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中元古代以来,地球上先后经历了罗迪尼亚—冈瓦纳—潘基亚等几次超级大陆的拼合与裂解过程,罗迪尼亚古陆的拼合源于中元古代晚期(1300~1000Ma) 发生的全球性格林威尔造山事件。东冈瓦纳(澳大利亚、东南极和部分非洲) 作为一个整体最早与劳伦古陆分离,导致了太平洋的张开。进一步的裂解产生了组成西冈瓦纳的各克拉通块体。在泛非造山作用期间(720~500Ma) 西冈瓦纳各克拉通与东冈瓦纳相碰撞、拼合形成冈瓦纳超级大陆。
冈瓦纳超大陆是在新元古代末至古生代初由统一的东冈瓦纳和西冈瓦纳几个大陆块体经过泛非巴西造山运动(pan-African-Brazilian Orogenic movement,以下简称泛非运动)联合组成的超级大陆,显然,冈瓦纳超大陆的规模远不及罗迪尼亚和联合大陆。冈瓦纳超大陆的形成有两个最重要的构造带(如图):一是介于东、西冈瓦纳之间的莫桑比克带,该带波及东非、马达加斯加、印度南部、斯里兰卡和东南极,并以中低压麻粒岩相变质作用为标志,形成时代介于600-550Ma 之间。另一条构造带发育于东、西非之间并延伸到刚果和巴西东南部,其中巴西东南部长达2000Km的新元古代晚期岩浆弧的发育特别引人注目。
新元古代末,罗迪尼亚泛大陆开始发生的裂解事件,被认为是冈瓦纳旋回的前奏,表现为广泛发育的拉伸、裂谷作用以及陆内盆地和洋盆的形成。裂解事件首先发生在劳伦与东南极和澳洲之间,导致了太平洋的打开,古地磁资料确定的裂解年龄为720Ma。进一步的裂解事件主要沿东部非洲的东缘Arabia-Nubia-Ethiopia-Kenya-Tanzania (通常称为ANEKT 造山带) 以及西非的东部和刚果与卡拉哈里克拉通的西部展布,并形成了与之相关的三个大洋的出现,分别为ANEKT 洋,Pharusia 洋以及Adamaster 洋。
恢复冈瓦纳古陆拼合的主要标志是一条洲际规模的新元古代—早古生代时期形成的泛非造山带,其形成时限为0.7~0.5Ga。该造山带包括非洲的泛非(Pan-African) ,南美的巴西利亚(Brasiliano) 及南极的罗斯(Ross) 造山带(如图) 。非洲的泛非期造山带呈网状出现于撒哈拉克拉通—刚果克拉通的周缘地区。其中,非洲东北部的阿拉伯—努比亚地盾与莫桑比克带均为泛非期产物(950~550Ma) ,两者构成同一造山带,自1.1Ga 以来经历了相似的构造演化历史,主要由岛弧拼贴碰撞形成。阿拉伯—努比亚地盾内一系列蛇绿岩缝合带与南部莫桑比克泛非期麻粒岩相带同时形成,造山带由南向北,由碰撞带变为岛弧俯冲带陆缘增生地体,共同构成东西冈瓦纳的缝合线,记录了东冈瓦纳(澳大利亚—印度) 与西冈瓦纳(南美—非洲) 在0.75Ga期间的碰撞。非洲南部达马腊造山带也形成于泛非期,记录了刚果克拉通与卡拉哈里克拉通之间的汇聚作用。南美克拉通东部的巴西利亚造山带具有640Ma 以前的大洋沉积物,变质作用及变形期为640~600Ma ,记录了亚马逊(Amazonian) 与圣弗兰西斯柯(Sao Francisco)。
Hoffman (1991) 最早提出了有关罗迪尼亚解体过程及冈瓦纳古陆的拼合模式。他认为冈瓦纳古陆中各碎块是以劳伦古陆为中心,作扇形垮塌(collapse) ,然后沿泛非造山带碰撞完成冈瓦大陆的拼合。在这之后,Dalziel (1992) ,Stern (1994) 以及Unrug (1994 ,1995 ,1996) 等人又先后从不同角度对冈瓦纳的拼合过程加以论证、修改及完善。目前,代表性的观点是Grunow(1996) 提出的最新模式以及冈瓦纳古陆重建工作的国际项目负责人Unrug (1996) 所做的工作总结。Unrug (1996) 的总结认为,罗迪尼亚最早沿东冈瓦纳(包括非洲的Kalahari-Grunehogna 克拉通、马达加斯加、印度和澳大利亚) 与劳伦古陆之间裂开 。该裂解作用使太平洋打开,中国的华南地块当时位于劳伦古陆与澳大利亚古陆之间。其后,组成西冈瓦纳的各克拉通又先后从劳伦古陆中裂开,在新元古代晚期的泛非—巴西利亚(Brasiliano) 造山运动期间(750~550Ma) 先后与冈瓦纳陆块聚合形成冈瓦纳古陆。在这个过程中,东冈瓦纳整体做为从罗迪尼亚超级大陆中裂解的碎片,其形状基本保持不变,构造作用主要表现为陆内的挤压,拉张及剪切作用,而西冈瓦纳中各克拉通(西非、亚马逊、巴西及尼日利亚) 则是先后从劳伦古陆中裂解出来,然后沿泛非造山带拼合。各克拉通之间有显著的运动。在其拼合过程中至少涉及前述三个早期裂解形成的大洋盆地的闭合与碰撞,形成泛非—巴西利亚造山带的主体,大约在500Ma 左右,各克拉通拼合形成冈瓦纳大陆。东西冈瓦纳之间的拼合并不是一次碰撞完成的,其间经历了一个长期的由多个地体间多次碰撞的过程。几乎与Unrug (1996) 的总结同时,Grunow 等(1996) 从板块构造理论出发又提出了最新的冈瓦纳古陆拼合模式(下图) 。他认为冈瓦纳古陆的形成分为三个阶段:在575~545Ma 期间,劳伦古陆与南美之间裂开并发生横向扩张,形成古大西洋(图A) ,同时,导致南美—西非—巴西克拉通和圣弗兰西斯科—刚果—卡拉哈里克拉通之间的Admaster 洋的关闭及大陆碰撞,形成了巴西利亚造山带(图2) ;早寒武世(545~530Ma) ,南美和非洲汇聚形成西冈瓦纳,同时,东西冈瓦纳之间的莫桑比克洋关闭,形成莫桑比克造山带,整个冈瓦纳古陆连成一体(图B) ;在530~500Ma 期间,冈瓦纳古陆内部很快固结为相对稳定的大陆,陆内变形作用大大减弱,在冈瓦纳古陆的古太平洋一侧边缘则开始发生大量的岛弧型火山活动(图C) ,反映冈瓦纳古陆最终汇聚后板块运动形式发生了根本性改变。
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