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丁林(研究员 )
中科院青藏高原研究所 大陆碰撞与高原隆升重点实验室
中科院青藏高原地球科学卓越创新中心
大陆板块“聚散史”
3.6亿年前
晚石炭世 地球上的两个超级大陆
在距今约3.6亿年前的远古时期,地球上仅存在两个超级大陆,两者之间是广阔的古特提斯大洋,类似今天的太平洋。
北半球——劳亚大陆
位于北半球的超级大陆称为劳亚大陆,由现今北美大陆、格陵兰岛以及欧亚大陆的北部组成;
南半球——冈瓦纳大陆
位于南半球的超级大陆称为冈瓦纳大陆,包括今天的南美洲、非洲、印度、澳大利亚、阿拉伯和南极等大陆。
冈瓦纳大陆是当时地球上最大的大陆聚合体(超级大陆),共覆盖地表超过1亿平方公里的面积,占地球表面积逾20%。在寒武纪晚期到奥陶纪早期,冈瓦纳大陆的范围甚至从南极(北非地块)直到赤道地区(澳大利亚大陆)都有分布。
3.2亿年前
晚石炭世 南北合体——盘古联合古陆
在距今约3.2亿年前(晚石炭世),南方的冈瓦纳大陆与北方的劳亚大陆聚合并形成当时地球上唯一的联合古大陆—Pangea(有中文文献将其译为盘古联合古陆)。
3亿年前
聚散离合——大解体
大约稍晚些时候(距今约3亿年前)联合古大陆开始解体:北方的劳亚大陆一分为二,分别是北美大陆和欧亚大陆;
而南方的冈瓦纳大陆则像从高处跌落的瓷盘,彻底解体——除南美洲、非洲、印度、澳大利亚、阿拉伯和南极几个大陆块外,还包括众多的小陆块。
漂洋过海的羌塘和拉萨
羌塘和拉萨就是南方冈瓦纳大陆解体后其中的两个小陆块,这两个小陆块的特殊性在于冈瓦纳大陆分出的其他大陆/地块的古地理位置都已获得精确限定,然而羌塘和拉萨的属性和来源一直没有很好限定。
最新研究表明,羌塘和拉萨从冈瓦纳大陆分离后,漂洋过海,跨过宽广的特提斯洋,从南半球漂移至北半球,经过漫长的旅程最后加入了欧亚大陆,最终成为组成青藏高原的两大核心地体——羌塘地块和拉萨地块。
羌塘地块、拉萨地块与冈瓦纳大陆、劳亚大陆的关系及古地理重建(a)距今2.1亿年;(b)距今3.0亿年
从冈瓦纳大陆启航最早的北羌塘地块
“冈瓦纳大陆”这个名词最初是由奥地利地质学家修斯(Eduard Suess)在《地球的面貌》(The Face of the Earth)一书中提出的。冈瓦纳大陆是一个远古时期存在于南半球的古大陆,也称南方大陆,它因印度中部的冈瓦纳地方而得名。
北羌塘的身世之谜
学界当前对于冈瓦纳大陆的几个主要块体组成并无异议,然而,对于一些微型地块(或陆块)的来源却存在较大争议。南羌塘来自冈瓦纳大陆已是公认。
但北羌塘地块的来源及其漂移历史一直争议很大:一些学者认为,北羌塘地块来自北方劳亚大陆,然而还有一些学者认为北羌塘地块在晚古生代时期就已从冈瓦纳大陆裂解出来。
甚至还有观点认为北羌塘地(与南羌塘地块一起)与当时的华北地块、塔里木地块、扬子地块以及其他一些岛陆共同组成中国古大陆的主体,与劳亚大陆和冈瓦纳大陆“三足鼎立”。
“走走停停”的拉萨地块
2.1亿年前
犹豫不决的“拉萨地块”
拉萨地块在早—中三叠世和晚三叠世时期(距今2.4—2.1亿年前)古纬度分别位于南半球16.5°S和18.4°S,长时期徘徊在南半球,显得“犹豫不决”,但也证明拉萨地块在早三叠世也已从南半球的冈瓦纳大陆裂离出来并位于南半球中—低纬度地区。
1.8亿年前
早侏罗世——从南向北,越过赤道
随后拉萨地块缓慢向北漂移,在距今1.8亿年时继续向北漂移至南纬3.7°S附近,早白垩世(距今1.2亿年前)已经到达位于北纬13.1°N的位置。拉萨地块此时已经越过赤道,并与位于北半球的羌塘地块完成了块体间的拼贴过程。
8000万年前
印度次大陆,我还在等你
距今8000万年时,非洲大陆已经向北漂移,且印度次大陆漂移至10°S—30°S范围。
拉萨地块还在北半球约12 °N,在整个白垩纪,显得有点“裹足不前”,一直在北半球12°N左右徘徊。它在等待一个同伴——印度次大陆。
“急速追赶”的印度次大陆
印度次大陆(及其次大陆最北缘的喜马拉雅部分)在晚侏罗世从冈瓦纳大陆分离后,开始向北快速漂移,并急速追赶拉萨地块。
6500万年前
早新生代
初次的碰撞
距今6500万—6000万年前,印度次大陆已经在北纬13度附近与欧亚大陆最新南缘(拉萨地块)发生初始碰撞,随后拉萨地块与印度次大陆一起漂移到目前的位置——北纬30度。
青藏高原——在碰撞中诞生
印度-欧亚大陆碰撞也被认为是距今5亿年以来地球历史上发生的最重要的造山事件。尽管地质历史上曾经发生过多次大洋关闭以及大陆碰撞,但唯独印度次大陆与欧亚大陆的碰撞引起了大面积的地表隆起。这种碰撞和持续作用,其影响范围远远超越了青藏高原,甚至波及中亚腹地、东南亚和中国东部地区。
根据近10年我国境内雅鲁藏布江缝合带的研究资料,国内科学家首次提出印度次大陆与欧亚大陆的碰撞时间要更早,起始时间很可能在距今6 500万年前,碰撞首先从中部开始,然后分别向西构造结和东构造结穿时性封闭。
因此,可以想象,一个数千公里长的大陆碰撞带,如印度次大陆与欧亚大陆的碰撞,其碰撞将是穿时的,从最初的碰撞到系统内所有洋壳消失后的全面碰撞,可能要持续几十个百万年。
丁林 中科院青藏高原所研究员, 中科院大陆碰撞与高原隆升重点实验室主任。博士, 构造地质学专业。毕业于北京大学。
文章节选自:
丁林, 李震宇, 宋培平. 青藏高原的核心来自南半球冈瓦纳大陆. 中国科学院院刊, 2017, 32(9): 945-950.
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——《中国科学院院刊》第9期发布
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