☆从关键地质事件看华南的前寒武系划分

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2006年7月JOURNALOFSTRATIGRAPHY

地　层　学　杂　志　　

第30卷　第3

期

学术讨论

从关键地质事件看华南的前寒武系划分

吴根耀

(中国科学院地质与地球物理研究所　北京　100029)

摘　要:2004年的《国际地层表》与以往“国际地层表”的最大不同是对前寒武系的划分原则,即:以保存在地质记录中的地球系统巨变中的关键地质事件作为划分地层单位的界线,并据之建立“自然的”前寒武纪地质年表。在这一思想指导下,本文以川滇赣三省为重点,重新审视华南的前寒武系资料,分中太古—新太古代、跃迁期、古元古—中元古代和新元古代四大阶段阐述了关键地质事件并讨论了其在大陆岩石圈形成和演化中的构造意义。这四大阶段的主要构造面貌分别是:片麻岩基底和绿岩带盆地,古陆壳的形成与裂解,第一个超级大陆即哥伦比亚(或称努纳)超大陆的形成与离散,板块构造体制下罗迪尼亚超大陆的汇聚与离散,反映了大陆岩石圈的形成和由低级向高级的演化,因而每一阶段都有不同于前一阶段的沉积建造、火成岩类型及组合、变质作用、构造样式、构造线方向、变形方式和成矿作用。基于这些事件介绍了前寒武系的分布,列述了若干条相对连续的地质剖面上所见的这四大阶段的代表性地层序列及其对比方案。文章认为“参考方案”对前寒武系研究有推动和导向作用,并探讨了地层研究具体操作中关于事件的内容、事件与过程、现存地质记录的残破不全等问题。关键词:关键地质事件,“自然的”地质年表,“参考方案”,前寒武系,华南

中图法分类号:P534.1　　　文献标识码:A　　文章编号:0253-4959(2006)03-0271-16

一、关于“自然的”前寒武纪地质年表

地质学是一门历史的科学,因而国际地质年表的意义是不言自明的。最早的地质年表出现于1937年,Harland等(1982)编制的国际地质年表与现在的地质年表已大致相同,尽管从公布起不断地被修订(参阅章森桂等,2005)。国际地层表在近年里也不断地被国际地层委员会更新。

　　对显生宙地层而言,是用全球标准层型剖面和层型点(GlobalStratotypeSectionandPoint,缩写为GSSP,俗称“金钉子”,参阅张守信,2005)来定义年代地层单位(系、统、阶等),并据之建立起了第一个“国际地层表”(以下称GSC1989)。前寒武系因为缺乏充足的化石,故其年代地层以绝对年龄来界定,GSC1989为元古宇引入了新的界线类型厘定方法,称全球标准地层年龄(GlobalStandardStratigrap-hicAge,缩写为GSSA,Harlandetal.,1990)。Re-mane(2000)在其国际地层表(以下称ISC2000)中沿用了对前寒武纪地层单位划分的这种方法。这种方法自采用之日起就被某些人认为是不完善的和有缺陷的,因为这种界定依据的是与现存岩石记录原本和客观的行星演化相脱节的、推断的、严格整数的绝

文稿接受日期:2005-12-27;修改稿收到日期:2006-01-21。

对年龄界线(参阅Gradsteinetal.,2004a)。

　　2003年3月15日至18日,加拿大地质学会和国际地层委员会(ICS)在魁北克召开了努纳会议(NUNAConference),达成了这样的共识:这个推断的、严格整数的前寒武纪地质年表并不能成功地传递前寒武纪岩石记录的丰富信息,阻碍了科学地认识地质过程,因为人们的注意力并不集中在可观察的、头等重要的地层界线或变化(NUNA,2003)。是年,加拿大地质调查局的WouterBleeker系统论述了占地球历史百分之八十八的前寒武纪的演化具有明显的阶段性,这些阶段是为一些巨大的地质事件分开的(Bleeker,2003a、2003b)。2004年8月,他在第32届国际地质大会的“地质年表”专题讨论中作了“Towardsa`Natural’TimeScalefor88Per-centofEarthHistory”的报告,正式提出“`自然的’前寒武纪地质年表”这一构思。像阿尔卑斯得天独厚的构造现象使之成为构造地质学的摇篮那样,加拿大地质学家对前寒武纪地质的多年潜心研究在前寒武纪地质年表的认识上产生了飞跃。

　　2004年的国际地层表(ISC2004,参阅Grad-steinetal.,2004b)与GSC1989和ISC2000最大的

作者简介:1946年11月生,男,上海市人,研究员,从事区域地层和大地构造研究。

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不同是对前寒武纪的划分原则。诚如Gradstein等(2004a)所言:“显然只有一个结论:前寒武纪地质

年表应该依据唯一客观的物理标准即现存的岩石记录来(重新)界定”,即:以保存在地质记录中的地球系统巨变中的关键地层事件作为划分地层单位的界线,并据之建立起一个“自然的”前寒武纪地质年表。为此,国际地层委员会提出了“2004—2008年前寒武纪年表参考方案”(以下简称“参考方案”),作为一个有待深化、修改和完善的科研工作框架,以期在2008年时有一个完整的和自然的年表来反映和传递行星地球的完整的、长期的和复杂的演化信息。该“参考方案”的具体内容可参阅Gradstein等(2004a)和陆松年等(2005)。

　　笔者曾在川滇赣等省从事过多年前寒武纪地质研究,深感这一“参考方案”对今后的前寒武纪研究意义重大。本文拟以关键地质事件为主线重新审视华南的前寒武系资料,从地球系统巨变的视角认识华南的前寒武纪地质演化;通过这一总结,既客观评述“自然的”前寒武纪地质年表对今后前寒武系研究的推动和导向作用,也对该方案的不足及具体操作中的标准等提一些不成熟的看法。在开始正文之前先说明以下3点:1)华南的前寒武纪地质记录丰富,不乏良好的露头和连续的剖面,但同位素定年工作相对滞后,在某些地区可谓数据十分零星,因而在对应或参照国外定年程度较高的地质事件时难免有牵强之嫌;2)本文不是系统的华南前寒武纪的专题研究,文中可能会提到他人的研究成果,恕不能详尽列出文献(可在笔者以往的文章中查阅);3)本文讨论老于600Ma的地层,按ISC2004应称前埃迪卡拉(Ediacaran)系,“前寒武系”只是一种习惯用法。二、太古宇1　地层问题

二十世纪80年代之前相当长的一段时期里,人们普遍认为华南没有太古宇,四川的会理群及相应地层是华南最古老的地层。笔者最先在会理群地槽型沉积之下发现了一套古地台型的沉积,称为黎溪群,认为它是川滇古陆壳的建造(吴根耀,1982、1985)。之后,笔者在黎溪群底部发现了不整合面,称渡口运动,伏于不整合面之下的是一套变质达角闪岩相的地(岩)层(不整合面之上的黎溪群和会理群为绿片岩相变质地层),首次提出华南发育有晚太古代花岗—绿岩地块的残块,并从地层序列、岩石学和

地球化学、构造变形和变质作用等方面进行了初步

①

的全面研究(吴根耀,1985)。尽管当时仍有相当多

的人对华南有太古宇持反对或怀疑态度,越来越多的证据使这一认识逐渐为中国地质学家接受。现在已可相信华南普遍有中太古界和新太古界发育。　　在川滇两省,太古宇主要见于原称的“康滇地轴”区(图1,图2)。中太古界以川南的米易垭口发育

图1　扬子克拉通西缘太古宇和跃迁期地层的分布(阴影区)Fig.1　DistributionofArcheanandTransitionstratain

westernmarginoftheYangtzeCraton(theshadowed)

①吴根耀.1985.川西滇东地区前寒武纪建造和大地构造演化[博士学位论文].北京:中国科学院地质研究所.

3期吴根耀:从关键地质事件看华南的前寒武系划分

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根耀,1985;吴根耀等,1987a)。向西南延入攀枝花市(原称渡口市)境内,见于红格和朱家包包矿区等地;原称晋宁期石英闪长岩的“同德岩体”和“大田岩体”,袁海华等测有2957Ma的Pb-Pb等时线年线,故应属垭口片麻岩。南延入云南元谋,吴根耀(1987a)认为原称普登组一段的下亚段和中亚段是灰色片麻岩,改称狗街杂岩。更南的新平大红山矿区,千米钻孔在老厂河组(相当黎溪群)之下发现一套片麻岩,称底巴都杂岩(吴根耀,1987a)。　　从米易垭口向北,与垭口片麻岩相当的岩石是西昌以西原称的“磨盘山杂岩”和冕宁沙坝、桂花村至冕宁县城的原称印支期的石英闪长岩和花岗岩(可称沙坝片麻岩),曾宪教等在后者中发现已达麻粒岩相的变质岩。更北,泸定—康定地区,笔者等发现原称澄江—晋宁期岩石的第IV期酸性岩的主体是灰色的片麻岩,称康定片麻岩,袁海华等曾测到过

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3100Ma的40Ar-Ar坪年龄,(吴根耀、张雯华,

1990;吴根耀,1990a)。由于后期的多次活化,以垭口

片麻岩和康定片麻岩为代表的片麻岩基底已发生过多次重熔而表现出混合岩的面貌,即:原片麻状构造已经消失而成为块状岩石,且两者间明显为渐变关系。

　　“康滇地轴”区的新太古界以米易垭口至攀枝花市红格保存较好,据纸房沟剖面和钻孔揭露建为米易群,自下而上称潘家田组、纸房沟组和安宁村组(吴根耀等,1987a)。这是一套含科马提岩、拉斑玄武岩的火山—沉积岩系(表壳岩),属绿岩带盆地的记录(吴根耀,1987b、1988a)。南延入云南元谋,相应地层称普登组(吴根耀,1987a)。“康滇地轴”区可能发育过4个新太古代的绿岩带盆地,以川滇交界处的米易—元谋盆地保存最好(米易群和普登组即堆积在该盆地内),其边界尚能追索,演化阶段也较清楚

图2　川滇交界区太古宇和跃迁期地层露头

1.河口组;2.黎溪群(原称河口组);3.大田的片岩(相当黎溪群的一部分);4.密地的火山岩;5.苴林群+普登组+狗街杂岩;6.垭口片麻岩;7.冷水箐组(相当于纸房沟组+部分安宁村组);8.米易群+红格群;9.可能为米易群+垭口片麻岩;10.黎溪群(原为会理群);11.狗街杂岩;12.黎溪群+普登组;13.垭口杂岩(原称印支期花岗闪长岩或花岗岩)

(吴根耀,1990b)。其(西)南当时曾发育过一个绿岩

带盆地,表壳岩已发生向西(北)的位移,现作为一个冲断岩片构成点苍山—罗坪山的主峰,称点苍山变质岩(吴根耀,2000a)。米易—元谋绿岩带以北的西昌—冕宁地区,当时可能也发育过绿岩带盆地,表壳岩也已发生向西的推覆,现作为一个岩片夹在锦屏山区的三叠系中(吴根耀等,1988);冕宁冶勒等地可见基性—超基性熔岩出露,应为该绿岩带的残块。更北,在泸定—康定地区,原称澄江—晋宁期第Ⅲ期和第Ⅱ期的基性—超基性熔岩及与之共生的火山碎屑岩和沉积岩是绿岩带的记录,因缺乏连续的剖面,称

Fig.2　OutcropsofArcheanandTransitionstratainthe

areaborderingSichuanandYunnan

为好,是一套英云闪长岩—奥长花岗岩—花岗闪长岩组合即TTG岩套(俗称灰色片麻岩),不应建群建组,由笔者等命名为垭口片麻岩(或垭口杂岩,吴

①吴根耀.1985.川西滇东地区前寒武纪建造和大地构造演化[博士学位论文].北京:中国科学院地质研究所.

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泸定变质火山—沉积岩(吴根耀,1990a;吴根耀、张雯华,1994)。因绿岩带盆地闭合时基底片麻岩的活化(称渡口运动),该套表壳岩已遭受不同程度的混合岩化;总体看,盆地边缘地区的绿岩带地层(如普登组)较盆地中央部位的地层(如米易群)遭受更强烈的混合岩化作用(吴根耀,1990b)。

　　川滇两省的中太古界和新太古界的地层柱列于表1。从关键地质事件的角度看,在华南的太古宙演化中发生过3次巨变。一是片麻岩基底形成;二是绿

岩带盆地发育,表壳岩沉积与下伏片麻岩的界线清楚(除少数遭受了强烈混合岩化的地点外),在米易—元谋所见,表壳岩片理与TTG岩套的片麻理产状一致;三是绿岩带盆地闭合时渡口运动的不整合面,在米易—元谋一线该不整合面分开了米易群/普登组与上覆的黎溪群/红格群,在表壳岩不发育的地方则可见黎溪群/红格群直接不整合覆于片麻岩基底之上(吴根耀,1990b)。

表1　川滇地区太古界和跃迁期地层划分与对比

　StratigraphicsuccessionandcomparisonoftheArcheanandTransitioninSichuan-YunnanareaTable1

　　注:波状线示不整合,虚线示假整合或微角度不整合,F示断层接触,?示接触关系不清,下表同

2　构造意义

2.1　太古宙不同于冥古宙的是有地质记录保存,故以Isua绿岩带的发育(距今3850Ma)作为始太古界的底界。距今3600Ma(以Acasta英云闪长岩和花岗岩为记录)和3500Ma时两次克拉通化事件则使片麻岩基底扩大并形成了若干个克拉通,古太古代时已有了陆地岩石记录(参阅Gradsteinetal.,2004a和陆松年等,2005)。中太古代时,片麻岩基底不但进一步扩大,而且有了一定的厚度和稳定程度,故距今3000—2800Ma时大多数克拉通上发育石英岩—条带状铁建造。距今2730—2700Ma有(全球性?)广泛的拉斑玄武岩和科马提岩溢流。

　　华南的古太古界目前仅在湖北的黄陵地区有报道(沈其韩,2005),说明扬子克拉通的片麻岩基底在此时萌生。川滇两省以垭口片麻岩为代表的TTG岩套,则是中太古代时全球片麻岩基底进一步扩大的记录;以米易群为代表的表壳岩含科马提岩建造,也与新太古代时(全球性?)广泛的拉斑玄武岩和科马提岩溢流事件一致。在江西北部,TTG岩套在庐山,岩相变质的火山—沉积地层称星子群(吴根耀、符鹤琴,1998)。相当星子群的科马提岩建造在赣北的弋阳—德兴地区保存较好,内有属TTG岩套的英云闪长岩的捕虏体(吴根耀、符鹤琴,1988、1995)。除川滇赣三省外,在湖北、湘北、桂北、安徽、浙江乃至福建、海南等地都有发现中—新太古代花岗—绿岩地体残块的报道,并初步获得老于2600Ma的年龄值,说明中国南方的广大区域内中太古代时已形成片麻岩基底(尽管可能分属几个克拉通),新太古代时则普遍有表壳岩发育。2.2　垭口片麻岩(吴根耀,1990c)、康定片麻岩(吴根耀、张雯华,1990)和赣北片麻岩(吴根耀、符鹤琴,1998)的岩石化特征表明它们属低铝型片麻岩。该类片麻岩较少见,仅在美国怀俄明州东部(北方变质杂岩)和Teton山区(WebbCanyon片麻岩,Barkeretal.,1979),南非Swaziland的古老片麻岩(Hunteretal.,1978)等地发现过。对科马提岩的岩石化学特征,如采用Jahn等(1982)的分类方案,川西的科马提岩以IIa型(重稀土亏损型中的轻稀土富集亚类),((

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