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全球中新生代重大地质事件

从全球来看,中新生代动力学过程是伴随着Pangea超大陆的裂解发生的。Pangea超大陆代表了劳亚古陆、冈瓦纳大陆、西伯利亚和巴塔哥尼亚的聚合,一般认为Pangea超大陆在二叠纪组装完成,也有学者(Rogers,1996)主张是三叠纪(图8.35),其实Pangea超大陆在二叠纪形成后,期间经历了古特提斯的打开与闭合,三叠纪又重新集聚在一起。Pangea超大陆形成使陆地动物能够从南极向北极迁移;生物在经过二叠纪-三叠纪消亡后,开始多样化,暖水动物群通过特提斯扩散传播(L.A.Lawver,2002)。

图8.35 潘吉亚(Pangea)超大陆(据Rogers,1996)

Pangea超大陆的裂解以伸展运动为先导,发生在1.8亿年左右(Rogers,1996),开启了中生代构造运动剧烈而频繁的时代,是岩石圈板块发展演化趋向于形成近代构架模式的时代,也是岩石圈板块从联合又走向分裂、漂移、逐步完成近代海陆分布格局的时代。导致了南美大陆从非洲大陆分离、印度洋、大西洋张开、新特提斯洋张开与闭合、青藏高原隆升等一系列重大事件发生,根据Scotse全球构造重建图(图8.36),结合近年成果对其动力学过程及可能的对应关系简述如下:

图8.36 全球中新生代构造演化重建图

1)早侏罗世,中亚南部已经拼合;一个宽阔的新特提斯洋分隔着从冈瓦纳大陆分离出来的北部大陆;尽管Pangea超大陆还保持相对完整,但是这时已开始裂解;在班公湖-怒江蛇绿岩带西段东端的舍马拉沟获得一个191±22Ma“层状辉长岩”Sm-Nd等时线年龄(邱瑞照等,2004),在岩带西段改则县达布乌如、班公错南岸和东段丁青蛇绿岩中硅质岩的放射虫时代为侏罗纪,东巧蛇绿岩中堆晶辉长岩进行了测年,获得辉长岩年龄为187.8±3.7Ma(夏斌等,2008);改则蛇绿岩中斜长花岗岩LA-ICPMS法测得锆石U-Pb加权平均年龄为189.8±1.9Ma(樊帅权等,2010);日土蛇绿岩带镁铁质岩墙(辉长岩和辉绿岩)锆石U-PbLAICPMS年龄测定结果分别为(181.9±2.6)Ma(MSWD=11.5)和(184.4±4.4)Ma(MSWD=2.2)(曲晓明等,2010)。锆石SHRIMP方法测定了狮泉河蛇绿混杂岩带中堆晶橄榄辉石岩的等时线年龄为193.1±3.2Ma,闪长岩墙的等时线年龄为165.8±1.7Ma、辉长闪长岩墙的等时线年龄为163.35±0.75Ma(郑有业,2006),可能指示狮泉河带始于早侏罗世拉开,中侏罗世开始由扩张转化为俯冲消减。雅鲁藏布江带关键地段同位素年龄测定表明,180Ma左右是辉长岩岩浆活动最强烈时期(周肃,2002);在缅甸的密地区发现的一套侏罗纪SSZ型蛇绿岩和有关的岩石单元,锆石的U-Pb定年获得安山玄武岩的形成年龄为166±3Ma、淡色辉长岩177±1Ma、橄榄辉石岩171±2Ma,和斜长花岗岩176±1Ma(杨经绥等,2012),从空间展布看,密蛇绿岩与缅甸东带蛇绿岩应属同一条蛇绿岩带,与我国西藏的雅鲁藏布江缝合带相连。可能暗示班公湖-怒江带、雅鲁藏布江带洋壳张开的时间都为早侏罗世或后者略晚。

2)Pangea超大陆中侏罗世开始裂解;晚侏罗世,北美东部从非洲分离出来形成的中大西洋是一个窄洋盆;东、西冈瓦纳已经分离;随着侏罗纪大西洋再度张开,驱使北美板块西移,在科迪勒拉西部掀起内华达运动,花岗岩的侵位和其他深成岩浆活动持续的时间表明,深成岩的同位素年龄值在180~80Ma,即从早侏罗世至白垩纪中晚期,相当于中国东部的燕山运动。内华达运动造就了阿拉斯加山脉、加拿大海岸山脉、喀斯喀特山、内华达山、加利福尼亚半岛山脉等褶皱山脉。青藏高原班公湖-怒江中段东巧地区的地幔橄榄岩底盘变质角闪石K-Ar年龄为179Ma(王希斌,1984),以及在班公湖-怒江带西段及其南侧的日土-狮泉河(邱瑞照,2002;邱瑞照等,2004)、在日土班公湖蛇绿混杂岩(史仁灯等,2004)、丁青(张旗,1990)等地发现玻安岩,说明班公湖-怒江洋的俯冲收缩。中国东部在145Ma左右构造体制发生转折。

3)白垩纪期间,伴随白垩纪期间,南大西洋张开,印度板块与马达加斯加分离,快速向北移动与欧亚板块碰撞;注意,这时北美尚与欧洲相接,澳大利亚仍与南极洲相连。北大西洋、南大西洋、印度洋张开,印度板块与马达加斯加分离并快速向北移动;早白垩世时,北美尚与欧洲相接,澳大利亚仍属于南极洲。青藏高原班公湖-怒江带中侏罗世俯冲,在早白垩世末,班公湖-怒江洋闭合,形成冈第斯北带与俯冲有关的火成岩年龄95~139Ma、与碰撞有关的火成岩年龄75~95Ma(邱瑞照等,2006);雅鲁藏布江缝合带西段拉昂错蛇绿岩中的辉绿岩岩墙锆石SHRIMPU-Pb加权平均年龄为120.2Ma±2.3Ma(李建峰等,2008),其他已报道的年龄包括西段休古嘎布122.3Ma±2.4Ma,中段大竹卡126.0Ma±1.5Ma、吉定123.0Ma±1.8Ma,东段罗布莎162.9Ma±2.8Ma,意味着俯冲消减开始,其后形成冈第斯南带与俯冲有关火成岩(年龄区间110~65Ma,邱瑞照等,2006);晚白垩世,北美与欧洲分离;印度板块抵近亚洲南部边缘。

4)晚白垩纪,北大西洋、南大西洋、印度洋等洋盆进一步扩张,雅鲁藏布江洋闭合,印度板块在晚白垩世末与欧亚板块碰撞,形成与碰撞有关的火成岩年龄为40~65Ma(邱瑞照等,2006)。白垩纪末至古近纪初,法拉隆板块逐渐俯冲殆尽,潜没于北美板块之下,造成科迪勒拉东部发生大规模造山运动,即拉拉米运动,隆起了落基山等高大褶皱山脉,科罗拉多高原也大幅度抬升,并有强烈的岩浆侵入和断层活动,以及盆-岭省形成。

5)始新世,约在50~55Ma左右,澳大利亚脱离南极洲,快速向北运移;在青藏高原则开启洋陆转换序幕,林子宗群底部火山岩40Ar/39Ar年龄64.43Ma(周肃等,2005),岩浆性质经历了由中钾钙碱性→高钾钙碱性-钾玄岩质的过程,记录了洋壳俯冲→碰撞→陆内造山的过程。青藏高原南部冈底斯的岩浆活动时期(65~40Ma)因岩石圈加厚而停歇,而周缘的阿尔金断裂、塔什库尔干断裂、三江断裂作为应力释放区,在40Ma之后导致中国及邻区具有较明显整体右旋运动特征。沿塔什库尔干断裂出现碱性岩带,沿三江断裂出现富碱斑岩带,产出30~55Ma非俯冲型斑岩铜金矿带;北美板块从渐新世以来,东太平洋洋隆已到达海沟消亡带,北美板块继续西移,超覆于洋隆之上,开始与向北运动的太平洋板块直接邻接,触发了延续至今的新阿尔卑斯运动,在北美称喀斯喀特运动,在太平洋边缘形成了加拿大岛山、美国海岸山脉等,内华达和拉拉米褶皱山带以及科罗拉多高原大幅度抬升,大盆地等山间地区发生块状断层作用,强烈的火山活动在中新世达到最大程度,范围扩及从阿拉斯加到中美洲广大西部地区。

6)中新世,随着印度板块持续向北俯冲,青藏高原南北向地壳大量缩短、东西向伸展,在青藏高原南部冈底斯形成大量南北向裂谷系,产出10~18Ma的非俯冲型斑岩铜金钼矿。25Ma之后中国及邻区整体进入较明显的向右旋转时期,并延续至今。上新世连接南、北美大陆的巴拿马地峡的出现,也直接导因于火山活动。随着东太平洋洋隆逼近西岸和逐渐消失后,同时出现了圣安德列斯转换断层体系,形成一条强烈的地震带。断层以西的陆块包括加利福尼亚半岛与太平洋板块结合,一起向北运动,最终将完全与北美陆块脱离成为孤立的岛屿。全球近代海陆分布格局初显。新生代时期,青藏高原65~40Ma和25~10Ma的火山活动与华北地区古近纪和新近纪-第四纪2个火山活动旋回在时间上相对应。

南美大陆从非洲大陆分离,是全球中新生代发生的一件具有重要意义的重大事件。西冈瓦纳古陆解体以及非洲板块和南美板块的漂移,裂谷作用发生于晚三叠世到早侏罗世之间,标志是圭亚那盆地和Cacipore-Foz do Amazonas盆地赋存晚三叠世拉斑玄武火山岩、粒玄岩。伴随南美大陆从非洲大陆分离,在南美大陆西部形成大陆边缘造山带(Murphy J Brenclan等,1992),即安第斯造山带,它是太平洋大洋板块向南美大陆板块俯冲形成的产物,中生代到新生代的陆块增生、火山岛弧和碰撞。在空间上可划分为三个主要区域,分别为北安第斯山脉、中安第斯山脉和南安第斯山脉。

北安第斯山脉包括加勒比海安第斯地区,该地区以海相岩石的变质作用和仰冲作用为代表;布卡拉曼加平板地区,该地区存在火山区和构造倒转构造;北部火山带地区,该地区存在中生代到新生代的碰撞作用、变质作用、洋壳地层仰冲作用和岛弧增生作用。

中安第斯山脉由硅铝质地壳组成,可具体细分为:秘鲁地区,该地区为纳斯卡碰撞产生的火山区;火山中心地带,包括Atliplano或Puna抬升和弧后的中性到酸性岩浆作用;Pampean地区,该地区存在着与Juan Fenrandez碰撞相关的另一个火山区;南部火山带地区,为玄武质火山岩区。

南安第斯山脉是安第斯山脉地区存在陆块增生的另一区域,其包括智利地震海岭碰撞的发生地和与弧后盆地闭合相关的以变质作用为特征的南方火山带。

安第斯是伴随大陆漂移在南美陆块西部形成的大陆边缘造山带(Murphy J Brenclan等,1992),在漂移过程中发育的中生代和新生代的陆块增生、岩浆弧和相关弧后岩浆作用,形成了引人注目的始新世-渐新世(28~43Ma)、尤其是中新世(5~16Ma)的大规模铜、钼成矿作用(表8.7),奠定了南美作为全球重要铜、钼资源基地的地位。

始新世-渐新世(28~43Ma)形成41.75%Cu,40.86%Mo,与三江、羌塘地区的大规模成矿时期对应,中新世(5~16Ma)形成42.98%Au,41.06%Cu,53.65%Mo,34.36%Sn,63.88%Zn,53.59%Pb的大规模成矿作用,与青藏高原冈第斯大规模铜、钼成矿作用对应。

对于南美陆块而言,始新世-渐新世(28~43Ma)、中新世(5~16Ma)的2次大规模成矿作用,可能暗示大西洋在这2个时期的扩张速率最大,导致太平洋板块向东俯冲深度最深,形成大规模的成岩成矿作用发生;对中国西南地区而言,始新世渐新世(28~43Ma)是欧亚板块向北俯冲导致的青藏高原南部冈第斯岩浆活动停歇,青藏高原北部羌塘地区岩石圈去根、三江地区作为应力释放区、中南半岛向东南逃逸,形成非俯冲的富碱斑岩大规模铜、钼成矿作用。中新世(5~16Ma)青藏高原南部冈第斯造山带岩石圈去根、南北向裂谷发育,导致大规模铜、钼成矿作用。

表8.7 南美不同时期主要矿产资源比例(%)

图8.37 中国大陆现今岩石圈的主要类型及岩石学结构模型(据邱瑞照等,2006)｜中国大陆五类岩石圈包括:Ⅰ—克拉通型:以塔里木、扬子、中朝陆块(侏罗纪以后是鄂尔多斯)为代表;Ⅱ—造山带型岩石圈包括:Ⅱ-1—以额济纳旗为代表的古生代岩石圈;Ⅱ-2—以大兴安岭、燕山-太行山、湘中赣中和南岭中段等为代表的燕山期岩石圈;Ⅱ-3—以羌塘、冈底斯、喜马拉雅、昆仑山、祁连山、三江等为代表的新生代岩石圈;Ⅲ—裂谷型:以松辽平原、华北平原、闽粤沿海(包括江汉平原、沿海大陆架、闽粤桂等)等为代表;Ⅳ—岛弧型:以台湾岛弧为代表;Ⅴ—洋壳型:以南海中央海盆为代表。其中依据造山过程(或者造山相),造山带型岩石圈又可以划分为:Ⅱ-a—已拆沉或正在拆沉去根的造山带:额济纳旗、冈底斯、大兴安岭、燕山太行山、南岭中段、秦岭;Ⅱ-b—拆沉又被加厚的造山型岩石圈:羌塘、昆仑山、祁连山、天山、阿尔泰山

续表