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Gondwana Research：碎屑锆石揭示奥陶纪NCC与东冈瓦纳存在联系

已有 4182 次阅读 2016-9-27 18:27 |系统分类:论文交流| 华北, 奥陶纪, 东冈瓦纳大陆, 桌子山地区

GondwanaResearch：碎屑锆石揭示奥陶纪华北克拉通与东冈瓦纳大陆存在联系

国际学术界对新元古代晚期冈瓦纳超大陆的古地理重建提出了很多模型，其中早古生代华北克拉通相对于东冈瓦纳大陆的位置一直是争论的焦点。目前，学术界的主流观点认为奥陶纪华北克拉通作为孤立板块与冈瓦纳大陆不存在构造上的联系。近年来，逐步有学者提出中寒武世和奥陶纪华北克拉通与东冈瓦纳大陆北部边缘存在构造亲缘性的假说，但尚缺乏足够令人信服的直接证据。因此，华北克拉通在冈瓦纳大陆的重建和区域古地理的重塑方面仍然是一个颇具挑战性的课题。

在国家973项目的资助下，中国地质科学院矿产资源研究所王振涛博士及其合作者对华北克拉通西缘桌子山地区奥陶系经典剖面展开了系统的碎屑锆石年代学研究，并结合牙形石生物地层的详细约束，取得了若干创新性认识：（1）中、上奥陶统碎屑锆石年龄谱系存在明显差异，中奥陶统物源来自华北本身，而上奥陶统物源可能来自东冈瓦纳大陆；（2）此次物源转换可能代表了一次新识别的构造事件，其始发时间为约458Ma；（3）晚奥陶世华北西北缘与东冈瓦纳大陆西缘存在构造亲缘性，二者此时可能存在一次碰撞造山事件。

长期以来，作为华北奥陶系经典剖面之一，华北西缘的桌子山地区奥陶系发育相对完整，研究程度很高。其中该地奥陶系最早期沉积的三道坎组与下伏的寒武系阿不切亥组平行不整合接触，其上依次为桌子山组、克里摩里组、乌拉力克组、拉什仲组、公务素组和蛇山组（图1）。对采自中奥陶统三道坎组和上奥陶统拉什仲组各3个砂岩样品的近900颗碎屑锆石展开了年代学研究，首次发现中、上奥陶统的锆石年龄谱系存在明显不同（图2），指示华北克拉通西缘于中、晚奥陶世期间发生了一次构造转换事件，据同步采样获得的牙形石生物带结果，此次构造转换事件的时间被限定为约458 Ma（图2）。物源对比分析显示，中奥陶统碎屑锆石年龄的主要峰值（~1.83 Ga和~2.50 Ga）与华北克拉通锆石年龄揭示的岩浆和变质事件吻合，表明中奥陶统碎屑岩的物源来自华北克拉通本身；而上奥陶统的碎屑锆石年龄峰值（986 Ma，2530 Ma, 806 Ma, 1106 Ma, 1620 Ma, 510 Ma和1294Ma）与东冈瓦纳古大陆和阿拉善地块东、南缘奥陶系的锆石年龄峰值十分吻合（图3）。其中，主要年龄阶段（1 000–900 Ma, 700–500 Ma和1 300–1 100 Ma）与南极洲东部与印度东部的Rayner–Eastern Ghats造山带（990–900 Ma）、南极洲内部的Prydz–Darling造山带（600–500 Ma）和南极洲与澳大利亚西南部之间的Wilkes–Albany–Fraser造山带（1330–1130 Ma）峰值存在极好的对应关系，但与华北克拉通和北祁连造山带的岩浆和变质事件年龄峰值明显不同（图3）。同时，最新的古地磁、锆石年龄和Hf同位素证据表明阿拉善地块与华北克拉通于早古生代晚期才拼贴在一起。因此，华北西缘上奥陶统的物源只能来自东冈瓦纳大陆。而且，上奥陶统的3个样品中都出现了约500 Ma的最小年龄峰值（分别为506 Ma, 486 Ma和506 Ma；图3），代表了冈瓦纳大陆最后的聚合事件在华北克拉通西缘的反映。依据此物源特征和前人发表的古地磁数据，将华北克拉通置于东冈瓦纳大陆的西缘，靠近印度板块北缘和澳大利亚的西部（图4）。因此，目前国际上主流观点认为的奥陶纪华北克拉通相对东冈瓦纳大陆是一个独立块体的认识需要重新审视，即华北西缘在约458 Ma时与东冈瓦纳大陆存在构造上的联系，二者此时可能存在一次碰撞造山事件。同时，此次造山事件也使得华北克拉通西缘可能进入前陆盆地发展阶段。

相关研究成果以题为“Detrital zircon fingerprints link western North China Craton with EastGondwana during Ordovician”的研究论文发表在国际地学杂志《Gondwana Research》（2016, doi: org/10.1016/j.gr.2016.08.007）。