中科院新疆生地所揭示古亚洲洋最终闭合于三叠纪早期
作者： 发布日期：2022-11-13 浏览：
盘古大陆（Pangea）的聚合和裂解引发的板块汇聚与大洋扩张，是晚古生代以来全球板块构造研究的前沿热点。位于亚洲中东部的中亚造山带（又称阿尔泰造山带）即古亚洲洋构造域，记录了由古亚洲洋闭合引发的欧亚大陆各块体的碰撞拼合过程，是构建现今欧亚大陆格局的重要造山带。同时，中亚造山带是全球显生宙地壳增生和改造最显著的地区之一，也是全球最大的大陆成矿域，且其成矿过程与增生造山、构造体制转换和新生代改造等密切相关。
中亚造山带南缘最终拼合以及形成盘古大陆的时间一直是国际学术界争论的焦点（三叠、二叠抑或是晚石炭世？），这导致盘古大陆东北缘的大地构造格局和古亚洲大陆（Proto-Asia）重建存在相当大的不确定性。尽管前人针对这一科学问题开展了工作，但未能获得统一的认识。同时，中亚造山带漫长的增生拼贴历史、巨大的展布规模、巨量的岩浆/变质作用/复杂构造变形的叠加和改造，也为厘清这一科学问题增加了难度。从古亚洲洋开启、扩张到洋壳俯冲、消减直至洋盆关闭、造山，沉积作用贯穿其中。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。构造演化的研究离不开地质年代的确定，沉积大地构造学在古亚洲洋的演化研究中始终并将继续发挥重要作用。
中国科学院院士、中科院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心研究员肖文交团队，选取了位于南天山造山带阿克牙孜低温-超高压变质杂岩带中的一处弧前增生盆地（图1），开展碎屑锆石年代学及沉积大地构造演化研究，并结合区域上三大岩类的地球化学和年代学大数据汇总，系统梳理古亚洲洋西南缘的南天山洋闭合过程中沉积碎屑物源、壳-幔响应以及区域地球动力学格架之间的时空演化关系。
研究表明，该弧前增生盆地主要碎屑物源不是来自北边的哈萨克斯坦-伊犁-中天山大陆或南边卡拉库姆-塔里木克拉通，而可能来源于东天山的三叠纪弧岩浆（图2a、e）。因此，该盆地主要碎屑物源可能由等深流（Contour current）搬运自较为远端的东天山弧（图1e），据此可制约关于古亚洲洋西南缘的南天山洋闭合时限。中二叠世MOR型蛇绿岩（中天山东部冰达板地区）以及晚石炭和晚二叠纪放射虫化石（吉尔吉斯坦和境内南天山区域），进一步暗示着一个更年轻的洋盆存在的可能性（图2f）。该洋盆或延伸至三叠纪早期，等深流能够从较为远端的东天山弧搬运碎屑物质，形成现今所看到的阿克牙孜超高压变质杂岩带中的弧前增生盆地（图3）。这与区域上广泛分布、与中亚造山带南缘最终拼合相关的三叠纪低温热年代学冷却“信号”相互印证（图2）。结合在南天山、东天山、内蒙古中部及索隆克尔缝合带地区的三叠纪增生盆地的报道，研究显示，整个古亚洲洋在中亚造山带西、中和东部或是近同期闭合。这进一步指示俯冲相关的岩浆作用在南天山造山带西部和东部区域的时空分布存在显著差异（图3）。其中，西部由于泥盆-石炭纪海山链的持续俯冲以及克拉通微陆块的存在，孕育形成平板俯冲构造及其对弧下地幔楔的圈闭，其岩浆作用在300-230百万年期间基本停止；而东部弧岩浆作用从330百万年直至洋盆关闭持续存在。
相关研究成果以Final closure of the Paleo Asian Ocean basin in the early Triassic为题，发表在Communications Earth & Environment上。研究工作得到国家自然科学基金和新疆维吾尔自治区重大科技专项的支持。
图1.中亚造山带南缘南天山阿克牙孜变质杂岩带弧前增生盆地大地构造背景及样品特征。
图2.南天山造山带年代学和地球化学大数据汇总。
图3.古南天山洋（STO）二叠-三叠纪大地构造模型示意图。NTC：北塔里木克拉通，AC：弧前增生杂岩，KYCTC：哈萨克斯坦-伊犁-中天山大陆。
