《Earth-Science Reviews》:Episodic tectonism, metamorphism, magmatism, mineralization and mass mortality in eastern China (and adjacent regions) during the Yanshanian movement: Consequences of major global plate reorganizations during the main episodes of Pangea breakup?
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本文聚焦中国东部燕山运动成因。燕山运动期间,中国东部发生幕式构造、变质、岩浆等活动及生物集群灭绝。研究对比相关地质事件年代学数据,发现其与泛大陆解体阶段相符,认为全球板块重组主导了这些事件,为理解地球演化提供新思路。
引言
地球地壳的地质过程,像构造变形、岩浆活动、成矿作用等,并非均匀发生,而是呈幕式。这些幕式现象的成因多样,与威尔逊板块构造循环、超大陆旋回、超级地幔柱事件等有关。其中,超大陆的聚合与解体对地球演化影响重大,但确定广泛的构造热事件的具体成因颇具挑战。
“燕山运动” 由 Wong 在 1926 - 1927 年提出,用于定义中国东部中侏罗世的收缩变形和侵蚀,以北京西山燕山地区中 - 上侏罗统髫髻山组与下伏褶皱的中侏罗统含煤地层之间的角度不整合为典型代表。此后,它成为中国东部侏罗纪 - 白垩纪构造热事件的统称。这些事件的特点是中侏罗世、晚侏罗世 - 早白垩世和早 - 晚白垩世的陆内收缩变形(如主要地层不整合、褶皱和逆冲作用)与较长时间的陆内伸展交替出现。在此期间,中国东部从西太平洋俯冲带向内陆 1000 - 2000 千米的广大区域内,发育了大量含化石燃料的裂谷盆地、变质核杂岩(MCCs)/ 伸展穹窿,还发生了幕式走滑 / 伸展断裂、构造隆升 / 冷却,以及显著的岩浆活动、变质作用和成矿作用。同时,还出现了灾难性的生物集群灭绝,形成了中国北方中 - 晚侏罗世燕辽生物群和早白垩世热河生物群的化石库。燕山运动对中国东部的构造和地貌框架产生了深远影响,是晚中生代环太平洋变革的重要组成部分。
过去几十年,燕山构造热活动的成因备受关注,相关模型众多,如弧后大陆裂谷、走滑断层系统、陆内俯冲等,但对燕山运动(及其他环泛大陆事件)与板块重组、泛大陆解体之间的时间和因果关系,仍缺乏全面分析。本研究旨在通过整理大量地质年代学数据,对比环泛大陆事件、泛大陆解体和全球板块重大重组,探究燕山运动及其他同期构造热事件的成因等问题,认为泛大陆解体期间的全球板块重组对环泛大陆构造热事件和生命演化有重要影响。
地质背景
本研究聚焦的东亚大陆,从北到南涵盖中亚造山带(阿尔泰造山带)、华北地块、秦岭 - 桐柏 - 大别山 - 苏鲁造山带和华南地块。华北和华南地块在约 240 - 220Ma 沿秦岭 - 桐柏 - 大别山 - 苏鲁造山带碰撞,该造山带含有大量超高压岩石。
燕山运动期间中国东部(及邻区)的幕式构造运动
这部分主要基于现有数据,总结了中国东部(及部分邻区)燕山运动期间的主要构造活动。先简要描述和重新评估收缩变形的主要阶段,接着依次阐述燕山运动的起始、变质核杂岩 / 伸展穹窿的幕式发育、走滑断层活动、区域构造隆升 / 冷却和盆地形成,以解释早期构造热事件的爆发。
燕山期中国东部(及邻区)的幕式变质作用、岩浆活动和成矿作用
该部分总结列举了中国东部及邻区晚中生代变质作用、岩浆活动和成矿作用的爆发情况。这些活动在陆内和俯冲带同时发生,且与燕山构造活动的阶段基本同步。陆内和俯冲带的同步活动对理解晚中生代地质事件的成因具有重要意义。
燕山运动期间中国东部的幕式生物集群灭绝
中国东部在 168 - 159Ma、135 - 120Ma 和 100 - 90Ma 发生了陆生生物的灾难性集群灭绝,这与燕山构造热事件的爆发时间一致。中国北方发育了燕辽生物群(168 - 159Ma)和热河生物群两个著名的化石库,它们保存在湖相沉积岩中,这些沉积岩含凝灰质并与火山岩层互层。
其他环泛大陆地区(新特提斯、南北美科迪勒拉山脉、东冈瓦纳太平洋边缘)的晚中生代构造热事件
通过列举地质年代学证据,表明新特提斯、科迪勒拉山脉和东冈瓦纳在侏罗纪 - 白垩纪的构造热事件,无论在陆内还是俯冲带,都与东亚地区的事件相符。尽管早白垩世科迪勒拉 - 东冈瓦纳的火成活动比东亚 - 新特提斯地区弱,但这些巧合说明燕山运动是环泛大陆构造热事件的一部分。
中国东部(及邻区)燕山运动的现有模型
为解释燕山运动事件,学者们提出多种模型:
- 大陆裂谷:华南中侏罗世 - 晚白垩世的火成活动形成于大陆裂谷环境,由弧后伸展或印支期造山运动后的垮塌导致。
- 走滑断层系统:陆内构造热活动受郯庐走滑断层系统主导。
结论
中国东部(及邻区)的燕山运动起始于 200 - 190Ma,在 80 - 70Ma 逐渐减弱。其特征为约 170Ma、140Ma 和 100Ma 的多次广泛陆内收缩(如主要区域地层不整合、构造褶皱和逆冲断层),这些收缩期与 20 - 30Myr 的强烈地壳伸展期交替,形成众多含化石燃料的大陆裂谷盆地。大规模走滑和伸展断层、变质核杂岩 / 伸展穹窿的发育、岩浆活动、成矿作用、变质作用、快速构造隆升 / 冷却以及灾难性生物集群灭绝都发生在这一时期。燕山运动期间的事件呈幕式爆发,主要集中在 195 - 180Ma、172 - 155Ma、135 - 120Ma 和 105 - 80Ma。类似的构造热活动在环泛大陆带(东亚、新特提斯、科迪勒拉山脉和东冈瓦纳)的俯冲带和陆内环境均有发生,且与泛大陆解体的四个阶段相符。由此推测,晚中生代环泛大陆事件,包括燕山运动,是在泛大陆解体主要阶段,板块间相互作用以适应全球板块重大重组的结果。