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    古亚洲洋的演化:来自古生物地层学方面的证据

    卜建军 何卫红 张克信 于洋 王嘉轩 吴俊

    卜建军, 何卫红, 张克信, 于洋, 王嘉轩, 吴俊, 2020. 古亚洲洋的演化:来自古生物地层学方面的证据. 地球科学, 45(3): 711-727. doi: 10.3799/dqkx.2019.068
    引用本文: 卜建军, 何卫红, 张克信, 于洋, 王嘉轩, 吴俊, 2020. 古亚洲洋的演化:来自古生物地层学方面的证据. 地球科学, 45(3): 711-727. doi: 10.3799/dqkx.2019.068
    Bu Jianjun, He Weihong, Zhang Kexin, Yu Yang, Wang Jiaxuan, Wu Jun, 2020. Evolution of the Paleo-Asian Ocean: Evidences from Paleontology and Stratigraphy. Earth Science, 45(3): 711-727. doi: 10.3799/dqkx.2019.068
    Citation: Bu Jianjun, He Weihong, Zhang Kexin, Yu Yang, Wang Jiaxuan, Wu Jun, 2020. Evolution of the Paleo-Asian Ocean: Evidences from Paleontology and Stratigraphy. Earth Science, 45(3): 711-727. doi: 10.3799/dqkx.2019.068

    古亚洲洋的演化:来自古生物地层学方面的证据

    doi: 10.3799/dqkx.2019.068
    基金项目: 

    国家自然科学基金项目 41472004

    国家自然科学基金项目 41772107

    详细信息
      作者简介:

      卜建军(1972-), 男, 教授级高级工程师, 主要从事地层古生物学研究

    • 中图分类号: P53

    Evolution of the Paleo-Asian Ocean: Evidences from Paleontology and Stratigraphy

    图(5) / 表 (2)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-01-05
    • 刊出日期:  2020-03-01

    古亚洲洋的演化:来自古生物地层学方面的证据

      作者简介: 卜建军(1972-), 男, 教授级高级工程师, 主要从事地层古生物学研究
    • 1. 中国地质调查局武汉地质调查中心, 湖北武汉 430205
    • 2. 中国地质大学地球科学学院, 湖北武汉 430074
    • 3. 中国地质大学地质调查研究院, 湖北武汉 430074
    基金项目:  国家自然科学基金项目 41472004国家自然科学基金项目 41772107

    摘要: 古亚洲洋的南缘跨越我国新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江等地.对位于中国境内的古亚洲洋构造格局及其演化的研究成果进行了详细分析和总结,并归纳出存在的主要分歧.通过分析古亚洲洋构造域地层出露情况和古生物(放射虫、腕足类和古植物)地理分布,提出了2点认识:(1)早古生代,古亚洲洋西段在中国境内的主洋盆可能位于天山地区,东段的主洋盆可能位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线;晚古生代,古亚洲洋西段的主洋盆位于南天山,东段的主洋盆位于索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一线.(2)古亚洲洋西段洋盆关闭的时间大概是早石炭-中二叠世,东段洋盆关闭的时间是晚二叠世;其中,北山北部和南天山西南段的洋盆延续至晚二叠世,洋盆关闭的时间可能在二叠纪末或更晚.此外,针对古亚洲洋构造域上古生界地层出露及其研究现状,提出了古生物学和地层学在未来古亚洲洋演化研究中可能发挥的作用及其具体方法.

    English Abstract

      • 中亚造山带,即古亚洲洋构造域,是全球显生宙地壳增生和改造最显著的地区,也是全球最大的大陆成矿域,其成矿过程与增生造山、构造体制转换和新生代改造等过程的成矿作用有关(李锦轶等,2013).因此,研究古亚洲洋演化对查明成矿地质背景极其重要.中亚造山带是世界上最大的增生造山带,由规模大小不一的一系列洋盆、地块等经过洋壳俯冲、增生和拼贴而成(Zheng et al., 2013b; Xiao et al., 2014Xu et al., 2015).从古亚洲洋洋盆开启、扩张到洋壳俯冲、消减直至洋盆关闭、造山,沉积作用始终贯穿其中.尽管地层序列因构造运动的改造而支离破碎,但地层以及化石记录依然部分保存,并且构造演化的研究离不开地质年代的确定.因此,古生物学和地层学在古亚洲洋的演化研究中一直以来(并且将继续)发挥着重要作用.

      • 古亚洲洋在空间上划分为西段、东段和中部.西段主要分布于新疆和甘肃,东段主要分布于内蒙和黑龙江,中部主要分布于甘肃北山地区(图 1).

        图  1  中国境内中亚造山带晚古生代地层出露和古生代蛇绿混杂岩分布

        Figure 1.  Outcrops of the Late Palaeozoic strata and distribution of Palaeozoic ophiolitic mélanges from the Paleo-Asian Ocean Domain within China

        西段从北向南主要分为阿尔泰(由地块、洋盆和岛弧等组成)、准噶尔(由地块、洋盆和岛弧等组成)、北天山(增生体)、中天山(地块和岛弧)、南天山(洋盆和增生体)和北山(洋盆、岛弧和地块)等地质单元(图 1).东段从北西向南东方向划分为额尔古纳(地块)、新林-喜桂图(洋盆)、兴安(地块)、艾力格庙-贺根山-黑河(洋盆)、松辽(地块)、索伦山-温都尔庙-西拉木伦-延吉(洋盆)、牡丹江(洋盆)以及佳木斯(地块)等地质单元(图 1).笔者对构造演化复杂的地质单元的沉积-构造演化历程进行归纳,并指出有关构造演化存在的主要分歧.

      • 阿尔泰地质体是世界上最为复杂的增生复合体之一,在中国境内位于新疆北部.新元古代,阿尔泰地区是西伯利亚古陆的一部分.到震旦纪-奥陶纪,阿尔泰从西伯利亚南缘发生裂离、形成洋盆,如在阿尔泰南侧的斋桑存在震旦纪-奥陶纪蛇绿岩,并发育复理石建造(成守德等,1998).中奥陶世或早古生代末,洋壳俯冲、陆壳增生;泥盆纪,在阿尔泰南缘进一步俯冲增生并形成与岛弧相关的盆地,如发育玄武岩、安山岩和火山碎屑岩.关于洋盆最终消失的时间仍然存在一定分歧,认为洋盆消失发生在石炭纪以前,石炭纪转化为陆内裂陷盆地,为磨拉石沉积(成守德等,1998);或者认为洋盆完全消失发生在早二叠世以后,甚至更晚,在晚石炭-早二叠世为洋壳俯冲、形成岛弧(肖文交等,2006).另外,有关阿尔泰南缘从泥盆纪到晚石炭世的构造背景还有另一种认识:陈毓川等(2009)认为早泥盆世为洋盆;晚泥盆-早石炭世为岛弧环境,沉积复理石和基性-中性-酸性火山岩建造;晚石炭世为残余海盆,早二叠世转变为陆内裂陷盆地.在阿尔泰西南缘出露有早志留世-早石炭世蛇绿岩(张克信等,2016),因此阿尔泰地区洋盆的闭合可能发生在早石炭世末或以后.

      • 准噶尔地区位于新疆北部、阿尔泰以南.准噶尔地区在早古生代主要为洋盆沉积阶段,以类复理石沉积为特征(或者在早奥陶世开始发生俯冲,如阿尔曼太发育岛弧火山岩);志留纪-泥盆纪发生洋壳俯冲和消减,并演变为与岛弧相关的沉积盆地,发育大量与火山作用相关的沉积物,但洋盆仍然存在,比如在准噶尔东北部巴里坤以及准噶尔以北的额尔齐斯缝合带(富蕴和卡拉麦里)发现北方型腕足类TuvaellaWang et al., 2011图 2),指示在早古生代古亚洲洋西段的主洋盆可能位于南侧的天山地区,在早石炭世完成洋陆转换(成守德等,1998肖文交等,2006徐学义等,2014).与之略有不同的是,有学者认为准噶尔洋一直持续到晚泥盆世,比如西准噶尔沉积放射虫硅质岩,并且从早石炭世到晚石炭世,该地区由半深海-深海浊积岩逐渐过渡到滨海碎屑岩和碳酸盐岩以及磨拉石沉积, 因此认为准噶尔洋最终关闭的时间是晚石炭世(杨维等,2015Zong et al., 2016).然而,也有学者根据同位素年代学、地球化学等研究,认为准噶尔西部在晚石炭世仍然存在洋壳俯冲(Tang et al., 2010);根据地球物理和沉积学研究,认为准噶尔东部在二叠纪仍然存在洋壳的俯冲和增生作用(Jiang et al., 2015).另外,根据蛇绿混杂岩的分布,准噶尔洋明显存在早古生代和泥盆纪-石炭纪2个阶段(赵磊等,2013张克信等,2016).因此,本文认为准噶尔洋最终关闭的时间很可能是石炭纪末或二叠纪.

        图  2  中国境内中亚造山带腕足类Tuvaella动物群和哲斯动物群的分布

        Figure 2.  Occurrences of brachiopod Tuvaella fauna and Zhesi Fauna from the Paleo-Asian Ocean Domain within China

      • 北天山地区寒武纪-中奥陶世为洋盆的形成阶段,到志留纪发生洋壳俯冲和关闭,泥盆纪再次拉张形成洋盆,石炭纪再次发生洋壳俯冲、形成岛弧和残余洋盆.在鄯善康古尔塔格一带发现了寒武纪蛇绿岩(李文铅等,2008),在巴音沟、博格达、奎屯河等地发现了泥盆纪-早石炭世蛇绿岩(李三忠等,2016).然而,也有学者认为北天山在石炭纪-二叠纪为陆内裂谷环境(徐学义等,2008).

      • 中天山在寒武纪主要由洋以及分布于洋盆中的多个地块组成;到奥陶纪-志留纪,中天山地区地块发生拼贴,先后形成岛弧和复合增生弧地块,以钙碱系列火山岩和岛弧型花岗岩为特征;到石炭纪和二叠纪,中天山西部的地块继续发生拼贴,岛弧进一步增生.洋盆闭合的时间总体上呈东早西晚的剪刀式(李三忠等,2016).在中天山库米什-榆树沟志留纪地层中均发现有蛇绿混杂岩(杨经绥等,2011),在巴仑台、古洛沟、乌瓦门石炭纪地层中发现蛇绿岩(夏林圻等,2002董云鹏等,2005),在阿奇克库都克断裂以南发现石炭纪-早二叠世蛇绿岩(李源等,2011).因此,中天山洋关闭的时间可能在早二叠世以后.

      • 南天山奥陶-泥盆纪为洋盆以及洋壳俯冲阶段.泥盆纪以海相细碎屑岩为主,夹碳酸盐岩和火山碎屑岩.对南天山晚古生代古地理背景的认识存在较大分歧:(1)徐学义等(2014)认为石炭纪南天山东部为洋壳继续俯冲,形成岛弧火山岩,西部洋盆已经关闭或者已经演变为前陆盆地,为陆相沉积.(2)成守德和王元龙(1998)认为泥盆纪末南天山洋基本闭合,早石炭世早期转变为前陆盆地,早石炭世中晚期至二叠纪,局部地区拉张形成裂谷,以双峰式火山岩为特征.(3)李三忠等(2016)认为石炭纪洋壳继续俯冲,为岛弧环境.(4)李曰俊等(2005)肖文交等(2006)认为石炭纪洋盆仍在继续形成,发育洋中脊蛇绿岩,到二叠纪才开始俯冲,形成俯冲增生杂岩,含大量放射虫化石;Xiao et al.(2013)认为南天山洋的东部关闭较早,发生在晚石炭世至二叠纪,西部关闭较晚,为晚二叠世至早三叠世.

      • 北山位于古亚洲洋与古特提斯洋构造域的交界处,西邻天山造山带,东邻蒙古-兴安岭造山带.哈萨克斯坦和塔里木板块的边界位于北山地区,具体位置存在不同认识:以明水-小黄山为界(左国朝等,2003)或以红柳河-牛圈子-洗肠井为界(何世平等,2005).另外,关于洋盆的演化以及洋陆转化的时间存在不同认识.大部分学者根据地球化学和沉积特征,认为早古生代北山地区为洋盆或发生洋壳俯冲,形成岛弧(何世平等,2005余吉远等,2012).到晚古生代,对北山地区洋盆关闭时间的认识更加复杂,主要存在3种观点:泥盆纪、早石炭世和早二叠世.对泥盆纪-石炭纪的构造背景的认识同样存在众多争议,有学者认为泥盆纪-石炭纪是继志留纪洋盆关闭之后,北山地区洋盆重新打开和形成的阶段(何世平等, 2004, 2005Wang et al., 2018);或是洋壳俯冲、岛弧发育阶段(谢春林等,2009Zheng et al., 2013a);或者是裂谷阶段(徐学义等,2008马骊等,2018).

      • 新林-喜桂图构造带是额尔古纳地块和兴安地块之间的缝合带.该洋盆古生代早期发生拼合,沿该带分布有新元古代-早寒武世的蛇绿岩以及新元古代-志留纪初的岛弧火成岩(钙碱性中酸性岩浆岩)(刘永江等,2010).之后,晚古生代进入陆内演化阶段;二叠纪末,海盆消失(彭向东等,1999刘永江等,2010).

        另外,沿新林-喜桂图一线及其以北,发现北方型腕足类TuvaellaWang et al., 2011图 1),指示中-晚志留世该地区位于高纬度,并且和西伯利亚板块有密切联系.

      • 寒武纪到泥盆纪,在艾力格庙-贺根山-林西-黑河一带为洋盆以及岛弧环境,由超基性岩、石英岩、大理岩、绢云母石英片岩等组成,即温都尔庙群蛇绿混杂岩(温都尔庙群蛇绿混杂岩分布在北带苏左旗以南白音宝力道附近以及南带温都尔庙附近).此外,在嫩江附近发现有北方型腕足类TuvaellaWang et al., 2011图 1),结合新林-喜桂图及其以北Tuvaella的分布,表明古亚洲洋东段在早古生代主洋盆位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线或者以南地区.温都尔庙群之上为上泥盆统磨拉石建造(紫红色砾岩和砂岩),表明晚泥盆世洋盆关闭.到石炭纪和二叠纪,艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线构造环境主要存在2种不同认识:(1)石炭纪为洋壳俯冲和关闭阶段.在西乌旗南部地区发生洋壳俯冲,以石炭纪岩浆弧发育为特征;在林西地区,古亚洲洋闭合于晚石炭世之前(根据沉积物及其碎屑锆石研究)(Zhu et al., 2017).在西拉木伦以北的广大地区,二叠纪初洋盆主体已经关闭,发育磨拉石建造,包括滨浅海碎屑岩、碳酸盐岩以及火山碎屑岩.(2)二叠纪为洋壳俯冲和关闭阶段.在苏乌特右旗和林西发生洋壳俯冲,形成岩浆弧,以二叠系大石寨组玄武岩、安山岩、安山质凝灰岩、浅海相泥质岩和碳酸盐岩为特征,表明古亚洲洋在该区的闭合发生在石炭纪以后(Li et al., 2015).甚至,Wang et al.(2017)根据同位素年代学,认为在贺根山和林西一带,洋盆关闭的时间为三叠纪.另外,沿艾力格庙-贺根山-林西-黑河一带发育泥盆纪至早二叠世的蛇绿岩,主要分布于贺根山附近.因此,沿该带洋盆关闭的时间还存在争议.

      • 奥陶纪至志留纪初,在索伦和温都尔庙附近存在洋壳俯冲,并形成岛弧,以橄榄岩、枕状玄武岩、玄武质安山岩、安山岩和硅质岩等为特征;到晚志留世,洋盆开始关闭,为磨拉石建造.因此,结合上述对艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线古构造背景的分析(在早古生代,古亚洲洋东段主洋盆位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线或者以南地区),本文认为早古生代古亚洲洋东段的主洋盆位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河地区.

        对索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉洋盆最终关闭的时间存在多种认识,分别为泥盆纪(程胜东等,2014Zhu and Ren, 2017)、泥盆纪-早石炭世(Shao et al., 1998)、晚二叠世或二叠纪末(Li et al., 2006; Wilde, 2015; Zhou et al., 2017)、三叠纪或白垩纪(Nozaka and Liu, 2002; Wang et al., 2015).另外,沿索伦-温都尔庙-西拉木伦一线存在新元古代-中志留世蛇绿岩以及二叠纪蛇绿岩(Jian et al., 2008; 张克信等,2016),因此,沿该线早古生代和二叠纪均存在洋盆或者处于洋壳俯冲阶段.

      • 在佳木斯地块以西沿嘉荫-牡丹江一带,新元古代-早古生代为洋盆,志留纪末洋盆消失,以玄武岩、辉长岩、放射虫硅质岩、千枚岩和泥质板岩等为特征,志留纪地层强烈变形、变质,变质年龄为410~440 Ma(但Xu et al.(2015)认为,中泥盆世牡丹江洋仍然处于俯冲阶段);可能在石炭纪又重新拉张,形成陆内裂陷海盆甚至洋盆;二叠纪末,海盆或洋盆消失(彭向东等,1999刘永江等,2010).

      • 根据上述分析,有关古亚洲洋演化争论的重点主要集中在古生代,尤其是晚古生代古亚洲洋闭合的历史.因此,晚古生代古生物化石、地层时代和沉积环境的探讨对古亚洲洋洋陆转换研究尤为重要.晚古生代泥盆纪地层主要分布于阿尔泰南缘,石炭纪地层主要分布于阿尔泰南缘和北缘(尤其北缘)(图 1).在准噶尔地区,泥盆纪地层主要分布于北缘、西北缘,在东南缘略有发育;石炭纪地层在全区分布较广;二叠纪地层在北缘和西缘略有发育,在乌鲁木齐附近发育较多(图 1).在北天山地区,泥盆纪和石炭纪地层出露较多,二叠纪地层在西北角和中部有零星出露(图 1).在中天山地区,泥盆纪地层主要分布于北缘;石炭纪地层在全区分布较广;二叠纪地层在北缘和中部略有发育(图 1).在南天山地区,泥盆纪和石炭纪地层广泛分布于中部和东南部,二叠纪地层仅在中部略有出露(图 1).在北山地区,泥盆纪地层零星出露于西北缘和东北缘,石炭纪和二叠纪地层(尤其石炭纪)分布较广(图 1).在新林-喜桂图一带,泥盆纪和石炭纪地层主要分布于沿线东北部和西南部,二叠纪地层沿南端略有分布(图 1).在艾力格庙-贺根山-林西-黑河一带,二叠纪地层大量出露,石炭纪地层在南部略有分布(图 1).在索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一带,在该带中部赤峰地区出露二叠纪地层,该带东部吉林附近出露较多的石炭纪和二叠纪地层、延吉附近出露较多的二叠纪地层,该带西端索伦出露少量石炭纪和二叠纪地层(如产于蛇绿岩中的放射虫硅质岩)(李钢柱等,2017).在佳木斯-牡丹江一带,主要出露二叠纪地层(图 1).

      • 有关古亚洲洋构造域泥盆纪-二叠纪古生物的研究主要包括腕足类、放射虫、古植物和蜓类等.以下重点对腕足类、放射虫、古植物的研究现状以及生物的古地理分布进行分析,在此基础上对古亚洲洋在不同时期的特点及演化(特别是古亚洲洋的最后关闭时代)进行评价和总结.

      • 腕足类主要分布于中国新疆乌鲁木齐、中天山阿克苏和精河(晚石炭-早二叠世),甘肃北山,内蒙古额济纳旗(中二叠世)、哲斯敖包至西乌旗以及东北地区(泥盆纪-二叠纪).大部分学者认为甘肃北山以及位于索伦-温都尔庙-西拉木伦一线以北的内蒙和黑龙江地区的腕足动物群与北方冷水型腕足类的联系更为密切.另外,卜建军等(2011)认为内蒙古额济纳旗地区中二叠世的腕足类具有冷水型和暖水型混生现象,结合火山岩的分布认为北山可能为裂谷环境.王成文(1998)对中国晚石炭世腕足类生物古地理分区进行了综合研究,认为新疆准噶尔和内蒙古西乌珠穆沁旗及其以北地区属于凉水型(或者与暖水型混生)腕足类.另外,有学者对中国东北部二叠纪腕足类生物古地理进行了综合研究,认为中二叠世为北方型或非热带型腕足类与低纬度暖水型腕足类混生(Shen et al., 2006);在东北地区发现了早二叠世晚期至中二叠世的中蒙生物省,即北方冷水型分子与低纬度暖水型分子混生,并且中蒙生物省在晚二叠世不复存在(Shi et al., 1995).因此,腕足类及其生物古地理研究表明,西伯利亚古板块南缘在二叠纪(或者晚石炭世-二叠纪)可能位于中纬度地区,甚至接近低纬度地区,导致中国西北、北山和东北地区的腕足类有冷水型和暖水型分子混生现象.

        此外,需要特别强调的是,冷水/凉水型腕足类和暖水型腕足类混生的原因较为复杂,可能的原因包括:(1)洋盆缩小甚至关闭时,原来高纬度地区的腕足分子和低纬度地区的分子相互渗透而生活在同一海域,或者研究区位于中纬地区,导致高纬度冷水分子和低纬度暖水分子混生;(2)气候冷暖变化导致冷-暖过渡型动物群出现;(3)古水深较大,水温较凉,冷水或凉水分子从高-中纬度地区通过洋流带入到低纬深水环境.因此,笼统意义上的混生动物群很难明确指示古地理和板块构造演化.然而,具有强烈土著色彩的混生动物群(如哲斯动物群)对古地理、板块构造的研究具有重要意义.中二叠统哲斯动物群主要分布于内蒙古额济纳旗、哲斯、西乌珠穆沁旗以及兴安大石寨地区(图 2表 1),表明中二叠世,北山北部地区、艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线以南地区存在大洋,并形成地理阻隔,导致哲斯动物群没有向南发生迁移.

        编号 动物群名称 化石产地 文献来源
        1 Tuvaella动物群 新疆富蕴 王宝瑜和李恒海,1989
        2 Tuvaella动物群 新疆卡拉麦里 王宝瑜和李恒海,1989
        3 Tuvaella动物群 新疆巴里坤 张梓歆等,1983
        4 Tuvaella动物群 内蒙古东乌珠穆沁旗 Wang et al., 2011
        5 Tuvaella动物群 内蒙古兴安伊尔施 Wang et al., 2011
        6 Tuvaella动物群 内蒙古额尔古纳黑山头 Wang et al., 2011
        7 Tuvaella动物群 黑龙江爱辉县 薛春汀等,1980
        8 Tuvaella动物群 黑龙江小兴安岭关鸟河 苏养正,1981
        9 哲斯动物群 内蒙古额济纳旗 卜建军等,2011
        10 哲斯动物群 内蒙古哲斯敖包 王成文和张松梅,2003
        11 哲斯动物群 内蒙古西乌珠穆沁旗 王成文和张松梅,2003
        12 哲斯动物群 内蒙古科尔沁右翼前旗得伯斯 王成文和张松梅,2003

        表 1  中国境内中亚造山带腕足类Tuvaella动物群和哲斯动物群的产地

        Table 1.  Occurrences of brachiopod Tuvaella and Zhesi Faunas along the Paleo-Asian Ocean Domain within China

      • 古亚洲洋构造域晚古生代(尤其是二叠纪)放射虫的发现主要在新疆西准噶尔克拉玛依、东准噶尔奇台、中天山精河以南、南天山阿合奇以西,内蒙古索伦敖包、巴彦敖包、西拉木伦河北部、林西、恩格尔乌苏以及甘肃北山等地(图 3).值得指出的是,这些放射虫几乎均在蛇绿混杂岩中被发现(表 2),表明从西准噶尔晚泥盆世至东准噶尔晚泥盆-早石炭世存在洋盆,从中天山晚泥盆世至南天山石炭纪-二叠纪存在洋盆,往东至北山牛圈子中泥盆世存在洋盆,再往东至索伦山早二叠-中二叠世存在洋盆,再往东至林西、西拉木伦等地存在中二叠世洋盆.另外,在北山东部早二叠世至晚二叠世早期,洋盆可能都有发育.因此,根据放射虫的分布,古亚洲洋西段大部分地区的洋盆可能在晚石炭世或以后关闭,东段的洋盆关闭发生在晚二叠世,北山北部地区洋盆延续到晚二叠世.

        图  3  中国境内中亚造山带晚古生代放射虫的分布

        Figure 3.  Occurrences of the Late Paleozoic radiolarians from the Paleo-Asian Ocean Domain within China

        编号 化石产地 化石时代 蛇绿混杂岩名称 文献来源
        1 新疆克拉玛依以西约15 km
        (N45°34’52”,E84°40’06”)
        晚泥盆世 克拉玛依 Zong et al., 2016
        2 新疆奇台 晚泥盆世-早石炭世 克拉玛依 舒良树和王玉净,2003
        3 新疆精河县城以南约30 km 晚泥盆世 未命名 王玉净等,2013
        4 新疆阿合奇县西缘 石炭纪-二叠纪 未命名 李曰俊等,2005
        5 内蒙古索伦敖包 早二叠世 索伦山 李钢柱等,2017
        6 内蒙古巴彦敖包 中二叠世 索伦山 王惠等,2005
        7 内蒙古西拉木伦河北部双井下场乡杏树洼 中二叠世 西拉木伦 王玉净和樊志勇,1997
        8 内蒙古锡林浩特市东北部毛登牧场 中二叠世 林西 尚庆华,2004
        9 内蒙古达茂旗哲斯(满都拉附近) 中二叠世 索伦山 尚庆华,2004
        10 甘肃北山墩墩山 中泥盆世 牛圈子 何世平等,2004
        11 内蒙古恩格尔乌苏 早二叠世-晚二叠世 恩格尔乌苏 谢力等,2014
        注:编号1~11与图 3中放射虫产地的编号一一对应.

        表 2  中国境内中亚造山带晚古生代放射虫的产地及地质时代

        Table 2.  Late Palaeozoic radiolarian faunas discovered in the Paleo-Asian Ocean Domain within China and their occurrences

      • 古植物的迁移能力比海生无脊椎动物要弱,对古板块拼合和古气候的研究更为重要.石炭纪-中二叠世的古植物分布及其古地理分区表明,在中天山、准噶尔以及西拉木伦-延吉以北地区分布有寒冷气候条件下的安加拉植物群,在塔里木北缘、敦煌地块、阿拉善地块、华北板块北缘均为温暖气候条件下的华夏植物群分布(图 4),表明南天山以及索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一线为大洋或者主洋盆.到晚二叠世,华夏植物群分子向北迁移至准噶尔腹地(如乌鲁木齐);在东部,华夏植物群分子从南往北越过西拉木伦-延吉一线,并向北迁移到兴安大石寨、长春以北、哈尔滨等地(图 5),表明南天山大部分以及索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一线的洋盆已经闭合.然而,在南天山西南段的南北两侧仍然存在明显的植物分区,如阿克苏及其以西分布华夏植物群、伊宁西南部分布安加拉植物群.并且,李曰俊等(2005)在南天山西部发现放射虫Albaillella cf. excelsa,其时代可能从中二叠世延续至晚二叠世长兴早期,最繁盛的时期可能为晚二叠世吴家坪期.因此,南天山西南段的洋盆可能延续到晚二叠世.

        图  4  中国境内中亚造山带石炭纪至中二叠世安加拉植物群和华夏植物群的分布

        Figure 4.  Occurrences of the Angara and Cathaysia Floras along the Paleo-Asian Ocean Domain within China during the Carboniferous and Middle Permian

        图  5  中国境内中亚造山带晚二叠世安加拉植物群和华夏植物群的分布

        Figure 5.  Occurrences of the Angara and Cathaysia Floras along the Paleo-Asian Ocean Domain within China during the Late Permian

      • 古亚洲洋构造域晚古生代珊瑚和蜓类主要发现于天山、北山和中国东北部(彭向东等,1999郭伟等,2003卜建军等, 2011, 2012).吉黑造山带(即本文松辽地块东部)的珊瑚和蜓类化石在早二叠-中二叠世与古特提斯构造域(华北)的同期化石组合明显不同,属于北方大区生物省(彭向东等,1999).而兴安地块西乌旗早二叠世珊瑚具有冷水与暖水混生现象(郭伟等,2003);北山晚石炭世和早二叠世的珊瑚和蜓类化石与低纬古特提斯构造域的同期动物群具有相似性(卜建军等, 2011, 2012;中国东北地区珊瑚或蜓类化石与古特提斯构造域具有相似性(Shen et al., 2006).上述研究表明,石炭纪-二叠纪,古亚洲洋部分地区仍然存在洋盆,但西伯利亚南缘已经位于中低纬度地区,导致了北方冷水型和低纬暖水型动物的相向迁移和混生.

      • 古亚洲洋由众多大小不同的洋盆以及分布于洋盆之间的岛弧和地块等组成.根据以上对古亚洲洋构造演化的归纳和总结,最大的疑难问题是古亚洲洋闭合的具体过程和时间,比如从北向南是如何关闭的?是北早南晚还是反之?其次,古无脊椎动物腕足类等出现了大量凉水/冷水-暖水混生现象,表明地质体在不同地质历史时期的古地理纬度并不是非常清楚.再者,有关北天山石炭纪和中天山二叠纪地层的研究相对较少.

        另外,针对古亚洲洋在中国境内主洋盆的位置,尽管本文提出早古生代古亚洲洋西段主洋盆位于天山地区(根据腕足类Tuvaella的分布),但仍然存在分歧.比如,有学者认为主洋盆位于额尔齐斯缝合带(张克信等,2016),或者位于南天山缝合带(Zheng et al., 2013b; Xiao et al., 2014).在东段,本文也提出主洋盆在早古生代位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线,到晚古生代主洋盆位于南侧的索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一线,但同样存在分歧.比如,有学者认为主洋盆位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河缝合带(Li et al., 2015),或者位于索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉缝合带(Zheng et al., 2013b; Wilde et al., 2015),或者艾力格庙-贺根山-林西-黑河以及索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉分别为主洋盆的北部边界和南部边界(Jian et al., 2008).

        结合泥盆纪、石炭纪和二叠纪在古亚洲洋构造域各主要地质单元的地层分布以及存在的疑难问题,笔者认为今后有必要继续开展古生物、古地理与地层学的研究,重点研究对象包括:(1)北天山地区的石炭纪;(2)中天山地区的二叠纪;(3)南天山泥盆纪至石炭纪(二叠纪地层的露头较少);(4)北山(尤其是南部)泥盆纪至二叠纪;(5)艾力格庙-贺根山-林西-黑河一带二叠纪(石炭纪地层露头较少);(5)索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一带石炭纪至二叠纪(泥盆纪地层露头较少).其中,对古生物,需要加强蛇绿混杂岩中硅质岩放射虫的研究,其对确定是否存在洋盆以及洋盆延续的地质时代发挥着重要作用;加强古无脊椎动物蜓或者珊瑚的研究,对确定地质体古纬度具有重要意义;研究古无脊椎动物底栖生态组合以及优势分子的相对丰度,对确定是否存在地理隔离(如洋盆)有一定的意义.

      • (1)早古生代,古亚洲洋西段在中国境内的主洋盆可能位于天山地区,东段的主洋盆可能位于艾力格庙-贺根山-林西-黑河一线;晚古生代,古亚洲洋西段的主洋盆位于南天山,东段的主洋盆位于索伦-温都尔庙-西拉木伦-延吉一线.

        (2)古亚洲洋西段洋盆关闭的时间大概是早石炭-中二叠世,东段洋盆关闭的时间是晚二叠世.

        (3)北山北部和南天山西南段的洋盆延续至晚二叠世,洋盆关闭的时间可能在二叠纪末或更晚.

    参考文献 (111)

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