塔里木克拉通在Rodinia中的位置
——研究进展与问题

徐焱，张世红

（中国地质大学（北京）生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083）

塔里木克拉通是我国前寒武纪最重要的大地构造单元之一。它保存了较完整的新元古代地幔柱活动[1-3]、大陆裂谷[4-7]、冰川沉积[8-9]等具有全球构造意义的地质记录，是研究Rodinia超大陆演化的良好窗口。

目前，由于塔里木西北缘及南缘前寒武纪地层格架缺乏可靠的年龄约束[10]，新元古代岩浆岩大构造环境认识的不同[1，11]以及古地磁数据的冲突[12-18]，不同学者对塔里木在Rodinia中位置的探讨仍然没有取得一致的认识。

部分学者根据塔里木北缘库鲁克塔格地区与澳大利亚西北部Kimberley地区新元古代冰川沉积与早寒武世基性火山岩的可对比性，认为在新元古代-寒武纪期间，塔里木长期稳定在澳大利亚西北缘[19-20]，此连接模式也得到了部分古地磁数据的支持[12-14，21]。

随着各地新元古代地层格架的详细厘定，相比于Kimberley地区，塔里木与华南、澳大利亚东南部以及劳伦西部之间不论是地幔柱活动记录还是裂谷-冰川-被动大陆边缘沉积都存在更高的相似性[6，10，17，22-23]。在塔里木南缘塞拉加兹塔格玄武岩以及塔北缘阿克苏地区序列完整的南华纪-震旦纪地层中获得的新的古地磁成果[17-18]，支持塔里木位于澳大利亚与劳伦之间，作为Rodinia中部“Missing-link（Li et al.,1995[24]）”的重要组成部分。

本文将分析和评述两种连接模式中主要的地质证据及古地磁依据。

1 塔里木-Kimberley连接模式

塔里木北缘-Kimberley在Rodinia超大陆中的连接模式最早由Li et al.（1996）[19]基于构造地层对比提出，在Liet al.（2008）[20]的综述中得到进一步阐述。主要的地质依据包括:（1）塔里木820～750 Ma的双峰式侵入岩[6,12]可以与Kimberley东北部约820～800 Ma的 Bow Hill煌斑岩墙与 Skerring、Pteropus Creek金伯利岩桶，澳大利亚西部755 Ma的Mundine Well岩墙群[25]以及澳大利亚西南部Leeuwin陆块出露的A-型花岗质岩浆活动进行对比。（2）塔里木和Kimberley地区均至少记录了两次新元古代的冰川沉积，尽管两地冰碛岩层准确的年龄和对比仍然存在很大的争议和不确定性[4，26]；（3）库鲁克塔格早寒武世基性火山岩可能与Kimberley地区Antrim高原火山岩相当，同属于澳大利亚中部和北部记录的513 Ma Kalkarindji LIP的一部分。但是，塔里木南部和北部在中元古代晚期-新元古代早期可能发育主动大陆边缘[6，27]，因此如果塔里木-Kimberley连接存在，那么直到新元古代两者才拼贴在一起。

部分已有的古地磁数据能够支持塔里木与澳大利亚西北部相连。阿克苏基性岩墙群的年龄最近被厘定为760 Ma左右[2]，其古地磁数据指示塔里木位于中纬度地区（43±6°N），如果在古纬度方面与Liet al.（1996）提出的塔里木-Kimberley重建模型保持一致，在板块方位上则要求塔里木西缘与Kimberley地区相连[12]。Zhang et al.[21]将来自苏盖特布拉克组（约625 Ma）、特瑞艾肯组（约635 Ma）、扎莫克提组（约615 Ma）的三个古地磁极与澳大利亚埃迪卡拉纪视极移曲线进行拟合，支持塔里木西南部-澳大利亚西北部邻近或连接的模式（图1）。但需要指出的一个细节是，古地磁数据支持塔里木西南部-Kimberley连接，不同于基于构造地层对比提出的塔里木北缘-Kimberley连接。因此，塔里木-Kimberley连接模式需要从塔里木连接方位、两地详细的构造地层对比以及古地磁数据三方面进一步探讨。

有一些（尤其是近年来的）地质证据对塔里木—Kimberley连接模式也具有挑战意义。首先，约810～760 Ma阿克苏群蓝片岩[2，12，14]，约820～790 Ma库鲁克塔格高压麻粒岩[28]以及约830～785 Ma大陆弧岩浆岩[11]，指示了塔北缘在新元古代中期经历了洋壳俯冲-增生造山过程。因此塔里木北缘面向大洋，而不应该面向另一个大陆。其次，近年来厘定了塔里木北部更精细的新元古代地层格架[8，10]，Kimberley地区冰碛岩也通过叠层石对比有了大致的年代学约束[12]，当我们把塔北缘与Kimberley地区新元古代地层重新进行对比后，发现至少有两点明显的不同:（1）Kimberley地区缺少与塔北缘贝义西组相当的≤750 Ma的裂谷岩浆作用[5，20]；（2）塔北缘库鲁克塔格地区可能记录了四期新元古代冰川沉积[8]，而Kimberley地区记录了以Duerdin群与Albert Edward群为代表的Marinoan或Marinoan之前的两期新元古代冰川沉积[12]，尽管有学者认为Kimberley南部Walsh冰碛岩可能属于Sturtian冰期沉积[29]，但是，在Sturtian冰期之前的贝义西冰期以及汉克尔乔克组代表的Ediacaran纪冰期似乎在Kimberley地区没有对应的记录。此外，Glass and Phillips[30]给出了Antrim Plateau火山岩斜长石40Ar-39Ar年龄约505 Ma，并综合其他广泛分布在澳大利亚北部及中西部同时期的玄武-辉绿岩认为它们共同代表了Kalkarindji大陆溢流玄武岩省岩浆事件，而塔北缘西山布拉克组底部玄武岩锆石U-Pb年龄为541±6 Ma[10]，两者相差约40 Ma，难以建立塔北缘早寒武世基性火山岩与Kalkarindj大陆溢流玄武岩省的成因联系。

图1 塔里木西南与澳大利亚西北部Kimberley地区在新元古代晚期（～635-615 Ma）连接模式（据参考文献[21])Fig.1 Connection between southwestern Tarim and Kimberley region(northwestern Australia)in the late Neoproterozoic time(ca.635～615 Ma)

塔里木西南缘与Kimberley地区连接模式也存在地质记录方面的不匹配。最重要的是塔里木西南缘记录的约890 Ma大火成岩省事件[3]在Kimberley地区没有对应。而塔西南以恰克马克力克群波龙组、雨塘组为代表的两次冰期记录与Kimberley地区冰期记录的对应关系还需要进一步研究[26，31]。

古地磁数据的冲突在于，阿克苏岩墙（约760 Ma）古地磁极指示塔里木位于中纬度地区[12]（43±6°N），而贝义西组（约740 Ma）古地磁极指示塔里木位于赤道附近[13]，这一对数据指示在760～740 Ma期间塔里木向南快速移动了近40°，超过正常的板块运动速率。但由于其他大陆缺少同时期的古地磁极，如此快速的纬向运动是否具有全球性意义尚待进一步研究。

2 塔里木克拉通作为“Missing-Link”一部分的连接模式

Rodinia超大陆重建中的SWEAT连接（劳伦西南-东南极连接）是基于克拉通基底年龄省的连贯性、格林威尔期造山带的可对比性、澳大利亚东部和劳伦西缘新元古代地层的相似性提出的[32-34]。后续研究发现SWEAT连接模式存在地质对比方面的困难[20,24]，如:（1）东南极Transantarctic Mountains的基底（中元古代）明显年轻于劳伦西部基底（太古代-古元古代）；（2）劳伦西南部出露的大规模约1.4 Ga花岗岩省无法向西延续到Transantarctic Mountains；（3）澳大利亚东南部与劳伦西部新元古代地幔柱记录不匹配；（4）北美西部中元古代Belt盆地以及可能覆盖在其上的Buffalo Hump组需要可以提供1 786～1 642 Ma、1 610～1 500 Ma、1 244～1 070 Ma碎屑物质的西部物源区，而Transantarctic Mountains缺少可对应的岩石单元。

为解决上述地质对比问题，Liet al.（1995）[24]提出了一个“Missing-Link”模式，该模式对Rodinia构型和华南大地构造研究产生了重要影响。“Missing-Link”模式是指华南位于澳大利亚-东南极与劳伦中间，其中扬子陆块与澳大利亚-东南极相连，华夏陆块与劳伦相连，两者再通过四堡期造山运动拼合在一起[20，24]。如此一来恰好可以填补澳大利亚-东南极与劳伦之间地质上的不连续，如:（1）位于劳伦西部的华夏陆块保存约1 830～1 430 Ma的基底，可以为Belt盆地提供物源[35]；（2）海南岛记录的约1 430 Ma花岗质侵入体与同时期的火山碎屑沉积与Mojavia Province地质记录相似，可以与劳伦西南部大规模约1.4 Ga花岗岩省相对应；（3）华南记录的825 Ma与780 Ma的新元古代地幔柱活动可以与澳大利亚约825 Ma的Gairdner-Amata岩墙群以及劳伦西部约780 Ma的Gunbarrel放射状岩墙群相匹配。此外，华南、澳大利亚东南部与劳伦西部之间780 Ma之后相似的新元古代裂谷与冰期记录也支持“Missing-Link”模式[19-20]。

但不同的观点认为作为连接澳大利亚-扬子与华夏-劳伦的江南造山带，其年龄远新于典型的格林威尔期造山带[36-37]，华南应该位于Rodinia的边缘而不是超大陆的中部。最近，马底驿组和澄江组古地磁研究表明华南在800 Ma左右处在高纬度地区，与处于中低纬度的劳伦、澳大利亚明显不在一起[38-39]。

陆松年等[40]曾全面阐述塔里木与华南新元古代地质演化历史的相似性[6，40]，主要证据有:（1）新元古代早期，塔里木与华南通过同时期的造山运动完成克拉通化，形成了相似的前南华系变质基底与南华-震旦系盖层的双层结构。塔里木造山运动以塔西南中元古代埃连卡特群记录的约1 050～1 020 Ma变质事件[27]和柴达木南、北缘及阿尔金地块中部出露的约1 050～900 Ma的同造山期花岗岩[41-42]为代表，江南造山运动以968±23 Ma赣东北蛇绿岩和秦岭960～840 Ma同造山期花岗岩为代表；（2）两地均记录了南华纪裂解型构造热事件。如:塔东北出露约820 Ma的且干布拉克超基性-基性-碳酸岩杂岩，塔南缘出露803±23 Ma碱性花岗岩，全吉地块南部821±11 Ma鹰峰辉绿岩墙群侵入到中元古代基底之中;广西北部828±7 Ma三防基性岩墙群侵入到826±10 Ma三防花岗岩中，湖北黄陵、广西本洞、云南峨山等地大范围出露的约820～830 Ma花岗岩基也被认为是地幔柱活动下地壳重熔的产物；（3）两地具有相似的南华纪裂谷沉积-震旦纪碳酸岩沉积序列。塔北缘库鲁克塔格群底部755±15 Ma贝义西组双峰式火山岩[5]、全吉地块南部全吉群740±16 Ma火山岩与扬子板块767±5 Ma河上镇群上墅组火山岩、765±14 Ma丹州群三门街组火山岩等相当。库鲁克塔格群中部与下部冰碛岩层与扬子板块古城组、南沱组冰碛岩相当。因此Lu et al.[6]认为塔里木以及全吉地块等应该和华南邻近、在Rodinia中一度与澳大利亚东部连接（图2a）。

塔里木克拉通及其周边地块在Rodinia中与澳大利亚东部一度相连接的模式在Xu et al.[43]的研究中也得到进一步论证（图2b）。这些研究认为塔里木及其周边地块可能是Rodinia中Missing-link的重要组成部分。

图2 塔里木克拉通及周边地块与澳大利亚东部在新元古代晚期的板块构造模式(a.～820 Ma，据参考文献[6];b.～600 Ma，据参考文献[43])Fig.2 Paleocontinental connection models between eastern Australia and Tarim craton with its adjacent blocks in middle-late Neoproterozoic

最近发表的古地磁数据可以支持塔里木位于Rodinia中心的设想。Wen et al.[17]将塔北缘贝义西组（约740 Ma）、乔恩布拉克组（约720 Ma）以及苏盖特布拉克组（约620 Ma）的古地磁极与同时期澳大利亚、劳伦的古地磁极进行对比，进一步认为，塔里木在约750 Ma之前位于澳大利亚与劳伦中间，并在～720～620 Ma期间逐渐裂离。最近，塞拉加兹塔格群古地磁极（约890 Ma）指示了塔里木作为“Missing-Link”组成部分的模式在890 Ma左右就已形成（Wen et al.[18],图3）。此外，还基于以下认识：（1）塔里木中部存在明显的东西向航磁异常带[44]，钻孔岩芯发现1 195～890 Ma的钙碱性I-型花岗闪长岩[45],指示塔里木中部发生过与Rodinia聚合相关的俯冲作用；（2）塔里木北部的古陆核（约2.7～2.5 Ga）较其南部更古老（约2.4～2.3 Ga），而且塔南北都广泛分布有1.0～0.8 Ga的岩浆岩[46]，Wen et al.[17，47]推测塔里木中部造山带属于全球格林威尔造山带的一部分，从而连接了澳大利亚-东南极与劳伦。塔里木格林威尔期造山带与相对年轻的江南造山带可能指示了澳大利亚-东南极与劳伦之间经历了拉链式的缝合过程。

但是，塔中部造山带的时限事实上仍然缺乏可靠的年代学约束。塔里木中部钻孔岩芯得到的闪长岩样品给出了1 199～744 Ma较宽泛的40Ar-39Ar年龄，而且目前仍然没有直接从塔中部获得格林威尔期变质事件的记录。Song and Li[48]指出Wen et al.[18]提出的塔里木的“Missing-link”模式中延伸至柴达木北缘的“格林威尔期造山带”实际上是一条0.44～0.42 Ga的超高压变质带[49]，其确切的原岩年龄尚需进一步约束。塔里木位于Rodinia中心的模式也比较难解释库鲁克塔格-阿克苏地区记录的俯冲相关的岩浆-变质记录[11，28，50-51]。

图3 塔里木克拉通及周边地块与澳大利亚东部在～900～720 Ma期间可能的连接模式(据参考文献[18])Fig.3 Possible connection between eastern Australia and Tarim craton with its adjacent blocks during ca.900～720 Ma

表1 塔里木及主要相关克拉通的古地磁极Tab.1 Paleomagnetic poles from Tarim and some relevant cratons

3 结论

总体来看，将塔里木北缘与澳大利亚西北缘连接或古地磁支持的新元古代塔西南-Kimberley连接模式虽然可以较简单地解释塔里木在Rodinia-Gondwana转换期间的运动过程[65]，但是塔西南与Kimberley地区之间地质记录的匹配尚待研究。塔里木位于澳大利亚和Laurentia之间的新“Missinglink”模式得到了新的古地磁数据以及塔里木与华南相似的新元古代地质记录的支持，但是塔中部造山带仍然没有可靠的年龄约束，塔中造山带对Rodinia聚合所起的作用值得进一步研究。今后的古地磁与年代学工作以及塔里木与澳大利亚、劳伦、华南等地之间详细的构造地层对比将会更准确地揭示塔里木在Rodinia中的位置。

致谢：本文作者感谢陆松年研究员多年来在前寒武纪研究方面的指导和帮助。陆先生从事地质工作60年，足迹踏遍世界主要克拉通，在前寒武纪超大陆及中国主要克拉通演化方面见解独到而深刻，在国际学术界有重要影响。陆先生的许多发现和观点对后续研究产生了重要启发和引领作用。适逢陆先生80华诞，我们衷心祝愿陆先生身体健康、学术生涯青春永驻！