構(gòu)造旋回與大地構(gòu)造年表

任紀(jì)舜，徐芹芹，鄧　平，肖黎微

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所， 北京 100037

構(gòu)造旋回與大地構(gòu)造年表

任紀(jì)舜，徐芹芹，鄧平，肖黎微

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所， 北京 100037

構(gòu)造旋回的劃分是大地構(gòu)造研究的基礎(chǔ)之一。但板塊學(xué)說興起以來， 一些學(xué)者基于均變論的哲學(xué)思想， 卻試圖拋棄構(gòu)造旋回的概念。然而， 隨著時(shí)間的推移， 地球系統(tǒng)科學(xué)的提出， 大規(guī)模、多學(xué)科地學(xué)觀測(cè)， 人們已認(rèn)識(shí)到突變與災(zāi)變的重要性， 認(rèn)識(shí)到漸變與突變相結(jié)合的螺旋式向前發(fā)展的旋回演化論， 才是更全面、更深刻地認(rèn)識(shí)地質(zhì)規(guī)律的有力武器。

構(gòu)造旋回； 構(gòu)造年表； 超大陸旋回； 角度不整合； 造山運(yùn)動(dòng)

In the study of geotectonics， a number of geologists are inclined to substitute the stratigraphic timescale for the tectonic cycle. However， the Phanerozoic chronostratigraphic chart framed according to biological stratigraphy does not fully agree with tectonic cycle and tectonic-magmatic event. This is because the chronostratigraphic chart is established on the basis of the study of the earth’s exogenesis characterized by the interaction between the lithosphere， hydrosphere， atmosphere and biosphere， whereas the tectonic cycle is the historical record of earth’s endogenesis characterized by the multisphere interaction of the crust， mantle and core，as well as different layers within them. Some scholars have used tectonic （tectonic-magmatic） events represented by isotopic ages instead of tectonic cycles in studying the geotectonics. However， the “event” is just a display of a single phenomenon， and the “cycle” is the illumination of process， which reflects the internal links between“events” and the essence of the evolution. In fact， the establishing of the Wilson cycle has bestowed new scientific connotations on the connections between tectonic cycles and tectonic events， which can serve as a shining example of handling the relationship between inheritance and innovation properly. Doubting about the synchroneity of the global orogeny， some scholars consider that it is impossible and unnecessary to establish a unified global tectonic timescale. Nevertheless， the dynamic activities of the earth as a whole should be substantially simultaneous. Within a mega-region under the control of a unified geodynamic system， the tectonic movements did not take place exactly at the same time in different places， but they were roughly simultaneous. The tectonic movements of the Caledonian and Variscan cycles in North America， Europe and Asia are basically comparable with each other， which can serve as a convincing proof. It is therefore held that， in accordance with the principle of priority， the early and late Paleozoic cycles can be called the Caledonian and Variscan （Hercynian）cycles， respectively.

The emergence of the theory of the supercontinent and supercontinent cycle has not only deepened the study of tectonic cycles， but also paved the way for establishing tectonic timescale. Some proposed supercontinent cycles， such as the Paleoproterozoic Columbia， Mesoproterozoic Rodinia， Neoproterozoic Gondwana and the Phanerozoic Pangea， could be used as the first-order time unit for the tectonic timescale. Each supercontinent cycle can be further divided into several cycles， such as the Pangea with the subdivision of the Caledonian and Variscan cycles.

It is believed that， like the Phanerozoic chronostratigraphic chart， the mega-regional or even global tectonic timescale will be established in the near future with the deepening of geological， geochemical and geophysical research and the more comprehensive and systematic observation of the solid earth system.

大地構(gòu)造學(xué)研究中有兩個(gè)重要的因子， 一個(gè)是地球上各類地質(zhì)構(gòu)造單元， 如大陸、海洋， 山脈、盆地， 裂谷帶、造山帶、克拉通等的三維空間展布，另一個(gè)是地球各類地質(zhì)構(gòu)造單元在時(shí)間維的發(fā)展演化。因此， 建立大地構(gòu)造演化的時(shí)間標(biāo)尺， 歷來是大地構(gòu)造學(xué)家首先必須關(guān)注的一個(gè)問題。歷史上著名大地構(gòu)造學(xué)家， 從貝特蘭（Macel Bertrand）， 阿爾岡（Emile Argand）， 斯蒂勒（Hans Stille）到黃汲清， 都十分重視構(gòu)造旋回或造山旋回的研究， 并把它作為闡述大地構(gòu)造演化時(shí)間維的標(biāo)尺。Bertrand（1887）在研究歐洲大地構(gòu)造時(shí)， 提出加里東（Caledonian），海西（Hercynian）和阿爾卑斯（Alpine）三個(gè)構(gòu)造旋回（造山旋回）； Argand（1924）在研究亞洲大地構(gòu)造時(shí)，認(rèn)為貝特蘭關(guān)于加里東、海西（華力西）、阿爾卑斯旋回之劃分適用于全球， 并以它們?yōu)闀r(shí)間標(biāo)尺， 系統(tǒng)地論述了亞洲以至全球構(gòu)造； Huang（1945）把加里東、華力西旋回用于中國(guó)， 并根據(jù)東亞地質(zhì)的實(shí)際情況， 將阿爾卑斯旋回分為印支（Indosinian）、燕山（Yanshanian）和喜馬拉雅（Himalayan）三個(gè)旋回（亞旋回）， 完成了中國(guó)大地構(gòu)造研究的奠基之作。之后，任紀(jì)舜（1987）又從全球構(gòu)造分析， 論證了印支、燕山、喜馬拉雅旋回的劃分。

Hutton（1788）建立的地質(zhì)旋回或構(gòu)造旋回（Hutton， 1788年稱為地轉(zhuǎn)旋回（geostrophic cycle）），是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的基本概念之一（圖1）。構(gòu)造旋回或造山旋回的劃分是研究大地構(gòu)造歷史演化的基礎(chǔ)。隨著地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展， 人們對(duì)構(gòu)造（造山）旋回的理解也已日益深化。從地球動(dòng)力學(xué)角度看， 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可分為擠壓（造山）型、引張（裂陷）型和剪切型三種類型。造山作用（orogeny）和裂陷作用（taphrogeny）相對(duì)應(yīng)， 前者使地殼縮短， 形成造山帶等擠壓型構(gòu)造；后者使地殼拉伸， 形成大洋裂谷帶和大陸裂谷帶等伸展型構(gòu)造。剪切作用往往是與造山作用或裂陷作用同時(shí)伴生的一種構(gòu)造作用， 形成轉(zhuǎn)換斷層或走滑斷層， 在地殼遭受擠壓或拉伸過程中起調(diào)節(jié)作用，一般不造成地殼的縮短或拉伸。

圖1　Hutton的地轉(zhuǎn)旋回（geostrophic cycle）， 即地質(zhì)旋回的示意圖（據(jù)Tomkeieff， 1962）Fig. 1 Representation of the “geostrophic cycle” by Hutton， which is a simple diagram of geological cycle（after Tomkeieff， 1962）

在地史發(fā)展過程中， 從空間上講， 板塊會(huì)聚地帶的擠壓、褶皺、隆起， 必然伴隨著板塊裂離帶的引張、伸展、裂陷， 反之亦然， 中、新生代大西洋半球的引張、裂陷、膨脹和太平洋半球的擠壓、造山、收縮就是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的例證。從時(shí)間上講， 相對(duì)緩慢的、漸進(jìn)式發(fā)展的引張（或裂陷）作用往往與比較急劇的、突變式發(fā)生的擠壓（造山）作用交替出現(xiàn)，從而造成依次向前發(fā)展的構(gòu)造旋回。大區(qū)域的裂陷作用與大陸的分裂和大洋的打開相對(duì)應(yīng)， 而大區(qū)域的造山作用則與巖石圈板塊間的擠壓、碰撞作用密切相關(guān)。

1 地層年表與構(gòu)造年表

地質(zhì)旋回或構(gòu)造旋回的發(fā)現(xiàn)， 是18世紀(jì)以來地質(zhì)科學(xué)最重要的成果之一， 一直受到地學(xué)界的高度重視（Argand， 1924； 黃汲清和姜春發(fā)， 1962； 黃汲清等， 1977； 任紀(jì)舜等， 1980； Williams， 1981； 王鴻禎， 未發(fā)表）。但板塊構(gòu)造興起以來， 一些學(xué)者， 在大地構(gòu)造研究中， 主要是基于均變論（unifermitarianism）的哲學(xué)思想， 卻試圖拋棄造山旋回的概念。然而， 隨著時(shí)間的推移， 科學(xué)事實(shí)的進(jìn)一步積累， 特別是地球系統(tǒng)科學(xué)（Earth System Science）思想的提出， 對(duì)全球變化（Global Change）大規(guī)模多學(xué)科觀測(cè)研究， 學(xué)者們已愈來愈認(rèn)識(shí)到均變論思想的局限性， 認(rèn)識(shí)到不能孤立研究個(gè)別因子， 必須研究地球系統(tǒng)， 并把地球系統(tǒng)看作是在宇宙空間不時(shí)受到外界干擾的開放系統(tǒng)， 認(rèn)識(shí)到在地殼構(gòu)造發(fā)展過程中， 突變與災(zāi)變的重要性， 認(rèn)識(shí)到漸變與突變相結(jié)合的螺旋式向前發(fā)展的旋回演化論（cyclic evolution）， 才是更全面地認(rèn)識(shí)地質(zhì)規(guī)律的有力武器。

地質(zhì)作用的旋回性已廣泛應(yīng)用于地學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域， 如米蘭柯維奇旋回、侵蝕旋回、沉積旋回、巖漿旋回、造山旋回、成礦旋回、地球化學(xué)旋回、生物地球化學(xué)旋回以及氣候旋回等等。但是， 基于受造山旋回認(rèn)識(shí)上某些偏見的影響， 一些地質(zhì)學(xué)家在研究大地構(gòu)造演化時(shí)， 卻常用地層年表代替根據(jù)造山旋回建立的構(gòu)造年表。但是， 實(shí)際上， 構(gòu)造年表與地層年表并不同步， 由板塊離散和會(huì)聚形成的構(gòu)造（造山）旋回， 在時(shí)間上并不與以生物地層學(xué)研究為基礎(chǔ)的地層年表一致， 一些重要的造山運(yùn)動(dòng)并不恰好發(fā)生在地層年表的地層界線上， 而往往發(fā)生在某一地質(zhì)時(shí)代之內(nèi)。如華力西旋回的各次造山運(yùn)動(dòng)， 并不是發(fā)生在晚古生代各紀(jì)地層之間， 而是發(fā)生在泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)內(nèi)， 華力西造山旋回之結(jié)束也不是發(fā)生在二疊紀(jì)末， 而是大致發(fā)生在中、晚二疊世之間， 約260 Ma； 中國(guó)著名的燕山造山旋回， 主要造山運(yùn)動(dòng)不是發(fā)生在侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的某一地層界線上， 燕山旋回之結(jié)束也不是在白堊紀(jì)末， 而是在白堊世內(nèi)部， 晚白堊世地層往往與古近紀(jì)地層連續(xù)沉積（任紀(jì)舜， 1987； Ren et al.， 1999）。

構(gòu)造年表與地層年表的這種不一致或非耦合關(guān)系是顯而易見的， 究其根源， 地層年表主要是以古生物學(xué)和沉積學(xué)研究為基礎(chǔ)， 生物化石帶是確定地層相對(duì)年代的基本手段。盡管隨著同位素年代學(xué)的飛速發(fā)展， 在各地層單位之間陸續(xù)都標(biāo)出了相應(yīng)的同位素年代， 如寒武系底界為541 Ma， 三疊系底界為252 Ma（Cohen et al.， 2013）， 但地層劃分仍然是以古生物化石的研究為其主要手段。這就是說， 地層年表主要是在研究地球表生作用（exogenetic or surface processes）， 即巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈之間相互作用的基礎(chǔ)上建立的。而構(gòu)造年表， 即構(gòu)造旋回或構(gòu)造-巖漿旋回的劃分則是以生物地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)以至地球物理學(xué)等方面的多學(xué)科綜合研究為基礎(chǔ)， 構(gòu)造活動(dòng)和巖漿活動(dòng)過程之確立， 是劃分構(gòu)造旋回， 建立構(gòu)造年表的主要依據(jù)。也就是說， 構(gòu)造年表主要是地球內(nèi)生作用（endogenetic or internal processes）， 即固體地球各層圈殼、幔、核之間以及殼、幔、核不同層次之間， 多層圈相互作用之歷史紀(jì)錄。當(dāng)然， 內(nèi)生作用和表生作用之間亦相互作用、相互影響， 即表生作用中有內(nèi)生作用之疊加影響， 內(nèi)生作用中亦有表生作用的疊加影響。另外， 地球作為宇宙的一員，地外天體運(yùn)行對(duì)地球運(yùn)行過程可能產(chǎn)生的影響， 不論對(duì)構(gòu)造年表還是地層年表的建立都是一個(gè)不可忽視的因素， 所以， 我們主張?zhí)斓睾弦坏牡厍騽?dòng)力觀。目前， 地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)注意到大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)和宇宙天體與地球碰撞可能是某一特定地質(zhì)時(shí)間（如白堊紀(jì)末之恐龍滅絕）生物大滅絕的一個(gè)重要因素；構(gòu)造旋回與銀河年之間的可能聯(lián)系等等（Williams，1981； Rampino and Stothers， 1984）。但總的說來， 目前在這方面的研究還很不深入， 知識(shí)還很貧乏。

因此， 我們認(rèn)為在根據(jù)生物演化建立地層年表的同時(shí)， 還應(yīng)根據(jù)構(gòu)造-巖漿演化建立構(gòu)造年表。只用地層年表來闡述構(gòu)造演化過程， 是不符合客觀事物本身的發(fā)展規(guī)律的， 只有劃分構(gòu)造旋回， 用構(gòu)造年表作為構(gòu)造演化的時(shí)間標(biāo)尺， 我們才能更科學(xué)、更客觀地描述地球的構(gòu)造演化過程。2014年， 國(guó)際地科聯(lián)公布的國(guó)際地層年表（International Chronostratigraphic Chart）實(shí)際上是地層年表與構(gòu)造-巖漿年表之結(jié)合： 顯生宙主要是根據(jù)生物演化劃分的地層年表， 元古宙和太古宙基本上是根據(jù)構(gòu)造-巖漿旋回劃分的構(gòu)造年表。

2 構(gòu)造旋回與構(gòu)造年表之建立

板塊構(gòu)造學(xué)說提出之初， Coney（1970）在Geological Society of America Bulletin發(fā)表“The geotectonic cycle and the new global tectonics”一文中， 一方面正確地用當(dāng)時(shí)剛剛起步的板塊構(gòu)造模型代替地槽學(xué)說的山脈形成模式， 另一方面卻不恰當(dāng)?shù)卣f要拋棄構(gòu)造旋回這一術(shù)語。加之巖石、礦物同位素測(cè)年技術(shù)的快速發(fā)展和普遍采用， 因而使一些地質(zhì)學(xué)家在大地構(gòu)造研究中， 只用同位素年齡表示的構(gòu)造事件（event）或構(gòu)造-巖漿事件， 不使用構(gòu)造發(fā)展的旋回性概念。然而， 用年齡表示的“事件”只是單個(gè)現(xiàn)象之呈現(xiàn)， 只是構(gòu)造發(fā)展中的某一片段，旋回性則闡明過程， 反映事物發(fā)展中各事件（片段）之間的內(nèi)在聯(lián)系， 反映事物演化的本質(zhì)。因此， 我們說用板塊學(xué)說代替地槽學(xué)說解釋山脈之形成， 并不能否定造山旋回概念的正確性， 實(shí)際上， 威爾遜旋回的建立已十分雄辯地說明了構(gòu)造事件與構(gòu)造旋回之間的關(guān)系。在板塊活動(dòng)的威爾遜旋回過程中，前期（相當(dāng)于造山旋回的前造山階段）是板塊分裂、擴(kuò)張， 發(fā)育裂谷-被動(dòng)邊緣沉積序列， 基性巖漿活動(dòng)，在擴(kuò)張過程中形成從超基性巖、基性巖、基性火山巖到放射蟲硅質(zhì)巖的大洋盆地序列； 后期， 是板塊會(huì)聚、擠壓造山（相當(dāng)于造山旋回的造山階段）， 形成復(fù)理石-磨拉斯序列， 發(fā)育中酸性為主的鈣堿性巖漿活動(dòng)； 在板塊碰撞后， 會(huì)聚作用晚期， 即晚碰撞階段（相當(dāng)于造山旋回的后造山階段）， 堿性或偏堿性以及雙峰式巖漿活動(dòng)則是一個(gè)重要的特點(diǎn)。再后，又進(jìn)入一個(gè)新的威爾遜旋回演化過程。所以， 我們說威爾遜旋回的建立已為構(gòu)造旋回賦予了全新的科學(xué)內(nèi)涵。這也是地質(zhì)科學(xué)發(fā)展過程中正確處理創(chuàng)新與繼承關(guān)系的一個(gè)光輝范例。

一些學(xué)者基于對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)全球同時(shí)性的質(zhì)疑，認(rèn)為建立全球統(tǒng)一的構(gòu)造年表是不必要的， 也是不可能的。但是， 從全球構(gòu)造和全球動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看，地球作為一個(gè)整體， 其動(dòng)力演化過程必然是受其統(tǒng)一的地球動(dòng)力場(chǎng)控制的。在同一動(dòng)力體系下， 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在各地發(fā)生的時(shí)間雖然不一定完全同時(shí)， 但卻大致是同時(shí)發(fā)生的， 例如， 從阿帕拉契亞經(jīng)歐洲到亞洲的古生代造山帶， 它們都是在古大西洋—瑞克洋—古亞洲洋動(dòng)力體系控制下形成的。因此， 歐洲、亞洲、北美洲的加里東旋回的造山過程均起始于中奧陶世末期， 結(jié)束于泥盆紀(jì)之前。不論北歐的加里東造山帶， 還是亞洲的祁連造山帶或華南加里東造山帶， 志留系都是造山階段的復(fù)理石沉積， 志留紀(jì)與泥盆紀(jì)之間都有一個(gè)代表加里東造山過程已經(jīng)結(jié)束的區(qū)域性角度不整合。歐洲和亞洲的華力西造山旋回也大致同步， 重要的造山作用發(fā)生在晚泥盆世和早石炭世晚期； 華力西旋回之結(jié)束都在晚二疊世之前（肖序常和湯耀慶， 1991； Ren et al.， 1999； Nance，2010； Nance et al.， 2010）。既然處于同一動(dòng)力體系下，各地的造山過程大體是同步的， 我們就可以像建立地層年表一樣， 按照優(yōu)先原則對(duì)全球的造山旋回進(jìn)行統(tǒng)一命名， 將早古生代的構(gòu)造旋回稱為加里東旋回， 晚古生代的構(gòu)造旋回稱為華力西（海西）旋回，中新生代的構(gòu)造旋回稱為阿爾卑斯旋回。

角度不整合被認(rèn)為是認(rèn)識(shí)和確定造山運(yùn)動(dòng)， 劃分造山旋回的重要標(biāo)志之一， 但并不是所有的角度不整合都能代表一次重要的造山運(yùn)動(dòng)， 只有在地史發(fā)展過程中有重要作用的造山運(yùn)動(dòng)形成的區(qū)域性角度不整合， 即在一個(gè)相當(dāng)大的區(qū)域內(nèi)普遍存在， 能夠識(shí)別出的角度不整合， 才有大地構(gòu)造意義， 才有劃分地史階段和構(gòu)造旋回的意義。如中朝準(zhǔn)地臺(tái)中元古代長(zhǎng)城群之下的不整合， 華南加里東褶皺帶（造山帶）泥盆系之下的不整合都是良好的例證。過去認(rèn)為， 一個(gè)區(qū)域性角度不整合代表一次造山運(yùn)動(dòng)，是擠壓作用的標(biāo)志， 進(jìn)一步觀察研究則證明， 不整合面以上的巖層， 在多數(shù)情況下， 一般并不是造山作用同時(shí)的沉積物， 而是造山后伸展階段或伸展后另一個(gè)大地構(gòu)造階段的產(chǎn)物， 同造山之復(fù)理石-磨拉斯沉積往往是連續(xù)沉積， 并位于不整合面之下。例如Hutton（1788）發(fā)現(xiàn)的世界上第一個(gè)角度不整合（圖2）， 其下強(qiáng)烈褶皺的志留系復(fù)理石屬同造山階段沉積， 其上的泥盆系老紅砂巖早年曾被認(rèn)為是加里東造山的磨拉斯沉積， 但進(jìn)一步工作后則發(fā)現(xiàn)它并不是同造山之磨拉斯沉積， 而是造山后伸展盆地的沉積（Séguret et al.， 1989）， 因此， 這一不整合就具有雙重構(gòu)造意義， 它既是志留系及更老地層遭受加里東造山運(yùn)動(dòng)之標(biāo)志， 也是加里東造山旋回后造山伸展作用的結(jié)果。華南加里東造山帶與蘇格蘭加里東造山帶的情況類似。分布于湘西、桂北等地的志留系復(fù)理石代表加里東同造山沉積， 位于不整合面之下， 不整合面之上的泥盆系蓮花山—跳馬澗礫巖、砂巖也不是同造山之磨拉斯， 而是加里東后造山伸展作用之后的夷平面上的濱-淺海沉積（圖3）（Ren， 1991）。因此， 這一不整合也具雙重含義， 既標(biāo)志著華南加里東造山作用之結(jié)束， 又代表華南一個(gè)新的構(gòu)造旋回之開始。同理， 中朝克拉通（準(zhǔn)地臺(tái)）長(zhǎng)城群之下的不整合， 一方面標(biāo)志著中條（呂梁）造山旋回之結(jié)束， 中朝克拉通（準(zhǔn)地臺(tái)）基底之最終形成， 另一方面也代表地臺(tái)沉積蓋層發(fā)育的開始。

圖2　Hutton發(fā)現(xiàn)的世界上第一個(gè)角度不整合（照片源自Press and Siever， 1982）Fig. 2 The first angular unconformity in the world discovered by Hutton （photo from Press and Siever， 1982）Hutton于1788年， 在蘇格蘭東海岸貝里克郡Siccar Point發(fā)現(xiàn)該不整合， 泥盆紀(jì)的老紅色砂巖覆蓋在直立的志留紀(jì)雜砂巖之上Hutton （1788） discovered the unconformity， where the Devonian Old Red Sandstone beds lie atop vertical Silurian graywackes at Siccar Point， Berwickshire， on the east coast of Scotland

超大陸（supercontinent）和超大陸旋回（supercontinental cycle）研究的興起（Hoffman， 1991；Unrug， 1996； 王鴻禎， 未發(fā)表）， 深化了造山旋回的研究， 同時(shí)也為建立構(gòu)造年表開辟了道路。目前已初步提出古元古代的哥倫比亞超大陸旋回， 中元古代的羅丁尼亞超大陸旋回， 新元古代的岡瓦納超大陸旋回和顯生宙的潘吉亞超大陸旋回， 其中260 Ma結(jié)束的潘吉亞（Pangea）超大陸旋回已為學(xué)者們所公認(rèn)； 其它的超大陸旋回還正在深入探索之中。這樣，我們便可用超大陸旋回作為構(gòu)造年表中最大一級(jí)的時(shí)間單位， 稱為巨旋回（megacycle）； 巨旋回之下，可進(jìn)一步分為旋回（cycle）， 如潘吉亞巨旋回可分為加里東和華力西兩個(gè)旋回； 旋回又可以再分為亞旋回（subcycle）， 如阿爾卑斯旋回在東亞又分為印支、燕山、喜馬拉雅三個(gè)旋回或亞旋回等。

圖3　華南泥盆系—二疊系沉積示意剖面（據(jù)任紀(jì)舜， 1990）Fig. 3 Sketch section showing the Devonian-Permian sedimentation in South China （after REN， 1990）

大陸的分裂與聚合必然影響地球圈層結(jié)構(gòu)的變化， 影響地球上海與陸、活動(dòng)帶與穩(wěn)定區(qū)的展布，影響海平面升降、洋流走向、海水中各種元素含量的變化等等。所以， 構(gòu)造旋回與海平面變化、海水化學(xué)成分變化、大氣中和海水中氧含量變化， 以及地球演化中氣候濕熱、寒冷時(shí)期的交替等方面之間存在一定的耦合關(guān)系（Ren et al.， 1999； Lowenstein et al.， 2003； Krause et al.， 2004）（圖4）。通過地球科學(xué)的多學(xué)科觀測(cè)， 人們已逐步意識(shí)到地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是受統(tǒng)一的地球動(dòng)力系統(tǒng)之制約。一些看來似乎不相關(guān)的自然現(xiàn)象， 實(shí)際上往往是互相關(guān)聯(lián)的， 它們?cè)诘厍蛳到y(tǒng)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中相互影響， 相互作用。

3 結(jié)語

“循環(huán)運(yùn)動(dòng)是宇宙間一切生命活動(dòng)最本質(zhì)的象征和模式”（布魯諾， 意大利哲學(xué)家， 1548—1600年），“循環(huán)運(yùn)動(dòng)是所有運(yùn)動(dòng)中最完美、最宏偉的運(yùn)動(dòng)”（亞里士多德， 古希臘哲學(xué)家， 公元前384—322年）。大至宇宙天體之螺旋式運(yùn)動(dòng)， 小至電子圍繞原子核的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)， 無不證明先哲們的深刻認(rèn)識(shí)。在數(shù)學(xué)上， 圓形是最穩(wěn)定的， 螺旋式運(yùn)動(dòng)是最省力、最完美的運(yùn)動(dòng)形式。因此， 生命及萬物的演化， 必然是螺旋式向前發(fā)展的。我們相信， 隨著地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和地球物理學(xué)研究的深入， 隨著對(duì)固體地球系統(tǒng)和全球地質(zhì)構(gòu)造更加深入、全面、系統(tǒng)的全球性觀測(cè)研究， 隨著地球科學(xué)各學(xué)科， 特別是同位素年代學(xué)和生物地層學(xué)的發(fā)展，定年精度的不斷提高， 不久的將來我們將會(huì)像建立地層年表一樣， 建立起大區(qū)域以至全球的構(gòu)造年表。

致謝： 在本文寫作過程中， 關(guān)于螺旋式運(yùn)動(dòng)曾請(qǐng)教中國(guó)科學(xué)院著名數(shù)學(xué)家陶仁驥教授和中國(guó)地震局地球物理研究所地球物理學(xué)家吳慶舉研究員， 使作者獲益匪淺， 謹(jǐn)致衷心謝意！

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey（Nos. 121201102000150009-01， 121201102000150009-02，and 12120115070301）.

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Tectonic Cycles and Tectonic Timescale

REN Ji-shun， XU Qin-qin， DENG Ping， XIAO Li-wei
Institute of Geology， Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing 100037

The subdivision of the tectonic or geological cycle affords a basis for research on geotectonic evolution. However， since the emergence of plate tectonics， some scholars who adopt the philosophy of uniformitarianismhave tried to abandon the concept of tectonic cycle. Nevertheless， with the elapse of time， the appearance of earth system science， and the observations based on large-scale and multidisciplinary geoscience， people have got to know the importance of sudden and catastrophic changes in the course of crustal evolution， and recognized that the idea of cyclic evolution arguing that the structure of the earth crust develops cyclically and in a spiral-like manner with gradual and sudden changes in combination with each other is a powerful weapon for more comprehensive and profound understanding of the geological laws.

tectonic cycle； tectonic timescale； supercontinent cycle； angular unconformity； orogeny

P541； P542

A

10.3975/cagsb.2016.05.03

本文由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（編號(hào)： 121201102000150009-01； 121201102000150009-02； 12120115070301）資助。

2016-06-29； 改回日期： 2016-07-21。責(zé)任編輯： 張改俠。

任紀(jì)舜， 男， 1935年生。研究員， 博士生導(dǎo)師， 中國(guó)科學(xué)院院士。主要從事大地構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)研究。E-mail： renjishun@cags.ac.cn。

在大地構(gòu)造研究中， 一些學(xué)者常用地層年表， 而不用構(gòu)造旋回。然而， 以生物地層學(xué)為主要依據(jù)的顯生宙地層年表與構(gòu)造旋回和構(gòu)造巖漿事件并不完全耦合。這是因?yàn)椋?地層年表是在研究地球表生作用， 即巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈之間相互作用的基礎(chǔ)上建立的； 而構(gòu)造旋回則是地球內(nèi)生作用， 即殼、幔、核以及殼、幔、核不同層次間多層圈相互作用的歷史記錄。一些學(xué)者在研究大地構(gòu)造時(shí)， 只用同位素年齡表示的構(gòu)造事件， 不使用構(gòu)造旋回。然而， “事件”只是單個(gè)現(xiàn)象的呈現(xiàn)， 只是構(gòu)造發(fā)展的片段， 旋回則闡明過程， 反映事物發(fā)展中各“事件”（片段）之間的內(nèi)在聯(lián)系， 反映事物演化的本質(zhì)。事實(shí)上， 威爾遜旋回的建立， 已為構(gòu)造旋回和構(gòu)造事件之間的聯(lián)系賦予了全新的科學(xué)內(nèi)涵， 這也是地質(zhì)科學(xué)發(fā)展過程中， 正確處理繼承與創(chuàng)新關(guān)系的一個(gè)光輝范例。一些學(xué)者由于對(duì)全球造山運(yùn)動(dòng)是否是同時(shí)性的質(zhì)疑， 認(rèn)為建立全球統(tǒng)一構(gòu)造年表是不可能的， 也是不必要的?？墒牵?地球作為一個(gè)整體， 其動(dòng)態(tài)活動(dòng)應(yīng)該基本上同時(shí)的， 在受同一地球動(dòng)力系統(tǒng)控制的一個(gè)大區(qū)域內(nèi)， 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在各地雖然不是完全同時(shí)， 但卻大致是同時(shí)的。北美、歐洲、亞洲加里東、華力西旋回的各次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)基本上可以互相對(duì)比， 就是證明。既然如此， 我們就可以按照優(yōu)先原則， 將早古生代的構(gòu)造旋回稱為加里東旋回， 將晚古生代的構(gòu)造旋回稱為華力西（海西）旋回。

超大陸和超大陸旋回的提出， 深化了構(gòu)造旋回的研究， 同時(shí)也為建立構(gòu)造年表開辟了道路。目前已初步提出古元古代哥倫比亞、中元古代羅丁尼亞、新元古代岡瓦納和顯生宙潘吉亞等幾個(gè)超大陸旋回， 這樣，我們便可以用超大陸旋回作為構(gòu)造年表中最大一級(jí)的時(shí)間單位， 每個(gè)超大陸旋回又可進(jìn)一步分為幾個(gè)旋回，如潘吉亞旋回可分為加里東、華力西兩個(gè)旋回。我們相信， 隨著地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)研究的深入， 隨著對(duì)固體地球系統(tǒng)和全球地質(zhì)構(gòu)造更加深入、全面、系統(tǒng)的觀測(cè)研究， 不久的將來我們將會(huì)像建立顯生宙地層年表一樣， 建立起大區(qū)域以至全球的構(gòu)造年表。