壹般認為,在38億年前,地球還沒有形成足夠穩定的矽鋁殼構造環境。這種認識源於理論推斷和與月球的比較。地球和月球都形成於大約46億年或45億年前。它們是由星際塵埃的冷卻和凝結形成的。後來由於重力勢能和放射性熱能的釋放,經歷了全部或部分熔融,原始地殼出現在42億年前左右。由於小行星和隕石的撞擊,在月球形成的最初幾億年裏,外部被完全融化了數百公裏(深)。大約42億年前,當外殼冷卻下來時,撞擊繼續使其表面布滿隕石坑。在37億至35億年間,由於放射性元素的衰變,玄武巖漿在200公裏深處大規模熔融,向上溢出填滿隕石坑,從而形成了今天觀測到的月海玄武巖。因為39億年後隕石對月球的撞擊率迅速下降,上述作用形成的月球外殼才能保存至今。推測地球前期經歷了類似的過程,但後期的地質作用破壞了早期的遺產。
無論地球如何冷凝,原始地殼應該是像月球壹樣的矽質鎂地殼,原始矽質鋁地殼直到大約38億年前才被保存下來。壹般認為元古代(25億年)是古陸核形成時期。此後,地殼既表現為圍繞古陸核的邊緣增生,又表現為穿插改造,即相當壹部分新陸緣來自古陸核的改造重組。
2.新疆古陸核的發現
新疆古陸核的形成也是在25億年前。瑞典和芬蘭的太古宙造山運動(25億年前)被稱為斯維克芬運動,壹般認為泛大陸I形成於這壹造山運動之後。大致和王宏鎮院士(1990)提出的第壹個泛大陸形成於25億年前差不多。東北鞍山群下的鐵家山花崗巖不整合年齡為29.7億年,東鞍山花崗巖年齡約為29.9億年。在新疆庫魯克塔格青格爾以南地區,在太古宙灰色片麻巖中發現了28.5億年的肉紅色片麻巖狀雲母花崗巖,認為這壹28億年的數據可能是該地區太古宙(25億年前)地質歷史中區域變質作用的最早記錄。這些發生在新太古代(28億~ 25億年)的構造-熱事件進壹步固結了太古代地層,形成了地殼中最古老的大陸核。後來盧松年等人在阿爾金山發現了36億年前左右的巖漿活動,這些都是新疆古陸核形成的證據。
3.古陸核的增殖——原始古陸的形成。
在古陸核周圍,地殼不斷增殖擴張,發展成為原始古陸。
地殼運動的基本概念。物質總是在不斷運動,沒有不運動的物質,也沒有不運動的物質。地殼也是如此,壹直在運動,有破壞,有增殖,有發展,有時劇烈(突變),有時緩慢(漸變)。這種運動被稱為地殼運動。廣義上是指地殼中物質的壹切物理化學運動,包括地殼的變形、變質和巖漿活動;狹義上主要是地殼隆起、凹陷、各種構造變形(褶皺、斷層等)的形成。)和地球內力引起的巖漿活動。地質學家常把地殼運動的劇烈(突變)時期稱為構造運動,也有學者把這壹事件稱為構造-熱事件。
新疆原始古陸的形成。從新太古代(28億~ 25億年)到古元古代(25億~ 1.8億年),中國發生過多次地殼突變,如25億年的阜平運動、24億年的五臺運動、1.8億年的中條山(呂梁)運動,並伴有相應的巖漿侵入,如五臺運動中的鉀。新疆庫魯克塔格地區的藍色石英片麻狀斜長花崗巖和石英閃長巖的年齡為24.87億年,似乎與阜平和五臺運動相當。新疆稱青格爾運動時,元古界地層不整合覆蓋在太古宙地層之上,古陸核進壹步固結、增殖、擴張,逐漸發展為原始陸。
地質學家們在極其艱苦的環境中,壹次又壹次地探訪、探索、追尋著遠離我們很久的新疆的面貌。在茫茫大漠群山中,在紛繁復雜、支離破碎的地質遺跡中,尋找能反映新疆昔日面貌的線索。他們終於有了新的發現,初步確認在元古代(654.38+0.8億~ 25億年),新疆發生過兩次重要的變質作用和地殼增生事件,壹次發生在22億~ 23億年,證據是闊克蘇地區元古代花崗巖的Sm-Nd模式年齡大多在22億~ 23億年之間,表明發生過殼幔分異事件。另壹次發生在20億年至654.38+0.8億年之間,有較大的區域變質作用。該區片麻巖的Rb-Sr等時線年齡為20億-654.38+0.8億年,鋯石U-Pb年齡為20.76-5438+0億年,灰色片麻巖的Rb-Sr等時線年齡為20億-654.38+0.8億年,可以證實這壹結論。後來九五期間國家305項目在侵入托格拉克布拉克雜巖的宏偉莊花崗片麻巖中獲得的約654.38+0.9億年的U-Pb年齡也支持了上述結論。這些反映了在古元古代(25億~ 654.38+0.8億年),地殼持續增生,發展成為原始古陸。由於太古宙-元古代經歷了漫長的地質歷史和強烈的構造變動,原始構造已基本消失。綜合這些零散的信息,只能推斷所謂的原始古陸可能是泛大陸I的壹部分,是新疆大陸的壹個古基底。
4.原始古土地的開裂
所謂“久分必合,久分必合”,可能是物質運動的壹種表現。
新疆的這些古老原始的古陸塊,很多又壹次被浩瀚的大海淹沒。地質學家在伊犁-賽裏木地塊發現了壹套由石灰巖、碳酸鎂和含疊層石化石的單大陸碎屑組成的中元古代-新元古代穩定沈積,覆蓋了元古代的變質基底,可稱為被海水淹沒的古陸。根據疊層石化石和巖性特征分析,屬於濱海-淺海環境沈積。新疆很多地方都發現了類似的情況,證明當時的新疆是汪洋壹片。雖然它們現在已經消失得無影無蹤,但地質歷史的遺跡卻為它們留下了鐵壹般的證據。另壹類是主動沈積,反映古代陸地被完全撕裂,形成海洋。地質學家把壹套代表海洋環境的特殊巖石組合稱為蛇綠巖套。雖然這些曾經以千千米甚至更寬劃分陸地的海洋已經消失,但人們總是可以通過海洋滅絕留下的蛇綠巖或蛇綠巖混雜巖的碎片來追溯它們的出現。
中元古代(654.38+0.8億~ 654.38+0億年前)新疆大陸多處開裂,部分由裂谷發展為海洋,將原本統壹的大陸分割成壹片片。最明顯的有兩個大洋,壹個叫元古宙南天山洋,壹個叫元古宙昆侖-阿爾金洋洋。前者位於塔裏木北緣(今位置)。古元古代末期(654.38+08億年前)至中元古代早期(654.38+08億年後),大陸開始分裂,形成裂谷。裂谷進壹步延伸形成海洋,以654.38+0.663億年的阿克蘇群藍片巖和654.38+0.57億年的昌嘎屋子溝藍閃石鈉長石片巖和蛇綠巖碎塊為代表,向東延伸至北山地區(今位置),海水逐漸變淺,形成半封閉盆地。在中元古代-新元古代,元古代南天山洋萎縮並向北俯沖,形成了環繞中天山的陸緣活動帶。元古代末,廣闊的元古代南天山洋消失閉合,使北部的伊犁地塊與南部的古塔裏木地塊再次合並。
元古宙昆侖-阿爾金洋位於塔裏木南緣(現位置)。中元古代(654.38+0.8億~ 654.38+0.0億年)繼承了元古代的活動和地殼伸展拆離。中元古代長城系早期發現細碧-角斑巖建造,反映地殼伸展作用形成,強烈雙峰式火山噴發向東延伸至阿爾金山,薊縣早期(早期)。
薊縣末期(654.38+0億~ 654.38+0.4億年)的阿爾金山運動是壹次極其重要的元古代匯聚碰撞運動,它閉合了元古代昆侖-阿爾金洋,使中元古代地層(654.38+0億~ 654.38+0.8億年)發生強烈變形,造成綠片巖相變質,同時在造山運動中留下麻坑。變質淺海-濱海淺海相的穩定沈積不整合覆蓋下伏地層。此時新疆的海侵範圍不僅大大縮小,海水也變淺了。昔日雄偉的海洋已經消失得無影無蹤。西昆侖、東天山、北阿爾泰、祁漫塔格、塔西南都上升到陸地,遭受剝蝕。這是全球聯合古陸-羅迪尼亞超大陸的形成時期(圖1-9-1)。
5.羅迪尼亞超大陸的形成和分裂。
古人說“瞎子摸象”,摸大象的腿覺得大象像棍子,另壹個摸大象的耳朵說大象像扇子。其實大象既不像棍子,也不像扇子,大象就是大象。因此,我們在探索新疆大地構造特征及其發展演化時,必須與全球大地構造相結合,否則就成了井底之蛙,不可能了解新疆陸地發展演化的真實面貌。畢竟新疆大陸是全球大陸不可分割的壹部分。相對而言,無論它有多小,它的發展和演變都必須受到全球結構發展和演變的控制。
20世紀90年代以來,隨著格林維爾造山運動全球概念的確立,McManamin (1990)首先提出了羅迪尼亞聯合大陸的概念,指新元古代早期形成的後大陸,後來其他學者在實踐中不斷完善。霍夫曼(1991)和澳大利亞學者李正翔(1995)認為羅迪尼亞聯合大陸形成於11億年前的格林維爾造山事件晚期,達爾澤爾(1992)研究了早寒武世的基底巖系。但根據古氣候、古冰川、古地磁、同位素年齡等資料,多數學者認為大陸解體可能發生在7億年前。
20世紀80年代,蘇聯學者юаа·紮伊采夫根據對哈薩克斯坦烏魯陶-捷爾斯克地區的研究,確立了約6543.8+0.5億年前造山運動的存在,並將其命名為伊塞東運動,與格林維爾運動相比較。後來的研究不斷豐富和發展這些觀點,推測伊勢東運動後,形成了包括薩彥嶺和蒙古高原在內的廣大地區。
如上所述,當新疆原始古陸裂解形成的元古宙南天山洋和元古宙昆侖-阿爾-金洋消失閉合時,除了壹些隆起的古陸,新疆幾乎被濱海海或陸表海淹沒,浩瀚的海洋不復存在。這壹海陸變遷運動發生在約6543.8+00億年前,在新疆被稱為阿爾金山運動,因為在這裏非常明顯的是穩定的淺海相沈積沒有整合在下伏的變質巖系上。
近年來在阿爾泰地區也有類似報道(張傳林等,2003),即深變質古元古代地層被震旦系不整合覆蓋,有輕微變質或未變質。推測該不整合面可能代表1億年至8億年的壹次強烈構造事件,並可與格林維爾運動大致對比。
根據陸松年等(1998)的研究,認為甘肅北山、柳園和柴達木北緣在元古宙末存在兩條榴輝巖和花崗片麻巖帶。柳園花崗片麻巖的單鋯石U-Pb年齡為8.8億年,榴輝巖為8.6億年。柴達木北緣花崗片麻巖的年齡為9.5-8.7億年。敦煌大泉溝同壹構造時期的偉晶巖年齡為965,438+03百萬年。根據對這些碰撞下形成的巖石的分析,表明塔裏木、華北和柴達木地塊在新元古代早期曾壹度匯聚形成統壹的大陸,包括揚子地塊,任繼順稱為古中國地臺,可能是全球聯合古陸羅迪尼亞的壹部分。
從南華-震旦系冰磧物和寒武系底部含磷礦床廣泛分布於新疆、華南、華北、中亞和西伯利亞的觀點來看,我們不能不承認,在元古代末期,確實存在壹個聯合古陸——羅定尼亞古陸——包括中亞和東亞。許多科學家認為,新元古代晚期(約8.5億年)至早古生代(約5.2億年)的淺層碳酸鹽沈積、大型磷酸鹽沈積和冰川沈積廣泛覆蓋在前寒武紀克拉通上,如西伯利亞、華南、印度、哈薩克斯坦、新疆、蒙古等。,在北美、西非和澳大利亞也發現了類似的情況,反映出當時都處於低緯度地區,並認為這是壹個廣闊的被動大陸邊緣。
南華紀(8-6.8億年)-震旦紀(6.8-5.4億年),羅定的尼亞古地開始開裂。新疆庫魯克塔格地區可見三次冰期(貝依希、特賴肯、漢格爾喬克),並伴有含冰磧物礫石層的厚層冰磧物碎屑巖中的堿性火山噴發,是古陸正在裂解形成裂谷的標誌。
名詞(noun的縮寫)EylsC.Young(1994)認為每次超大陸解體,都會有壹次大規模的冰川活動。比如以休倫湖冰期為代表的早元古代冰期,分布在北美的加拿大、南非、澳大利亞等地。羅迪尼亞超大陸形成後,大約8-6億年前開始裂谷作用,導致了三次冰期。南澳大利亞的Studt冰期和Malino冰期分別相當於中國揚子地塊和塔裏木地塊的長安冰期和北義西冰期、南沱冰期和特裏艾肯冰期,而羅泉冰期或漢格爾喬克冰期可能是第三冰期,相當於澳大利亞龐德石英巖底部的礫巖層。表明中國揚子-塔裏木地塊在新元古代可能與澳洲東南極拼接,並接近北美(張慧敏,1993)。赫拉斯科娃(1988)指出,6.2-5.7億年是“羅迪尼亞”古陸解體的高峰,在東岡瓦納形成裂谷系統,這個裂谷的壹部分保留在現在哈薩克斯坦-北天山陸塊的邊緣,形成地塹組合——道德巖狀、冰磧狀雙峰式火山活動,類似新疆庫魯。認為這種裂陷作用使塔裏木、瑟爾河-烏魯陶-北天山(哈薩克斯坦)、準噶爾-巴爾喀什等地塊從東岡瓦納邊緣裂開,然後在寒武紀早期5.3億年左右部分形成洋盆,與東岡瓦納完全分離,向北漂移。新疆北準噶爾紅古勒楞發現6.2億年的蛇綠混雜巖帶,表明其開啟較早。但從西準噶爾唐巴勒發現的4.8-5億年蛇綠巖、東準噶爾阿爾曼的4.9億年蛇綠巖和南天山的4.2億年蛇綠巖可以看出,奧陶紀(4.8-4.4億年)是海洋形成和發展的主要時期。