单宏帅: 原特提斯洋的俯冲起始促进了气候变化及生物多样性 【EPSL，2022】

发布时间：2022-11-28       阅读：133次

前寒武纪晚期-早古生代是冈瓦纳聚合的重要时期，东西冈瓦纳的合并形成了冈瓦纳的主体，随之包括泛华夏陆块群在内的块体最终拼贴到冈瓦纳之上形成了大冈瓦纳。从冈瓦纳到大冈瓦纳聚集期间的陆块碰撞和板块俯冲形成了两类造山带，即内部造山带(Kuunga Orogen，East African Orogen，Damara Orogen)和周缘造山带(North Indo-Australie Orogen，Terra Australis Orogen，Avalonian-Cadomian Orogen)。与此同时，这些造山过程还伴随着环境和生物圈的剧烈变化，例如新元古代大氧化事件，古生代氧化事件，寒武纪生命大爆发以及奥陶纪生物多样性事件。先前的研究认为这些变化均与冈瓦纳内部造山带的形成有关，然而却忽视了更加庞大的周缘造山带（比如，原特提斯洋俯冲形成东部周缘造山带的一个主要分支，即North Indo-Australie造山带) 对于这一系列气候以及生物演化的影响。因此对于原特提斯洋演化与消减过程进行详细研究有助于认识冈瓦纳周缘造山作用与表层气候以及生物响应的关系。

针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院博士研究生单宏帅在“岩石圈构造”求真群体刘俊来教授的指导下，对滇西地区保山地块古生代沉积岩进行锆石U-Pb, Lu-Hf以及全岩主微量元素分析。取得如下成果认识：

（1）保山地块早古生代沉积岩主要来自于长英质源区，发现奥陶纪砂岩风化强于寒武纪砂岩，提出保山地块早古生代位于东冈瓦纳的印度大陆边缘，与平贾拉造山带相邻，主要接收了来自印度大陆的沉积物，另外保山块体东部也接收了来自于澳大利亚的沉积物，导致了保山地块两侧碎屑锆石的分布和定量分析存在差异。

（2）东冈瓦纳缘早古生代沉积岩显示了被动陆缘向活动陆缘的构造转变，厘定了原特提斯洋的俯冲初始形成于540-500 Ma。在此基础上，构建了原特提斯洋四阶段俯冲-消减模型:冈瓦纳早期超大陆组合和东冈瓦纳被动大陆边缘的出现(570-540 Ma)、被动大陆边缘向主动大陆边缘的转变(540-500 Ma)、安第斯型俯冲(500-450 Ma)、大冈瓦纳晚期拼贴以及原特提斯洋的闭合(480-430 Ma)。

（3）提出发生在新元古代晚期-早古生代交界的冈瓦纳聚合塑造了与现今地球相似的环境。由大冈瓦纳聚合形成的两个超级造山作用增加了地表侵蚀率，向海洋提供了营养物质，并增加了氧气水平。原特提斯洋的俯冲和外围造山带的出现是控制当时地球整体气候和生物演化的关键因素。

图1 保山地块内砂岩碎屑锆石U-Pb年龄分布规律、统计参数及保山地块古地理重建

图2 冈瓦纳汇聚过程中构造事件的年龄分布图

图3 东冈瓦纳地区保山块体及周边块体早古生代构造重建模型

图4 两期俯冲(造山带)及其与构造事件和地表环境的联系模式图

上述研究成果发表在国际权威地学刊物《Earth and Planetary Science Letters》上，文章信息如下：Shan, H.S., Liu, J.L.*, Ding, X., Chen, X.Y., Yu, X.Q., Liu, Z.H., Xu, Z.Y., 2022. Subduction initiation of the Proto-Tethys Ocean that facilitated climate change and biodiversification. Earth and Planetary Science Letters 600, 117874. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117874.

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X22005106