西北大学地质学系

我系通过古地磁查明东北亚微陆块群汇聚成为统一Amuria复合陆块的时间

 

Rodinia超大陆裂解至Pangea超大陆聚合期间(750-250 Ma),古亚洲洋构造域整体处于一个多岛洋的构造演化格局(e.g., Windley et al., 2007; Wilhem et al., 2012; Han and Zhao, 2018; Xiao et al., 2018)。处于现今东北亚地区的微陆块群,主要包括松辽、佳木斯、(中蒙古-)额尔古纳地块及南蒙-兴安构造带等多个构造单元(图1a),在古生代期间由离散的块体汇聚成为了统一的Amuria复合陆块。根据目前的古地理重建方案,通常在整个晚古生代都粗略地将东北亚微陆块群重建为Amuria复合陆块(e.g., Zhao et al., 1996; Kravchinsky et al., 2002b; Wilhem et al., 2012; Domeier and Torsvik, 2014; Kent and Muttoni, 2020)。然而,Amuria复合陆块究竟何时完成汇聚拼贴,目前却无可靠古地磁数据限定。根据地质资料约束,在泥盆纪之前,额尔古纳地块与南蒙-兴安构造带已经拼合成蒙古板块;松辽地块与佳木斯地块已经拼合成松辽-佳木斯板块。其中,嫩江洋分隔了蒙古板块与松辽-佳木斯板块,其闭合时间的争议却从早泥盆世持续至早三叠世(e.g., Miao et al., 2004; Zhao et al., 2010; Han et al., 2012; Zhang, 2013; Zhao et al., 2014; Xu et al., 2015; Liu et al., 2017, 2019; Ma et al., 2020)。嫩江洋演化过程的不确定性,极大制约了我们对Amuria复合陆块形成时间的认识。

1.a)亚洲构造分区图(改自Liu et al., 2017; Xiao et al., 2018; Zhang et al., 2018a, 2021a),图中黄色部分指示为Amuria复合陆块的范围,由松辽、佳木斯、额尔古纳地块和南蒙-兴安构造带等多个构造单元组成,这些构造单元在古生代的不同阶段完成拼贴; (b) 采样地区地质图及古地磁采样剖面位置。

目前,嫩江洋西北岸的蒙古板块已积累了石炭纪-二叠纪的古地磁数据,而东南岸的松辽-佳木斯板块却无古地磁数据约束其古地理位置。沿嫩江缝合带两侧,出露有志留纪-石炭纪的俯冲相关岩浆岩,记录了嫩江洋的双向俯冲过程(Feng et al., 2015; Liu et al., 2019; Ma et al., 2020);在嫩江缝合带东南侧,乌兰浩特地区出露有一套较为完整的上石炭统-上二叠统火山沉积序列。近日,西北大学地质学系超大陆学科团队张东海博士、赵国春院士联合北京大学黄宝春教授及其他国内外合作者针对这套地层开展了系统的古地磁学与年代学研究(图1b),并在大石寨组火山沉积地层中获得了松辽地块首个石炭纪-二叠纪古地磁数据(图2, 3)。本研究表明在大约300 Ma左右,古亚洲洋北岸的东北亚微陆块群已汇聚成为统一的Amuria复合陆块,位于~34°N的古纬度;位于中纬度的Amuria陆块与南侧赤道低纬度的华北板块、锡林浩特地块以古亚洲洋相隔,阻碍了两侧陆块的生物混生,直至250 Ma完成拼合,形成统一的Cinamuria板块(图4)。这一研究成果已在线发表于国际地学权威期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth》(Nature Index源期刊),西北大学地质学系和大陆动力学国家重点实验室为第一单位和通讯单位。

2. 松辽地块西缘上石炭统-上二叠统代表性样品退磁结果。

3. 松辽地块西缘大石寨组火山岩样品水平与采点水平剩磁方向的等面积投影。

4.古亚洲洋构造域的古地理重建图(~300 Ma)。松辽-佳木斯陆块与蒙古陆块沿贺根山-嫩江缝合带闭合,东北亚地区的微陆块群已汇聚成为统一的Amuria复合陆块。

本研究受国家自然科学基金NSFC41902229, 41730213, 92055205, 42072264, 41972237)、中国博士后面上基金(2019M650271)、陕西省自然科学基础研究计划(2020JQ-586)、973项目子课题(2013CB429802)和Hong Kong RGC GRF17307918)等项目联合资助。

文章标题:Micro-blocks in NE Asia amalgamated into the unified Amuria block by 300 Ma: first paleomagnetic evidence from the Songliao block, NE China

原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JB022881

第一作者及通讯作者:张东海,男,29岁,西北大学地质学系超大陆学科团队、大陆动力学国家重点实验室。主要研究方向为构造古地理重建及生物、环境的协同演化。共同通讯作者:北京大学黄宝春教授。

参考文献:略(见原文)。

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