Rodinia超大陸旋回與華南新元古代成錳作用

何志威，周 高，孫 科

（貴陽礦業(yè)開發(fā)投資股份有限公司，貴州 貴陽 550025）

Rodinia超大陸旋回與華南新元古代成錳作用

何志威，周 高，孫 科

（貴陽礦業(yè)開發(fā)投資股份有限公司，貴州 貴陽 550025）

中—新元古代，華南陸塊新元古代南華紀地層中所形成的錳礦床大多集中在700 Ma左右，與Rodinia超大陸全面裂解時期一致。錳礦的成礦作用與晉寧運動后華南陸塊大規(guī)模裂解事件密切相關(guān)，顯示構(gòu)造環(huán)境由擠壓向拉伸的轉(zhuǎn)變，這正是全球Rodinia超大陸裂解的表現(xiàn)形式。從同位素地質(zhì)年代學、大地構(gòu)造、沉積環(huán)境方面探討了該時期的成錳作用，認為其與Rodinia超大陸旋回事件的關(guān)系密切。研究區(qū)的錳礦探礦工作可以沿Rodinia超大陸裂解時期華南陸塊形成的一系列裂陷槽及同沉積盆地開展，為錳礦的找礦工作提供了思路。

新元古代；Rodinia超大陸旋回；成錳作用；華南陸塊

Rodinia （羅迪尼亞）超大陸形成和裂解是新元古代最重要的超級大陸事件之一。而超大陸的形成和裂解過程都伴隨著強烈的巖漿活動、造山運動、火山—沉積作用、地幔柱上涌及成礦作用等，因此，對Rodinia超大陸的研究備受矚目，這對于探討前寒武系全球構(gòu)造演化、巖石圈結(jié)構(gòu)和地球系統(tǒng)的調(diào)整及成礦作用具有非常重要的意義［1］。近年來大量研究揚子陸塊東南緣新元古代錳礦床的文獻表明，錳礦床的成礦時代集中在700 Ma左右，這一時期正處于晉寧造山期后統(tǒng)一的華南古陸再次分離的重要時期，其大地構(gòu)造運動特征和時代完全可與Rodinia超大陸裂解進行對比。陸松年［2］認為：Rodinia超大陸的形成與裂解制約著元古宙及后期礦產(chǎn)的形成與分布，且地史中礦床形成的峰期與超大陸事件在時間上有很好的耦合性；沈保豐等［3］提出新元古代華南地區(qū)的鐵、錳、磷等礦床主要產(chǎn)于超大陸裂解階段的裂谷盆地邊緣淺海環(huán)境等。本文以超大陸演化與礦床形成時空關(guān)系研究為視角，探討Rodinia超大陸旋回與新元古代華南揚子陸塊東南緣湘黔渝成錳作用的關(guān)系。

1 Rodinia超大陸與華南陸塊的演化

1.1 Rodinia超大陸旋回

Rodinia超大陸的形成和裂解控制了新元古代全球構(gòu)造演化特點，制約著前寒武紀礦床的分布［1］，于1100 Ma的格林威爾造山作用期間通過古老克拉通之間的相互拼貼作用而形成。Hoffman［4］認為Rodinia超大陸的聚合發(fā)生在1 300 ～ 1 000 Ma，基本形式表現(xiàn)為早期弧—陸碰撞和晚期陸—陸碰撞，并在1000 ～ 900 Ma發(fā)生伸展作用［5］。西澳大學的Li［6-7］通過研究也得出了相類似的結(jié)論。Rodinia超大陸存在時間約300 Ma［8］，裂解的時間尚有爭論，普遍認為Rodinia超大陸裂解始于830 Ma左右；全面裂解時間700 ～ 780 Ma左右，主要表現(xiàn)為非造山巖漿活動、大規(guī)模基性巖墻群侵位及大陸裂谷的爆發(fā)等［4，8-9］。

Rodinia超大陸的破裂可能涉及兩次裂谷事件：750 Ma左右沿著勞倫古陸西緣發(fā)生裂谷作用，使東岡瓦納陸塊（澳大利亞、東南極、印度、卡拉哈里等陸塊）與勞倫古陸分離，形成太平洋；615 Ma沿著勞倫古陸東緣發(fā)生裂谷作用，使巴西、亞馬孫、剛果、西非等陸塊與之分離，其過程具有明顯的時、空分布不均一性［5］，地幔柱可能是導致超大陸裂解的主要機制［10］。勞倫、Baltica和Siberia古陸的分出以及東、西岡瓦納陸塊群的移離為Rodinia超大陸裂解的主要表現(xiàn)。岡瓦納大陸（Gongwana）及古太平洋的形成是Rodinia超大陸裂解的直接結(jié)果［4］，見圖1。

1.2 華南陸塊的演化

近來，越來越多的學者將華南陸塊作為Rodinia超大陸的一部分進行研究［11-12］。Li通過對中國華南陸塊的研究，認為華南陸塊應位于勞倫古陸與澳大利亞—東南極之間，進一步完善了SWEAT假說［6-7］。郝杰［13］等認為促成Rodinia超大陸聚合的“格林威爾造山事件”不應局限于發(fā)生在北美加拿大的造山運動，而應是發(fā)生在全球范圍內(nèi)中元古代晚期的所有造山運動。2003年10月在杭州舉行的“Rodinia超大陸的聚合與裂解”學術(shù)交流會：認為華夏地塊和揚子克拉通中元古代末“晉寧—四堡”造山帶的形成及晉寧期后（800 ～ 600 Ma）裂谷盆地的形成演化可以分別與Rodinia超大陸在新元古代時期的聚合與離散對比［14］，他們分別是Rodinia超大陸聚合與裂解過程的重要組成部分，奠定了華南陸塊在Rodinia超大陸重建研究工作中極其關(guān)鍵的地位。

圖1 羅迪尼亞碎裂形成一個早期岡瓦納景觀

在Rodinia超大陸旋回事件中，中國華南陸塊也經(jīng)歷了增生碰撞匯聚和裂解離散兩個階段。華南古陸形成前分別是揚子古陸和華夏古陸兩個獨立的塊體，其間為南華狹窄洋盆和一些微陸塊。在中元古代揚子古陸東南緣為活動大陸邊緣，形成溝—弧—盆體系，沉積了一套深水盆地相細碎屑巖及由基性—超基性巖組成的蛇綠巖套（梵凈山群），1 000 Ma左右的四堡運動導致華南洋主體的閉合消亡，揚子古陸和華夏古陸發(fā)生碰撞匯聚，直接造成了中元古代與新元古代地層間普遍不整合。揚子古陸和華夏古陸碰撞匯聚作用一直持續(xù)到800 Ma左右晉寧運動導致華南古陸的最終統(tǒng)一而結(jié)束，形成一條寬百余公里、延伸約1 500 km的弧形造山帶，而NE-NEE走向的紹興—江山—萍鄉(xiāng)（簡稱江紹）的蛇綠混雜巖帶代表古華南洋的閉合帶或揚子和華夏兩大塊體的拼合帶［15］。也有不少學者認為華南古陸江南造山帶的形成標志著Rodinia超大陸的最終形成，是全球性的格林威爾造山運動在我國的具體表現(xiàn)。

統(tǒng)一的華南古陸在800 Ma左右即晉寧期后便又開始裂解，裂解的位置或沿早先拼合帶，如紹興—江山—萍鄉(xiāng)斷裂帶，或沿新生的引張帶，表現(xiàn)為非造山巖漿活動，大規(guī)模的基性巖墻群的侵位，雙峰式火山巖噴發(fā)和初始裂谷等地質(zhì)作用，其裂解過程具有明顯的時、空分布不均一性［2］，全面裂解的時間大致于700 Ma左右，華南古陸再次裂解為揚子古陸和華夏古陸。此次裂解事件導致?lián)P子塊體和華夏塊體上的南華紀和震旦紀—早古生代地層層序、巖石組合差異明顯，并對地球大氣圈和水圈的二氧化碳循環(huán)有嚴重的影響，改變了新元古代南華紀的全球氣候，形成了兩次冰川事件，控制著生物圈的演化和巖石圈表層的鐵、錳、磷等礦產(chǎn)的沉積。

2 Rodinia超大陸旋回與成錳作用關(guān)系探討

華南古陸內(nèi)分布有豐富的前寒武紀礦產(chǎn)，其成礦作用與克拉通的形成演化關(guān)系密切，換言之，重大的成礦事件與地殼的演化、增生等重大構(gòu)造事件關(guān)系密切。錳礦作為新元古代華南最重要的礦產(chǎn)之一，其儲量巨大、潛力可觀，為中國礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供應做出了巨大的貢獻。根據(jù)目前的同位素年代及巖石學研究證實，華南新元古代成錳作用與Rodinia超大陸的裂解有很大關(guān)系，Rodinia超大陸的裂解在錳礦成礦時限、構(gòu)造演化及成礦環(huán)境等方面起到了明顯的控制作用。

2.1 成礦時代限制

以往的研究證實，一次重大的地質(zhì)事件都伴隨著一定的成礦作用，構(gòu)造轉(zhuǎn)折是大規(guī)模成礦的動力學機制。前文已述，Rodinia超大陸開始裂解的時間約為830 Ma，全面裂解的時間為700 ～ 780 Ma左右，并涉及兩次大型裂谷事件。受到Rodinia超大陸裂解的影響，華南古陸也在晉寧運動期后開始全面裂解，事件約為700 Ma，同時形成大規(guī)模的裂谷盆地，此為華南地區(qū)重大構(gòu)造轉(zhuǎn)折時期。而研究表明華南新元古代錳礦的形成時代大多集中在700 Ma年左右：貴州松桃寨郎溝剖面大塘坡組下部凝灰質(zhì)層的鋯石U-Pb年齡662.9±4.3 Ma （MSWD =1.24）［16］；貴州松桃黑水溪錳礦大塘坡組底部凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡為667.3±9.9 Ma （MSWD=1.6）［17］；湖南民樂錳礦Rb-Sr全巖等時線年齡為728±27 Ma，表明錳礦形成時代與Rodinia超大陸裂解時限有一致性；此外，中國新元古代南華系南沱冰期與馬雷諾（Marinoan）冰期相當，時限約為660 ～ 600 Ma；南華系下冰期（長安+鐵絲坳）與斯圖特（Sturtian）冰期相當，時限約為750 ～ 660 Ma［18］，說明700 Ma左右華南區(qū)域上存在一次大的地質(zhì)構(gòu)造事件，可與華南地塊從Rodinia超大陸中飄移出來并全面裂解的時間完全耦合，可能是Rodinia超大陸裂解的產(chǎn)物。這暗示著華南新元古代錳礦床的形成可能與Rodinia超大陸的解體有關(guān)。表明錳礦的成礦并非單一的成礦事件，他與Rodinia超大陸裂解間存在密切成因聯(lián)系。成礦時間與裂解時間良好的耦合關(guān)系就是年代學方面的證據(jù)。

Rodinia超大陸的裂解導致由揚子塊體與華夏塊體聚合而成的華南聯(lián)合陸塊發(fā)生拉伸裂解。強烈的拉張裂陷作用致使揚子陸塊東南緣裂陷槽（梵凈山—古丈臺凹）的形成［19］，并誘發(fā)深大斷裂（梵凈山—古丈深大斷裂）及裂谷火山活動。該斷裂的北西側(cè)邊緣下降形成較寬闊的斷陷盆地，南東側(cè)邊緣則上升造成狹窄的古島和半島，并且斷裂兩側(cè)的沉積厚度和沉積相環(huán)境亦相差懸殊：北西側(cè)湘錳組厚度一般為100 ～200 m，最厚達300 ～ 450 m；南東側(cè)湘錳組厚度一般小于100 m。而湘黔渝邊境的新元古代中—大型錳礦床均分布于斷裂的北西側(cè)斷陷盆地內(nèi)，且呈線狀排列（貴州松桃錳盆地—重慶秀山錳盆地—湖南花垣民樂錳盆地—古丈錳盆地）。貴州銅仁長行坡錳礦，湖南莫家溪—鳳凰錳礦，洗溪錳礦等小型錳礦則呈線性分布在該斷裂的南東側(cè)。這充分說明Rodinia超大陸的裂解的裂谷作用誘發(fā)的深大斷裂不僅控制了斷裂兩側(cè)的巖性、巖相、沉積環(huán)境、沉積建造，而且還不同程度地控制和影響著一系列次級斷陷盆地的分布和沉積相的展布，并在構(gòu)造和地形上充當著障壁作用，為錳礦的沉積提供了一個脊槽相間和深淺水相間的良好場所［20］。此外，同生斷裂還是深部成礦物質(zhì)（流體等）進入裂谷盆地的通道，其活動頻率與持續(xù)時間直接影響礦體的時空分布與礦床規(guī)模。

2.2 構(gòu)造耦合

新元古代Rodinia超大陸的裂解主要表現(xiàn)為非造山巖漿活動、大規(guī)?；詭r墻群侵位及大陸裂谷的爆發(fā)等。而750Ma左右勞倫古陸西緣東岡瓦納陸塊（澳大利亞、東南極、印度、卡拉哈里等陸塊）與勞倫古陸的分離被認為是Rodinia超大陸破裂的一次重要裂谷事件［5］。Li 等在完善SWEAT假說時認為華南陸塊位于勞倫古陸與澳大利亞—東南極之間，推測華南陸塊可能會卷入Rodinia超大陸此次的裂谷事件中［7］。

揚子地塊東南緣除了發(fā)育深大斷裂外，還發(fā)育一系列北東和北北東向的次級小斷裂（或地塹盆地）。如貴州松桃錳盆地中主要發(fā)育有紅石樞紐斷裂、三陽斷裂、木耳斷裂帶、楊立掌斷裂及西溪堡等規(guī)模不等的NNE向控礦斷裂系。其中：紅石樞紐斷層規(guī)模最大，直接控制了大塘坡、舉賢成錳盆地的展布；三陽斷層控制了黑水溪、筆架山成錳盆地的展布；大屋成錳盆地的展布由木耳斷裂帶控制；楊立掌斷裂帶控制了楊立掌成錳盆地的展布；西溪堡斷裂控制了西溪堡成錳盆地的展布；冷水溪斷裂及木耳斷裂控制了超大型道坨成錳盆地的展布。而張家界—花垣斷裂，麻粟場斷裂，古丈—吉首斷裂等控礦斷裂分布在湘西錳盆地，他們分別控制著民樂錳礦，摩天嶺錳礦，古丈錳礦等。

綜上訴述，Rodinia超大陸裂解可能為華南新元古代錳盆地的形成提供了一個良好的構(gòu)造背景。

2.3 沉積環(huán)境限制

湘、黔、渝大塘坡式錳礦床（點）的分布大部分受揚子陸塊東南邊緣之武陵—古丈斷陷盆地的控制，多集中分布于該臺陷的北東向臺凹所造成的半局限斷陷盆地中［21］，如貴州松桃錳盆地，重慶秀山錳盆地，湖南花垣民樂錳盆地，古丈錳盆地，其東南側(cè)有構(gòu)造隆起充當障壁島，從而與外海隔開，使盆地處于半封閉或半局限狀態(tài)，形成一個水深、局限、滯流、還原和弱蒸發(fā)條件（即非蒸發(fā)巖相） 的環(huán)境，有利于錳質(zhì)聚集成礦。而南面的隆起帶的控礦條件則遜于武陵臺陷，該臺隆起在南華世成錳時期處于開闊的淺海斜坡地帶，缺乏封閉條件，不利于錳質(zhì)聚集，目前僅發(fā)現(xiàn)一些錳礦點［21-22］。此外，還發(fā)現(xiàn)該礦帶錳礦的空間分布與成錳期海洋沉積環(huán)境中的巖相帶有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，大型錳礦床多位于半局限較深水淺?！獪\海斜坡含錳黑色頁巖亞相中，中型錳礦床則位于半局限斜坡炭質(zhì)頁巖亞相中，而小型錳礦點則位于深海碳質(zhì)、硅質(zhì)頁巖亞相中，離古陸較遠，陸源侵蝕物質(zhì)供給不足，處于饑餓狀態(tài)，沉積層中碳質(zhì)、有機質(zhì)明顯減少，而硅、鋁成分含量較高。

南華裂谷系的沉積學研究表明其具典型裂谷盆地沉積演化特征，新元古代該裂谷盆地地層序列可分為兩個冰期和一個間冰期。即以長安冰期為代表的下冰期和以南沱冰期為代表的上冰期，二者之間為大塘坡間冰期［23］。其中下長安冰期的濱淺海沉相積組合及大塘坡間冰期的火山碎屑巖相組合、淹沒碳酸鹽臺地及欠補償盆地黑色頁巖相組合代表了裂谷盆地形成的早—中期階段；而上冰期南沱冰期的冰積巖相組合及震旦系的碳酸鹽巖及碳硅質(zhì)細碎屑巖相組合反映了裂谷盆地形成得中—后期階段。該裂谷盆地的巖相古地理演化特征，反映了由陸變海、由地塹—地壘相間盆地變廣海盆地、由淺海變深海、盆地由小變大的演化過程［24］。湘、黔、渝錳礦床主要賦存于大塘坡期的錳碳酸鹽巖和黑色炭質(zhì)頁巖中。由于冰期結(jié)束，冰蓋開始融化，導致海平面上升，構(gòu)成深水相缺氧環(huán)境，有利于黑色頁巖及錳礦的形成，而之后的南沱冰期又形成一個良好沉積蓋層，便于錳礦的沉積壓實成礦。

綜上所述，Rodinia超大陸裂解嚴重影響了華南地區(qū)的沉積環(huán)境及沉積相，對新元古代錳產(chǎn)的沉積起了重要的控制作用。

3 結(jié) 論

新元古代湘黔渝錳礦帶的形成可能與Rodinia超大陸裂解作用關(guān)系密切，Rodinia超大陸的裂解形成的深大斷裂控制著錳盆地的時空分布及沉積環(huán)境，并可能為錳礦提供了成礦物質(zhì)來源。

新元古代華南陸塊的形成演化與Rodinia超大陸的聚散作用關(guān)系密切，作為Rodinia超大陸的一部分，其最終拼合于800 Ma左右的晉寧造山運動，隨后便開始裂解。

根據(jù)近年來同位素地質(zhì)年代學資料，發(fā)現(xiàn)湘黔渝錳礦的形成年代與華南地塊從Rodinia超大陸中飄移出來并全面裂解的時間完全耦合，這暗示著華南新元古代錳礦床的形成可能與Rodinia超大陸的解體具有密切的成因聯(lián)系。

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The Rodinia Supercontinent Cycle and M anganese Deposit M ineralization of Neoproterozoic in South China Continental

HE Zhiwei，ZHOU Gao，SUN Ke
（Guiyang Mining Investment ＆amp; Development Corperation Ltd.，Guiyang，Guizhou 550025，China）

Meso-Neoproterozoic，The manganese deposit of neoproterozoic strata in South China continental be formed mostly concentrated about 700 Ma，w ith the Rodinia supercontinent cracking period.The formation of these manganese deposits and the jinning movement of south China continental block mass cracking events are closely related，according to tectonic environment by extrusion to stretch，this is global Rodinia supercontinent cracking forms. This article discuss the relationship between isotopic geochronology， tectonic and sedimentary environment in the period of a manganese w ith Rodinia supercontinent cycle of events.Provides a train of thought for the manganese ore prospecting work，manganesedeposit prospecting work in the study area can be along the Rodinia supercontinent cracking period of south China continental blocks to form a series of chasm ic trough and carried out w ith the sedimentary basin.

Neoproterozoic； Rodinia supercontinent cycle； Manganese deposit m ineralization； South China continental

P542.4

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.003

2016-04-17

何志威（1985-），男，湖北仙桃人，在讀碩士研究生，研究方向：沉積型礦床，手機：18586839700，E-mail：hzwdzx2011@163.com.