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吴鸿翔等-JGS-新元古代罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的塔里木未解之谜

2026-03-13

  新元古代(~10-5.4亿年前)是地球在其地质历史演化进程中的一个重要转折阶段。该时期一个全球性的超级大陆——罗迪尼亚超大陆——逐步拼合形成,随后又逐渐分崩瓦解。这一地质过程深刻地改变了地球岩石圈的板块构造格局,也为随后适宜生命生存的自然环境形成提供了奠基。数十年来,地质学家们努力通过地质证据和古地磁等手段开展联合约束,使得世界上多数大型克拉通在罗迪尼亚超大陆的重建位置已得到较为妥善的配置。但是,诸如亚洲等地区的众多小型克拉通的古地理位置仍不明确。
  塔里木克拉通位于中亚腹地,是中国三大主要克拉通之一,其北侧是面积庞大、陆壳组成复杂的古亚洲洋造山系统,南侧则横亘了巍峨高耸的西昆仑造山带,与青藏高原形成了高低相峙的独特自然地理景观(图1)。塔里木克拉通在新元古代时期也卷入了罗迪尼亚超大陆的汇聚与离散过程,并被多数学者认为在其中承担了关键纽带的角色。然而,塔里木克拉通在罗迪尼亚超大陆格局中的构造古地理位置仍是悬而未决的“地质谜题”,受到国内外地质学家的热烈讨论。
   
  图1 (a)欧亚大陆主要克拉通和造山带分布;(b)塔里木克拉通前寒武纪地层和岩浆岩分布;(c)塔里木克拉通太古宙-古元古代早期岩浆和变质事件记录
  
  近期,中国地质科学院地质力学研究所吴鸿翔副研究员,联合浙江大学、美国迈阿密大学和国家自然博物馆等研究人员,对塔里木克拉通周缘和盆地内部中—新元古代地层与岩浆活动展开了系统综述,并对罗迪尼亚超大陆重建主流框架下既有的构造与古地理模型进行综合性评述,试图揭开塔里木的新元古代“地质之谜”。
  最新研究成果表明,中天山地块和伊犁地块被认为是中—新元古代塔里木克拉通北部的重要组成块体,共同构成了经典的威尔逊构造旋回。将该“大塔里木”地块的构想与北美劳伦大陆西部的关键地质特征进行系统对比后发现,两者兼有高度相似的岩浆活动序列和构造过程脉络(图2)。这些相似地质过程包括:(1)塔里木北缘~780–760 Ma的基性岩墙群与劳伦西部~780 Ma的“Gunbarrel”大火成岩省属于同阶段的裂谷产物(图3);(2)地幔柱驱动的大陆裂谷事件及共轭大陆边缘盆地在塔里木克拉通和劳伦西部近同步发育(图2);(3)中天山陆块的中元古代花岗岩带可与劳伦南部~1.4 Ga的花岗岩—流纹岩带进行年代学和同位素对比(图2);(4)“大塔里木”地块的中元古代盆地与劳伦西部具有可对比的源汇系统(图4);(5)约650–615 Ma的同期岩浆活动与大陆裂谷到大陆漂移的构造转换共同导致了“大塔里木”和劳伦的被动大陆边缘形成(图3)。
   
  图2 (a)罗迪尼亚超大陆汇聚与裂解期间印度西北部、澳大利亚东南部、华南、塔里木、中天山–伊犁及劳伦西部的构造地层对比;(b)数据表展示上述陆块在该时期的古纬度范围与岩浆事件年龄差异
  
   
  图3 (a)拉伸纪晚期(780–760 Ma),(b)成冰纪晚期(660–635 Ma)和(c)埃迪卡拉纪早期(~615 Ma)劳伦大陆西侧古地理重建方案
  
   
  图4 “大塔里木”陆块与劳伦西部可对比的中元古代盆地源汇系统
  
  此外,该项研究还指出了未来研究需聚焦的若干关键问题:(1)基于新获得的塔里木克拉通年代学数据集,重新审视模糊的晚中元古代格林威尔造山作用的必要性;(2)塔里木南部新元古代早期(~9亿年)陆内裂谷事件的性质与地球动力学意义仍待厘定,其可能记录了罗迪尼亚超大陆核心位置的两阶段裂谷—拼贴历史,即“大塔里木”先与澳大利亚分离,随后与劳伦西部拼合(图5);(3)依据地质证据厘定的从大陆裂谷到大陆漂移的最终转换时间与古地磁约束的澳大利亚—劳伦大陆裂解事件之间存在显著时间偏差(数千万年)。这一偏差背后或许暗示着更为复杂的地球动力学过程。解决上述问题,对检验不同古地理重建方案,以及未来评估塔里木及其他陆块是否位于罗迪尼亚超大陆核心位置具有关键意义。
   
  图5 罗迪尼亚超大陆核心位置两阶段裂谷—拼贴构造历史示意图
  
  该成果发表在伦敦地质学会刊物《Journal of the Geological Society》。研究人员得到了国家自然科学基金(42302231和42372244)、中国博士后科学基金(2023M742979和2024T170768),北科萌芽计划(26CE-BGS-23)以及中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费(DZLXJK202512)的联合支持。
  
  论文信息:Wu, H.-X., Dilek, Y., Wang, C.-Y., Zhang, F.-Q., Chen, H.-L., The Tarim Geopuzzle in the Neoproterozoic Rodinia Supercontinent: A Synthesis Review. Journal of the Geological Society 0, jgs2025-2198. DOI: https://doi.org/10.1144/jgs2025-198
  
  相关论文阅读:Wu, H.-X., Zhang, F.-Q., Dilek, Y., Chen, H.-L., Wang, C.-Y., Lin, X.-B., Cheng, X.-G., and Zhu, K.-Y., 2022, Mid–Neoproterozoic collision of the Tarim Craton with the Yili–Central Tianshan Block towards the final assembly of Supercontinent Rodinia: A new model: Earth-Science Reviews, v. 228, p. 103989.DOI:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.103989
  Wu, H.-X., Dilek, Y., Zhang, F.-Q., Chen, H.-L., Chen, H., Wang, C.-Y., Lin, X.-B., and Cheng, X.-G., 2023, Ediacaran magmatism and rifting along the northern margin of the Tarim craton: Implications for the late Neoproterozoic Rodinia configuration and breakup: GSA Bulletin, v. 135, no. 1-2, p. 367-388.DOI: https://doi.org/10.1130/B36305.1
  Wu, H.-X., Zhang, F.-Q., Dilek, Y., Chen, H.-L., Zhu, K.-Y., Lin, X.-B., Wang, Q.-Y., Deng, H.-D., and Cheng, X.-G., 2023, Mid-Neoproterozoic tectonic switch from orogeny to intraplate extension in NW Tarim Craton: New evidence from a composite dike of the Aksu Group: Precambrian Research, v. 394, p. 107110.DOI:https://doi.org/10.1016/j.precamres.2023.107110
  Wang, C., Wu, H., Dilek, Y., Li, Y., Zhang, F., Huang, W., Deng, H., Chen, H., Lin, X., and Cheng, X., 2023, Basin filling and magmatic response to the migration of two-stage rifts: New insights into the late Neoproterozoic tectonics of the northern Tarim Craton: Precambrian Research, v. 397, p. 107175.DOI:https://doi.org/10.1016/j.precamres.2023.107175
  Wang, C., Wu, H., Dilek, Y., Zhang, F., Chen, H., Li, F., Qiu, D., Shi, X., Lin, X., and Cheng, X., 2025, Multiple episodes of late Neoproterozoic rifting in the Tarim Craton during its separation from the supercontinent Rodinia: Journal of the Geological Society, v. 182, no. 2, p. jgs2024-2076.DOI: https://doi.org/10.1144/jgs2024-076