影響,說明泛非構(gòu)造主要記錄在中、下地殼層次。印度東北端鄰近喜馬拉雅造山帶的Shillong 高原具有泛非事件記錄[27]。
印度半島附近的斯里蘭卡(構(gòu)造線或片麻理總體走向西凸[28])順時針旋轉(zhuǎn)了90°,復(fù)原后可與東南極Rayner 雜巖[28]構(gòu)造線一致,對此支持資料有南極Lützow-Holm 灣北部與斯里蘭卡東部(Vijayan Complex)的巖石,這些部位同屬約1 Ga 前巖漿弧的一部分,并經(jīng)受了泛非構(gòu)造的強烈疊加[29]。所有的岡瓦納復(fù)原模型中,都把斯里蘭卡置于印度的最南端[3](如圖1),但是斯里蘭卡最主要的巖石記錄是格林威爾期[28-29],而印度南端恰恰缺少這些巖石,并表現(xiàn)為古元古界基礎(chǔ)上的泛非期疊加[23-25]??紤]到復(fù)原后與南極Rayner 雜巖構(gòu)造線的一致性,以及后者主體為格林威爾期活動[28],斯里蘭卡置于東高止地東側(cè)可能更為合適,即斯里蘭卡、印度東高止地、南極普里茲灣(Prydz Bay)及西澳,直至印度東北端的Shillong 高原,形成一個印度東部泛非帶。當然,這需要進一步的工作。
在東南極克拉通,泛非構(gòu)造廣泛分布于東南極,尤其是沿岸地區(qū)和一些內(nèi)陸地區(qū)[30-31]。從剪切帶、花崗巖偉晶巖、高級變質(zhì)作用時期以及沉積巖(物)中碎屑鋯石年齡的分布等方面判斷,東南極及岡瓦納復(fù)原中的鄰區(qū),包括非洲東南部、印度南部、澳大利亞西南部均有泛非構(gòu)造[32]。沿剪切帶的流體活動可導(dǎo)致早期(如格林威爾期)變質(zhì)巖的退變作用;地球化學(xué)方面,泛非期花崗巖往往具有非造山花崗巖的性質(zhì),偶爾可見輝綠巖墻或輝長巖,某種意義上,具有雙峰式特征。泛非事件重啟或影響了大多數(shù)同位素體系,U-Pb,Sm-Nd,Rb-Sr 和Ar-Ar 體系,從而很容易給出泛非事件的年齡??臻g上,泛非期花崗巖的分布較為局限,較大尺度上顯示中-高級變質(zhì)作用,而分布最為廣泛的是同位素體系的重啟,表明熱事件的廣泛分布,幾乎波及整個岡瓦納古陸。岡瓦納中相鄰陸塊間可能的反向旋轉(zhuǎn)運動造成褶皺帶和一系列剪切帶。早-中寒武世期間有變形-變質(zhì)與增厚、垮塌或中地殼韌性流過程相一致;基性巖漿的底侵作用亦限定了泛非構(gòu)造的特征。整體上,泛非構(gòu)造具走滑性質(zhì),伴隨局部張性或擠壓活動,并引起大陸周圍的板塊運動,這些內(nèi)部陸塊尚未完全固結(jié),泛非構(gòu)造的固化之后才形成岡瓦納。
東非造山帶向南延伸,對應(yīng)南極洲的Heimefrontfjella 和Shackleton 山嶺之間,這里泛非構(gòu)造-變質(zhì)疊加是表現(xiàn)為剪切帶和逆沖帶的網(wǎng)狀交織,還是整體活化、僅保留局部塊體或透鏡未受影響?尚無法判定,借鑒鄰近的東南極中毛德皇后地(Queen Maud Land)的情況,后一種可能性較大,即非均勻活化[33]。
橫貫?zāi)蠘O山脈的北維多利亞地(Northern Victoria Land,NVL)早古生代變質(zhì)碎屑巖中的碎屑鋯石年齡集中于1 300~900 Ma 和700~470 Ma,而且,年輕的一組還可進一步劃分為700~550 Ma 和550~470 Ma 兩個時間段,分別代表了泛非和Ross 構(gòu)造運動[34]。這里被當作典型的岡瓦納邊緣俯沖-造山帶[35],而NVL 與岡瓦納聚斂有關(guān)的事件發(fā)生于600~580 Ma、隨后邊緣的俯沖-增生520~500 Ma,顯然難以解釋NVL 的約600 Ma 的花崗巖源區(qū)的存在。反而說明了在橫貫?zāi)蠘O山脈附近,同樣有泛非期構(gòu)造的顯示(圖2)[36],即在南極克拉通及其邊緣,至少存在3個泛非構(gòu)造域:毛德皇后地及東南非洲-印度南部-斯里蘭卡、普里茲灣地區(qū)-Bunger丘陵-西澳-印度東北部的Shillong高原和南極橫貫山Miller山脈附近。即泛非期熱事件在東南極附近呈多中心,并且是后期大陸裂解的部位。
圖2 東岡瓦納古陸中可能的泛非構(gòu)造分布區(qū)域(據(jù)Harley&Kelly,2007[36]修改)Fig.2 Possible distribution of the Pan-African domains in Antarctica and adjacent eastern Gondwana fragments(modified after Harley&Kelly,2007[36])
泛非構(gòu)造帶大致位于克拉通陸核的邊緣部位,如西部Maud 泛非構(gòu)造域介于Kalahari 克拉通和Dharwar 克拉通之間,且多發(fā)生于尚未克拉通化的格林威爾早期構(gòu)造帶內(nèi),如斯里蘭卡具有顯著的格林威爾期構(gòu)造。在澳大利亞Petermann 泛非構(gòu)造帶位于南、北澳克拉通之間的格林威爾期Musgrave 雜巖中。由此推測,Prydz-Bunger-Pinjarra地區(qū)的泛非構(gòu)造亦可能圍繞古陸核:該陸核位于岡瓦納復(fù)原中的印度和澳大利亞之間,東南極邊緣的Vestfold 克拉通可能為其殘留部分,與之新太古代性質(zhì)相近的華北克拉通(NCC)[37]與印度克拉通及后二者之間的密切聯(lián)系[38],暗示著華北克拉通可能為早期裂解、分離出去的部分。岡瓦納復(fù)原圖中,于印度、西澳之間不排除有古陸核及其伴隨的泛非構(gòu)造帶,但已消失。
南極橫貫山脈的Miller山附近的泛非期花崗巖及大量該期碎屑鋯石表明這里存在泛非構(gòu)造帶(圖2),可能圍繞Miller-Adélie 地聯(lián)合克拉通(或Mawson古陸的一部分)的邊緣分布。
進一步向東,東岡瓦納的澳大利亞的泛非構(gòu)造則相對分散、強度較弱。Rodinia 裂解時期(~750 Ma),在勞倫與東岡瓦納古陸之間沿東澳形成古太平洋,之后在澳大利亞陸塊中的軟弱帶發(fā)生構(gòu)造活動,并在鼎盛時期形成一些陸內(nèi)造山帶,如形成澳大利亞中部和西部陸內(nèi)的King Leopold,Paterson,Petermann 和Pinjarra 造 山 帶(620~540 Ma),進一步的活化可持續(xù)至顯生宙(540~530 Ma)。其中的Petermann造山帶,雖為陸內(nèi)造山帶,卻發(fā)育榴輝巖((544±7)Ma)[39]。隨后在澳大利亞北部形成大量大陸溢流玄武巖和克拉通內(nèi)盆地(540~530 Ma)[40]。
組成岡瓦納的克拉通于650~570 Ma 期間出現(xiàn)克拉通之間(包括東、西岡瓦納之間的莫桑比克洋)洋盆的斜向俯沖、碰撞導(dǎo)致岡瓦納的形成,并誘發(fā)了克拉通之間的逆時針旋轉(zhuǎn)和褶皺,最后的俯沖還造成陸地隆起和同時發(fā)生的剝離作用(stripping),表現(xiàn)為約500 Ma 的K-Ar 和磷灰石裂變徑跡年齡的廣泛存在。這種事件不僅是“泛非洲”,而且是“泛岡瓦納”[5]。
泛非構(gòu)造期間岡瓦納古陸上多為非海相沉積,整體具上浮性質(zhì),而Laurasia 則系海相沉積,是沉降的。且岡瓦納的持續(xù)時間更長久、內(nèi)部更熱。限于岡瓦納的泛非構(gòu)造帶加劇了這種熱異常和上浮(如深部基性巖漿底侵),東澳新元古代晚期玄武巖之下的近水平反射層(Vp>7.5 km/s)可能為這種基性層,東部非洲的泛非地體亦具有基性層[41]。
各種古大陸復(fù)原方案中,自Nuna 或Columbia直至岡瓦納,特別是自Rodinia 至岡瓦納,東南極克拉通與澳大利亞克拉通之間的位置構(gòu)建沒有變化;而印度與東南極、澳洲之間的相對位置多數(shù)人認為基本沒有變化,直到Powell & Pisarevsky(2002)[42]的古地磁研究認為,最初印度位于南極-澳大利亞西北方向,~750 Ma之后直至泛非期印度與南極-澳洲地塊之間通過左旋平移連接到一起。從而使印度平移至東南極克拉通附近[43]。至少有一點,泛非期這些陸塊之間似乎沒有明顯的大洋閉合過程,泛非期的花崗巖集中于較短的時期內(nèi)。
泛非期長英質(zhì)巖漿活動構(gòu)造遍布整個東岡瓦納[44],甚至南亞的阿爾卑斯造山帶[4],說明這些部位與岡瓦納具有親緣性。除了明顯發(fā)育于西岡瓦納的聚合運動,廣泛的泛非期花崗質(zhì)巖漿作用有利于岡瓦納超級古陸、尤其是東岡瓦納的固結(jié)(如深部的“焊接”)。岡瓦納特別是東岡瓦納古陸內(nèi)形成泛非構(gòu)造帶,表現(xiàn)為明顯的區(qū)域性的熱異常,出現(xiàn)中-高級變質(zhì)作用和花崗質(zhì)巖漿為主的巖漿活動,并伴隨隆升。斯里蘭卡發(fā)育強烈的泛非期高級變質(zhì)作用和花崗巖、偉晶巖活動[25],印度、馬達加斯加南端表現(xiàn)出類似的性質(zhì),形成大量的偉晶巖,并出現(xiàn)寶石,可能代表了泛非活動的某種中心。
泛非構(gòu)造涉及大規(guī)模中、下地殼,即陸殼內(nèi)的活動,至少有一部分經(jīng)歷了板內(nèi)活動為主的地質(zhì)過程,如澳洲的泛非構(gòu)造帶[40],其中地幔活動的機制則未知。這種作用使得大陸地殼發(fā)生固結(jié),同時造成部分大陸塊體的裂解、裂離(rift and drift)。這些基本屬于垂直運動的范疇,古陸裂解之后轉(zhuǎn)化為板塊間的水平運動。泛非事件與岡瓦納內(nèi)部長期的高熱流(巖漿底侵?)有關(guān),保持隆升(剝蝕)狀態(tài),于500 Ma 達到頂峰,之后則呈凹陷或沉降狀態(tài),接受沉積[41],如南非Saldania 帶在550~500 Ma 期間形成Cape 花崗巖和覆于其上的Cape 群沉積巖[45]。其他大陸如北美、歐洲沒有形成泛非構(gòu)造,從而,這些部位顯示泛非事件的地質(zhì)體往往被認為是源自岡瓦納的外來地體[5],亞洲的情況較為復(fù)雜,后面專門討論。
古地磁研究表明[48],岡瓦納的形成涉及3 個大的泛非構(gòu)造帶,即東非造山帶(866~650 Ma)、巴西利亞造山帶(600~530 Ma)引起南美陸核與非洲之間的碰撞和最后(~550 Ma)的Kuunga 造山帶,導(dǎo)致澳洲-南極與其他岡瓦納陸塊的碰撞。最早發(fā)生的是東、西陸塊之間的碰撞,在西、東岡瓦納內(nèi)部也伴隨一些活動,如在非洲最西部的泛非造山帶Mauritanides(MB)和Rokelides(RB)褶皺帶,并在西非克拉通東緣的南北向橫貫Sahara 造山帶產(chǎn)出世界上最早的超高壓變質(zhì)記錄——Mali 榴輝巖(620 Ma[49],南美的榴輝巖可能與之屬于同一帶[50];沿Damara 造 山 帶 東 段,Lufilian-Zambezi造山帶具有~595 Ma 的MORB 型榴輝巖和白片巖[16,51];而東岡瓦納內(nèi)的同一方向為中澳的Petermann 造 山帶(550 Ma),形成榴輝巖((544±7)Ma[39]),東南極內(nèi)陸Shackleton 嶺北部遭受了角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用,局部榴輝巖相(510~500 Ma)的變質(zhì)[52]。之后是南、北陸塊之間的匯聚,形成EW 向的Kuunga 造山帶碰撞、收縮構(gòu)造,如剛果克拉通南、北兩側(cè)的緯向泛非構(gòu)造帶,南側(cè)的即Damara 造山帶,如前所述,即使有洋盆存在,其規(guī)模也不大;東岡瓦納的普里茲帶屬于緯向泛非構(gòu)造帶,有陸-陸碰撞和陸內(nèi)活化之爭;此外,考慮到Zealandia 古陸的存在[47],東南極橫貫?zāi)蠘O山脈附近可能也有一條泛非構(gòu)造帶(圖2 和圖3),這樣的話,EW 向延伸的收縮構(gòu)造不止一條Kuunga 造山帶。Kuunga 造山帶使得岡瓦納陸塊發(fā)生南、北向的粘合,并最終完成岡瓦納聚合[17]。
圖3 岡瓦納復(fù)原圖中被新元古代及更晚造山帶分隔了的各克拉通(據(jù)Turner等(2014)[46]和Mortimer等(2017)[47]修改)Fig.3 Generalized Gondwana reconstruction depicting Neoproterozoic and younger orogenic belts that separate the various cratons of West and east Gondwana(modified after references[46-47])
在非洲東部,南部(如莫桑比克以南)具有鎂鐵質(zhì)巖漿底侵[41],而北部(肯尼亞、埃塞俄比亞以北)則顯示洋盆,出現(xiàn)蛇綠巖等,有南北差異;東澳新元古代晚期玄武巖之下的近水平反射層(Vp>7.5 km/s)可能為這種基性層,南部即南極克拉通則出現(xiàn)泛非構(gòu)造。因此,除了通常強調(diào)的西、東岡瓦納區(qū)分外,岡瓦納內(nèi)部南、北部的差別亦值得重視。即使在東非造山帶,泛非構(gòu)造在南部主要顯示格林威爾期構(gòu)造的活化,而肯尼亞以北的部分、直至阿拉伯半島,則開始顯示明顯的洋殼物質(zhì)組成[18],表現(xiàn)出明顯的南北差異。
總之,泛非構(gòu)造在西、東岡瓦納的表現(xiàn)形式不盡相同,有洋盆閉合、碰撞,也有古老造山帶的再次活化,甚至基性巖噴發(fā)。尤其是東岡瓦納泛非構(gòu)造涉及大規(guī)模中、下地殼,即陸殼內(nèi)的活動,可能有板內(nèi)為主的地質(zhì)過程,并與引張活動有關(guān),拉張從深部開始,深部熱流自下而上的影響,活動基本限于上地幔、下地殼,可造成陸殼的差異上升,影響顯著的可在淺部形成凹陷、盆地或山脈等,而不限于水平方向的擠壓、拼貼。
Rodinia 于~750 Ma 時期裂解,沿澳大利亞外側(cè)發(fā)生了勞倫古陸和東岡瓦納之間的裂開及古太平洋的形成[53],即通過Mirovoi洋和莫桑比克洋的關(guān)閉、古太平洋于760 Ma、Iapetus 洋于575 Ma 先后打開[54-55]。在Rodinia裂解階段800~650 Ma的古大陸中心附近,張裂構(gòu)造較弱,以東岡瓦納陸塊為主的原岡瓦納(proto-Gondwana)組成部分可能存在有隱性裂解,即發(fā)生輕微引張活動,形成凹陷或盆地,對應(yīng)一些地層(715~650 Ma)的出現(xiàn)[56],東南極地區(qū)可有770 Ma 的同位素年齡記錄,可能與此對應(yīng);由這種裂解造成的碰撞速度則極慢[57],而古陸邊緣的凹陷、甚至破裂則趨于顯著(850~650 Ma)。
隨后的擠壓-閉合過程(650~500 Ma)中,大陸內(nèi)部則以殼內(nèi)的構(gòu)造-熱事件疊加為主,發(fā)生較強烈的變形-變質(zhì)作用;邊部一些陸塊隨著宏觀旋轉(zhuǎn)、撕裂而去,伴隨著局部的變形(擠壓或剪切、引張)以及低級-中級變質(zhì)作用,同時出現(xiàn)花崗巖活動,因抬升強度所限,大部分(850~650 Ma)巖石尚未出露地表,僅有少部分巖體上升侵位較高。
Rodinia 裂解之后,一系列的NE-SW 向擠壓事件及隨后的回返,反映了一個可能的新超級大陸(Pannotia,650~550 Ma)的形成,但很快發(fā)生的張性活動引起其裂解。東岡瓦納的早期聚合、澳大利亞Paterson-Petermann 泛非造山帶(650~550 Ma)的剪切平移運動均發(fā)生在這個時期。即岡瓦納周圍呈俯沖、聚斂,而勞倫、波羅的和西伯利亞克拉通周圍呈現(xiàn)張性(沉降)環(huán)境[55]。加拿大、格陵蘭、斯堪的納維亞的早古生代碳酸鹽巖沉積及火成碳酸巖(565 Ma)的產(chǎn)出表明這些部位當時均處于引張環(huán)境[58]。北美東、西兩側(cè),南美西北部,中東地區(qū),澳大利亞西北部早古生代盆地分析表明,這些位置出現(xiàn)了625~555 Ma 的大陸裂解,以及隨后寒武紀晚期(520~510 Ma)的最大海侵[59]。勞倫、波羅的(Baltic)和西伯利亞大陸周圍部分或全部的被動陸緣建造的發(fā)育,說明Rodinia 在古生代初便徹底裂解[59]。
與克拉通有關(guān)的引張可有廣泛影響,拉張先從深部開始,深部熱流自下而上的影響,多數(shù)深部的活動限于上地幔、下地殼,影響顯著的可在淺部形成凹陷、盆地或山脈等,而不僅僅是水平方向的擠壓拼貼或裂解。
于540 Ma或新元古代-早古生代界線附近岡瓦納形成之后,其邊緣或外圍出現(xiàn)裂谷,發(fā)生岡瓦納的初次裂離,但這種裂離的距離并不大,可以形成凹陷,并接受沉積,因此,很多古生代盆地仍接受岡瓦納物源的沉積,形成一些孤立陸塊并向北漂移。在早古生代早期,整體上處于超大陸裂解過程[60]。
泛非構(gòu)造帶的變形基本上與岡瓦納陸塊間的碰撞及Iapetus 洋的打開(~575 Ma)有關(guān)[61]。新元古代晚期勞倫-南美克拉通之間的裂解、擴張導(dǎo)致西岡瓦納陸塊間的Adamastor 洋的封閉,早寒武世時期西岡瓦納形成;東、西岡瓦納間的莫桑比克洋開始封閉,可直至南極洲的Shackleton嶺,與Iapetus 洋有關(guān)的擴張及斜向運動造成了橫貫?zāi)蠘O山脈的變形。于岡瓦納內(nèi)部泛非變形的結(jié)束時期(早寒武世)岡瓦納古太平洋邊緣大量巖漿弧的形成,可能反映了岡瓦納聚合過程中板塊運動方向的改變,同時期岡瓦納邊緣新的俯沖狀態(tài)則與Iapetus的關(guān)閉有關(guān)。Iapetus 洋的擴張引起岡瓦納內(nèi)部變形、聚合,其閉合造成岡瓦納邊緣的俯沖。岡瓦納周緣盆地的閉合和周邊造山帶的結(jié)束意味著超級古陸的裂解與離散[6]。
東南極有較多的1 300~900 Ma 和700~500 Ma的碎屑鋯石[62],表明這里有新元古代晚期-早古生代時期的凹陷或(?。┭笈?,而沉積中缺少900~700 Ma 鋯石,沒有新元古代中-晚期時期的鋯石記錄,這一點,與非洲不同。與東南極類似,澳大利亞中部大量NW 向的基性巖墻,即~820 Ma 時期的Gairdner LIP(大火成巖?。?3-64]對應(yīng)的張裂主要形成基性巖,少見花崗巖,所以,澳大利亞很少有900~700 Ma 的碎屑鋯石記錄。印度西北部的Marwar 超群有流紋巖之類[46]。作為Kuunga 造山帶的一部分,印度南端經(jīng)歷了新元古代晚期-早古生代階段強烈的泛非期麻粒巖相變質(zhì)作用[25]。
南極半島特里尼蒂半島群(Trinity Group)的沉積巖中含有大量的古生代碎屑鋯石年齡,表明其來自于西岡瓦納古陸裂解之前的物源區(qū);南美Deseado 地塊記錄了早寒武世到晚古生代的岡瓦納裂解作用[65]。顯然,南極半島碰撞陸塊主要源于寒武紀時自岡瓦納大陸的裂離,從構(gòu)造上來說是準原地的。
新元古代最晚期的巖漿活動記錄了澳大利亞-南極洲東緣同時發(fā)生的裂谷活動和大陸裂解之前這些陸塊的親緣性[66],這些與裂谷有關(guān)的記錄略早于原太平洋周邊~550 Ma前的一次大陸裂解[2,59](圖3)。新元古代開始裂谷作用,早古生代初期伴隨陸塊的漂移[66],中寒武世三葉蟲古地理分布表明[67],此時(~500 Ma)西伯利亞、華北、揚子克拉通與岡瓦納古陸已相互隔離。
南美北部的Avalonia 地體和西非附近的Armorica地體沉積巖石中均具有年輕碎屑鋯石年齡峰570~550 Ma,并非形成于活動陸緣,而是張性環(huán)境[68-69]。南美北部可延伸至非洲西北部,由一系列Avalonia-Carolina-Cadomia 地體組成(圖3),或者說,勞倫與波羅的古陸之間的裂解形成較小的Iapetus 古洋,其南側(cè)出現(xiàn)Avalonia 洋內(nèi)?。?0]。這些地體于早古生代裂自岡瓦納、并在早-晚古生代增生至勞倫[71];向東,有西伯利亞、華北克拉通、揚子克拉通、塔里木克拉通、印支地塊,甚至可能更多的小陸塊,于300 Ma 前聚合形成勞亞古陸(古亞洲)。
新元古代晚期,岡瓦納北緣基本上處于原Cadomia弧后盆地環(huán)境,南部隆起的泛非造山帶提供剝蝕源[72-73]。希臘褶皺帶前寒武紀基底被寒武紀花崗巖(524+6/-5 Ma)侵入,這種花崗巖在地中海東部常見,但在非洲北部缺失,表明東岡瓦納北緣的Cadomian 巖漿弧已于早古生代從岡瓦納裂解出去[68]。希臘褶皺帶變沉積巖中的碎屑鋯石與約旦、以色列和利比亞地區(qū)寒武紀地臺相沉積以及東非米諾斯(Minoan)型地體類似,均具有600 Ma 和1 000 Ma 的鋯石峰,顯示東岡瓦納物源特征。
在土耳其Menderes 地塊,變花崗巖類(549.0±5.4 Ma)形成于岡瓦納北緣沿原特提斯洋的向南俯沖、Cadomian 弧后盆地伸展環(huán)境(560~545 Ma),屬于晚造山、造山后的過程[74]。類似的特征也出現(xiàn)于歐洲的東、西部,伊朗、青藏和東南亞。伊朗Shahrekord北部變玄武巖形成于岡瓦納北緣新元古代晚期-早寒武世裂谷形成的弧后盆地[75],俯沖板片的反轉(zhuǎn)引起OIB(洋島玄武巖)類巖漿的上升。伊朗整個古生代僅為造陸運動,沒有造山運動,構(gòu)造穩(wěn)定,發(fā)育典型的地臺沉積。
在~550 Ma前,印度北緣喜馬拉雅邊界位置古洋盆的打開,裂解出去古印度陸塊元古代活動帶的一部分[76]。印度西北部的高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中的花崗巖(553~496 Ma),同時出現(xiàn)鎂鐵質(zhì)巖漿巖,之后隆起,造成奧陶系底部的角度不整合[77]。在巴基斯坦Spiti 地區(qū),奧陶系底部的礫巖及海侵表明奧陶紀之前的伸展性正斷層的發(fā)育,與持久的泛非構(gòu)造旋回晚期的伸展構(gòu)造相對應(yīng),如藏南晚泛非期不整合面[78]的形成。
寒武-奧陶系之間的不整合在全球多處出現(xiàn),在華北克拉通(NCC)西緣該不整合可能與東岡瓦納北緣的構(gòu)造活動,即Kurgiakh 或Bhimphedian 造山運動有關(guān),與多數(shù)復(fù)原模型不同,內(nèi)蒙地區(qū)則是印度北緣的走向延伸[79]。
而現(xiàn)今東亞陸區(qū)當時多處于離散狀態(tài),地塊內(nèi)的裂解可再局部形成洋盆,古太平洋是真正的裂解中心[80](圖4),即這些裂解中的一些位置直接形成了古太平洋、Iapetus、古亞洲洋(如西伯利亞西南緣)等,岡瓦納外圍的裂解與岡瓦納的聚合、固結(jié)基本同時發(fā)生,如成為古亞洲構(gòu)造域較小的擴張距離(裂解)形成多個小洋盆,之后的封閉造成了大量的加里東造山帶。
圖4 Rodinia及南太平洋超級地幔柱引起的裂解示意圖(據(jù)Maruyama,1994)[80]Fig.4 Scematic map showing the Rodinia breakup through the superplume in the ancient southern Pacific ocean(after Maruyama[80])
古太平洋周緣由被動邊緣→主動邊緣(活動邊緣)過程中,出現(xiàn)俯沖、碰撞,古太平洋的擴張至500~400 Ma 達到最大,然后由于俯沖開始收縮,并形成環(huán)太平洋構(gòu)造帶[80]。
由圖4看出,古太平洋形成之前,亞洲各陸塊與美洲、南極洲大陸之間間距較近,太平洋的形成才使得東亞一些微陸塊與原先的源區(qū)大距離位移。中亞造山帶內(nèi)或西伯利亞克拉通周圍的微陸塊、歐洲西部的微陸塊、格陵蘭島東緣,甚至北極圈內(nèi)的斯瓦爾巴德(Svalbard)群島地質(zhì)體[81]等,可能因古太平洋的擴張遷移而來,陸塊源區(qū)為岡瓦納周邊。
岡瓦納古陸只包括了當時全球范圍內(nèi)的部分大陸,是“半個超大陸”。超大陸的形成過程有兩個端元模型,在經(jīng)典的威爾遜旋回中,早期超大陸裂解過程中形成新的洋殼(內(nèi)部洋)在隨后的聚合過程中消減,即introversion 而成新的超大陸,有人翻譯為“內(nèi)傾”,意指‘inside in’,內(nèi)緣連接陸化;相反,早期超大陸裂解之后,沿漂移陸塊(板塊)外部邊緣再聚合時發(fā)生碰撞,即經(jīng)歷extroversion 成為新的超大陸,有人翻譯為“外傾”,意指‘outside in’,外緣連接陸化[82-83]。岡瓦納沿東非造山帶的碰撞、縫合可能是一個extroversion 過程[83],至于東岡瓦納內(nèi)部,或為有限洋盆的閉合,或為重新活化,至多是一種introversion過程。
南太平洋超級地幔柱(Southern Pacific Superplume,圖4)[80]引起古太平洋持續(xù)擴張,或與岡瓦納北緣的裂解有關(guān)。古太平洋的擴張與岡瓦納的聚合形成一個巨大的“盆-山耦合”體系,即岡瓦納的形成與古太平洋的出現(xiàn)是同一過程的兩個方面,受整體匯聚影響下的陸塊群逐漸聚集成較大的集合體——岡瓦納,而古太平洋周圍(澳大利亞、南極洲、非洲、南美洲、北美洲、波羅的地盾、西伯利亞克拉通及亞洲陸塊)的陸塊性質(zhì)則有所不同:靠近潛在的岡瓦納一側(cè)的澳大利亞、南極洲、南美洲和非洲陸塊既有內(nèi)部擠壓構(gòu)造(位于陸內(nèi)的泛非構(gòu)造帶)、又有被動陸緣(很快轉(zhuǎn)化為所謂安第斯型造山帶),而另一側(cè)的北美洲及部分亞洲陸塊(如華北克拉通)主要表現(xiàn)為離散型邊界。古太平洋于500~450 Ma 擴展到鼎盛,之后開始北緣俯沖、縮小,形成環(huán)太平洋造山帶。超大陸周緣的俯沖帶分隔了大陸中心與地幔的聯(lián)系,進而導(dǎo)致較熱地幔的上升,并促使超大陸裂解,盡管地幔柱和熱點并非必要條件[84]。
另外,岡瓦納古陸一部分固結(jié)(700~500 Ma)的同時,其(北部)邊緣部分卻發(fā)生了明顯的裂解[66]。岡瓦納的形成與其周緣或其他大陸的裂解同時發(fā)生,如裂離在北美(Utah 粗面巖580 Ma)[85]、南極橫貫山脈(Churchill Mts玄武巖(586±20)Ma)[86];Skelton 冰山的石英正長巖(551±4)Ma[87])、澳洲塔斯馬尼亞(Arrowsmith鎂鐵質(zhì)火山巖(586±7)Ma)[85]均有所體現(xiàn)。
至于勞倫西北部的裂離,根據(jù)北美西部Great盆地的沉降曲線,Kominz(1995)[88]發(fā)現(xiàn)這里的裂解時期為560~534 Ma;澳大利亞的裂解可通過克拉通內(nèi)盆地[89]估計出來,即Antrim 高原火山巖;在阿德萊德(Adelaide)地區(qū)的不整合間接表明了其裂解介于最年輕的(西部)Wilpena 群(565~550 Ma)至寒武紀最早期(544 Ma)的(北部)Normanville 群之間[90]。此外,F(xiàn)l?ttmann 等(1996)[91]注意到了Adelaide 裂谷雜巖古地理的顯著變化,F(xiàn)oden(1996)[92]也注意到寒武紀Kanmantoo 群的沉積源區(qū)的變化。加拿大的552.5 Ma 裂解介于傾斜地層(>555 Ma)和水平地層(<550 Ma)之間,平均值達560 Ma(580~550 Ma)。至于南極,暫時采納Moores(1991)[93]和Dalziel(1991)[94]的提法:變形了的Beardmore 群之上不整合覆蓋的灰?guī)r代表了被動陸緣下裂解至漂移(rift-to-drift)的轉(zhuǎn)換,時代介于Skelton 冰山石英正長巖((551±4)Ma)和Shackleton灰?guī)r((544~520)Ma)[95]之間。
盡管有人根據(jù)沉積、巖漿巖事件解釋了陸塊初始(新元古代)的裂谷和最終(新元古代-早古生代過渡期)漂離,關(guān)于元古宙期間澳大利亞、南極和勞倫的重建仍有爭議。新元古代晚期泛古陸(東岡瓦納和勞倫古陸)同時出現(xiàn)了裂谷和漂離,即~720 Ma 沿莫桑比克帶的聚合和560 Ma 裂解造成的古太平洋和Iapetus 洋[85]。超級古陸此處聚合、彼處同時裂解,不僅見于岡瓦納旋回,在Rodinia古陸演化中也有發(fā)生[96]。
岡瓦納復(fù)原流行模型的北緣,自西向東,分布有Avalonia,Cadomia,阿拉伯地盾、喜馬拉雅造山帶和華夏地塊等。新元古代晚期-早古生代初期岡瓦納邊緣的一些(微)陸塊,基本處于松散狀態(tài),岡瓦納形成時未必都并入超大陸,這些小陸塊,特別是周邊或與勞倫、西伯利亞古陸過渡區(qū)的位置,具有一些盆地和山脈,具有拉張-擠壓活動,但強度小于典型的板塊俯沖、碰撞。從靠近岡瓦納的位置向外裂離、漂移而散布于亞洲、歐洲,甚至北美洲。
岡瓦納主體和邊部的活動強度、性質(zhì)有區(qū)別。570~550 Ma 階段的蛇綠巖及同時或更早的類似巖石出現(xiàn)于阿拉伯一帶:在泛非期,這些部位仍為張性構(gòu)造,形成岡瓦納時,其周邊部位多顯示裂解,如祁連-柴達木地塊經(jīng)歷了岡瓦納東緣的裂谷(615~580 Ma)、邊緣裂解(550 Ma)形成洋盆[66]。從演化示意圖上,Yakubchuk(2017)[97]則給出了完全不同的解釋:于新元古代-早古生代過渡時期并沒有一個統(tǒng)一的超大陸,甚至亞洲的前身并不屬于岡瓦納,興凱-布列亞-佳木斯地塊亦不在岡瓦納范圍內(nèi)。
在岡瓦納外圍,或者與岡瓦納的形成有關(guān)的活動單元內(nèi),經(jīng)常出現(xiàn)一些與岡瓦納主體泛非構(gòu)造類似的活動,容易被當作泛非構(gòu)造,姑且稱為泛非期構(gòu)造,其與岡瓦納主體的泛非構(gòu)造性質(zhì)似乎不同:表現(xiàn)為陸塊上發(fā)生凹陷但未裂開部位的擠壓、旋轉(zhuǎn)(剪切)和閉合過程,如北美東部的阿巴拉契亞、格陵蘭東緣及歐洲西部的加里東造山帶,其中的造山帶與多數(shù)中-新元古代類型的造山帶類似,而與湖區(qū)以北加拿大地盾上典型的格林威爾構(gòu)造帶(type Grenville orogen,1 250~980 Ma)[98]有所不同,如其中的State Farm 片麻巖具有Rb-Sr 分散等時線年齡(1 031±94)Ma 和530 Ma的Osceola花崗巖,之間有Albemarle淺變質(zhì)安山質(zhì)火山弧-碎屑巖(700~600 Ma),不整合上覆雙峰式火山-沉積(600~500 Ma)及花崗巖(530 Ma),伴隨相當于加里東運動的塔康運動(Taconian orogeny)[99]。
因此,泛非期熱事件可能呈多中心,很多部位經(jīng)歷了重新活化。在岡瓦納的泛非構(gòu)造帶,600~500 Ma 期間新生的長英質(zhì)物質(zhì)不多,大量的花崗巖為再熔而成[100],而中亞造山帶巖漿弧巖石的εHf(t)和εNd(t)值可正可負,花崗巖多具有εNd(t)正值,顯示有地幔物質(zhì)加入,盡管有人指出中亞造山帶顯生宙地殼生長規(guī)模并沒有前期認為的那么大[101]。按照Janou?ek 等(2018)[102]的模型,“泛非期”的記錄是俯沖及巖漿弧活動的結(jié)果,而與岡瓦納的聚合無關(guān),如沿阿爾金山可出露早古生代甚至泛非期花崗(片麻)巖[103]可能就是該區(qū)造山作用的結(jié)果。一些格林威爾期、泛非期碎屑鋯石,并非源于岡瓦納,而是源自亞歐大陸自身的造山帶,說明這些地區(qū)的“泛非構(gòu)造”是自身生產(chǎn)的,不是岡瓦納本身的特征,或者說,這些造山帶從來沒有真正成為岡瓦納的一部分。
岡瓦納外圍與勞倫或西伯利亞古陸的過渡區(qū)或邊緣區(qū)分布的地質(zhì)體,活動性介于活躍的大洋和穩(wěn)定的大陸之間,容易形成多個小型凹陷或洋盆、面狀或帶狀分布的少量的新生陸殼物質(zhì),一直未能形成穩(wěn)定塊體,而處于準穩(wěn)定(活動)狀態(tài),即鄧晉福等(2015)[104]所認為的殘留弧,并有古老物質(zhì)(如新太古-古元古代)的殘留??赡茱@示穩(wěn)定區(qū)與活動帶相間分布,如Kr?ner等(2017)[101]指出古亞洲增生雜巖中夾有大量來自包括塔里木克拉通在內(nèi)的岡瓦納大陸北部邊緣的前寒武紀微地塊。被裂解的造山帶或塊體較小,在隨后的板塊運動過程中很難保持其固有形態(tài)而被進一步拆解、裂離、差異位移,甚至旋轉(zhuǎn),如中亞造山帶中的一些微陸塊(如佳木斯地塊)就是這樣被裂解出塊體的一小部分。
與岡瓦納裂解、陸塊遷移相伴,由于俯沖、沉沒或抬升剝蝕,造成一些陸塊的遷移或消失,如澳大利亞-新西蘭之間主體沉沒于水下的Zealandia大陸[47]??赡芤嘤须[藏或消失了的泛非構(gòu)造帶:在岡瓦納復(fù)原圖中印度的北部(?)或東北端可能有消失了的泛非地體,甚至俯沖至亞歐大陸之下。
岡瓦納古陸的形成與現(xiàn)代板塊活動有著密切的聯(lián)系[7]。到目前為止,地球上最老的(~1 030 Ma)蛇綠巖見于中亞造山帶[104],普遍承認的最老藍片巖800~700 Ma[106],最老的含柯石英榴輝巖形成于~620 Ma[49],如果考慮現(xiàn)今板塊構(gòu)造體制以“俯沖構(gòu)造”[107]為主要標志,那么這種板塊體制應(yīng)該自新元古代才出現(xiàn),這也是孕育泛非構(gòu)造、岡瓦納逐漸形成的時期。
陸塊也有可能消失,如與法拉龍板塊(Farallon plate)有關(guān)的一些陸塊俯沖沉沒于亞洲大陸。在揚子克拉通西緣志留系-泥盆系沉積中,可見560 Ma 泛非期碎屑鋯石峰[108],鄰近的松潘-甘孜地區(qū)及青藏造山帶晚泛非花崗巖年齡(一般<540 Ma)[109]顯得太年輕,揚子克拉通本身缺乏泛非構(gòu)造,其沉積要么反映了當時完全不同的巖相古地理環(huán)境,要么當時一些泛非構(gòu)造地質(zhì)體已消失。盡管“泛非構(gòu)造”這一術(shù)語通常不用于亞洲,如果這些陸塊確實源自岡瓦納,并具有泛非時期的構(gòu)造特征,亦可稱作泛非構(gòu)造,或泛非期構(gòu)造。
此外,泛非構(gòu)造對地球演化具有重大影響,除了板塊運動方式或速度的變化[7]外,對于全球氣候變化、生命的演化可能也具有重要影響,如Ediacara 生物群、寒武紀生命大爆發(fā),甚至磷礦的大量沉積都有關(guān)系。地球的內(nèi)生作用從根本上決定了外生作用的演化進度,從全球范圍內(nèi)1 000 Ma以來最大的鋯石年齡峰值(結(jié)合花崗巖和碎屑鋯石,參見后面的“關(guān)于超大陸”部分)出現(xiàn)在600 Ma[110],此時岡瓦納趨于形成并整體隆升,同時期勞倫、波羅的和西伯利亞古陸,包括華北克拉通、揚子克拉通[111],則出現(xiàn)廣泛的海侵過程。
泛非構(gòu)造帶早期經(jīng)歷了高溫-低壓(HT/LP)變質(zhì)作用的造山帶花崗巖較為集中,較易成為岡瓦納大陸中-新生代裂解的位置[112],這是岡瓦納的第二次裂解,并造成岡瓦納的逐漸解體。其裂解首先導(dǎo)致大西洋的形成,南段是沿泛非構(gòu)造帶裂解,而北段則是沿加里東褶皺帶的裂解,以及非洲的東、西兩側(cè),印度的東、西兩側(cè)和東南極沿岸??赡艿慕忉屖?,這些部位的地殼中分布較多的花崗巖類,由于溫度的上升,這里的巖石率先接近或達到低共熔點,整體趨向于韌性、塑性,巖石強度明顯降低,容易造成殼內(nèi)破裂,出現(xiàn)巖墻、裂谷,甚至洋盆,造成大陸裂解。地幔異?;顒涌烧T發(fā)古陸裂解(如地幔柱[113])。當然,岡瓦納裂解的位置亦可與泛非構(gòu)造帶不一致,甚至切割古老克拉通,如南大西洋的形成,有關(guān)破裂直接分割了南美的S?o Franscisco 克拉通和西北非洲的剛果克拉通;澳大利亞與南極洲之間的南大洋則切割了南極洲的Terre Adélie 克拉通和南澳的Gawler克拉通,兩者共同組成Mawson古陸(圖5);南極和印度之間,曾經(jīng)共同擁有一個格林威爾帶,并在泛非期活化[114],中-新生代岡瓦納裂解的部位恰位于泛非構(gòu)造活化帶之中。也就是說,在岡瓦納形成甚至更早的時期,沒有所謂的澳大利亞或南極陸塊,那時的構(gòu)造分區(qū)或陸塊組成與現(xiàn)今大陸分布或輪廓并不一致,泛非構(gòu)造帶即是其中構(gòu)造分區(qū)的重要界線之一。
圖5 岡瓦納的泛非構(gòu)造帶及其中可能的古陸核的分布(據(jù)Foster等,2015[17]修改)Fig.5 Map showing the locations of Pan-African orogenic belts and continental nuclei in Gondwana(modified after Foster et al.,2015[17])
總之,泛非期構(gòu)造多沿著早期格林威爾活動帶(1 100~900 Ma)發(fā)生,且這些活動帶與北美典型的格林威爾帶(1 250~980 Ma)有所不同。泛非期構(gòu)造的發(fā)生與現(xiàn)代板塊活動密切相關(guān)。泛非期構(gòu)造的發(fā)生可能是多中心的,且主要表現(xiàn)為深部熱流自下而上的影響,而不僅僅是水平方向的擠壓拼貼或碰撞;此外,岡瓦納內(nèi)部的擠壓構(gòu)造與周圍其他大陸的凹陷、裂解可發(fā)生。新元古代晚期-早古生代初期岡瓦納邊緣的初次裂解及后期的漂移導(dǎo)致部分微陸塊散布于亞洲、歐洲。在全球范圍內(nèi)相對穩(wěn)定地塊或構(gòu)造部位表現(xiàn)為早寒武統(tǒng)底、頂部的不整合,尤其是寒武系-奧陶系之間的不整合。泛非構(gòu)造帶容易成為岡瓦納大陸中-新生代大陸裂解的部位。
盡管人們可以恢復(fù)出不同地史時期若干個超級古陸,似乎沒有哪一個超級古陸形成于全球一致的造山或沉積事件,如不像單個克拉通,可有統(tǒng)一的基底或蓋層。但是,岡瓦納古陸普遍受到泛非事件的影響,對于確定某一地質(zhì)體是否屬于岡瓦納具有重要意義。即,可以遵循這樣一個原則:同受泛非構(gòu)造影響的地質(zhì)體應(yīng)位于岡瓦納古陸范圍內(nèi)。至于岡瓦納邊緣是否泛非帶,則有爭議。如橫貫?zāi)蠘O山脈的北維多利亞地在變質(zhì)相帶分布、花崗巖及其時代關(guān)系方面[115]均類似,宜當做泛非構(gòu)造帶[28],但Cawood 等(2007)[116]認為其應(yīng)該是邊緣活動帶,不是泛非構(gòu)造帶。Zealandia的發(fā)現(xiàn)及其緊靠澳大利亞-南極的東部、中生代才開始裂解[47]表明,橫貫山造山帶不是簡單的邊緣增生帶,可能與北秦嶺造山帶[117]夾持于不同克拉通之間類似,如Wilson 雜巖、Bowers 群和Robertson Bay 群分別與秦嶺巖群、二郎坪巖群和寬坪巖群從巖石建造類型、變質(zhì)類型與程度、事件年代等多方面大致可以對比[118]。此外,南極半島根部Graham 地亦可出現(xiàn)加里東期侵入巖487~422 Ma[119-120],在寒武紀-石炭紀之間,這種分離的距離并不是很大,從而可以解釋碰撞前夕非常短暫的俯沖階段(不超過20 Myrs),沿南極橫貫山脈即使有過洋盆,其規(guī)模亦很有限。
岡瓦納裂解和亞洲、甚至歐洲的增生緊密相連。泛非構(gòu)造主要體現(xiàn)在岡瓦納陸塊內(nèi)部,而加里東期活動主要體現(xiàn)在陸緣的增生或活化。全球主要有8 個加里東期造山帶,即挪威-蘇格蘭、阿帕拉契亞、東格陵蘭、西伯利亞南緣、東澳大利亞、秦嶺-祁連、中-南天山、華夏褶皺帶。表明加里東造山帶主要位于北方大陸周邊,多集中于非岡瓦納陸塊邊緣,或與岡瓦納古大陸相鄰的位置[54,116]。或者,與古太平洋的擴張相伴,在岡瓦納周邊多島洋中出現(xiàn)擠壓構(gòu)造,開始俯沖、碰撞,直至加里東造山帶。當古太平洋擴張至500~400 Ma達到頂峰,開始出現(xiàn)收縮[80],擠壓構(gòu)造遷移至古太平洋邊緣,加里東造山帶結(jié)束活動。
時間上,泛非構(gòu)造之后才有加里東褶皺帶,兩者存在遞進演化關(guān)系,或者說加里東構(gòu)造影響范圍對泛非構(gòu)造有很好的繼承性:南方古陸的裂解,造成了北方古陸邊緣的俯沖、增生。西藏則兼具晚泛非、加里東運動的一些特征[121-122],青藏高原多個地塊中產(chǎn)出加里東期花崗巖[109,123]。根據(jù)高喜馬拉雅花崗片麻巖的年齡(~500 ~ 473 Ma)和地球化學(xué)性質(zhì),Miller 等(2001)[77]認為形成于非弧伸展環(huán)境,而根據(jù)Cawood等(2007)[116],其形成于原特提斯洋俯沖、洋殼反卷和斷離過程中大陸弧性質(zhì)的弧后環(huán)境,屬安第斯型岡瓦納邊緣[124]。早古生代初期除華北克拉通不具有岡瓦納大陸的屬性外,揚子(?)、華夏、塔里木、柴達木、阿拉善、北秦嶺-中祁連-中阿爾金、歐龍布魯克、羌塘、拉薩、蘭坪-思茅、印支等(微)陸塊都具有親岡瓦納的特征[124-126]。南方岡瓦納大陸主體形成完成于540 Ma,而亞歐大陸主體集結(jié)完成于420 Ma,早古生代末450~400 Ma 存在全球性準同時的造山運動,亞歐大陸已經(jīng)出現(xiàn)俯沖增生、碰撞、陸內(nèi)3種類型的全球尺度造山帶[125-127],而且,基本是與岡瓦納古大陸相鄰或有關(guān)的位置。大量微陸塊在早古生代可能是岡瓦納外緣的俯沖-增生帶中的重要組成。與南極半島古生代微陸塊之間短暫的分離和俯沖[119-120]類似,東亞很多陸塊之間可能為有限洋盆和有限俯沖。
總之,發(fā)生于岡瓦納聚合主體范圍內(nèi)的泛非構(gòu)造帶通常具有較高的變質(zhì)溫度,出現(xiàn)較多的花崗巖,伴隨升溫、擠壓、剪切,進而隆升。沿著這些泛非構(gòu)造帶的閉合、固結(jié)直接形成了岡瓦納,并躲過了后期的改造。所以,岡瓦納范圍內(nèi)很少有加里東期的構(gòu)造。而岡瓦納外圍的泛非期構(gòu)造,更像是克拉通陸核之間的格林威爾帶再活化,其影響僅限于重新活化區(qū)(帶)內(nèi),即先前(格林威爾期甚至更早)活動帶的殼內(nèi)層次,如出現(xiàn)凹陷、裂谷或小洋盆,但多未發(fā)展成足夠規(guī)模的洋盆。若伴隨進一步的裂解活動,并波及上地幔,擴張而出現(xiàn)(?。┭笈瑁浑S后的收縮,即加里東期構(gòu)造可出現(xiàn)在岡瓦納古陸的一些邊緣,如沿南極橫貫山及東澳塔斯曼線的造山帶。岡瓦納外圍陸塊或造山帶(如亞歐大陸)中容易出現(xiàn)加里東造山帶甚至更晚期的構(gòu)造疊加活動。可能由于克拉通通常具有較大的地殼厚度,泛非構(gòu)造及加里東構(gòu)造均未能波及克拉通或穩(wěn)定陸塊,即使泛非構(gòu)造廣泛發(fā)育的岡瓦納內(nèi)部亦是如此。
泛非事件或構(gòu)造不僅限于非洲,在其他岡瓦納陸塊上亦有顯示,可以出現(xiàn)于整個岡瓦納,即“泛岡瓦納”(Pan-Gondwana)[5]。反過來,具有典型泛非事件或構(gòu)造的地質(zhì)體,應(yīng)基本屬于岡瓦納古陸或與之有密切聯(lián)系,在Rodinia 裂解、直至泛非期構(gòu)造過程中基本限于岡瓦納范圍內(nèi)。相反,僅出現(xiàn)較弱的泛非期構(gòu)造跡象的陸塊或造山帶可能不屬于嚴格的岡瓦納古陸,至少不是岡瓦納核心部位。
中國大陸的形成幾乎涉及所有地史上的古超大陸。就中國大陸,或者說東亞的形成而言,除了地史上最近的潘吉亞(Pangea)古超大陸以外,關(guān)系最為密切的就是岡瓦納古陸了。人們普遍認為,岡瓦納古陸的離散、部分北移形成亞洲大陸和歐洲的一部分。因此,了解岡瓦納裂解、進而亞歐大陸增生的過程,對于探討亞歐大陸的形成具有重要意義。
下面介紹一些亞洲大陸、重點是中國大陸范圍內(nèi)泛非期構(gòu)造的可能表現(xiàn)。
5.1.1 青藏高原及鄰區(qū)的花崗巖 高喜馬拉雅具有大量前喜山期的過鋁硅質(zhì)花崗巖,表明印度次大陸北緣大規(guī)模陸殼活化,可能有新元古代晚期和早奧陶世兩次花崗巖事件,也可能持續(xù)時間較長的一次事件(時間跨度超過50 Myrs[77]。除了邊緣地區(qū),如印度東北部的Shillong 高原、東高止地(Eastern Ghats Land)和南端的Nagercoil 地塊外,錫瓦里克帶以南的印度克拉通并沒有典型的泛非構(gòu)造,喜馬拉雅山脈的碎屑鋯石可能并非來自現(xiàn)今的印度克拉通。
在西亞,土耳其Menderes 地塊有泛非基底(核部)、新元古代變碎屑巖、各種變質(zhì)花崗巖類((549.0±5.4)Ma)和變輝長巖侵入體,以及古生代蓋層系列[74]。
一般認為,滇西保山地塊是羌南地塊的南延部分,可產(chǎn)出老至502 Ma 的二長花崗巖,其鋯石Hf 模式年齡(~1.7 Ga),表明了花崗巖源于較老地殼物質(zhì)的重熔[128]。再向南,同為騰沖-保山地塊的南延部分,泰國灣Khao Tao 花崗巖鋯石年齡(501.5±7.5)Ma,成分上具有殼-?;旌咸卣鳎?29]。
近年來,在高原南部獲得大量泛非運動的年齡信息,如1∶25萬安多縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)調(diào)查院,2006)。西藏地區(qū)產(chǎn)出大量的早古生代花崗巖,但基本限于班公湖-怒江板塊縫合帶以南[109]。南羌塘地塊僅有470~460 Ma 的花崗巖,而無泛非期的花崗巖(潘桂棠,私人通訊)。
拉薩地塊和羌塘地塊之間的“安多微陸塊”或聶榮微陸塊位于安多與那曲之間,呈透鏡體近東西向夾持于班公湖-怒江縫合帶之中,有910~799 和531~483 Ma 的兩期花崗巖巖漿活動,其中寒武紀花崗巖侵入于前寒武紀片麻巖中,屬于I 型高鉀鈣堿性巖石系列,具有富集的鋯石Hf 同位素組成(εHf(t)=-3.0 ~ -0.1)、古老的鋯石Hf 模式年齡(tDM= 1 472~1 659 Ma)和相對較高的Mg#值(32~47),安多微陸塊與拉薩地塊應(yīng)具有親緣性[130]??紤]到花崗巖中鋯石Hf 模式年齡接近1.6 Ga,該年齡對應(yīng)東岡瓦納古陸的中元古代活動帶,即早期的造山帶,從而可能與拉薩地塊有所不同。
南羌塘地塊南緣的聶榮微陸塊中安多片麻巖鋯石LA-ICP-MS 法測定U-Pb 年齡為517~505 Ma[131-132],代表了片麻巖原巖花崗巖的侵位時代,巖性屬分異的亞堿性過鋁質(zhì)I 型花崗巖;侵入聶榮巖群的片麻狀二長花崗巖的SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡(515±14)Ma[131-132],聶榮微陸塊中亦有鋯石年齡(541±8)Ma[133],是目前在青藏高原發(fā)現(xiàn)位置最靠北的泛非期事件年齡記錄,認為岡底斯及其以南的部分均屬岡瓦納大陸[134],安多片麻巖原巖形成的大地構(gòu)造背景與碰撞造山過程密切相關(guān),初步認為微陸塊上發(fā)育的中-晚寒武世巖漿事件可能是泛非造山作用結(jié)束之后,沿岡瓦納超大陸邊緣安第斯型造山作用的產(chǎn)物。這些晚泛非期花崗巖的圍巖為843~820 Ma 之間的花崗片麻巖,其形成的大地構(gòu)造背景與裂解拉張的環(huán)境密切相關(guān),可能對應(yīng)Rodinia 全球裂解階段造成的新元古代巖漿事件,并與揚子板塊邊緣的裂解事件相關(guān)[132]。
在南羌塘地塊的北緣,即沿南、北羌塘地塊之間的龍木錯-雙湖縫合帶,產(chǎn)出本松錯花崗巖巖基,獲得鋯石206Pb/238U 加權(quán)平均年齡分別為(496.2±3.9)和(497.1±3.0)Ma[135]。北羌塘地塊小蘇莽一帶的寧多巖群黑云斜長片麻巖(副變質(zhì)巖)的最新蝕源區(qū)年齡為(1 044±30)Ma,而侵入寧多巖群的片麻狀黑云母花崗巖(古侵入體)的形成年齡為(991±4)Ma,由此可將寧多巖群的形成時代限定為(1 044±30)~(991±4)Ma,相當于中元古代末-新元古代初。寧多巖群黑云斜長片麻巖還出現(xiàn)了530 Ma 的次峰值年齡(該鋯石CL 圖像發(fā)暗、黑色),系鋯石重啟年齡,表明在深部應(yīng)該有此時的熱流活動事件,對應(yīng)泛非期的構(gòu)造活動信息[134]。北羌塘地塊俄久賣變質(zhì)結(jié)晶基底含夕線石和藍晶石的片麻巖以及其附近發(fā)現(xiàn)的極淺變質(zhì)的奧陶系地層,片麻巖中鋯石的SHRIMP 年齡7 組:2 498~2 374、1 780~1 666、645~522、465~420、402~369、270~233 和223~198 Ma,其 中1 780~1 666 Ma 為該片麻巖的主期變質(zhì)年齡[136],如果這種解釋合理,那么,泛非期及更晚的年齡應(yīng)該是事件年齡,而不是碎屑鋯石年齡,即北羌塘地塊亦具有泛非事件的影響。若以泛非事件作為岡瓦納的標志,北羌塘-昌都地塊的東北部具有泛非紀錄,在早古生代時具有岡瓦納屬性。至于人們提及的龍木錯-雙湖縫合帶為岡瓦納大陸的北界[134],則是晚古生代以來的分界。
南迦巴瓦巖群中的部分長英質(zhì)片麻巖的原巖為形成于500~490 Ma 的中酸性侵入巖,并具有巖漿弧花崗巖的化學(xué)成分特征,而且與其相伴生的鈣硅酸鹽巖也記錄了同時代的變質(zhì)事件(505 Ma)[137],這些花崗巖可能是原特提斯洋向?qū)呒{大陸北緣俯沖和亞洲微陸塊(包括拉薩和羌塘地塊)增生的結(jié)果,該造山作用開始于岡瓦納超大陸拼合及其伴生的陸-陸碰撞型泛非造山作用的晚期或結(jié)束之后,是在岡瓦納大陸拼合之后其邊緣發(fā)生的安底斯型造山作用,因此,它并不屬于在岡瓦納超大陸聚合過程中陸-陸碰撞形成的泛非造山帶[116]。
藏南亞東及鄰區(qū)的高喜馬拉雅早古生代花崗巖包括I 型和S 型花崗巖[138]。I 型花崗巖被當作早古生代花崗巖為安第斯造山作用的產(chǎn)物,而I 型和S 型花崗巖的同時存在則被認為是增生造山作用的重要標志[139-140]。Decelles 等(2000)[141]則強調(diào),高喜馬拉雅是在晚寒武世-早奧陶世岡瓦納大陸邊緣的俯沖過程中增生到印度大陸上的,并且推測,相關(guān)的早古生代縫合帶存在于主中央逆沖斷裂帶(MCT)以及大面積的逆沖疊瓦巖片之中。
因此,青藏高原及鄰區(qū)的泛非期花崗巖分布較為廣泛但不集中,鮮有同期的構(gòu)造-熱事件。局部新元古代花崗片麻巖中可有泛非期的熱事件記錄,但發(fā)育不是很強烈。
5.1.2 青藏高原及鄰區(qū)的火山、沉積及不整合與泛非構(gòu)造時期相對應(yīng),在岡瓦納古陸及相關(guān)地區(qū)范圍內(nèi),出現(xiàn)近同時或稍后的沉積作用。在西亞,土耳其Menderes 地塊有泛非基底(核部)、新元古代變碎屑巖,基底與蓋層之間為角度不整合,表明基底曾發(fā)生過強烈的抬升和剝蝕,并接受蓋層沉積[142]。下寒武統(tǒng)底部不整合之下存在低級變質(zhì)巖,并被寒武紀花崗巖侵入,另外,可能還存在晚寒武世的事件,導(dǎo)致剝蝕和隆起[143],即可能存在多幕事件。
在阿拉伯板塊北緣的土耳其Anatolia 原地體帶東南部產(chǎn)出Derik 火山巖,有安山巖(581~559 Ma)、流紋巖(575~570 Ma)、玄武巖和一些火山碎屑巖、河流沉積,對應(yīng)安第斯型的Cadomia 弧。上面不整合覆蓋早寒武世的干旱沉積和中寒武-志留紀的海相沉積。泛非旋回中Cadomia的晚期階段原特提斯洋向南俯沖過程中形成了這些大陸弧火山巖[144],即下寒武統(tǒng)底部、頂部均有角度不整合(unconformity),寒武系與奧陶系之間可能為平行不整合(disconformity),其他部位自寒武紀至新生代為連續(xù)沉積[144],反映了穩(wěn)定區(qū)沉積環(huán)境。北帶(Pontids 帶)泥盆系不整合于上志留統(tǒng)之上(志留系呈東西走向,而泥盆系呈南北走向),具有活動帶特征。
在伊朗,底寒武系上、下均為不整合,寒武系直至下泥盆統(tǒng)與中-上泥盆統(tǒng)之間平行不整合,表明整個古生代期間,伊朗僅為造陸運動,沒有造山運動,構(gòu)造穩(wěn)定,發(fā)育典型的地臺沉積。阿富汗的寒武系、奧陶系呈連續(xù)沉積,中泥盆統(tǒng)不整合于中志留統(tǒng)之上,有一定的構(gòu)造活動性。
在喜馬拉雅西北部的巴基斯坦,輕微變形-變質(zhì)的前寒武紀巖石與上覆下寒武統(tǒng)之間為角度不整合[145]。而在Spiti地區(qū),寒武系內(nèi)部地層呈整合關(guān)系[146-147],寒武系為巨厚復(fù)理石沉積:表明為地塹或裂陷盆地環(huán)境(造盆運動)。沒有經(jīng)歷過擠壓褶皺(造山運動:角度不整合)或地殼大范圍隆升(造陸運動:平行不整合)。與上覆下奧陶統(tǒng)底部可有沉積間斷。
青藏高原西部地區(qū)古生代的沉積接觸分為兩種類型:整合或平行不整合、角度不整合,前者反映了穩(wěn)定地臺、地塊或類似的較為穩(wěn)定的部位,后者則為區(qū)域造山帶或與之有關(guān)的較為活躍的構(gòu)造位置。
印度大陸北緣自新元古代初期的裂谷、至新元古代晚期的被動陸緣的形成,產(chǎn)出安山巖、玄武巖(530~490 Ma),反映了較為穩(wěn)定的區(qū)域,局部伴隨著區(qū)域變形和S-型花崗巖(直至470 Ma),最后出現(xiàn)Bhimphedian 造山運動[116],然后,一直呈現(xiàn)被動陸緣,直至喜山運動。
在低喜馬拉雅(Lesser Himalaya)具有泛非期鋯石碎屑[148],而錫瓦里克以南的印度大陸北部并沒有泛非期構(gòu)造帶,因此,高、低喜馬拉雅巖石中泛非期碎屑鋯石源于這些地塊自身或鄰近的其他岡瓦納陸塊源。根據(jù)古水流向和碎屑鋯石年齡譜,肖文交等(2017)[149]認為,特提斯喜馬拉雅(THS)應(yīng)該是岡底斯弧前體系,具有單一的歐亞大陸特征,原來劃歸印度的特提斯喜馬拉雅(THS)和高喜馬拉雅(GHS)并非代表印度大陸,可能是包含了岡底斯的弧前雜巖及增生的微地體。
拉薩地體新元古-早古生代火山巖主要位于拉薩地體中部,具有上寒武統(tǒng)和下奧陶統(tǒng)間不整合及雙峰式火山巖(酸性巖為主),僅有少量510 Ma年齡記錄(主要為花崗巖)[150];申扎地區(qū)流紋巖鋯石U-Pb 年齡為(501±2)Ma[151];也有人從變流紋巖得出(510.6±2.6)Ma 和(524.8±2.9)Ma 的鋯石U-Pb年齡,流紋巖的地球化學(xué)性質(zhì)屬島弧火山巖,既有早期物質(zhì)的重熔,又有新生地幔物質(zhì)的參與。在岡瓦納原特提斯洋的邊緣其他微陸塊亦可見到類似巖石,結(jié)合寒武、奧陶系之間的角度不整合,可能是岡瓦納形成之后,安第斯巖漿弧之下原特提斯洋巖石圈俯沖的結(jié)果[152];或形成于活動大陸邊緣背景下原特提斯洋巖石圈板片的斷離所致[153]。
分布于羌塘龍木錯-雙湖縫合帶南側(cè)(南羌塘地塊)的溫泉(O1-2)石英巖蓋層在喜馬拉雅、拉薩和羌南地塊廣泛發(fā)育,董春艷等(2011)[154]的分析表明,石英巖碎屑鋯石存在2 500~2 400,1 900~1 800,1 100~900,900~800 和700~520 Ma 等5 個年齡段,其中950 和625 Ma 年齡峰值最為明顯,表明在溫泉石英巖的物源區(qū)泛非構(gòu)造巖漿熱事件和格林威爾-晉寧構(gòu)造巖漿熱事件十分發(fā)育。
羌南地塊早古生代巖漿巖主要分布在日灣茶卡、都古爾、戈木日、本松錯等地區(qū),巖性以變質(zhì)輝長巖、變質(zhì)玄武巖、安山巖、花崗巖、變質(zhì)流紋巖以及花崗片麻巖等為主[155]。對羌南地塊的玄武巖有人給出新元古代晚期(548 Ma)的年齡[156]。這些巖漿巖可能是泛非造山運動結(jié)束后,發(fā)生陸陸碰撞后的伸展構(gòu)造環(huán)境,如裂谷構(gòu)造環(huán)境中形成[157],即岡瓦納大陸北緣巖石圈伸展減薄的產(chǎn)物,寒武系和奧陶系之間的不整合可能形成于伸展背景下的斷陷盆地中,但這期巖漿活動在岡瓦納大陸北緣相對較少。大規(guī)模的伸展拆離事件主要發(fā)生在早古生代,主要在羌南、拉薩、喜馬拉雅、保山和貢山板塊上廣泛發(fā)育的多期大規(guī)模酸性巖漿作用和少量的基性巖漿作用[158]。有關(guān)伸展減薄的機制問題仍需開展進一步的研究工作。
南羌塘奧陶系、志留系和泥盆系為連續(xù)深水沉積,并認為龍木錯-雙湖縫合帶是岡瓦納的北界[159]。也有地層分析認為泥盆系(灰?guī)r、長石砂巖)底部與其下志留系為整合或平行不整合關(guān)系,均表明了較為穩(wěn)定區(qū)的環(huán)境。
在滇西,公養(yǎng)河群被含豐富化石的無礫石的上寒武統(tǒng)保山組碎屑巖不整合覆蓋,該不整合顯然早于上寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)之間的晚泛非不整合面上的礫石層[78]。地學(xué)界對保山地塊寒武系與奧陶系之間的接觸關(guān)系存在較大爭議,有人認為是整合接觸,有人認為是假整合接觸,在保山施甸地區(qū)開展1∶5 萬區(qū)調(diào)工作表明[160],區(qū)內(nèi)普遍缺失下奧陶統(tǒng)沉積,僅在施甸半坡一帶有中奧陶統(tǒng),在大寨一帶,中-上奧陶統(tǒng)蒲縹組直接平行不整合在上寒武統(tǒng)保山組之上,即這里先后至少有2個不整合面,不整合的時期即性質(zhì)與南羌塘地塊對應(yīng),屬穩(wěn)定區(qū),但黃勇等(2012)[160]結(jié)合晚寒武世-早奧陶世業(yè)已存在的巖漿活動,認為這是晚泛非運動的遠程響應(yīng)。
胡培遠等(2014)[161]報道了藏北羌塘中部駝背嶺蛇綠巖中斜長花崗巖的鋯石U-Pb 定年結(jié)果為(504.8±4.2)和(491.6±1.5)Ma,相當于中-晚寒武世。斜長花崗巖中鋯石具有正的?Hf(t)值(11.46~15.16),反映其源區(qū)為虧損型地幔。斜長花崗巖形成年齡略晚于洋殼的形成時代,表明,龍木錯-雙湖-瀾滄江洋的開啟時限為中寒武世以前。龍木錯-雙湖-瀾滄江板塊縫合帶中寒武紀蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)[161-162],說明在寒武紀時該洋盆已經(jīng)在羌南和羌北之間形成,在古生代,羌南-保山板塊是岡瓦納大陸北緣的重要組成部分。
南羌塘奧陶系-泥盆系為連續(xù)深水沉積,北羌塘奧陶系-志留系沉積與上覆中-上泥盆統(tǒng)之間為不整合接觸,顯示北羌塘可能為活動帶性質(zhì),如楊耀等(2014)[163]指出,南、北羌塘的沉積-剝蝕關(guān)系正好相反:早奧陶世-志留紀時,北羌塘沉積(如志留系)[164],南羌塘剝蝕;中奧陶世-早泥盆世期間反過來,北羌塘剝蝕,南羌塘沉積。至中泥盆世(D2)之后共同沉降,接受沉積。與“南羌塘穩(wěn)定區(qū)、北羌塘活動帶”一致。在南羌塘塊體北部,中-上奧陶統(tǒng)塔石山組底礫巖平行不整合于淺變質(zhì)中厚層石英砂巖夾薄層泥灰?guī)r之上,其中不整合界面之下的2 485、980 和615 Ma 的年齡峰值最為明顯。不整合面之上,塔石山組石英砂巖中的碎屑鋯石則存在470~520、580~800、950~1 100 Ma的年齡變化范圍,其中500、585、800 和985 Ma 的年齡峰值顯著,表明源區(qū)有泛非期的鋯石存在(615、585 Ma)。
李才等(2004)[159]在前人認為的前泥盆紀基底阿木崗群淺變質(zhì)巖中早古生代連續(xù)沉積地層的發(fā)現(xiàn)、晚志留世大型三角洲沉積的發(fā)現(xiàn)、海陸變化頻繁的沉積環(huán)境,龍木錯以東的五指山等地中-上泥盆統(tǒng)不整合于奧陶系-志留系之上,均證明龍木錯-雙湖縫合帶北側(cè)受到晚加里東運動的影響,與羌塘南部地區(qū)(奧陶系-泥盆系為連續(xù)穩(wěn)定的海相沉積)的沉積建造存在顯著的差異[164]。揚子板塊加里東運動這一固有的印記為我們區(qū)分兩大板塊的邊界提供了依據(jù)。即龍木錯-雙湖縫合帶可作為歐亞大陸與岡瓦納大陸的邊界。二疊紀冷水沉積未能越過龍木錯-雙湖一線,即處于南羌塘地塊的北界。
解超明等(2021)[155]總結(jié)到,寒武系和奧陶系之間的角度不整合在羌南、拉薩、喜馬拉雅和保山板塊上廣泛發(fā)育[78,116],角度不整合的特征顯示其更傾向形成于伸展拆離環(huán)境而不是碰撞造山環(huán)境。
緬甸的寒武系昌馬之群上、下均為不整合,具有寒武系-奧陶系之間不整合、奧陶系-志留系之間不整合及志留系-泥盆系之間沉積間斷。越南北部廬江帶中、上寒武統(tǒng)之間呈不整合,清化區(qū)奧陶系底部為不整合,中-下泥盆統(tǒng)與寒武系-下志留統(tǒng)之間有不整合。
另一個最為廣泛的不整合位于中-晚泥盆統(tǒng)底部,自西部的土耳其、伊朗,至東部的馬來半島,均可出現(xiàn),應(yīng)與加里東運動有關(guān),該不整合的廣泛分布表明加里東運動的廣泛影響。穩(wěn)定地塊前加里東運動時期的沉積較完整,沉積間斷多表現(xiàn)為不整合接觸,偶見平行不整合。加里東運動多表現(xiàn)為平行不整合;活動帶的沉積可大段缺失,沉積間斷之間為不整合,加里東運動表現(xiàn)為不整合。這里的不整合體現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)顯著的幕式活動特征,而板塊構(gòu)造理論似乎對幕式運動沒有清晰的解釋。
因此,從沉積不整合的角度看,西部(土耳其、伊朗、巴基斯坦和阿富汗)的古生界內(nèi)不整合最早,并有兩次不整合:下寒武統(tǒng)底部和早-中寒武統(tǒng)之間的不整合。寒武系底部的不整合在緬甸已有發(fā)現(xiàn)。中-晚寒武統(tǒng)之間的不整合僅在越南發(fā)現(xiàn)。
寒武系-奧陶系之間的不整合范圍較為廣泛,土耳其(?)、阿富汗、巴基斯坦、喜山、拉薩地塊、滇西、緬甸、越南均有,與岡瓦納之后的隆起有關(guān);奧陶系底部的不整合西自印度西北部、東至越南北部,即喜馬拉雅帶、拉薩地塊最為顯著,羌塘地塊南緣略有顯示。
總而言之,青藏高原及鄰區(qū)在新元古代初-早古生代期間具有多個不整合,體現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)顯著的幕式活動特征。區(qū)內(nèi)可分出相對穩(wěn)定的地塊和構(gòu)造較為活躍的造山帶,分別具有不同的地質(zhì)特征:相對穩(wěn)定地塊產(chǎn)出火山-沉積建造,沉積序列較完整,可有不整合,但多為整合或假整合;活動構(gòu)造帶可有新元古代花崗片麻巖,容易顯示泛非期的構(gòu)造-熱事件,前加里東期沉積多不完整,在泥盆系底部或下部形成不整合。
依據(jù)中國中、西部重要陸塊主體基底的形成和固結(jié)時代及是否存在~500 Ma的晚泛非期熱事件的記錄,陳能松等(2007)[165]將其劃分為塔里木-阿北-阿拉善-歐龍布魯克陸塊群(簡稱“塔-歐陸塊群”)和柴達木-北秦嶺-中祁連陸塊群(簡稱“柴-秦陸塊群”),兩個陸塊群之間有著明顯不同的組成特征和不盡相同的構(gòu)造熱事件序列。前者“塔-歐陸塊群”表現(xiàn)為穩(wěn)定的地塊或克拉通,構(gòu)造影響表現(xiàn)為沉積間斷,如歐龍布魯克陸塊全吉群紅藻山組之上的區(qū)域性平行不整合,可能代表了新元古代晚期的伸展階段[166]。后者“柴-秦陸塊群”各陸塊主體發(fā)育中元古代末期(~1.0 Ga)的結(jié)晶基底,經(jīng)歷了格林威爾期、晚泛非期和早古生代晚期的構(gòu)造熱事件,存在格林威爾期的角閃巖相、局部麻粒巖相變質(zhì)作用、晚泛非期和加里東期的構(gòu)造熱事件[164]。在陸塊的單側(cè)或兩側(cè)發(fā)育早古生代的蛇綠巖套,并將其與“塔-歐陸塊群”隔開。因此,“柴-秦陸塊群”主體表現(xiàn)為造山帶,相當于較為活動的塊間造山帶區(qū)域。
陳能松等(2008)[167]對東昆侖造山帶東段昆中帶的清水泉高級巖片的花崗片麻巖和斜長角閃巖進行了鋯石測年,認為~560和~520 Ma的年齡值分別代表了片麻巖的巖漿巖原巖的結(jié)晶年齡和變質(zhì)作用年齡,并有955、895 和657 Ma 的繼承鋯石,斜長角閃巖的鋯石給出了~550、516 和482 Ma 的年齡記錄。東昆侖造山帶中有泛非期事件的報道[165,168]。李懷坤等(2006)[169]給出了昆中麻粒巖相變質(zhì)作用的SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為(507.7±8.3)Ma;張 建 新 等(2021)[170]則 報 道 了 較 多 的460~400 Ma 期間的變質(zhì)年齡記錄;陸松年等(2002)[171]測定了昆中帶蛇綠巖中的輝長巖鋯石年齡為(522.3±4.1)Ma,即在東昆侖發(fā)生了560~516 Ma 期間的花崗巖活動、泛非期和加里東期的變質(zhì)作用,表明它們在原特提斯構(gòu)造演化早期可能曾發(fā)生過陸塊匯聚,即“柴-秦陸塊群”前期主要表現(xiàn)為活動帶的特征。
盡管陳能松等(2007)[165]將塔里木克拉通作為“塔-歐陸塊群”的典型代表,認為塔里木陸塊沒有經(jīng)歷泛非構(gòu)造的影響,實際上,因沙漠覆蓋,對塔里木陸塊的具體情形了解較少。結(jié)合地質(zhì)與地球物理資料綜合分析,塔里木陸塊前寒武紀具有不同年代、不同類型的基底結(jié)構(gòu):北部為中-新元古代中淺變質(zhì)巖基底、中部為古元古代花崗巖基底、南部為新元古代早-中期巖漿巖與變質(zhì)巖基底、東南部為遭受早志留世區(qū)域變質(zhì)改造的變質(zhì)基底,除前中元古代記錄外,存在950~900、800~700、560~540 和500~400 Ma 等 多 期 構(gòu) 造-熱 事件[172]。南部特征反而與“柴-秦陸塊群”[165]類似,而且,對應(yīng)阿爾金中、南部出現(xiàn)泛期非事件的記錄[102]。與青藏高原類似,塔里木盆地寒武系底部不整合廣泛分布。因此,塔里木克拉通不是鐵板一塊,南北有差異,南部可能受到泛非期構(gòu)造的影響。
柴達木北緣基底以沙柳河巖群烏龍灘巖組為主體,被新元古代早期(904±18 Ma)[173]的碰撞型花崗巖類巖體侵入,于540 Ma 發(fā)生綠片巖相變質(zhì)作用;在柴北緣灘間山群發(fā)育(514.2±8.5)Ma 的埃達克質(zhì)酸性火山巖[174],洋殼深俯沖的峰期年齡可推至510 Ma之前。
朱小輝等(2015)[175]指出,柴北緣地區(qū)在850~750 Ma 時受Rodinia 超大陸裂解事件的影響發(fā)生了張裂,形成一些陸殼屬性的高壓變質(zhì)巖原巖;700~535 Ma 時在裂解事件的基礎(chǔ)上形成了一個新元古代-早古生代的洋盆,具洋殼屬性的含柯石英榴輝巖原巖形成于516 Ma,在535~460 Ma 期間該洋殼發(fā)生了俯沖消減作用、460~450 Ma 期間洋盆閉合消失,由陸殼深俯沖形成高壓/超高壓變質(zhì)帶。柴北緣地區(qū)可能記錄了從洋殼俯沖、大陸俯沖再到碰撞造山這一完整的演化歷史過程,是一條典型的早古生代造山帶。柴北緣構(gòu)造巖漿巖帶的早古生代花崗巖限于500~400 Ma之間[176]。
劉永江等(2012)[177]對柴北緣路樂河剖面新生代沉積物和山前現(xiàn)代河沙中碎屑的鋯石研究表明,物源區(qū)發(fā)育顯著的823、539 和470~430 Ma 主要年齡峰值,柴北緣-南祁連地區(qū)先后主要經(jīng)歷了900~800 Ma 的Rodinia 超大陸裂解事件、600~500 Ma的泛非期區(qū)域變質(zhì)事件和~450 Ma 的俯沖碰撞變質(zhì)事件,泛非期鋯石可能源于南部的東昆侖[167]、阿爾金山[103],甚至柴達木地塊自身(如中心部位)。對比秦嶺巖群的特征(下文),柴北緣路樂河剖面新生代沉積物和山前現(xiàn)代河沙中碎屑的鋯石[177]泛非期年齡顆粒應(yīng)該源于新元古代早期花崗片麻巖中的泛非期事件疊加。
西昆侖塔什庫爾干南部(塔阿西一帶)布倫闊勒巖群中贊坎英安斑巖的鋯石分別為(533±10)Ma及(527.4±9.0)Ma,鋯石Hf 同位素組成εHf(t)值為-3.31~-9.02,平均為-5.40,具有明顯的不均一性,Hf 平均地殼模式年齡為tDM=1.70~2.06 Ga,峰值在1.7~1.8 Ga 左右,與鋯石形成年齡533 Ma相差甚遠,說明這類鋯石的母巖中主體是再造的古老地殼,同時也可能混合幔源,對應(yīng)著1.7~2.0 Ga地殼再造[178]。布倫闊勒巖群中侵位的斜長花崗斑 巖 具 有(544.5±4.7)Ma 的 鋯 石SHRIMP 年齡[179]。在麻札-甜水海一帶輝長巖、花崗巖的侵位年齡~530~490 Ma[180],這些巖漿巖的產(chǎn)出表明西昆侖有泛非期構(gòu)造的影響。
中祁連地塊出現(xiàn)多處的新元古代早期花崗片麻巖[181]。在該期花崗巖(935±5 Ma)中可見早古生代花崗閃長巖侵位,其鋯石給出469 Ma 的結(jié)晶年齡,尚有567~487 Ma的繼承或重啟鋯石年齡(本研究未發(fā)表資料),顯示了泛非期構(gòu)造的可能影響。
北祁連造山帶中的變沉積巖中的碎屑鋯石UPb 年齡有600~540 Ma 之間的集中[182],天水市以北祁連造山帶東段早古生代葫蘆河群變質(zhì)碎屑巖中碎屑鋯石中有約559 和445 Ma 峰值[182],其源區(qū)受到了泛非期事件的影響。根據(jù)徐學(xué)義等(2008)[176]的總結(jié),祁連構(gòu)造-巖漿巖帶的早古生代花崗巖限于500~400 Ma之間。
陸松年等(2009)[184]認為,北大河巖群最小碎屑鋯石年齡峰1 400 Ma,變質(zhì)年齡863 Ma,因此,其沉積介于1 400~863 Ma 之間,并有(757±8)Ma花崗(片麻)巖侵位。祁連山造山帶西部朱龍關(guān)群位于北大河巖群之中,在厚度和巖性在橫向上極不穩(wěn)定,朱龍關(guān)群(拉班、堿性)玄武巖噴發(fā)于600~580 Ma,為古祁連洋發(fā)育初期裂谷的產(chǎn)物,其裂谷環(huán)境,與澳大利亞東南部可對比,系Rodinia 伸展、裂解導(dǎo)致[66],朱龍關(guān)群玄武巖可能代表了北大河巖群內(nèi)的凹陷、裂解,即對應(yīng)伸展構(gòu)造,被認為與岡瓦納聚合過程中內(nèi)部泛非期擠壓構(gòu)造相對應(yīng)[66]。朱龍關(guān)群所覆蓋的北大河巖群可能與中祁連地塊類似(張建新,私人通信)。結(jié)合前人研究成果表明,祁連山新元古代巖漿活動記錄了新元古代早期匯聚、新元古代晚期伸展到裂解的長期演化過程。實際上,在中祁連地塊本身,既具伸展構(gòu)造,亦有泛非期構(gòu)造-熱事件的跡象,說明這些地區(qū)的“泛非構(gòu)造”是自身生產(chǎn)的,未必是岡瓦納古陸內(nèi)部的特征。
秦嶺造山帶中同樣有早期格林威爾構(gòu)造、晚期泛非和加里東期活動的現(xiàn)象[185]。秦嶺巖群商南段古生代花崗巖中有早期格林威爾期及泛非期記錄殘留(圖6),而圍巖中卻無,僅顯示古-中元古代的繼承鋯石,這一點,與青海化隆縣合群峽的化隆群、甘肅天水市馬跑泉麥積山風景區(qū)冷水河村的花崗巖脈的情形類似,結(jié)合北羌塘地塊新元古代早期寧多巖群(變深成巖)黑云斜長片麻巖中出現(xiàn)530 Ma 的鋯石重啟年齡,可能對應(yīng)深部泛非期熱活動事件[134],說明花崗巖源區(qū)或深部巖石中可有格林威爾期及泛非期鋯石的存在,而且,泛非期事件記錄的不僅是水平方向的構(gòu)造帶如拼貼、增生過程,亦有可能反映了殼內(nèi)垂直方向的變化,有一部分活動可能起源于深部:深部熱流異常及其引發(fā)的一系列現(xiàn)象,特別是花崗巖的侵位、上升,其中裹挾了較多的泛非期構(gòu)造信息。當然,這種構(gòu)造應(yīng)該是地塊內(nèi)部、而不是地塊之間的活動,如同青藏高原東北緣的祁連-阿爾金-昆侖早古生代造山系中所夾的一些前寒武紀地質(zhì)體普遍遭受早古生代造山事件的改造或再活化[170],由此可知部分泛非期構(gòu)造具有陸內(nèi)活動的性質(zhì)。
圖6 秦嶺巖群中長英質(zhì)巖石新元古代以來的年齡記錄Fig.6 The histogram showing the major zircon age records of the felsic rocks in the Qinling Complex since the Neoproterozoic
秦嶺東段南緣沿商丹斷裂帶出現(xiàn)富水輝長巖約500 Ma[186],片麻狀輝長閃長巖491 Ma(本研究未發(fā)表資料),均顯示拉張環(huán)境的產(chǎn)物;而北部秦嶺巖群中泛非期花崗巖(如漂池巖體)記錄熱事件(492±4 Ma)與近于同時的北緣的榴輝巖則記錄了典型的俯沖、碰撞環(huán)境,表明秦嶺造山帶范圍內(nèi)擠壓與拉張環(huán)境的同時出現(xiàn),反映了“泛非期”構(gòu)造-熱事件與裂陷或洋盆可以同時異地發(fā)生,由此限定了該區(qū)泛非期構(gòu)造的活動性質(zhì)。
阿拉善地塊何時與華北克拉通拼貼、成為華北克拉通的一部分,仍是一個尚未解決的問題。該地區(qū)產(chǎn)出新元古代早期(926~904 Ma)變形花崗巖[187],鋯石Hf兩階段的模式年齡峰值在1.56 Ga,花崗巖巖漿來自具有較長地殼滯留時間的地殼物質(zhì)的部分熔融。這個時期的花崗巖在華北克拉通的其他部位并沒有出現(xiàn)。
至于泛非期構(gòu)造,現(xiàn)在有較多的資料顯示,并基本為碎屑鋯石的記錄,在早古生代沉積中可有顯著的泛非期碎屑鋯石年齡峰,如阿拉善地塊南緣龍首山東段“龍首山巖群”中的寒武紀大黃山群的碎屑鋯石具有600~500 Ma 的年齡峰,其中砂巖甚至具有561 Ma 的最強峰,并認為源自祁連山地塊的火成巖[188]。在阿拉善東緣鄂爾多斯(華北地塊)與北祁連早古生代造山帶之間的過渡地區(qū)奧陶統(tǒng)米缽山組的碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡中,除了數(shù)量最多的新元古代早期年齡950~900 Ma 峰外,還有重要的623~494 Ma 年齡區(qū)間,如623、588、517、505 和494 Ma 的峰值,認為早古生代物源主要來自北祁連造山帶,與華北克拉通是在中奧陶世或之后才拼貼在一起[189]。
如前所述,北祁連造山帶可能有一些泛非期的構(gòu)造記錄(本研究未發(fā)表資料),但并不顯著。米缽山組碎屑鋯石中,泛非期鋯石CL 多呈黑色,U 含量較高[189],說明泛非期活動可能為先存地質(zhì)體的再活化所致,早古生代阿拉善地塊應(yīng)該與泛非構(gòu)造帶相毗鄰?;蛘?,根據(jù)較為普遍的早期格林威爾構(gòu)造、晚期伴以泛非和(或)加里東期活動的現(xiàn)象來看,阿拉善地區(qū)早古生代地層中的泛非期碎屑鋯石很可能源于阿拉善地塊自身,即可望在阿拉善地塊內(nèi)(如中、東部)找到泛非期巖石的直接記錄。
關(guān)于中亞造山帶中的典型泛非期構(gòu)造,分別從變質(zhì)作用、花崗巖、沉積與不整合及蛇綠巖等方面來論述。
5.9.1 變質(zhì)作用與花崗巖 整體上,佳木斯地塊構(gòu)造走向呈NE,NNE和NEE方向,新斷裂大致與片麻理方向一致。根據(jù)巖石建造和變質(zhì)程度的簡單對比,曾認為佳木斯地塊的麻山群形成于太古代。近年來大量的同位素測年證明,主要的高級變質(zhì)作用,尤其是花崗巖活動發(fā)生在早古生代。Wilde et al.(2003)[190]更是通過與東澳、南極洲的對比認為,這里發(fā)生了典型的泛非構(gòu)造,并伴隨少量加里東期的花崗巖活動。進一步的研究認為,興凱地塊、布列亞-佳木斯曾經(jīng)屬于同一個構(gòu)造單元,具有相同的演化歷史,都經(jīng)歷了泛非期構(gòu)造的影響[191]。遠東地區(qū)的布列亞地塊具有937~933 Ma 的輝長巖、花崗巖侵位,認為形成于大陸弧環(huán)境[192]。
我國東北地區(qū)的佳木斯和興凱地塊、以及額爾古納、興安、松遼地塊等斷續(xù)分布有泛非期高級變質(zhì)巖和巖漿巖,其變質(zhì)年齡為~500 Ma,記錄了從Rodinia到岡瓦納的聚合與離散過程[193]。
5.9.2 沉積與不整合 興凱地塊有新太古界-古元古界巖石和里菲期-早寒武統(tǒng)的連續(xù)沉積,地塊中部的Matveevka-Nakhimovka 亞帶有前寒武紀基底,其余的部位則為厚層古生代沉積-火山蓋層[194],這些基本屬于穩(wěn)定型沉積。興凱地塊北部基性巖床鋯石U-Pb 年齡((757±4)Ma)[195],顯示了該時期的張性活動。
興凱湖東南地區(qū),緊鄰麻粒巖相變質(zhì)巖有早寒武世的大陸裂谷沉積,時限為從冰積層開始的震旦紀至中寒武世初,不整合對應(yīng)的主褶皺幕發(fā)生在早、中寒武世之間,被稱作興凱運動[196]。興凱地塊東緣寒武系底部不整合于變質(zhì)巖之上,再向上,上寒武統(tǒng)與下奧陶統(tǒng)之間為一層礫巖,是否不整合難以確定[197]。也就是說,興凱地塊東緣僅有局部寒武系底部為不整合,而下寒武統(tǒng)之上不整合明顯,局部下寒武統(tǒng)底、頂部均有不整合。實際上,與西亞類似,興凱地塊、松嫩地塊、蒙古、俄羅斯均有寒武系底部(下部或底部)的角度不整合。
Scheka et al.(2001)[198]提出興凱地塊東緣存在蛇綠巖的可能性,認為興凱蛇綠巖是在增生雜巖體發(fā)育之前、在一次寒武紀大陸裂谷/碰撞事件中(中寒武世)形成的,該裂谷/碰撞事件發(fā)生在早-中寒武世界線附近很短的時間跨度內(nèi)(約10 Myrs),厚層的碎屑巖序列及其沿走向顯著的巖性變化,說明興凱“蛇綠巖”形成于一個硅鋁質(zhì)裂谷帶或大陸邊緣的小海盆之中,更像是被動陸緣的性質(zhì),而不是“活動陸緣”的特征。
更北部的布列亞地塊新元古界與下寒武統(tǒng)整合接觸(連續(xù)沉積),變質(zhì)程度很低(綠片巖相),與麻山雜巖的中-高級變質(zhì)程度明顯不一致。向上,角度不整合間斷地超覆磨拉石型上寒武統(tǒng)礫巖、砂巖、粉砂巖和安山-流紋質(zhì)凝灰?guī)r,與青藏高原的拉薩地塊或南羌塘地塊有類似之處[151-152]。再向上為志留系(~444 Ma)和泥盆系,伴有一系列的間斷和不整合[199]。
佳木斯地塊北部有新元古代中-晚期的碎屑巖沉積,金銀庫大理巖經(jīng)對比為下寒武統(tǒng)沉積。佳木斯地塊以西的伊春地區(qū),下寒武統(tǒng)之上為角度不整合,再向上為中-上奧陶統(tǒng);稍南的中-下泥盆統(tǒng)砂巖、凝灰?guī)r、灰?guī)r顯示短暫時期內(nèi)的微弱拉張、裂陷不深的裂陷槽。
佳木斯地塊西側(cè)的張廣才嶺北部有中元古代-早寒武世的裂谷沉積,形成東風山鐵礦、晨明組(下寒武統(tǒng))碳酸鹽巖和頁巖等較為穩(wěn)定環(huán)境下的沉積,屬于西伯利亞生物區(qū)系。黑龍江省內(nèi)上早寒武世末普遍存在角度不整合,缺失中-上寒武統(tǒng),表明寒武紀曾發(fā)生過一次較大規(guī)模的造山運動[200]。根據(jù)王成文等(2009)[201]的總結(jié),“佳-蒙古陸”北緣元古界片(麻)巖之上為不整合,再上為早古生代,之上為不整合,再上為下泥盆統(tǒng)。
天山地區(qū)大量的的資料尚待總結(jié)。西南天山地區(qū)那拉提地區(qū)具有新元古代早期的花崗片麻巖[202],其北緣斷裂北側(cè)出露寒武紀((516.3±7.4)Ma)橄欖拉斑玄武巖,為過渡型洋脊玄武巖(TMORB),認為形成于洋中脊的擴展型裂谷環(huán)境[203],并與柴北緣灘間山群所代表的陸緣小洋盆類似[170]。
在中亞造山帶的圖瓦-北蒙古地塊和薩彥嶺的薩拉伊爾構(gòu)造范圍內(nèi),文德系-中寒武統(tǒng)巨厚細碧-角斑巖及蛇綠巖建造于晚寒武世之前經(jīng)受了強烈的褶皺-推覆變形(中、上寒武統(tǒng)之間),并普遍被晚寒武世的花崗閃長巖、斜長花崗巖及鉀長花崗巖侵入,標志著薩拉伊爾旋回的結(jié)束[199]。有些部位變形持續(xù)到加里東期末,之上不整合,再上為(509~444 Ma)上寒武統(tǒng)-奧陶系(戈爾諾阿爾泰群)碎屑巖次復(fù)理石,其上又不整合產(chǎn)出(444~393 Ma)志留系-下泥盆統(tǒng)的碎屑-碳酸鹽巖地層(早加里東褶皺期:塔昆期)、再被中-上泥盆統(tǒng)的黑色頁巖群和下石炭統(tǒng)的碎屑巖-碳酸鹽巖超覆。泥盆系覆于強烈褶皺的薩拉伊爾雜巖之上。
總之,興凱-布列亞-佳木斯地塊既有相對穩(wěn)定環(huán)境下的沉積建造,如中-新元古代穩(wěn)定沉積、新元古代和早古生代裂谷環(huán)境下的碎屑巖沉積,甚至局部有小洋盆的存在,也有相對活動帶的顯示,即相當于格林威爾期的花崗片麻巖或變質(zhì)捕擄體,并經(jīng)歷了泛非期的高級變形-變質(zhì)作用疊加、花崗巖侵位等記錄的典型泛非期構(gòu)造和加里東期活動。具有多期構(gòu)造活動疊加,變質(zhì)帶、花崗巖的分布呈復(fù)雜的“帶狀”分布,似乎屬于造山帶范疇,而不是典型的地塊。或者,很難用地塊或造山帶來統(tǒng)一概括這3個所謂地塊的特征,似乎顯示了相對穩(wěn)定地塊和活動帶相間分布的盆山格局。
東北地區(qū)中俄交界處的興凱、佳木斯和布列亞地塊,甚至一些中亞造山帶中的其他陸塊、造山帶上的不整合、花崗巖等與青藏高原的主要地塊有諸多類似之處,說明了盡管其現(xiàn)在距離遙遠,在早古生代可能處于類似的構(gòu)造位置。
在Rodinia 復(fù)原中,華夏地塊與揚子古陸、勞倫古陸、澳洲、南極洲形成一個整體,華夏地塊和揚子西緣古生代沉積巖中600~550 Ma 碎屑鋯石年齡,如云開地塊的高州雜巖中麻粒巖、副片麻巖有610~540 Ma 的繼承鋯石[204],表明有泛非期巖石物源,并與源自岡瓦納的地質(zhì)體如特提斯喜馬拉雅、高喜馬拉雅、羌塘地塊、印支地塊和印度北部有著類似的年齡譜,因此,華南-印支地塊聯(lián)合體可能是岡瓦納的一部分,并通過泛非碰撞帶與北印度相連[205]。而揚子克拉通、華北克拉通主體不論碎屑鋯石還是內(nèi)生鋯石,均沒有明顯的泛非期記錄,遠離泛非地質(zhì)體物源,與其基本處于海平面之下[111]有關(guān),在構(gòu)造上可能與岡瓦納呈分隔狀態(tài),沒有受到泛非期構(gòu)造的實質(zhì)性影響。
華夏地塊內(nèi)具有古元古代片麻巖記錄[205],并產(chǎn)出淺變質(zhì)英安巖和晶屑凝灰?guī)r(LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡(729±4)和(735±6.7)Ma)[206],其間存在746~696 Ma 淺變質(zhì)的中酸性火山巖和(592±3)Ma的細碧巖(中國地質(zhì)調(diào)查成果快訊,2019)。
浙西北寒武系陸源碎屑物質(zhì)有2 131、1 768、747 和574 Ma 的鋯石年齡,主要來源于陳蔡群、雙溪塢群、河上鎮(zhèn)群及八都群,即華夏褶皺帶自身,華夏地塊露出水面為剝蝕區(qū)[207]。實際上,華夏地塊本身即具有泛非期事件的記錄:新元古代斜長角閃巖中出現(xiàn)鋯石年齡(533±7)Ma 的集中[208],說明自Rodinia 形成的1 000~890 Ma 時期以來,源區(qū)巖石在深部停留了超過300 Myrs 的時間,并經(jīng)歷了泛非期地殼活化過程。
以上主要討論的是亞洲大陸、特別是中國大陸范圍內(nèi)的泛非構(gòu)造的顯示,分別描述了岡瓦納主體及外緣地質(zhì)體泛非構(gòu)造的異同,以及造山帶與穩(wěn)定地塊內(nèi)泛非構(gòu)造的區(qū)別。實際上,除亞洲外,類似的現(xiàn)象在歐洲大陸如挪威加里東造山帶、北美東緣的阿巴拉契亞造山帶、格陵蘭東緣的加里東造山帶及北極圈內(nèi)的斯瓦爾巴德群島地質(zhì)體等,均具有相似的特征和演化歷程。它們多少顯示泛非期事件或構(gòu)造的記錄,可能曾位于岡瓦納周邊,因?qū)呒{的裂解、古太平洋的擴張而遷移至目前的位置。
古超大陸的研究是目前地學(xué)界的一個熱點[55,57,82],即把全球古大陸作為一個統(tǒng)一的體系考慮,強調(diào)各大陸(陸塊)之間的相互聯(lián)系,單個大陸(陸塊)只不過是這一體系中的一個個體,其間的聯(lián)系即造山帶。
針對超大陸的形成,有人提出內(nèi)部新洋殼的聚合(introversion)和陸塊外緣的聚合(extroversion)兩個極端過程模型[83]。通過introversion 形成的超大陸,地殼年齡晚于早期超大陸裂解的時代;由extroversion 形成的超大陸,重新匯聚中消減的洋殼早于前期超大陸的裂解,即增生的鎂鐵質(zhì)巖石年齡老于裂解時期。在古生代阿巴拉契亞加里東-華里西造山帶中,由于潘吉亞(Pangea)的形成出現(xiàn)一條重要的碰撞造山帶,增生的鎂鐵質(zhì)巖晚于Iapetus洋的形成,即晚于~600 Ma,系introversion過程。而新元古代形成岡瓦納的東非造山帶(Eastern African Orogeny)和巴西利亞造山帶(Brasiliano Orogen)中,鎂鐵質(zhì)雜巖的形成年齡(~1.20~0.75 Ga)早于Rodinia 的裂解時代(~750 Ma),即這些雜巖形成于圍繞Rodinia 的外大洋,其在岡瓦納形成過程中被消減。因此,潘吉亞形成于introversion,而岡瓦納是extroversion 過程。當然,這里指的是東、西岡瓦納之間的相互作用過程,至于東岡瓦納或西岡瓦納內(nèi)部,特別是東岡瓦納內(nèi)部,是否有可能是introversion,甚至內(nèi)部重新活化的過程,仍是一個有爭議的問題。
關(guān)于古超大陸的演化、不同時期超大陸的復(fù)原,簡直可以說是地學(xué)界的鴻篇巨制[8,64,83,116,141]。如同板塊構(gòu)造基本被地學(xué)界所接受,但就其動力機制、起始時間仍存爭議一樣,有關(guān)古超大陸的認識在很大程度上是一種假說,特別是關(guān)于潘吉亞(Pangea)以前的古超大陸的重建以及認識,存在很大的不確定性。如Rodinia 古超大陸是否存在?只是多數(shù)人承認有這樣一個古超大陸[209],若存在的話其復(fù)原樣式仍是尚未解決的問題[210]。
元古宙-顯生宙之交的泛非事件(700~500 Ma)是地球歷史上分布最廣泛的造山帶之一[5,211]。全球范圍內(nèi),根據(jù)河口碎屑鋯石年齡統(tǒng)計,最強的兩個峰為格林威爾(1.2~1.0 Ga)和泛非期(0.7~0.5 Ga),且泛非期的年齡峰最為突出(圖7)[70],其中,除了北美洲產(chǎn)出較少外,其他大陸均有該期年齡的明顯記錄。本圖沒有南極洲和大洋洲的資料,考慮到南極、澳大利亞地區(qū)大量泛非構(gòu)造,若計入其信息,泛非期的年齡峰將會更加突出。
圖7 全球主要大陸河口碎屑鋯石年齡直方圖顯示的陸殼幕式生長和超大陸旋回(據(jù)Rino等,2008[70]修改)Fig.7 Episodic growth of continental crust and the supercontinental cycle as illustrated from the river-mouth zircon data histogram(modified after Rino et al.,2008[70])
根據(jù)Veevers 等(1997)[85]的總結(jié),寒武紀晚期(~500 Ma)東岡瓦納其他地區(qū)的事件包括克拉通的造陸抬升(顯示為廣泛的K/Ar年齡磷灰石裂變徑跡年齡)、石英濁積扇的形成以及沿南極和東南澳斷續(xù)變形和花崗巖侵位,繼之以全球海平面上升達到最高。這些事件可與中白堊世(100~90 Ma)的澳大利亞陸地抬升、北美西部花崗巖侵位,繼之以第二次全球海平面上升達到最高相比較。
關(guān)于岡瓦納的抬升與海平面升降的關(guān)系,似乎是岡瓦納的整體抬升,應(yīng)該伴隨著海平面的下降。這要看考慮問題的角度。如同居于池塘中間懸浮的一個物體浮出水面,會引起池塘水平面下降一樣,岡瓦納的抬升,引起海平面的下降。而從太空的角度看,岡瓦納的形成、抬升,特別是其伴隨的大量基性巖漿底侵[5,41]和花崗巖就位、隆升,可以理解為在全球海洋中增加一個外來體積,只不過這個外來物是從下部進入的,岡瓦納的抬升會引發(fā)全球海平面上升,而不是下降。
全球海平面顯著升高的兩大旋回均由超大陸引起的熱流驅(qū)動,引起全球性的伸展和裂谷、邊緣沉降和沉積充填,繼之以大陸漂移和海底擴張。由1 100 Ma 所代表的全球變形(Grenvillian)對應(yīng)Rodinia 泛大陸聚合;第二次超級旋回B(720~320 Ma)期間,泛大陸誘發(fā)的熱流至少從720 Ma 以來,改變了早期地球歷史的演化軌跡,并開啟了現(xiàn)代板塊運動的模式[85]。
泛非構(gòu)造是發(fā)生在元古宙和顯生宙之交、主要限于岡瓦納古陸范圍內(nèi)的構(gòu)造帶。泛非構(gòu)造在西、東岡瓦納的表現(xiàn)形式不盡相同,既有洋盆閉合、碰撞或裂谷封閉,也有古老造山帶的再次活化,均表現(xiàn)為強烈的構(gòu)造-熱流事件活動和顯著的花崗巖侵位,甚至基性巖噴發(fā)。泛非構(gòu)造帶固結(jié)之后岡瓦納形成,對應(yīng)全球花崗巖(~500 Ma)侵位的頂峰,并引起全球海平面上升。
泛非構(gòu)造多沿著早期格林威爾活動帶(1 100~900 Ma)繼發(fā),且這些活動帶與北美典型格林威爾帶(1 250~980 Ma)有所不同。根據(jù)Murphy &Nance(2003)[83],岡瓦納的形成屬于extroversion過程,其中縫合、碰撞應(yīng)集中于東非造山帶和巴西利亞造山帶中。Rodinia于新元古代中期(~750 Ma)發(fā)生裂解,形成鎂鐵質(zhì)雜巖(~1.20 ~ 0.75 Ga),并于泛非期發(fā)生外大洋消減。
我國的一些與泛非期構(gòu)造接近或類似的一些地質(zhì)單元如中國青藏高原的低、高喜馬拉雅帶、拉薩地塊、羌塘地塊和秦祁昆造山帶(如東昆侖、中祁連地塊中)均有泛非期活動記錄,以及柴北緣造山帶、秦嶺造山帶、中祁連地塊、阿爾金造山帶、華夏地塊亦如此,這些泛非期活動多限于新元古代早期花崗片麻巖之中,在泛非期缺乏明顯的變形-變質(zhì)記錄,而與岡瓦納典型的泛非構(gòu)造有所不同。東北地區(qū)興凱地塊、佳木斯地塊和布列亞地塊似乎具有典型的泛非期變質(zhì)作用和花崗巖活動[190,212-213],中亞造山帶內(nèi)其他微陸塊也可見泛非期構(gòu)造[214]??梢哉f,中國境內(nèi)的早古生代造山帶幾乎均有泛非期事件或構(gòu)造的顯示,甚至部分所謂的地塊亦有記錄,如華夏地塊、塔里木地塊等。
這些構(gòu)造單元在岡瓦納復(fù)原中總體上位于岡瓦納的邊緣,且時間上稍晚。按目前的認識,這些地質(zhì)體曾與岡瓦納古陸有聯(lián)系,恢復(fù)這些地塊與岡瓦納的相對位置有利于了解亞洲、甚至亞歐大陸的增生過程。
根據(jù)前面的介紹,一些格林威爾期、泛非期碎屑鋯石,并非源于岡瓦納,而是源自亞歐大陸自身的造山帶,說明這些地區(qū)的“泛非期構(gòu)造”是自身生產(chǎn)的,與岡瓦納古陸主體沒有直接關(guān)系。這些造山帶或地塊未必都并入岡瓦納,而是在岡瓦納邊緣造成一些松散陸塊或造山帶,并在岡瓦納邊緣或與勞倫、西伯利亞過渡區(qū)的位置出現(xiàn)拉張-擠壓活動,形成一些盆地、裂谷或洋盆。與岡瓦納主體的泛非構(gòu)造相對應(yīng),這些過渡區(qū)亦可出現(xiàn)俯沖、碰撞。過渡區(qū)的活動強度似乎介于活躍的大洋和穩(wěn)定的大陸之間,并形成多個小型凹陷或洋盆、面狀或帶狀分布的地質(zhì)體,伴隨一定量的新生陸殼物質(zhì)。這里相對穩(wěn)定區(qū)與活動帶可以相間分布。古亞洲構(gòu)造域是面積較大、較為集中的岡瓦納邊緣或過渡區(qū)。
活化帶形成的地質(zhì)體處于穩(wěn)定單元邊緣或之間時往往被稱作造山帶(如柴北緣、東昆侖、北秦嶺),而與穩(wěn)定單元有顯著間隔、相對獨立時則稱作微陸塊(拉薩地塊、南羌塘地塊、中祁連地塊、佳木斯地塊等);有的地質(zhì)單元則具有歸類爭議,如華夏褶皺帶或華夏古陸;甚至稱作“弧”,如北山地區(qū)的花牛山弧等,鄧晉福等(2015)[104]意識到,造山帶內(nèi)一些所謂的“地塊”并沒有構(gòu)造“穩(wěn)定”的巖石構(gòu)造組合的記錄,實際上為新元古代殘留弧,其前寒武紀建造與洋俯沖環(huán)境有關(guān),在古生代時段仍為時代較新的溝弧盆系統(tǒng)中的重要成員。因此,原先認為的一些微陸塊實際上可能是早期的活動帶,格林威爾造山帶的形成范圍比現(xiàn)在保留的大得多。
岡瓦納外圍的泛非期構(gòu)造涉及大規(guī)模中、下地殼,即陸殼內(nèi)的活動,可能是板內(nèi)為主的一種過程,并與引張活動有關(guān),拉張從深部開始,深部熱流自下而上的影響,活動基本限于上地幔、下地殼,可造成陸殼的差異上升,影響顯著的可在淺部形成凹陷、盆地或山脈等,而不限于水平方向的擠壓、拼貼。
整體引張背景下,活動型地質(zhì)單元可發(fā)生裂解,形成火山-沉積,如中祁連地塊新元古代中-晚期和早寒武世的陸內(nèi)裂谷火山作用分別與澳洲-南極-華南/勞倫、澳洲/塔里木陸塊間的裂解有關(guān)[215]。其擴張期形成的(?。┭笈桦S后的收縮,可形成加里東期構(gòu)造。新元古代晚期-早古生代初期岡瓦納邊緣的初次裂解導(dǎo)致部分微陸塊散布于亞洲、歐洲。這是岡瓦納形成后的初次裂解,并可在全球范圍內(nèi)相對穩(wěn)定地塊或構(gòu)造部位表現(xiàn)為早寒武統(tǒng)底、頂部的不整合,以及寒武-奧陶之間的不整合(如李才等[78])。岡瓦納古陸內(nèi)的泛非構(gòu)造帶容易成為后期大陸裂解的部位,如大西洋的形成[112]。
一些碎屑沉積中具有顯著的泛非期鋯石,但缺少物源。在岡瓦納古陸多次裂解過程中,分離出去的陸塊除了部分可持續(xù)移動而存在外,不排除部分陸塊在顯生宙復(fù)雜的板塊運動中被俯沖、淹沒或剝蝕,同樣的情況也可以發(fā)生在泛非構(gòu)造帶上,如岡瓦納復(fù)原中印度-澳大利亞之間的部分(圖1和圖5),可能有隱藏或消失了的泛非構(gòu)造帶。
沉積建造及不整合類型大致與地質(zhì)單元的活動性相對應(yīng),如興凱-布列亞-佳木斯地塊既有相對穩(wěn)定環(huán)境下的沉積建造,如中-新元古代穩(wěn)定沉積、新元古代和早古生代裂谷環(huán)境下的碎屑巖沉積,甚至局部有小洋盆的存在[198],也有相對活動帶的顯示,即相當于格林威爾期的花崗片麻巖或變質(zhì)捕擄體,并經(jīng)歷了泛非期的高級變形-變質(zhì)作用疊加、花崗巖侵位等記錄的典型泛非期構(gòu)造和加里東期活動。青藏高原及鄰區(qū)具有多個陸塊,在新元古代初-早古生代期間具有多個不整合,體現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)顯著的幕式活動特征。區(qū)內(nèi)可分出相對穩(wěn)定的地塊和構(gòu)造較為活躍的造山帶,相對穩(wěn)定地塊產(chǎn)出火山-沉積建造[150-151],沉積序列較完整,可有不整合,但多為整合或假整合;活動帶可有新元古代花崗片麻巖,容易顯示泛非期的構(gòu)造-熱事件,加里東期之前的沉積多不完整,尤其是泥盆系底部或下部多為不整合。這種相對穩(wěn)定地塊和活動帶的相間分布形成一致獨特的盆山格局。按照這種思路,拉薩地塊、南羌塘地塊基本屬于相對穩(wěn)定型的部分,而“聶榮微陸塊”、甚至北羌塘地塊則大致對應(yīng)活動帶。同理,華夏褶皺帶與其他加里東造山帶一樣,應(yīng)該是造山帶而不是地塊。除了巨型板塊外,微板塊的活動造成了局部接觸關(guān)系的復(fù)雜化,值得研究。
另外,不論青藏高原、中央造山帶、中亞造山帶,或者歐洲西部、北美洲東緣的一些地塊和活動帶有諸多類似之處,如不整合的時代及性質(zhì)、新元古代早期花崗片麻巖、新元古代中-晚期的張裂活動、泛非期事件的顯示與記錄和加里東期構(gòu)造運動的存在,說明盡管其現(xiàn)在相距遙遠,在早古生代可能處于類似的構(gòu)造位置,如岡瓦納邊緣附近。進而表明,雖然現(xiàn)在分處不同的構(gòu)造域,如古亞洲構(gòu)造域、中央造山帶、青藏高原或環(huán)太平洋帶,在新元古代-早古生代,這些不同部位之間的差異遠比現(xiàn)今小得多。
根據(jù)前面的介紹,岡瓦納外圍(如亞歐大陸)的泛非期活動與非典型性的格林威爾活動帶(1 100~900 Ma)有關(guān),即這種關(guān)聯(lián)事件在全球多處發(fā)生,而不僅限于岡瓦納自身,也就是說泛非期構(gòu)造的發(fā)生可能是多中心的。也就是說,泛非構(gòu)造活動中心或最強烈部位在岡瓦納古陸[3],但其影響幾乎波及到了全球所有大陸。在岡瓦納外圍的泛非期活動主要體現(xiàn)在穩(wěn)定陸塊間的活動帶、微地塊的中心(中-深)部位,即與岡瓦納古陸自身以俯沖、碰撞為主有所不同。岡瓦納主體的形成、固結(jié),伴隨周緣的裂解以及顯著的加里東期構(gòu)造,均表明泛非期構(gòu)造與現(xiàn)代板塊機制的運行密切相關(guān)。反映了全球陸塊間的劇烈活動過程,也是生命演化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。因此,泛非構(gòu)造運動是全球最為重要的構(gòu)造運動之一。
泛非構(gòu)造是新元古代晚期-早古生代期間、主要發(fā)生岡瓦納古陸范圍內(nèi)的構(gòu)造-熱事件,其表現(xiàn)既有板塊或陸塊間的縫合、碰撞,也有古老造山帶的重新活化,如沿著早期格林威爾構(gòu)造帶的繼發(fā)活動;泛非構(gòu)造之后岡瓦納得以形成,同時伴隨其他大陸的裂解和全球海平面上升,并可在全球范圍內(nèi)形成早古生代的重要不整合。
中國東北地區(qū)興凱地塊、佳木斯地塊和布列亞地塊顯示典型的泛非期變形-變質(zhì)作用和花崗巖活動,而其他一些重要造山帶多顯示泛非期構(gòu)造的影響,如新元古代早期片麻巖之中形成泛非期熱事件跡象或花崗巖侵位,但缺乏明顯的變形-變質(zhì)記錄,而與真正的泛非構(gòu)造有所不同,如青藏高原、中央造山帶和中亞造山帶,甚至華夏地塊、塔里木地塊亦有泛非期記錄,即中國境內(nèi)幾乎所有的早古生代造山帶、部分的地塊亦有泛非期事件或構(gòu)造的記錄。這些地區(qū)泛非期構(gòu)造之后常發(fā)生更為劇烈的加里東期構(gòu)造,即加里東構(gòu)造影響范圍對泛非期構(gòu)造有很好的繼承性。
泛非期事件的發(fā)生可能是多中心的。亞歐地區(qū)的泛非期物質(zhì)可能源自該區(qū)造山帶,并非源于岡瓦納,不屬于岡瓦納古陸主體;這些造山帶或地塊在岡瓦納形成時未必都并入岡瓦納古陸,而是在岡瓦納邊緣造成一些松散陸塊或造山帶,即過渡區(qū),其活動強度似乎介于活躍的大洋和穩(wěn)定的大陸之間,與岡瓦納主體的泛非構(gòu)造相對應(yīng),并可出現(xiàn)拉張-擠壓活動,形成一些盆地、裂谷或洋盆,以及俯沖、碰撞,并造成相對穩(wěn)定區(qū)與活動區(qū)可以相間分布。這里,泛非期事件的活動基本限于活動區(qū)中、下地殼,可能是板內(nèi)為主的一種過程,并與引張、剪切活動有關(guān),而不限于水平方向的擠壓、拼貼。除了穩(wěn)定的克拉通外,地質(zhì)活動區(qū)內(nèi)可進一步分為相對穩(wěn)定區(qū)和相對活躍帶,其沉積建造、火山類型、不整合性質(zhì)、構(gòu)造變形強度、變質(zhì)作用類型-級別和巖漿作用類型與強度均有顯著區(qū)別。
泛非期構(gòu)造既造就了岡瓦納,亦影響到了其周邊地質(zhì)體,幾乎波及到了全球所有大陸。岡瓦納主體的形成、固結(jié)、周緣地質(zhì)體的裂離以及可伴隨顯著的加里東期構(gòu)造,均表明泛非期構(gòu)造與現(xiàn)代板塊機制的活動密切相關(guān)。而且,后期板塊運動中可能會造成早期泛非構(gòu)造帶的俯沖、淹沒或剝蝕,可能有隱藏或消失了的泛非構(gòu)造帶。此外,與岡瓦納古陸有關(guān)的泛非構(gòu)造帶容易成為后期大陸裂解的部位,如大西洋的形成。