2024年8月，国际著名学术期刊Geological Society of America Bulletin上发表了成都理工大学沉积地质研究院、沉积与生物地球化学国际研究中心李超教授团队韩雨樾博士后与成都理工大学地球科学学院冉波教授最新研究成果“The Cambrian collision of the Yangtze Block with Gondwana: Evidence from provenance analyses”。韩雨樾博士为论文第一作者，冉波教授为通讯作者。

研究背景

在地球漫长的演化历史中，特提斯洋的开启与闭合总是与古大陆聚散、超级地幔柱发育和巨型造山带隆升形成等重大地质事件具有密切的成因联系。因原特提斯洋演化距今年代的久远以及后期的构造活动破坏导致有效地质证据呈碎片化保存，这使得对原-古特提斯洋的聚散过程及动力学机制的认识明显滞后于对新特提斯洋开启和闭合过程的认识。前人研究已经表明，扬子板块经历了原特提斯洋消亡和古特斯洋开启两个演化阶段，其早古生代沉积的碎屑岩系是冈瓦纳古大陆演化的重要信息载体。但前人研究多侧重于恢复扬子板块在冈瓦纳古大陆中的具体位置，对于扬子板块何时与冈瓦纳古大陆完成聚合这一关键科学问题缺少讨论。

论文选择了四个高分辨率沉积剖面作为研究对象。通过使用单矿物地球化学和锆石 U-Pb 年代学进行综合分析，对扬子板块埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期的碎屑岩进行了详细的物源分析。通过分析源-汇系统和重建扬子地块构造属性转变的具体时间，厘定了扬子板块和冈瓦纳大陆完成聚合的精确时间，同时也为扬子板块自身沉积-构造演化历史提供了新的证据。

碎屑锆石年代学物源分析

扬子板块北缘下寒武统碎屑锆石年龄核密度估计图显示，下寒武统碎屑岩中碎屑锆石的年龄分布主要集中在950-720Ma、650-500Ma以及2100-1600Ma几个明显的年龄峰上，且锆石的形态特征表明上述碎屑物质经历了长距离搬运或沉积再循环的改造。同时，从筇竹寺组到沧浪铺组组，锆石年龄峰值分布的变化不大，表明扬子板块北缘早寒武世自筇竹寺组沉积期开始物源区没有发生显著的变化。

图1. 扬子板块北缘下寒武统碎屑锆石U-Pb年龄核密度估计图汇总

碎屑锆石年代学约束构造转换时间

论文汇收集整理了扬子板块北缘埃迪卡拉-寒武纪转折时期碎屑岩地层的碎屑锆石数据，基于Cawood et al. (2012)所建立的方法判别了灯影组(三段)、筇竹寺组以及沧浪铺组沉积期的大地构造背景。灯影组样品分布相对分散，但累计曲线整体呈现超过150Ma后出现快速累计的特征，表明灯影组沉积期研究区大地构造属性为伸展背景。筇竹寺组样品累计曲线分布相对集中，无论筇竹寺组上段还是下段的样品均落入了碰撞或汇聚的区域中，表明筇竹寺组沉积期研究区已经处于挤压的大地构造背景。沧浪铺组样品再次呈现相对分散的分布特征，但多数落入碰撞或汇聚的区域中，表明沧浪铺组沉积期研究区整体仍以挤压的大地构造背景为主。上述分析表明，扬子板块北缘在灯影组沉积期处于伸展的构造背景，而自下寒武统筇竹寺组沉积时可能已经处于挤压的构造背景且一直持续到沧浪铺组沉积晚期。

图2. 扬子板块北缘不同岩石地层单位碎屑锆石结晶年龄与地层沉积年龄差值累计曲线判别图

科学意义

文章建立了早寒武世冈瓦纳大陆与扬子板块关系演化模型，碎屑锆石年代学以及元素地球化学分析表明，扬子板块与冈瓦纳大陆的初始碰撞可能发生在~526 Ma，这标志着冈瓦纳大陆北部区域的快速聚集，并可能也是原型特提斯海关闭的重要指标。同时，扬子板块北缘从晚新元古代到到早古生代经历的从伸展到挤压的构造演化过程，可能为理解扬子板块自身内部的构造-沉积演化历史提供了新的证据。

图3. 早寒武世冈瓦纳大陆与扬子板块关系演化示意图

论文信息：

Han, Yuyue, et al. "The Cambrian collision of the Yangtze Block with Gondwana: Evidence from provenance analyses." Geological Society of America Bulletin (2024).