中新元古代华北古陆与柴达木古陆的关系

古陆与古陆之间的关系，历来是地质学家及相关学科的学者们感兴趣的问题。正是注意到了大西洋两海岸线轮廓的相似性，才萌生了“大陆飘移学说”，才有后来板块构造理论的诞生，才给地学界乃至整个科学界带来了革命性发展。许靖华（1985）认为，“板块构造理论”可以和爱因斯坦的“广义相对论”并驾齐驱，同是人类科学发展史上的里程碑，这绝非夸大其辞。美国政府花巨资支持深海钻探计划，正是板块构造理论具有巨大的科学价值的体现。板块构造学说从海洋走向大陆之后，它使许多难以理解的问题迎刃而解，如相距很近的地区的古生物却有天壤之别，这用槽台学说是难以解释通的；但也遇到了许多困难，如现在讨论的板块（古陆）边界及位置问题就是棘手的问题之一。古陆之间相对位置的确定，是判定板块运动是否存在的关键，是厘定不同类型古陆边缘并查明与之相关成矿系统及组合的基础。研究表明，寒武纪中国华南与华北两大陆块是两个相距很远的陆块，后者古纬度为南纬36.42°，前者则在赤道附近（+4°），二者相距达4000km（吴汉宁、刘椿、钟大赉等，1990）。如果考虑华北与华南古陆之间存在经度差，它们相距可能还要远些。寒武纪以后，古地磁资料相对丰富而准确，这为我们研究古大陆位置提供了良好的前提。但寒武纪以前，地块经历复杂，有较复杂的变质与变形，古地磁资料少而零散，且不准确，造山带中前寒武纪地块更是如此，人们还难用古地磁方法确定其位置。华北古陆在十分漫长的前寒武纪地质历史演变过程中，到寒武纪时是从何处以何种方式移至赤道以南36°地区的？而华南又是从何处于寒武纪时漂至赤道附近的？二者是否相连过？是否有所谓的开合历史？所有这些问题很难用古地磁来解决。但是大量的地质研究表明：全球各大板块在古元古代末业已基本形成，嗣后，其海盆面积基本未变，海水和地壳成分基本未变，这多少给我们提供了些研究上述陆块相对位置的基础。更重要的是，若将古地磁资料和沉积环境结合起来考虑，有可能寻觅出古陆在前寒武纪的部分踪迹。因此，可以说在现有科学技术条件下，古地磁仍是揭示前寒武纪地质历史演化的重要手段（Condie,1989；Walker,1983；Jacobs,1987）。

需要说明的是，柴达木、塔里木、扬子古陆包括中祁连以及散布于北祁连西段中的微陆块，根据前人的研究成果（高振家，1983，殷鸿福，1989；马瑞士，1993；刘训，1997），是将它们作为同一块体对待的，它们和澳洲板块有亲缘性（张玲华，1995），而阿拉善地块包括龙首山陆块则是华北古陆的一部分（黄汲清等，1945,1955,1985；李春昱，1975；夏林圻，1997；冯益民，1996；左国朝，1989），甚至北祁连火山岩之下的中下地壳也和华北古陆有亲缘性。前已述及，白银岛弧基底就属华北古陆边缘的一部分，其中的中酸性岩石具有与华北古陆基底相同的地球化学性质（夏林圻，1997）。所以，现利用华北与华南板块的一些古地磁资料，再结合本区所获的部分古地磁资料，来讨论本区古陆的相互关系。

一、中祁连西段与华北古陆古地磁对比

钱家骐、宫保军等（1986）将中祁连西段的中新元古界作了较深入的研究，其中包括古地磁学研究。他们的工作富有开创意义。在造山带中测定了许多古地磁数据。利用岩石序列及组合，古生物群落、古地理资料划分了地层层序，进行了地层对比，并对所获的古地磁资料进行验证，据其和地质资料的吻合程度，提出了一批可供利用的古地磁数据，现列于表3-1。

表3-1　古地磁极、古纬度对比表

续表

古地磁数据表明：中祁连中新元古代在北纬54°至0°之间，因为本区中新元古界碳酸盐岩十分发育，藻和叠层石十分丰富，在青白口纪下部紫红色碎屑岩中夹有石膏等蒸发岩类，说明其总体上是一个温暖、清洁的浅海环境，应位于30纬度以内（刘宝珺，1979），上述之中祁连中、新元古代部分地层的古纬度范围明显偏高，与沉积建造所反映的古环境不相吻合，属“不可靠”数据。

从表3-1中，可大略估计出：长城纪中祁连陆块位于赤道附近，到蓟县纪，向北东运移，靠近北半球中纬度地区，青白口纪再折回赤道附近后又向北漂移，到震旦纪则徘徊于北半球低纬度地区；华北板块长城纪主要在北半球低纬度地区作斜向运动，与中祁连地块相比，运动幅度较大，蓟县纪摆动于赤道两侧，青白口纪又向北东漂移，震旦纪时大幅度向南半球运移，到寒武纪，已运移至南半球36.42°（表3-2），与此同时，华南古陆及柴达木北缘的中祁连古陆则位于赤道以北的低纬度地区（15°～4°）。上述这些古陆不同的运动轨迹，生动说明两大古陆在中、新元古代就分属不同的古陆，有着不同的运动历程。

二、古生代以来两块体的运动历程

到古生代早期，上述两大块体连同澳大利亚陆块、塔里木陆块、西伯利亚陆块沿赤道两侧低纬度地区呈近东西向排列，尔后运动的总趋势是上述各陆块由纬线排列状态顺时针旋转、漂移、调整至沿子午线排列的状态，即现今的状态。顺时针旋转、漂移过程中，它们本身或其之间或“分”或“合”，演化出了一幅幅波澜壮阔的地史画卷。

华北和华南块体寒武纪以来古地磁数据见表3-2，据此绘制出的华北和华南块体古生代至中生代古地磁极移曲线（图3-1）及古纬度变化曲线（图3-2）。从这些资料中可以看出：华北地块自寒武纪开始，从南半球的中纬度地区向北半球中纬度地区旋转和漂移，并且这种北向运动贯穿于整个古生代和中生代，纬度变化达80°之多，约相当于从日本横滨到美国旧金山的距离。

表3-2　华北与华南块体古地磁数据表（古纬度值以太原和峨眉为参考点换算）

据吴汉宁等，1990。

图3-1　华南和华北块体古生代至中生代古地磁极移曲线

图3-2　华北、华南（扬子）块体古纬度分布变化

（分别以太原、峨眉为参考点）虚线为推测变化趋势

奥陶纪时，华北板块古纬度为3.95°，志留纪为0°，表明其有从南半球中纬区向赤道快速移动的特点，移动距离达4000km，移动速率高达8cm/a，而此时华南块体则在赤道附近踟蹰不前。塔里木板块震旦纪时古纬度为±8°，寒武纪时为4°，奥陶纪时为2.5°；中祁连陆块震旦纪时如前所述也处于北半球低纬度地区，表明二者均与华南陆块有着共同的运动特点。早古生代晚期，在北祁连地区，华北板块和华南板块发生碰撞造山，且有大量碰撞型花岗岩形成，使二者焊接在一起，除大量碰撞花岗岩形成之外，还形成巨厚的老君山磨拉石建造，从区域上看，与祁连地区剧烈的碰撞造山作用形成鲜明对照的是，有资料表明秦岭此时却未见造山作用发生，一直到晚古生代晚期才碰撞造山，这就是有人将秦岭称之为海西印支造山带的原因（杨子华，1997）。华南板块古生代到晚二叠世再到中三叠世古纬度也改变了25°，向北快速移动了2700km，移动速率达8cm/a，而从石炭纪直到中生代末，华北板块总共才向北移动了约3000km，移动速率仅为1.4cm/a，华南的快速北移，华北板块的缓慢北移，致使前者追上后者，在秦岭区发生碰撞，在祁连地区表现为板内A型俯冲，二者晚古生代以来的共同北移，致使华北与华南板块与西伯利亚板块碰撞焊接，至此欧亚板块已基本形成。

虽然上述研究由于受技术和地质复杂程度的影响，还不够精确，但却大致提供了华北与华南两大块集群自中元古代以来的运动历程，或多或少地也说明了此二者不同阶段漂移、旋转及运动速度特点，大致说明了它们碰撞的时间。以上研究表明，那种认为华北与华南原本是同一板块的观点，那种认为华北板块与柴达木—中祁连原本是同一板块的观点，是不可取的。最近，北京大学气象学家钱维宏撰文探讨地质问题，他通过研究地球固体核、岩浆圈层和地壳之间的动力耦合关系，认为各圈层间的角动量交换和作用，形成了流体相对于固核的加快旋转，使得流体外地壳分离和漂移，北半球分离的板块向东南漂移，南半球分离的板块向西北移动，这就是大陆漂移具方向性的原因，该过程具旋迥性特点。这一认识对我们研究地球早期板块移动规律是有启发意义的，尽管一般认为地球板块运动的最根本的动力在于地球内部，在于地幔物质的不均一性（欧阳自远，1985）。