趙磊等-Tectonics：華南和華北的初始陸陸碰撞早於二疊末生物大滅絕

二疊紀時期的盤吉亞超大陸（Pangea Supercontinent），見證了地質歷史上最嚴重的生物大滅絕事件，即二疊末生物大滅絕。該期生物大滅絕事件導致~96%的海洋生物以及~70%的陸地生物滅絕。伴隨盤吉亞超大陸主要大陸塊體的拼合，全球範圍內形成了一個占據海洋面積>80%的超大洋（泛大洋，Panthalassic Ocean）和一個相對較小的大洋（古特提斯洋，Paleo-Tethys）。相關研究顯示古特提斯洋在二疊末是一個極度缺氧的大洋，而泛大洋則保持相對富氧狀態，並可能為部份生物提供了庇護所。兩個大洋的差異性表明它們在二疊末保持相對隔絕狀態，而華南和華北的碰撞拼貼是造成兩個大洋物理分割的主要因素。然而基於大別-蘇魯造山帶高壓-超高壓變質巖研究結果提出的古地理重建模式，普遍認為兩個大陸的碰撞拼貼發生於三疊紀時期，晚於二疊末生物大滅絕事件。

為了更好地約束華南和華北大陸塊體的初始碰撞時代，中國科學院地質與地球物理研究所趙磊副研究員，聯合唐虎博士、Ross Mitchell研究員、李秋立研究員、翟明國研究員以及中國地質科學院地質研究所周喜文研究員，對中國東部不同造山帶的變質巖開展系統研究。華南和華北大陸碰撞拼貼不僅在中國中部形成了大別-蘇魯超高壓造山帶，還引起華南印支期陸內造山以及華北南緣的印支期疊加改造。辨識出的與華南印支期造山帶相關的變質作用主要分布於華夏地塊東北部，總體呈現北東南西走向，平行於蘇魯造山帶（圖1）。

圖1 華南、華北和北韓半島構造單元劃分以及區域地質簡圖

分布於大別-蘇魯造山帶的榴輝巖和超高壓榴輝巖，由於經歷了大陸俯沖-折返的完整地質過程，其變質作用時代無法準確限定大陸初始碰撞。因此在探究上述問題的過程中，選取的研究物件，包括沒有經歷大陸俯沖折返過程的大別造山帶北部北淮陽帶低變質巖，以及出露於華北南緣的膠北地體早前寒武紀巖石和華南印支期變質巖。

在華南印支期造山帶從北到南的不同地區，包括舟山大衢島、浙江遂昌和廣西雲開等地，出露有記錄榴輝巖相-高壓麻粒巖相的變質巖，詳細的變質作用研究揭示其變質作用時代在270-230Ma，其變質演化P-T軌跡均呈順時針樣式（圖2）。印支期變質巖的變質年齡以北部大衢島最為古老，為~270-260Ma的二疊紀時期，向南西逐漸年輕化（圖1）。這些年齡結果表明，華南華北初始碰撞在二疊紀時期就已經啟動，並且初始碰撞最先發生於東部地區。

圖2 華南印支期變質巖鋯石定年結果以及變質演化P-T軌跡樣式

出露於北淮陽帶的巖石單元主要包括佛子嶺群和盧鎮關群，這兩個巖石單元通常被認為是形成於華南大陸北部的被動大陸邊緣，在華南和華北大陸初始碰撞期間增生到華北南緣。其主要巖石類別是一套遭受綠片巖相-低角閃巖相變質的陸緣碎屑沈積巖，主要變質礦物包括綠泥石、黑雲母、白雲母、石榴石、綠簾石等（圖3）。在綜合利用金紅石、榍石等進行變質作用時代研究的基礎上，研究者還對未經拋光的鋯石開展了定年工作，準確獲取了厚度~2μm的變質鋯石增生邊的年代學結果。北淮陽帶變質巖的年代學結果顯示其變質作用時代發生於~270–260Ma的二疊紀時期。

圖3 北淮陽帶變質巖的巖相特征和金紅石(D和E)、榍石(F)以及未拋光鋯石(G)的SIMS U-Pb定年結果

位於華北東南緣的膠北地體，除了記錄古元古代變質作用之外，還顯示一期印支期的變質疊加。地體南緣荊山群變質泥質巖的雲母Ar-Ar定年給出~252Ma的坪年齡，表明華北南緣在二疊末期經歷了一期與華南和華北大陸碰撞相關的陸殼增厚事件。

中國東部不同地區變質巖的研究結果，表明華南華北的初始陸陸碰撞時代發生於二疊紀時期，並且該碰撞拼貼過程呈現「剪刀口閉合」樣式，從東部到西部漸進式穿時碰撞拼貼（圖4）。華南和華北大陸二疊紀初始碰撞，標誌著盤吉亞超大陸主要大陸塊體的拼貼在二疊紀時期就已經完成。此外，這兩個大陸的對接很大程度上造成了泛大洋和古特提斯洋的物理分割，古特提斯洋才一定程度上變成了盤吉亞超大陸的「內陸洋」（圖4）。盤吉亞超大陸的碰撞拼貼過程形成了一系列造山帶（古陸剝蝕區），以及圍繞超大陸形成的環形俯沖帶。這一方面能夠為古特提斯洋提供大量營養物質造成生命繁盛，另一方面這種缺乏全球洋流迴圈的、單調的構造格局也會造成脆弱的地球生態環境，為地球最嚴重的生物大滅絕事件埋下伏筆。

圖4 二疊紀盤吉亞超大陸重建方案，以及華南和華北大陸碰撞拼貼構造演化示意圖

美編：傅士旭(華東師大）

校對：萬鵬