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二叠纪古地理

 二叠纪(260Ma)古板块再造图

古地磁数据---全球古地磁数据库GPMDB; Scotese,1997; 朱日祥等,1998; 方大钧等,2001; 黄宝春等,2008; 李朋武等,2012. 裂谷系和地幔柱----Nikishin et al,2002; Kuzmin et al., 2010; Courtillot et al., 2003.走滑断裂系---Angiolini; 造山带--- Golonka J., 2011, Scotese,2002; 上地幔低速带---Torsvik et al., 2008.
 
晚二叠世270-250Ma)全球古地理环境恢复图
陆表海及高低地--- Golonka,2011; Scotese,2002;古气候带--- Tabor,2008;冰盖 --- Blakey,2011
 
二叠世(270-250Ma)全球沉积岩相图
岩相据Chumakov & Zharkov,2002; Golonka,2000。冰碛岩分布据Tabor,2008
 
晚二叠世(270-250Ma)全球源岩分布图
IHS(2009)数据库;AAPG2013 
 
二叠纪(260Ma)全球典型古生物分布图
据全球古生物数据库Paleobiology Database 

泛大陆330Ma开始逐渐聚合,形成于劳伦大陆、波罗的、西伯利亚、冈瓦纳等大陆持续向北纬地区运动过程中。西伯利亚在晚古生代还持续地发生顺时针转动 (Smethurst et al., 1998)。晚二叠(约250Ma)泛大陆规模达到最大,东缘出现新洋壳(Scotese, 1997; Torsvik,2002;王鸿祯等,2006)。劳亚大陆及其周围具有中亚造山带(Abrajevitch et al., 2007;Yakubchuk,2004)、乌拉尔造山带(Levashova et al., 2007)、华力西-阿巴拉契亚造山带(Collins,2003)、秦岭-大别造山带(王清晨等,1989)、天山-突厥造山带(李锦轶,2004)、索伦山造山带(孙德有等,2000)和泰梅尔造山带(Torsvik et al.,2002),这些造山带造成泛大陆的最终拼合。泛大陆聚合过程中,全球所有板块并未同时聚合。
二叠纪,古亚洲洋盆(蒙古-鄂霍茨克洋)持续收缩关闭,古特提斯洋向北俯冲,基默里陆块群开始从冈瓦纳大陆裂解,向北运动,其南侧的新特提斯洋开始扩张。塔里木、华北、扬子和阿穆尔等陆块群处于古亚洲洋和古特提斯洋之间。华北和阿穆尔陆块间发育有双向俯冲的索伦洋。华北和扬子陆块间发育秦岭洋。西伯利亚板块持续的向南运动,板块自身同时顺时针旋转,造成蒙古-鄂霍次克洋向北的俯冲。泛大陆外围被泛大洋环绕,两者之间出现巨大规模的俯冲带(Torsvik et al., 2002)。泛大陆聚合后,板块之间的位置通过走滑断裂进行调整,如劳亚大陆与冈瓦纳大陆间,发育规模巨大的左旋走滑断裂系;西伯利亚板块、波罗的板块、哈萨克斯坦板块、准噶尔地体和塔里木陆块等中亚地区,也通过大型左旋走滑断裂调整。
泛大陆聚合过程中,大陆内部发育多个地幔柱和裂谷系(Nikishin et al., 2002)。西伯利亚板块上发育有251Ma的地幔柱,地幔柱的发育形成了西伯利亚裂谷系。塔里木陆块发育有251Ma-272Ma的地幔柱和大火成岩省。扬子陆块上发育约259Ma峨眉山地幔柱,形成了峨眉山玄武岩省。劳伦和冈瓦纳大陆下面发育上地幔柱低速带。
劳亚大陆和冈瓦纳大陆内部均发育有三叉裂谷。北美、波罗的和非洲大陆间发育有北海-北大西洋裂谷系,并逐渐演化成洋壳,最终造成大陆间的裂解。南美和非洲大陆间发育南大西洋裂谷系,造成二板块在侏罗纪的最终分离。非洲大陆内部,阿拉伯板块与非洲大陆东缘发育红海裂谷系,马达加斯加板块与非洲大陆东缘发育索马里裂谷系,后来都演化成洋盆,造成冈瓦纳大陆的裂解。
二叠纪(约260Ma),泛大陆北缘和东缘以及东冈瓦纳大陆的北缘处于浅海-深海环境(Golonka2011Scotese2002)。波罗的、北美板块和哈萨克斯坦板块间为局限海湾。海平面在晚古生代一直处于下降状态,并在二叠纪末达到整个显生宙的最低值(Golonka et al., 2000)。泛大陆周缘的柴达木地体、昆仑地体、华北陆块、阿穆尔陆块和扬子陆块等在晚二叠世均为陆表海环境(Golonka, 2011;Scotese,2002)。基默里陆块群整体均也处于陆表海环境。不同板块间的造山带表现为陆表山脉的特征。冈瓦纳大陆在二叠纪发生大的冰期。晚二叠世,冰川范围逐渐缩小,冰盖主要分布在东冈瓦纳南部,包括澳大利亚板块南缘和整个南极大陆。冰碛岩分布在澳大利亚板块东南缘(Tabor,2008),北半球至今未发现石炭-二叠纪冰川遗迹。
晚二叠世,西伯利亚板块北缘、南极板块和澳大利亚板块南缘较小区域位于寒带。劳亚大陆北部(约N40°-N75°)和冈瓦纳大陆南部(约S50°-S75°)位于温带。该时期的热带气候仅在古特提斯洋北缘和新特提斯洋南缘之间发育,西边以华力西-阿巴拉契亚造山带和非洲北缘的造山带为界,主要包括基默里陆块群,扬子陆块和华北陆块等。泛大陆其余部分主要为干旱带环境(Tabor,2008)。
古地理和古气候带决定了岩相带的分布。二叠纪(约250-270Ma),陆表海环境岩相整体以碳酸岩台地相为主,包括泛大陆北缘、东缘以及东冈瓦纳大陆的北缘以及古、新特提斯洋周缘(Chumakov & Zharkov,2002;Golonka,2000)。位于热带区域的基默里陆块群、扬子和华北等陆块,以白云岩相为主,泛大陆北缘、东缘以灰岩相为主。波罗的地台和印度板块西北缘发育局限海湾,均位于干旱带,发育蒸发岩相。从陆表海往深海方向,沉积深海泥页岩相。非洲大陆内部主要为河湖相碎屑岩沉积。
劳亚大陆内部为河湖相和蒸发岩台地相地层,其南缘的塔里木盆地为河湖相沉积。特提斯周缘的华北陆块、扬子陆块和阿拉伯板块均上沉积碳酸盐相地层。劳亚大陆由南向北处于一个海退的过程。古、新特提斯洋周缘陆块上均沉积浅海碳酸盐台地相地层。冈瓦纳大陆内部的亚马逊、查科-巴拉纳盆地、Majunga 盆地均为陆相砂泥岩沉积,澳大利亚板块内部的BonaparteAustral盆地也以河湖相地层为主,但非洲北部二叠系地层缺失,区域整体遭受剥蚀抬升。
整体可以看出,二叠纪,古、新特提斯洋周缘和劳亚大陆整体以海相碳酸盐岩沉积为主,冈瓦纳大陆内部以河湖相碎屑岩沉积为主。
二叠纪末,生物大灭绝事件提供了丰富的有机质来源,但海平面在晚古生代一直处于下降状态,并在晚二叠世达到整个显生宙的最低值。二叠纪有机质来源丰富,烃源岩的发育主要受有机质保存条件的限制。烃源岩主要形成于板块边缘的浅海-半深海环境和板块内部的半深湖-深湖环境中。其分布具有以下规律:1)新特提斯洋南缘的被动陆缘盆地中,如阿拉伯盆地、澳洲西北缘的盆地。烃源岩形成在浅海碳酸盐岩台地相中。其中,阿拉伯盆地的烃源岩中,干酪根类型以Ⅱ型为主,发育少量的Ⅰ型干酪根,有机质多来源于海相浮游生物,有机质丰度较高,烃源岩品质较好;澳大利亚西北缘的被动陆缘盆地烃源岩,干酪根类型以Ⅱ型为主,发育少量Ⅲ型干酪根。2)泛大陆中部裂谷盆地,如西西伯利亚盆地、冈瓦纳内部的查科-巴拉纳盆地等。西西伯利亚盆地烃源岩沉积在浅海-半深海环境,干酪根类型以 1`Ⅱ型为主。冈瓦纳内部的烃源岩多沉积在河湖相环境中,干酪根类型偏Ⅲ型。3)稳定板块上克拉通盆地,如华北陆块上的鄂尔多斯和渤海湾盆地、扬子陆块上的四川盆地、波罗的板块上的巴伦支海盆地、莫斯科盆地、第聂伯河顿涅茨盆地等。其中,扬子和华北陆块上的烃源岩,沉积在海相碳酸盐岩中,干酪根类型以Ⅱ型为主。波罗的北缘的烃源岩沉积在碳酸盐岩台地相中,干酪根类型以Ⅱ型为主。波罗的内部的烃源岩沉积在半深湖-深湖环境,干酪根类型为Ⅱ-Ⅲ型。
烃源岩层系主要是下二叠统,分布在劳亚大陆北缘、特提斯洋周缘以及冈瓦纳大陆内部和澳大利亚东部。二叠纪烃源岩以海相沉积环境为主。
二叠纪时,由于地壳运动强烈,自然地理条件发生急剧变化,生活环境的迅速变化,又促进了生物界的大变革。植物界除了由石炭纪延续下来的石松类、有节类、真蕨类、种子蕨外,二叠纪后期出现了松柏、苏铁等植物,开始出现了中生代植物的面貌。植物的气候分带和地理分区与石炭纪相似。不过在植物的地理区划方面有了进一步的划分。由于在我国、朝鲜及东南亚一带出现了以大羽羊齿为代表的独特植物群,因而将上述地区划分出来称为华夏植物区。与植物密切相关的昆虫类有了新的发展,与石炭纪巨大而单纯的昆虫群不同,形体变小、种属增多。脊椎动物中的两栖类仍很繁盛,主要分布在华力西-阿巴拉契亚造山带间。同时,出现了原始的爬行类。海生无脊椎动物以珊瑚、腕足类和菊石类最重要。其中,早二叠世,珊瑚、腕足类和菊石类主要分布在1)泛大陆西缘(北美和南美洲板块)的浅海环境中;2)劳亚大陆内部(波罗的板块)的浅海环境中;3)劳亚大陆北部(西伯利亚板块)的浅海环境中;4)特提斯周缘的浅海环境中。海百合和苔藓虫十分繁盛。

本文据(李江海、姜洪福等,2013,全球古板块再造、岩相古地理及古环境图集。地质出版社,2013)修改补充
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