青藏高原所北羌塘早二叠纪火山熔岩古地球磁性

2019-06-14 23:47栏目:澳门新葡亰手机版登录网址

青藏高原是由从冈瓦纳大陆裂解的多个微陆块依次碰撞拼贴至亚洲大陆南缘形成的。这些微陆块是如何从冈瓦纳大陆裂离出来并最终碰撞增生到亚洲大陆上的是青藏高原研究的热点,也是正在进行的特提斯重大计划所围绕的关键科学问题。这些起源于冈瓦纳的微陆块的向北运动,伴随着古、中、新特提斯洋的开启和关闭,决定了特提斯域的陆地和海洋分布,并影响了区域甚至全球气候。定量约束这些地体的裂解和漂移历史对于重建特提斯域的洋陆分布格局以及理解这些地体的板块构造历史至关重要。其中,羌塘地体的裂解和漂移历史在理解古特提斯洋和中特提斯洋的演化中起着关键作用。越来越多的研究表明,羌塘地体内部的龙木错-双湖缝合带可以将羌塘地体进一步分为北羌塘地体和南羌塘地体。北羌塘地体是何时、如何从冈瓦纳裂解的,需要有可信赖的晚古生代古地理重建加以限定。

青藏高原各陆块的古生代-中生代构造演化不仅仅影响新生代之前海陆分布、洋流、气候和生态演化,而且影响新生代印度-欧亚碰撞之前的应力分布、区域气候模型和生物古地理的初始设定。然而,由于缺乏可靠的古地磁数据以及地质证据的多解性,关于北羌塘的来源及其漂移历史目前争议很大。

北羌塘地体从冈瓦纳北缘裂解到亚洲增生的过程包含了数千公里的纬向运动,如何有效约束北羌塘地体晚古生代的古地理位置及其变化是一个亟待解决的难点问题。针对上述问题,中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组博士马义明与合作导师王强及合作者选取青藏高原中北部的北羌塘地体的雁石坪镇以北约40公里的周琼玛鲁地区晚二叠世那益雄组火山岩作为研究对象,运用构造古地磁学和同位素年代学的方法,来定量限定北羌塘地体二叠纪时期的古地理位置的变化和估算北羌塘地体的纬向运动速度,并通过外延这一速度,估算其从冈瓦纳裂解的时间;然后通过对比北羌塘地体和相邻的南羌塘地体、华南板块的古地理位置,并结合古生物学和岩浆岩岩石学的资料,约束北羌塘地体从冈瓦纳裂解的时间和方式及其晚古生代漂移历史。

中国科学院青藏高原研究所博士宋培平等人对北羌塘下二叠统开心岭群火山岩进行了详细的年代学和古地磁学研究,获得了基于火山熔岩的高质量古纬度数据。研究表明:北羌塘地块在早二叠世时期(ca. 297 Ma)位于为南半球21.9 ± 4.7°S;综合前人发表的古地磁数据、碎屑锆石物源和古生物证据,指示北羌塘地块在二叠纪之前已经从冈瓦纳大陆裂解出来;自310 Ma到210 Ma,在约100 Ma时间内,北羌塘地块自南向北漂移了约7000 km,平均漂移速度为7.0 cm/yr。

本次研究获得如下科学认识:北羌塘地体在晚二叠世时期位于近赤道的古纬度(-7.6±5.6°N);北羌塘地体与华南板块在二叠纪期间一起发生北向运动;北羌塘地体是在泥盆纪时期,先于南羌塘地体,从冈瓦纳大陆的北缘裂离出来的。

上述研究成果得到了科技部深地专项、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项B类以及中国博士后基金等的支持。相关研究成果发表于Earth and Planetary Science Letters,119-133)。

本次研究具有重要科学意义:提供了一个高质量的、有精确年代学控制的古地磁极;定量限定了北羌塘地体在晚二叠世时期的古地理位置;证实了北羌塘地体和南羌塘地体不一样的冈瓦纳裂解时间,并提供了北羌塘地体和华南板块在二叠纪一起发生北向漂移的古地磁证据。

论文链接

以上成果发表在国际地学期刊Geophysical Research Letters上。

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论文信息:Ma, Y.*, Wang, Q.*, Wang, J., Yang, T., Tan, X., Dan, W., Zhang, X., Ma, L., Wang, Z., Hu, W., Zhang, S., Wu, H., Li, H., Cao, L. . Paleomagnetic constraints on the origin and drift history of the North Qiangtang terrane in the Late Paleozoic. Geophysical Research Letters, 46, 689–697.

研究区大地构造简图、年代学结果、显微观察和系统退磁结果

论文链接

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北羌塘、拉萨、特提斯喜马拉雅地块古纬度随时间的演化

图1. 羌塘地体及邻区的区域地质图。构造单元的缩写包括AKMS(阿尼玛卿-昆仑-木孜塔格缝合带),BNS,DHS,ELIP,ITS,JSS,LSS(龙木错-双湖缝合带),NCB,NQS和SQS。采样区地质图。二叠纪地层柱状图及本次采样单元。

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北羌塘地块的晚古生代-早中生代古特提斯洋地理格局重建

图2. 年龄谐和图显示锆石颗粒的206Pb/238U比值。 206Pb/238U年龄的加权平均值。那益雄组火山岩的采点平均方向的等面积投影图。星号表示所有采点的平均方向的投影。

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图3. 泥盆纪-三叠纪时期观测到的或期望的北羌塘地体和相邻地块(包括华南板块、华北板块和印度板块)的古纬度演化。图中古纬度以(33.9°N,91.9°E)为参考点。泥盆纪-三叠纪时期特提斯域的北羌塘地体和相邻地块的古地理重建。构造单元的缩写包括NCB,SCB,NQT,SQT,ELIP。

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