地壳或岩石圈的演化:超旋回

发布网友 发布时间：2022-04-24 02:07

我来回答

共1个回答

热心网友 时间：2023-07-28 20:04

自太古宙以来，地壳或岩石圈的演化以“超*旋回”为其最主要特征。所谓超*（Supercontinent）是指在地质历史上的某个时期，全球所有*地壳或一些主要*地壳相互拼接在一起组成一个超级*的现象。魏格纳（1915）曾论证了晚古生代末期存在的超*，称之为潘基亚*（Pangaea，意为联合古*或泛*），中生代以来该超*逐渐发生了裂解、漂移。现代研究表明，晚古生代末期存在超*的现象并不是唯一的，它只是距今最近的一次，在此之前还可能存在多次超*聚合现象。一个超*从逐渐裂解、漂移，再到不同*块体逐渐碰撞、拼合，并最终形成总体轮廓明显不同的新超*的过程称为超*旋回（Supercontinent cycle）。超*旋回实质上是岩石圈演化的超级威尔逊旋回。一个超*旋回通常要经历数亿年的时间，有些学者认为其可能与太阳系的银河年周期有相关性。超*的逐渐裂解通常表现为广泛的*裂谷作用及新大洋的形成与扩张；而超*的逐渐聚合则通常表现为全球性-洲际规模的造山作用与造山带的形成。近年来的研究认为，至少在新太古代末期、古元古代末期、中元古代末期和晚古生代末期存在过四期超*，相应地可划分出四次超*旋回。其中，中元古代末期和晚古生代末期的超*已基本上得到公认，古元古代末期存在超*的认识也渐趋一致，但新太古代末期的超*目前尚存较大争议。

最早的超*可能形成于新太古代（距今28亿～25亿年），由一系列前期的古陆核、陆块及岛弧逐渐拼贴、碰撞而形成。许多学者（如W.Bleeker，2003；H.Williams et al.，1991）注意到：现今全球存在30多个相对的太古宇变质岩组成的古陆块（图11-12），这些古陆块的边缘均表现为后期裂解边缘，暗示它们可能是一个更大古陆*的产物；新太古代时期在这些不同古陆上广泛发生的碰撞、造山作用为该时期超*的形成提供了佐证。对于新太古代末期超*的展布轮廓目前尚未得到统一认识。一些学者（如H.Williams et al.，1991）认为是一个相互联结的单一超*，称之为Kenorland超*（图11-13a），而另一些学者（如W.Bleeker，2003）认为是由少数几个并没完全联结的超级古陆块组成（图11-13b）。

图11-13 新太古代末期（距今25亿年）超*分布轮廓示意图

（据P.Kearey et al.，2009）

a—相互联结的单一超*（Kenorland超*）；b—少数没完全联结的超级古陆块

进入古元古代以后，新太古代末期形成的超*（或超级古陆块）逐渐发生裂解、漂移；至古元古代晚期，分离的古陆块又逐渐会聚，开始了形成新的超*的过程。古元古代晚期-中元古代初期（距今21 亿～17 亿年）逐渐形成的超*被称为哥伦比亚（Columbia）超*（因为该超*存在的一些典型研究证据主要来自北美的哥伦比亚地区和印度东部）（J.J.W.Rogers et al.，1996；2002）。该超*的形成也是通过一系列*块体的碰撞、拼接完成的，同时在*拼接带附近形成广泛分布的碰撞造山带，这些造山带的形成年代主要集中在距今21亿～18亿年之间（图11-14），部分地区可持续到中元古代初期（距今17亿年左右）。哥伦比亚超*可能于距今16亿～14亿年开始逐渐发生裂解、漂移，形成广泛分布的陆内裂谷、*边缘裂谷和被动*边缘，其中广泛发育的中元古代海相碳酸盐岩和石英砂岩等沉积是该超*裂解的重要证据。

图11-14 古元古代末期-中元古代初期（距今18 亿年前后） 哥伦比亚超*分布轮廓

（据P.Kearey et al.，2009）

目前，关于中元古代晚期（距今13亿～10亿年）形成的超*已有充分论证（造山作用、裂谷作用、地层古生物、古地磁、地球化学等方面），称之为罗迪尼亚（Rodinia）超*（Rodinia一词来自俄文，是“创生”的意思，指该超*孕育了后来的各*）（P.F.Hoffman，1991；I.W.D.Dalziel，1991）。中元古代晚期罗迪尼亚超*的形成是与该时期全球规模的造山作用及造山带的形成紧密联系的，其中以北美的格林威尔（Grenville）造山带（距今13亿～10亿年）为典型代表。地质年代大致相当的全球性的格林威尔期造山带几乎在不同*边缘或内部可连续分布，如劳伦（Laurentia）古陆（北美与格陵兰岛的主体）边缘、北欧的波罗的古陆边缘、东南极古陆边缘、澳大利亚古陆边缘、非洲及南美的古陆边缘与内部等地区均发育有该期造山带。正是通过格林威尔期造山带的碰撞、拼合作用，使得在中元古代末期（距今10 亿年）形成了罗迪尼亚超*的主体（图11-15）。

新元古代-古生代的地壳演化总体上经历了罗迪尼亚超*的逐渐裂解、漂移和潘基亚超*的逐渐形成过程。

新元古代中期（距今8亿～7亿年）罗迪尼亚超*已明显地发生了裂解（万天丰，2004），裂解作用主要发生在劳伦古陆与周缘的澳大利亚、南极洲、西伯利亚、北欧、南美之间，以及南美与非洲内部的一些*块体之间。新元古代晚期-早古生代初期（距今7亿～5亿年），一些分离的古陆又逐渐聚合形成冈瓦纳（Gondwana）古陆（由魏格纳命名）（图11-16a）。冈瓦纳古陆是一个准超级*，主要由南美、非洲、南极洲、澳洲和印度组成。伴随着冈瓦纳古陆的形成，在上述*块体上发生了广泛的造山运动，其中以非洲最为典型，故称之为泛非（Pan-Africa）造山作用。但大致在同期，劳伦古陆（北美）、北欧、亚洲的西伯利亚、华北等陆块正处于裂离过程之中，各陆块相距甚远（图11-16b）。

图11-15 中元古代末期（距今10亿年）罗迪尼亚超*分布轮廓示意图

（据F.K.Lutgens et al.，2009）

图11-16 新元古代末期（距今6亿年）*地壳分布轮廓

（据F.K.Lutgens et al.，2009）

a—冈瓦纳古陆的形成；b—地球另一侧的非冈瓦纳*

早古生代晚期，北美与北欧发生*碰撞、拼合，两者之间的古大西洋关闭，并形成分布于北美东部和北欧西部（阿巴拉契亚-纽芬兰-格陵兰-苏格兰-挪威等地区）的碰撞造山带，以北欧西部的加里东（Caledonian）造山带为典型代表（该期造山作用称为加里东运动）（图11-17a）；该时期冈瓦纳古陆已整体向南极方向移动。晚古生代，已拼接的北欧-北美*与古亚洲的西伯利亚、中亚、华北等陆块的距离逐渐缩短；冈瓦纳古陆逐渐向北移动。在晚古生代晚期，北欧-北美*和古亚洲的西伯利亚、中亚等陆块碰撞，形成乌拉尔（Ural）山脉，构成范围更大的北方古陆即劳亚（Laurasia）古陆（由魏格纳命名）；北美、非洲、西南欧的陆块之间碰撞、拼合，形成海西（Hercynian）造山带（该期造山作用一般称为海西运动），使劳亚古陆与冈瓦纳古陆相连。至此，距今最近的一期超*基本形成，这就是魏格纳所称的潘基亚（Pangaea）*或泛*（图11-17b）。

图11-17 早古生代末期（a）和晚古生代末期（b）的海陆分布轮廓

（据F.K.Lutgens et al.，2009）

中生代-新生代的地壳演化总体上表现为潘基亚超*的逐渐裂解过程（图11-18）。

三叠纪时期，潘基亚超*可能发展到鼎盛阶段（图11-18a）。如我国南方及邻区的部分陆块可能在该时期聚合到亚洲*之中，相应的造山作用被称为印支（Indochina）运动。潘基亚超*的裂解可能始于侏罗纪（图11-18 b）。首先从北大西洋南部和古地中海西部开始*，继而南美-非洲与冈瓦纳*其余部分开始*，印度与澳大利亚-南极洲开始*。白垩纪时期（图11-18 c），南美与非洲之间开始*，北大西洋北部-南大西洋初具规模，并开始向北大西洋北部扩展；印度已明显向北漂移，印度洋开始明显扩展。进入新生代古近纪早期（图11-18 d），南大西洋已经展宽，北大西洋进一步向北裂开；印度洋加速扩展，而特提斯海不断闭合；印度次*加速北移，已接近亚洲*南部边缘；澳大利亚已从南极**并向北漂移。大约在古近纪始新世中-晚期（距今4500万年前后）印度与欧亚*碰撞，特提斯海闭合，并形成喜马拉雅山（Himalayas）造山带。新近纪以来（图11-18e），印度次*进一步向北推挤，澳大利亚进一步向北漂移，大西洋中脊进入北冰洋，现今海陆格局逐渐形成。

图11-18 中生代以来潘基亚超*的裂解、漂移过程

（据F.K.Lutgens et al.，2009）