Rodinia超大陆旋回与华南新元古代成锰作用

何志威，周 高，孙 科

（贵阳矿业开发投资股份有限公司，贵州 贵阳 550025）

Rodinia超大陆旋回与华南新元古代成锰作用

何志威，周 高，孙 科

（贵阳矿业开发投资股份有限公司，贵州 贵阳 550025）

中—新元古代，华南陆块新元古代南华纪地层中所形成的锰矿床大多集中在700 Ma左右，与Rodinia超大陆全面裂解时期一致。锰矿的成矿作用与晋宁运动后华南陆块大规模裂解事件密切相关，显示构造环境由挤压向拉伸的转变，这正是全球Rodinia超大陆裂解的表现形式。从同位素地质年代学、大地构造、沉积环境方面探讨了该时期的成锰作用，认为其与Rodinia超大陆旋回事件的关系密切。研究区的锰矿探矿工作可以沿Rodinia超大陆裂解时期华南陆块形成的一系列裂陷槽及同沉积盆地开展，为锰矿的找矿工作提供了思路。

新元古代；Rodinia超大陆旋回；成锰作用；华南陆块

Rodinia （罗迪尼亚）超大陆形成和裂解是新元古代最重要的超级大陆事件之一。而超大陆的形成和裂解过程都伴随着强烈的岩浆活动、造山运动、火山—沉积作用、地幔柱上涌及成矿作用等，因此，对Rodinia超大陆的研究备受瞩目，这对于探讨前寒武系全球构造演化、岩石圈结构和地球系统的调整及成矿作用具有非常重要的意义［1］。近年来大量研究扬子陆块东南缘新元古代锰矿床的文献表明，锰矿床的成矿时代集中在700 Ma左右，这一时期正处于晋宁造山期后统一的华南古陆再次分离的重要时期，其大地构造运动特征和时代完全可与Rodinia超大陆裂解进行对比。陆松年［2］认为：Rodinia超大陆的形成与裂解制约着元古宙及后期矿产的形成与分布，且地史中矿床形成的峰期与超大陆事件在时间上有很好的耦合性；沈保丰等［3］提出新元古代华南地区的铁、锰、磷等矿床主要产于超大陆裂解阶段的裂谷盆地边缘浅海环境等。本文以超大陆演化与矿床形成时空关系研究为视角，探讨Rodinia超大陆旋回与新元古代华南扬子陆块东南缘湘黔渝成锰作用的关系。

1 Rodinia超大陆与华南陆块的演化

1.1 Rodinia超大陆旋回

Rodinia超大陆的形成和裂解控制了新元古代全球构造演化特点，制约着前寒武纪矿床的分布［1］，于1100 Ma的格林威尔造山作用期间通过古老克拉通之间的相互拼贴作用而形成。Hoffman［4］认为Rodinia超大陆的聚合发生在1 300 ～ 1 000 Ma，基本形式表现为早期弧—陆碰撞和晚期陆—陆碰撞，并在1000 ～ 900 Ma发生伸展作用［5］。西澳大学的Li［6-7］通过研究也得出了相类似的结论。Rodinia超大陆存在时间约300 Ma［8］，裂解的时间尚有争论，普遍认为Rodinia超大陆裂解始于830 Ma左右；全面裂解时间700 ～ 780 Ma左右，主要表现为非造山岩浆活动、大规模基性岩墙群侵位及大陆裂谷的爆发等［4，8-9］。

Rodinia超大陆的破裂可能涉及两次裂谷事件：750 Ma左右沿着劳伦古陆西缘发生裂谷作用，使东冈瓦纳陆块（澳大利亚、东南极、印度、卡拉哈里等陆块）与劳伦古陆分离，形成太平洋；615 Ma沿着劳伦古陆东缘发生裂谷作用，使巴西、亚马孙、刚果、西非等陆块与之分离，其过程具有明显的时、空分布不均一性［5］，地幔柱可能是导致超大陆裂解的主要机制［10］。劳伦、Baltica和Siberia古陆的分出以及东、西冈瓦纳陆块群的移离为Rodinia超大陆裂解的主要表现。冈瓦纳大陆（Gongwana）及古太平洋的形成是Rodinia超大陆裂解的直接结果［4］，见图1。

1.2 华南陆块的演化

近来，越来越多的学者将华南陆块作为Rodinia超大陆的一部分进行研究［11-12］。Li通过对中国华南陆块的研究，认为华南陆块应位于劳伦古陆与澳大利亚—东南极之间，进一步完善了SWEAT假说［6-7］。郝杰［13］等认为促成Rodinia超大陆聚合的“格林威尔造山事件”不应局限于发生在北美加拿大的造山运动，而应是发生在全球范围内中元古代晚期的所有造山运动。2003年10月在杭州举行的“Rodinia超大陆的聚合与裂解”学术交流会：认为华夏地块和扬子克拉通中元古代末“晋宁—四堡”造山带的形成及晋宁期后（800 ～ 600 Ma）裂谷盆地的形成演化可以分别与Rodinia超大陆在新元古代时期的聚合与离散对比［14］，他们分别是Rodinia超大陆聚合与裂解过程的重要组成部分，奠定了华南陆块在Rodinia超大陆重建研究工作中极其关键的地位。

图1 罗迪尼亚碎裂形成一个早期冈瓦纳景观

在Rodinia超大陆旋回事件中，中国华南陆块也经历了增生碰撞汇聚和裂解离散两个阶段。华南古陆形成前分别是扬子古陆和华夏古陆两个独立的块体，其间为南华狭窄洋盆和一些微陆块。在中元古代扬子古陆东南缘为活动大陆边缘，形成沟—弧—盆体系，沉积了一套深水盆地相细碎屑岩及由基性—超基性岩组成的蛇绿岩套（梵净山群），1 000 Ma左右的四堡运动导致华南洋主体的闭合消亡，扬子古陆和华夏古陆发生碰撞汇聚，直接造成了中元古代与新元古代地层间普遍不整合。扬子古陆和华夏古陆碰撞汇聚作用一直持续到800 Ma左右晋宁运动导致华南古陆的最终统一而结束，形成一条宽百余公里、延伸约1 500 km的弧形造山带，而NE-NEE走向的绍兴—江山—萍乡（简称江绍）的蛇绿混杂岩带代表古华南洋的闭合带或扬子和华夏两大块体的拼合带［15］。也有不少学者认为华南古陆江南造山带的形成标志着Rodinia超大陆的最终形成，是全球性的格林威尔造山运动在我国的具体表现。

统一的华南古陆在800 Ma左右即晋宁期后便又开始裂解，裂解的位置或沿早先拼合带，如绍兴—江山—萍乡断裂带，或沿新生的引张带，表现为非造山岩浆活动，大规模的基性岩墙群的侵位，双峰式火山岩喷发和初始裂谷等地质作用，其裂解过程具有明显的时、空分布不均一性［2］，全面裂解的时间大致于700 Ma左右，华南古陆再次裂解为扬子古陆和华夏古陆。此次裂解事件导致扬子块体和华夏块体上的南华纪和震旦纪—早古生代地层层序、岩石组合差异明显，并对地球大气圈和水圈的二氧化碳循环有严重的影响，改变了新元古代南华纪的全球气候，形成了两次冰川事件，控制着生物圈的演化和岩石圈表层的铁、锰、磷等矿产的沉积。

2 Rodinia超大陆旋回与成锰作用关系探讨

华南古陆内分布有丰富的前寒武纪矿产，其成矿作用与克拉通的形成演化关系密切，换言之，重大的成矿事件与地壳的演化、增生等重大构造事件关系密切。锰矿作为新元古代华南最重要的矿产之一，其储量巨大、潜力可观，为中国矿产资源的可持续供应做出了巨大的贡献。根据目前的同位素年代及岩石学研究证实，华南新元古代成锰作用与Rodinia超大陆的裂解有很大关系，Rodinia超大陆的裂解在锰矿成矿时限、构造演化及成矿环境等方面起到了明显的控制作用。

2.1 成矿时代限制

以往的研究证实，一次重大的地质事件都伴随着一定的成矿作用，构造转折是大规模成矿的动力学机制。前文已述，Rodinia超大陆开始裂解的时间约为830 Ma，全面裂解的时间为700 ～ 780 Ma左右，并涉及两次大型裂谷事件。受到Rodinia超大陆裂解的影响，华南古陆也在晋宁运动期后开始全面裂解，事件约为700 Ma，同时形成大规模的裂谷盆地，此为华南地区重大构造转折时期。而研究表明华南新元古代锰矿的形成时代大多集中在700 Ma年左右：贵州松桃寨郎沟剖面大塘坡组下部凝灰质层的锆石U-Pb年龄662.9±4.3 Ma （MSWD =1.24）［16］；贵州松桃黑水溪锰矿大塘坡组底部凝灰岩锆石U-Pb年龄为667.3±9.9 Ma （MSWD=1.6）［17］；湖南民乐锰矿Rb-Sr全岩等时线年龄为728±27 Ma，表明锰矿形成时代与Rodinia超大陆裂解时限有一致性；此外，中国新元古代南华系南沱冰期与马雷诺（Marinoan）冰期相当，时限约为660 ～ 600 Ma；南华系下冰期（长安+铁丝坳）与斯图特（Sturtian）冰期相当，时限约为750 ～ 660 Ma［18］，说明700 Ma左右华南区域上存在一次大的地质构造事件，可与华南地块从Rodinia超大陆中飘移出来并全面裂解的时间完全耦合，可能是Rodinia超大陆裂解的产物。这暗示着华南新元古代锰矿床的形成可能与Rodinia超大陆的解体有关。表明锰矿的成矿并非单一的成矿事件，他与Rodinia超大陆裂解间存在密切成因联系。成矿时间与裂解时间良好的耦合关系就是年代学方面的证据。

Rodinia超大陆的裂解导致由扬子块体与华夏块体聚合而成的华南联合陆块发生拉伸裂解。强烈的拉张裂陷作用致使扬子陆块东南缘裂陷槽（梵净山—古丈台凹）的形成［19］，并诱发深大断裂（梵净山—古丈深大断裂）及裂谷火山活动。该断裂的北西侧边缘下降形成较宽阔的断陷盆地，南东侧边缘则上升造成狭窄的古岛和半岛，并且断裂两侧的沉积厚度和沉积相环境亦相差悬殊：北西侧湘锰组厚度一般为100 ～200 m，最厚达300 ～ 450 m；南东侧湘锰组厚度一般小于100 m。而湘黔渝边境的新元古代中—大型锰矿床均分布于断裂的北西侧断陷盆地内，且呈线状排列（贵州松桃锰盆地—重庆秀山锰盆地—湖南花垣民乐锰盆地—古丈锰盆地）。贵州铜仁长行坡锰矿，湖南莫家溪—凤凰锰矿，洗溪锰矿等小型锰矿则呈线性分布在该断裂的南东侧。这充分说明Rodinia超大陆的裂解的裂谷作用诱发的深大断裂不仅控制了断裂两侧的岩性、岩相、沉积环境、沉积建造，而且还不同程度地控制和影响着一系列次级断陷盆地的分布和沉积相的展布，并在构造和地形上充当着障壁作用，为锰矿的沉积提供了一个脊槽相间和深浅水相间的良好场所［20］。此外，同生断裂还是深部成矿物质（流体等）进入裂谷盆地的通道，其活动频率与持续时间直接影响矿体的时空分布与矿床规模。

2.2 构造耦合

新元古代Rodinia超大陆的裂解主要表现为非造山岩浆活动、大规模基性岩墙群侵位及大陆裂谷的爆发等。而750Ma左右劳伦古陆西缘东冈瓦纳陆块（澳大利亚、东南极、印度、卡拉哈里等陆块）与劳伦古陆的分离被认为是Rodinia超大陆破裂的一次重要裂谷事件［5］。Li 等在完善SWEAT假说时认为华南陆块位于劳伦古陆与澳大利亚—东南极之间，推测华南陆块可能会卷入Rodinia超大陆此次的裂谷事件中［7］。

扬子地块东南缘除了发育深大断裂外，还发育一系列北东和北北东向的次级小断裂（或地堑盆地）。如贵州松桃锰盆地中主要发育有红石枢纽断裂、三阳断裂、木耳断裂带、杨立掌断裂及西溪堡等规模不等的NNE向控矿断裂系。其中：红石枢纽断层规模最大，直接控制了大塘坡、举贤成锰盆地的展布；三阳断层控制了黑水溪、笔架山成锰盆地的展布；大屋成锰盆地的展布由木耳断裂带控制；杨立掌断裂带控制了杨立掌成锰盆地的展布；西溪堡断裂控制了西溪堡成锰盆地的展布；冷水溪断裂及木耳断裂控制了超大型道坨成锰盆地的展布。而张家界—花垣断裂，麻粟场断裂，古丈—吉首断裂等控矿断裂分布在湘西锰盆地，他们分别控制着民乐锰矿，摩天岭锰矿，古丈锰矿等。

综上诉述，Rodinia超大陆裂解可能为华南新元古代锰盆地的形成提供了一个良好的构造背景。

2.3 沉积环境限制

湘、黔、渝大塘坡式锰矿床（点）的分布大部分受扬子陆块东南边缘之武陵—古丈断陷盆地的控制，多集中分布于该台陷的北东向台凹所造成的半局限断陷盆地中［21］，如贵州松桃锰盆地，重庆秀山锰盆地，湖南花垣民乐锰盆地，古丈锰盆地，其东南侧有构造隆起充当障壁岛，从而与外海隔开，使盆地处于半封闭或半局限状态，形成一个水深、局限、滞流、还原和弱蒸发条件（即非蒸发岩相） 的环境，有利于锰质聚集成矿。而南面的隆起带的控矿条件则逊于武陵台陷，该台隆起在南华世成锰时期处于开阔的浅海斜坡地带，缺乏封闭条件，不利于锰质聚集，目前仅发现一些锰矿点［21-22］。此外，还发现该矿带锰矿的空间分布与成锰期海洋沉积环境中的岩相带有着密切的内在联系，大型锰矿床多位于半局限较深水浅海—浅海斜坡含锰黑色页岩亚相中，中型锰矿床则位于半局限斜坡炭质页岩亚相中，而小型锰矿点则位于深海碳质、硅质页岩亚相中，离古陆较远，陆源侵蚀物质供给不足，处于饥饿状态，沉积层中碳质、有机质明显减少，而硅、铝成分含量较高。

南华裂谷系的沉积学研究表明其具典型裂谷盆地沉积演化特征，新元古代该裂谷盆地地层序列可分为两个冰期和一个间冰期。即以长安冰期为代表的下冰期和以南沱冰期为代表的上冰期，二者之间为大塘坡间冰期［23］。其中下长安冰期的滨浅海沉相积组合及大塘坡间冰期的火山碎屑岩相组合、淹没碳酸盐台地及欠补偿盆地黑色页岩相组合代表了裂谷盆地形成的早—中期阶段；而上冰期南沱冰期的冰积岩相组合及震旦系的碳酸盐岩及碳硅质细碎屑岩相组合反映了裂谷盆地形成得中—后期阶段。该裂谷盆地的岩相古地理演化特征，反映了由陆变海、由地堑—地垒相间盆地变广海盆地、由浅海变深海、盆地由小变大的演化过程［24］。湘、黔、渝锰矿床主要赋存于大塘坡期的锰碳酸盐岩和黑色炭质页岩中。由于冰期结束，冰盖开始融化，导致海平面上升，构成深水相缺氧环境，有利于黑色页岩及锰矿的形成，而之后的南沱冰期又形成一个良好沉积盖层，便于锰矿的沉积压实成矿。

综上所述，Rodinia超大陆裂解严重影响了华南地区的沉积环境及沉积相，对新元古代锰产的沉积起了重要的控制作用。

3 结 论

新元古代湘黔渝锰矿带的形成可能与Rodinia超大陆裂解作用关系密切，Rodinia超大陆的裂解形成的深大断裂控制着锰盆地的时空分布及沉积环境，并可能为锰矿提供了成矿物质来源。

新元古代华南陆块的形成演化与Rodinia超大陆的聚散作用关系密切，作为Rodinia超大陆的一部分，其最终拼合于800 Ma左右的晋宁造山运动，随后便开始裂解。

根据近年来同位素地质年代学资料，发现湘黔渝锰矿的形成年代与华南地块从Rodinia超大陆中飘移出来并全面裂解的时间完全耦合，这暗示着华南新元古代锰矿床的形成可能与Rodinia超大陆的解体具有密切的成因联系。

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The Rodinia Supercontinent Cycle and M anganese Deposit M ineralization of Neoproterozoic in South China Continental

HE Zhiwei，ZHOU Gao，SUN Ke
（Guiyang Mining Investment ＆amp; Development Corperation Ltd.，Guiyang，Guizhou 550025，China）

Meso-Neoproterozoic，The manganese deposit of neoproterozoic strata in South China continental be formed mostly concentrated about 700 Ma，w ith the Rodinia supercontinent cracking period.The formation of these manganese deposits and the jinning movement of south China continental block mass cracking events are closely related，according to tectonic environment by extrusion to stretch，this is global Rodinia supercontinent cracking forms. This article discuss the relationship between isotopic geochronology， tectonic and sedimentary environment in the period of a manganese w ith Rodinia supercontinent cycle of events.Provides a train of thought for the manganese ore prospecting work，manganesedeposit prospecting work in the study area can be along the Rodinia supercontinent cracking period of south China continental blocks to form a series of chasm ic trough and carried out w ith the sedimentary basin.

Neoproterozoic； Rodinia supercontinent cycle； Manganese deposit m ineralization； South China continental

P542.4

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.003

2016-04-17

何志威（1985-），男，湖北仙桃人，在读硕士研究生，研究方向：沉积型矿床，手机：18586839700，E-mail：hzwdzx2011@163.com.