罗迪尼亚-冈瓦纳大陆拼接过程中的华南地区：来自北扬子地块埃迪卡拉纪陡山沱组的证据

《Precambrian Research》：South China in the Rodinia-Gondwana transition: Constrains from the Ediacaran Doushantuo Formation of the north Yangtze Block

南中国 Rodinia-Gondwana 转换期古地理与构造关联研究。通过对川鄂北缘扬子地块 Doushantuo Formation 碎屑锆石 U-Pb 年龄及 Lu-Hf 同位素分析，揭示该区主要碎屑锆石年龄峰值为 633Ma 和 609Ma，与滇黔 Hanshan 带岩浆岩一致，并新增泛非期（630-600Ma）碎屑证据。对比全球其他大陆带 Ediacaran 沉积物锆石年龄谱，证实南中国当时与印度东部造山带存在紧密构造联系。

　　

Lisha Hu|Jie Yang|Yuansheng Du|Zuozhen Han|Hongwei Kuang|Yongqing Liu|Chao Han|Yi Zhang|Wei Jin|Le Wan

中国海洋大学海洋地球科学学院，海底地球科学与勘探技术重点实验室，青岛266100，中国

摘要

在罗迪尼亚-冈瓦纳大陆分裂期间，华南地区的古地理位置及其与其他大陆块体的构造亲缘关系尚未完全明确。本研究报道了来自长江地块北部成口-镇巴地区埃迪卡拉纪陡山沱组的新锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素数据。碎屑锆石的年龄范围为26.54至5.96亿年，其中95%的锆石年龄集中在10.66亿至5.96亿年之间。年龄谱显示出两个主要峰值，分别位于6.33亿年和6.09亿年，以及三个次要峰值，分别位于8.93亿年、8.51亿年和7.49亿年。ε_Hf(t)值主要为正值，92%的样本值介于+1.1至+1.36之间。陡山沱组的碎屑锆石年龄分布与盘西-华南地带的岩浆岩基本一致，并补充了一个额外的泛非洲年龄组（约6.30–6.00亿年）。通过对长江地块北部新元古代岩石的U-Pb–Hf同位素分析，我们认为，除了约6.30–6.00亿年的碎屑外，大多数碎屑锆石可能来源于长江地块北部的盘西-华南地带的岩浆岩。将我们的样本与华南地区及其他大陆块体同期埃迪卡拉纪沉积层的碎屑锆石年龄分布进行定性比较后，发现约6.30–6.00亿年的碎屑可能来源于冈瓦纳大陆北部的泛非洲造山带，尤其是印度南部的东非造山带。这些发现支持了华南地区在罗迪尼亚-冈瓦纳大陆分裂期间与印度之间存在密切的古地理位置和构造联系。

引言

新元古代晚期是一个关键时期，这一时期罗迪尼亚大陆开始解体，随后冈瓦纳大陆逐渐形成。虽然罗迪尼亚和冈瓦纳大陆主要块体的古地理位置已得到广泛认可（Cawood等人，2018年；Zhao等人，2018a年），但在罗迪尼亚向冈瓦纳转变过程中微大陆碎片的构造演化仍存在显著不确定性。特别是东亚的关键大陆块体华南地区，根据岩浆、沉积和古生物学证据，有研究表明它参与了罗迪尼亚和冈瓦纳的构造演化（Jiang等人，2003年；Metcalfe，2013年；Cawood等人，2018年；Zhao等人，2018c年）。然而，其古地理位置的某些基本方面——包括在两个超级大陆中的空间关联及其构造联系的精确性质——仍存在争议（Yang等人，2004年；Wang等人，2020c年；Chen等人，2021年；Liu等人，2022年）。

传统上认为，冈瓦纳超级大陆的形成是通过泛非洲造山运动期间西冈瓦纳和东冈瓦纳的简单聚合完成的，这一过程发生在大约6.00–5.50亿年前，伴随着莫桑比克洋的闭合（Hoffman，1991年；Collins等人，2000年）。后续研究指出，冈瓦纳的形成是一个更为复杂的过程，由莫桑比克洋、亚当斯塔洋和莫森洋的依次闭合驱动（6.50–5.30亿年前），从而形成了东非造山带、库甘造山带和达马拉造山带（Meert和Torsvik，2003年；Torsvik和Cocks，2013年）。正如Zhao等人（2018a年）所总结的，由于该地区缺乏相关造山带的记录，华南地区未被认为参与了冈瓦纳的形成。因此，在6.50–5.30亿年期间，华南地区被置于澳大利亚和印度的北部边缘。然而，其他重建模型认为在罗迪尼亚-冈瓦纳大陆分裂期间，华南地区与澳大利亚和/或印度存在密切联系（例如，Macouin等人，2004年；Yang等人，2004年；Zhang等人，2015年；Wang等人，2020c年；Qi等人，2024年）。尽管现有模型强调了关于华南地区与冈瓦纳构造关系的争论，但在将区域地质与全球构造框架对齐方面仍存在显著差距。为了解决这一问题，我们提供了来自长江地块北部成口-镇巴地区陡山沱组碎屑锆石的U-Pb-Hf同位素数据。通过将这些结果与华南地区及其他大陆块体同期埃迪卡拉纪沉积岩的已发表碎屑锆石数据相结合，本研究旨在为罗迪尼亚-冈瓦纳大陆分裂期间华南地区的古地理位置提供新的约束。

地质背景

华南克拉通是由西北部的长江地块与东南部的华夏地块沿江南褶皱带碰撞形成的（Zhao和Cawood，2012年）。在长江地块中，太古宙和中元古代岩石主要分布在北部和西南部（Cawood等人，2018年；Yang等人，2024年）。这些基底岩层被广泛分布的新元古代及更年轻的岩石所覆盖（Zhao和Cawood，2012年）。

样品

用于锆石U-Pb年龄测定和Hf同位素分析的样品取自镇巴-成口地区成口-芳仙断层西侧和南侧的钻芯和三个野外剖面（图1B和2A）。在薄片显微镜下观察，样品中的大多数石英和长石颗粒以及岩石碎片都是自形至亚自形的（图3），表明这些物质经历了短距离搬运和快速积累。

在镇巴县的小阳坝剖面（图2B；107°59′47.58″E），

锆石形态和U-Pb年龄

锆石的U-Pb同位素组成见补充表S1。对来自镇巴-成口地区的五个样品进行了共362次锆石U-Pb分析。其中351次分析通过了一致性筛选（一致性≥90%），并用于进一步讨论和解释。对于年龄小于10亿年的锆石，使用了²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄；对于年龄大于10亿年的锆石，则使用了²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄。图中展示了代表性锆石的CL图像及其对应的U-Pb年龄和Hf

长江地块北部成口地区埃迪卡拉纪地层的新年龄约束

基于保存完好的化石、大的碳酸盐碳同位素变化以及高分辨率的放射性同位素测年数据，三峡地区和长江地块南部埃迪卡拉纪地层（即陡山沱组和登英组及其相应地层）的年龄和区域关联已经得到了充分记录（例如，Zhu等人，2007年；Jiang等人，2011年；Yang等人，2021年）。然而，对于长江地块北部埃迪卡拉纪地层的直接年龄约束数据仍较为缺乏

结论

根据以上分析，我们得出以下主要结论：

(1) 位于四川盆地东北部成口地区下层南沱杂岩和上层陡山沱黑岩层之间的红绿色碎屑岩属于埃迪卡拉纪陡山沱组。

(2) 研究区域陡山沱组中的碎屑锆石（约6.30–6.00亿年的除外）可能来源于长江地块北部的盘西-华南地带的岩浆岩

作者贡献声明

Lisha Hu：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，调查，资金获取，数据管理，概念构思。Jie Yang：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，监督，软件使用，调查，资金获取，正式分析，数据管理，概念构思。Yuansheng Du：撰写——审稿与编辑，监督，项目管理，概念构思。Zuozhen Han：撰写——审稿与编辑，可视化处理，验证，监督，方法学研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（W2521049、42072120、42542056）和山东省自然科学基金（ZR2025MS585、ZR2021QD114）的财政支持。我们感谢匿名审稿人和编辑Jian Zhang，他们的鼓励性评论有助于改进我们的手稿。