古特斯洋是亚洲众多地块拼贴汇聚过程中形成的最重要的大洋之一,其西部分离于冈瓦纳和劳亚大陆,东部分隔原始亚洲大陆块体与冈瓦纳大陆。古特提洋东部至少涉及两个“洋盆”或者古特提斯洋的“分支”,包括古特提斯洋北支古金沙江洋(勉略洋)和南支龙木错-双湖洋。了解这两个洋盆的演化历史对于理解整个古特提洋至关重要。
古特提斯-金沙江洋作为古特提斯洋的重要组成部分,存在时间至少跨越中古生代-晚古生代,宽度可能超过5000 Km,并最终在冈瓦纳来源的东羌塘地块与其北部的地块(如塔里木和松潘-甘孜地块等)发生拼贴时开始关闭。但该闭合事件的具体时限仍然存在很大争议,不同方法(例如古生物学、古地磁、岩浆学、沉积学、构造学)之间获得的结果差异很大,从晚二叠世-早侏罗世不等,亟需更精确和更直接的限定。
古地磁学可以定量地确定地块在纬度上的漂移演化历史,尤其可以利用地块间古纬度的重叠来确定东-西向大洋的闭合时限。目前,对于古特提斯-金沙江洋闭合相关的古地磁研究,前人已在东羌塘地块获得了一些二叠-三叠纪古地磁数据,可以描述古特提斯-金沙江洋在这一时段的演化框架,大致限定其闭合时间在约240-209 Ma期间。但因缺乏这个关键时段内的有效古地磁数据,古特提斯-金沙江洋更精确的闭合时间还不清楚。
针对这一现状,中科院青藏高原所新生代环境团队颜茂都研究员及其合作者,选取位于东羌塘地块昌都地区治多县附近晚三叠世巴塘群晶屑凝灰岩为研究对象,系统开展古地磁学和U-Pb锆石年代学研究,探讨该地区古地理演化历史。研究揭示了巴塘群晶屑凝灰岩地层上部和下部的U-Pb锆石年代分别为227.7 ± 3.7 Ma和222.5 ± 3.9 Ma(图1),为古地磁数据提供了精细的年代学限定。岩石磁学研究指示,巴塘群晶屑凝灰岩主要载磁矿物为可以携带稳定地磁场的单畴-假单畴(SD-PSD)颗粒磁铁矿(部分样品含少量赤铁矿)(图2);系统退磁分析获得11个采点86个样品有效原生特征剩磁方向(如双极性、通过褶皱和倒转检验及平均掉长期变):地理坐标下平均值为Dg = 62.5°, Ig = 58.7°, kg = 2.6, α95 = 36.2°; 地层坐标下Ds = 38.9°, Is = 51.9°, ks = 45.3, α95 = 6.9°(图3),以及极位置57.6°N,176.4°E(A95=7.8°)和古纬度32.5±7.8°N。结合东羌塘和塔里木地块已有的二叠-三叠纪有效的古地磁数据及其他地质证据,本研究指出,东羌塘地块早二叠世以来持续北向漂移,在约227–222 Ma期间其古纬度已经与塔里木地块完全重叠,指示东羌塘地块与塔里木/松潘-甘孜/义敦地块至少在此时段乃至之前,尤其可能是在约230 Ma期间发生碰撞,古特提斯-金沙江洋在昌都地区开始闭合(图4)。这项工作提供了东羌塘地块约240-209 Ma间的一个关键有效古地磁数据,进一步证实了新生代环境团队2021年初(Guan and Yan et al., 2021)利用昌都地区晚二叠-早三叠世交界时段古地磁数据推测的古特提斯-金沙江洋在约230 Ma期间于昌都地区开始闭合的认识。
该研究成果近期以“New paleomagnetic and chronological constraints on the Late Triassic position of the Eastern Qiangtang Terrane: Implications for the closure of the Paleo-Jinshajiang Ocean”为题,在线发表于国际权威地学期刊《Geophysical Research Letters》。我所在读博士研究生于亮为第一作者,颜茂都研究员为通讯作者。该研究获得“第二次青藏高原综合科学考察研究”专项(2019QZKK0707)、中国科学院战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”(XDA20070201)、中科院青促会项目(Y202023)、国家自然科学基金项目(41988101-01, 41974080, 42164005)和国家留学基金委(CSC,202004910721)等的联合资助。
论文链接:https://doi.org/10.1029/2021GL096902
(新生代环境团队供稿)
图1 研究区位置及地质概况
图2 代表性样品岩石磁学结果
图3 巴塘群火山岩低温(低场)组分方向(a)、高温(高场)组分方向(b, c)等面积投影图及逐步展开褶皱检验(d)
图4 东羌塘地块二叠-三叠纪可靠古地磁极等面积投影图(a),东羌塘地块、塔里木地块、欧亚和冈瓦纳二叠-三叠纪古纬度演化(b)及青藏高原部分地块~241-209 Ma古地理重建(c)