澳洲地质演化与南极前寒武纪,四方谈微信公众号文章

【矿业澳洲点评】系统研究澳洲及周边的地质情况，是我们当前的任务之一。

大量的研究发现，南极陆块的地质演化伴随着间断性增生和裂解作用，并且与邻近陆块澳洲、印度、非洲以及南美大陆具有密切的地质演化关系。

其中，澳洲与东南极，包括阿黛利大部分地区具有相似的地质演化历程。的宁录基德曼造山带从澳洲延伸到南极，并到达沙克尔顿地区，显示两者在古元古代就有联系。印度东高芷山地区与东南极恩德比地、伊丽莎白公主地的相关历史甚至可以追溯到太古宙。

冈瓦纳之前，东南极是分裂的，泛非期的东非造山作用和造山作用将南极及其相邻陆块拼合在一起，冈瓦纳联合古陆雏形也基本形成。中生代中晚期冈瓦纳的裂解，非洲南美、印度、澳洲先后与南极分离，以及最后新西兰的离开，形成目前的南极大陆。

《澳洲地质演化与南极前寒武纪》

南极洲位于地球的最南端，绝大部分陆地被冰雪覆盖，四周被太平洋、大西洋和印度洋组成的南大洋所环绕。然而，南极的地质演化与其邻近的陆块密切相关，它至少在最近的两次超级联合古陆（罗迪尼亚、冈瓦纳）的演化过程中扮演着重要角色。按照大地构造可将南极划分为东南极地盾和西南极中新生代褶皱带，其中东南极地盾是地球上最大、最古老的克拉通之一。

按照传统的认识，东南极地盾是由太古宙陆核和围绕陆核发育的元古宙活动带组成，大多数岩石经历了麻粒岩相至角闪岩相变质作用。

冈瓦纳之前的东南极并不统一，其地质演化历史伴随着间断性的增生、碰撞以及周期性的伸展和裂解作用。大量的研究发现从新太古代至今，南极与澳洲板块、印度板块、非洲板块甚至可能与华南板块具有耦合关系。目前通过板块形态、地质特征、地磁异常、海底扩张等研究，能够很好确定冈瓦纳时期的南极及其相邻陆块的相对位置。

【南极地质概况】南极洲是地球上第五大陆块，面积约为1400万平方公里，绝大部分被冰雪覆盖。大地构造上可将南极分为两个大的单元，东南极地盾和西南极中新生代褶皱带这两个构造单元被横贯南极山脉所分割（图1）。横贯南极山脉主体属于古生代缝合带（罗斯造山带），是多期隆升作用的结果。

东南极地区地势高而平缓，属典型的克拉通系统，该区基底主要由太古宇麻粒岩相花岗片麻岩、片麻岩构成，其上不整合覆盖元古宙角闪绿片岩相副变质岩，后期有花岗岩和碱性基性岩侵入。太古宙陆核主要出露在内皮尔山(Napier)、南查尔斯王子山(Prince Chares)的鲁克山(Ruker)岩体、赖于尔群岛(Rauer Islands)、西福尔丘陵(Vestfold Hills)、格吕内霍格纳群峰(Grunehogna Peaks)、米勒岭(Miller)的宁录群(Nimrod)和阿黛利地联邦湾(Commonweath)等地（图1），其中部分陆核已被古元古代或新元古代一早古生代造山作用所改造，这些古老岩石记录着南极陆核演化过程。

西南极由一系列岛屿、高原和盆地组成。主要包括南极半岛（含南设得兰群岛）、埃尔斯沃思地、玛丽伯德地和西南极裂谷系统（罗斯盆地、伯德冰下盆地和威德尔盆地），冰盖以下的西南极地貌绝大部分低于海平面（图1）。研究认为西南极主要是冈瓦纳时期陆块边缘的增生产物，为非克拉通系统。其中南极半岛表现为中、新生代太平洋边缘岛弧，西南极裂谷系统是白垩纪东、西南极之间的伸展作用形成的，它与横贯南极山脉之间的空间关系很明显。

【南极与相邻板块的相关性】东南极普遍存在前寒武系岩石，它们记录着与相邻的陆块之间的共同演化历史。基于与邻近块体的年龄和造山带历史的对比，Boger将东南极分为多个构造域，分别代表着与澳洲、印度、非洲等相邻陆块的演化关系（图1）。

【南极澳洲陆块】澳洲与东南极大部分地区具有相关的地质演化历程，Boger认为它们的联合演化历史长达亿年之久。目前认为南极的威尔克斯地、阿黛利到沙克尔顿的大部分地区与南澳高勒(Gawler)地区具有共轭关系，它们组成莫森(Mawson)克拉通（图1，图2），这些区域为相当大的太古宙到古元古代连续体。

莫森克拉通最古老的岩石出露于高勒克拉通的斯利福德杂岩体和马伽杂岩体，主要为角闪岩相到麻粒岩相的新太古代副片麻岩和古元古代的沉积岩。阿黛利地138°E到145°E的地区保存有新太古代岩组和变质岩，包括Cape Denison正片麻岩，与南澳高勒克拉通保存在类似的新太古代岩组和变质时代。位于米勒山脉的宁录群岩组包括沉积岩、火成岩和中太古代（2.98Ga）正片麻岩，沙克尔顿地区保存着古元古代的长英质正片麻岩。尽管高勒克拉通、阿黛利地、米勒和沙克尔顿记录不同的太古宙一古元古代的地质历史，然而它们一起经历古元古代宁录基德曼（Nimrod-Kimban）造山变形（1.73~1.69Ga）说明它们在1.73Ga之前相连在一起。

宁录基德曼造山带代表着南极最古老的连续造山带，主要表现为中、高压和顺时针P-T-t的变质作用。其中造山带末的沙克尔顿古太古代岩基达到角闪岩~麻粒岩相，变质峰值温压分别为800和米勒地区达到榴辉岩变质作用，峰值温压分别为700°C和12kbar；阿黛利的Cape Hunter太古代基岩变质温压为500~600°C和6~7kbar，Dumont Durville千枚岩变质温压为700~750°C和4~6kbar。造山作用晚期在阿黨利和高勒普遍存在左旋和右旋剪切应力，如图2中的Mertz剪切带和Kalinjala剪切带。宁录基德曼造山作用终止于大陆碰撞，碰撞的一方为莫森克拉通，另一方可能为卡莫娜——比尔德莫克拉通。卡莫娜——比尔德莫克拉通的大小和形状目前还不清楚，但大量的研究认为这些岩石与澳洲的元古代及劳伦古陆可能具有相关性。

古元古代晚期，莫森克拉通北、西边缘广泛分布岛弧类型岩石，显示为构造作用向俯冲模型转变。随后中元古代早期，整个莫森地区发生中酸性岩浆侵人和喷发，表现为一套韩碱性的非造山带岩浆活动。中元古代中期，北澳克拉通南缘与莫森西缘之间的洋盆开始闭合，北澳克拉通沿着莫森克拉通西缘旋转并碰撞。碰撞形成Albany-Fraser造山带（1.34~1.14Ga），该造山带从澳洲中部的Musgrave地区延伸到东南极的威尔克斯陆块。

中、新元古代时期澳洲南极西缘发生Pinjarra碰撞造山运动(1.08~1.06Ga)，该造山作用发生在北安普敦和Mullingarra杂岩体中的中元古代中期副片麻岩，变质作用达到麻粒岩相条件，构造运动晚期及之后有岩浆侵入并持续到。该碰撞作用认为西澳南极与克罗恩(Crohn)克拉通发生碰撞拼合，克罗恩克拉通（图1）的绝大部分地区位于南极冰川之下，露头主要包括伊丽莎白公主地斯科特冰西海岸和査尔斯王子山脉最南边的岩石，具有太古宙的基底岩石和年轻的盖层。克罗恩克拉通造山作用之前的岩石特征和地质历史与莫森克拉通并不相同，南极奥布鲁切夫山的太古代正片麻岩和西澳西南地区的岩石具有Pinjarra造山带相应的年龄，该造山带的露头有限，不过得到了两侧的中、新元古代的沉积盆地的支持。

莫森克拉通西边缘长期的构造活动伴随着与克罗恩的碰撞缝合而停止，然后在之后300Ma都保持稳定的环境，这个时期南极是罗迪尼亚联合古陆的一部分。构造活动重新开始于成冰纪（Cryogenian），与之前的挤压环境不同，现在主要表现为伸展作用。罗迪尼亚时期南极地区的伸展作用开始的证据主要保存在澳洲和劳伦古陆。澳洲的伸展作用标志为0.83Ga加德纳岩墙和同时代的阿德莱德褶皱带大陆溢流玄武岩。该伸展作用导致南极澳洲与一古陆进行分裂，并形成太平洋，分裂的另一块体多数认为是劳伦古陆，也有人认为是卡莫娜比尔德莫克拉通。

——任江波、邓希光、杨永

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