巴西东部圣弗朗西斯科克拉通的里奥萨利特雷火山-沉积序列:记录了西德利亚纪-奥罗西里亚纪时期的构造周期

《Precambrian Research》:The Rio Salitre Volcano-Sedimentary Succession, S?o Francisco Craton, Eastern Brazil: Record of a Siderian-Orosirian tectonic cycle

【字体: 时间:2026年03月04日 来源:Precambrian Research 3.2

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  本文研究巴西Gavi?o微大陆Rio Salritte带,通过地层、结构、地球化学和定年学分析,揭示其早元古代沉积(A层)、2200-2100Ma张性后弧盆地(B层)及碰撞后复理石楔(C层)的三阶段构造演化,支持中非古陆拼接。

  
卡琳娜·G·洛佩斯-米拉(Carina G. Lopes-Mira)| 费尔南多·F·阿尔克米姆(Fernando F. Alkmim)| 克里斯蒂亚诺·C·拉纳(Cristiano C. Lana)
巴西地质调查局(Geological Survey of Brazil - SBG):乌利塞斯·吉马良斯大道(Av. Ulysses Guimar?es),2862号,苏苏阿拉纳(Sussuarana),卡布(CAB),41.213-000,萨尔瓦多(Salvador),巴伊亚州(BA),巴西

摘要

巴西东部的圣弗朗西斯科克拉通(S?o Francisco Craton)基底记录了从古太古代(Paleoarchean)到奥罗西里安时期(Orosirian Period)的复杂生长和变形历史。该区域包含了米纳斯-巴伊亚造山带(Minas-Bahia Orogen)的一部分,这一造山带可能形成于中央非洲地块(Central African Block)的奥罗西里安聚合阶段。中央非洲地块涵盖了南美洲和非洲的圣弗朗西斯科-刚果(S?o Francisco-Congo)、博尔博雷马(Borborema)、跨撒哈拉(Trans-Saharian)、拉普拉塔河(Rio de la Plata)和卡拉哈里(Kalahari)盾状地省。为了揭示米纳斯-巴伊亚造山带的构造机制,我们对加维昂微大陆(Gavi?o microcontinent)的里奥萨利特雷带(Rio Salitre belt)进行了地层学、构造学、地球化学和地质年代学研究。里奥萨利特雷地层由基底沉积单元(A)、中部火山-沉积组合(B)和上部碎屑沉积组合(C)组成。该地层被未知年龄的花岗岩体和辉长岩脉侵入,并被中元古代至新元古代的地层不整合覆盖。里奥萨利特雷地层经历了两次变形:首先是NW-SE方向的收缩,随后是左旋拉伸作用,形成了一个大规模的等向背斜结构,四周被基底抬升所包围。U-Pb锆石测年结果显示,单元A的最大沉积年龄为新太古代(2666 ± 13 Ma),单元C为奥罗西里安时期(1936 ± 21 Ma),而单元B的钙碱性至肖肖尼特岩(calc-alkaline to shoshonitic)变质岩的沉积年龄约为2200 Ma。我们的研究结果表明加维昂微大陆经历了三个阶段的构造演化:单元A代表了2666 Ma之后与大陆边缘相连的内部沉积中心;单元B在2200至2100 Ma期间转变为伸展型弧后盆地;最终,里奥萨利特雷盆地演变成了一个“后陆前”沉积中心,并接收了米纳斯-巴伊亚造山带各组成部分碰撞后积累的碎屑物质。我们的发现支持里奥萨利特雷地层与圣弗朗西斯科(S?o Francisco)、刚果(Congo)和卡拉哈里(Kalahari)克拉通的经典古元古代地层之间存在关联,从而证实了奥罗西里安时期中央非洲古大陆的存在。

引言

巴西和非洲的圣弗朗西斯科-刚果克拉通(S?o Francisco-Congo Craton)基底及其边缘地区形成了米纳斯-巴伊亚造山带(Minas-Bahia Orogen),这是由于21亿至20亿年前较大大陆块体、微大陆以及其间洋内岩浆弧的碰撞作用所致(例如,Alkmim和Teixeira,2017;Bruno等人,2021;Victoria等人,2025;图1)。米纳斯-巴伊亚造山带可能是中央非洲地块(Central African Block,Cordani等人,2013)聚合过程中形成的造山网络的一部分,该地块包括了现今的圣弗朗西斯科-刚果、拉普拉塔河和卡拉哈里克拉通,以及新元古代的巴西利亚诺/泛非洲(Brasiliano/PanAfrican)博尔博雷马(Borborema)和跨撒哈拉(Trans-Saharian)省的基底(图1)。
曾经连接圣弗朗西斯科克拉通和刚果克拉通的陆壳桥保留了米纳斯-巴伊亚造山带的一个完整段,其中包括巴西的巴伊亚造山带(Bahia Orogenic Domain)和加蓬的西中非带(West-Central African belt)(例如,Barbosa和Barbosa,2017;Barbosa和Sabaté,2004;Feybesse等人,1998;Ledru等人,1997;Weber等人,2016;图1)。米纳斯-巴伊亚造山带的南部和北部延伸部分在埃迪卡拉纪(Ediacaran)和寒武纪(Cambrian)期间随着冈瓦纳(Gondwana)的聚合经历了强烈的改造。
巴伊亚造山带由五块太古代地壳组成,从东到西依次为塞里尼亚(Serrinha)、杰基埃(Jequié)、加维昂(Gavi?o)和科伦蒂纳(Correntina)块体,这些块体之间被伊塔布纳-萨尔瓦多-库拉萨(Itabuna-Salvador-Cura?á)带(ISAC Belt)分隔(图1;Barbosa和Barbosa,2017;Barbosa和Sabaté,2004;Barbosa等人,2020)。这些块体在约20.8亿年前发生碰撞,这也是“同运动”变质作用的高峰时期(Peucat等人,2011)。
最初认为加维昂块体是该造山系统的前陆部分,向西和向南延伸至克拉通覆盖层之下,达到克拉通的南端,即圣弗朗西斯科克拉通的NS走向且相对稳定的太古代核心区域(图1;Aguilar等人,2017;Alkmim和Marshak,1998;Alkmim和Teixeira,2017;Ledru等人,1997)。然而,最近的研究(Barbosa等人,2021;Barbosa等人,2020;Cruz等人,2024;Meira等人,2025;Victoria等人,2025)表明,造山带的增生带实际上延伸到了加维昂块体以西。根据这一新观点,加维昂应被视为一个微大陆。
与非洲对应的部分不同,巴伊亚造山带遭受了严重的侵蚀。该地区以太古代基底岩石为主,古元古代岩石记录包括花岗岩岩体及相对较薄的地壳上覆岩层,这阻碍了对造山前后的地质情况进行准确重建。加维昂微大陆保存了大部分古元古代的地壳上覆岩层,其中包括定义其最北端地带的里奥萨利特雷火山-沉积序列(图2)。为了更好地理解米纳斯-巴伊亚造山带的演化过程,我们对里奥萨利特雷带进行了地层学、构造学、地球化学和地质年代学研究。本文首先概述了加维昂微大陆的地质情况,随后探讨了这些发现对米纳斯-巴伊亚造山带演化及古元古代构造历史的意义。

地质背景

圣弗朗西斯科克拉通是一块从太古代到古元古代的大陆地壳,自18亿年前以来基本保持稳定。除了大西洋边缘外,其四周几乎都被埃迪卡拉纪-寒武纪的巴西利亚诺/泛非洲造山带所包围。该克拉通包含了米纳斯-巴伊亚造山带的两个部分:南部的米内罗带(Mineiro Belt)和相邻的铁矿省(Quadrilátero Ferrífero),以及北部的巴伊亚造山带(Heilbron等人,2017;图1)。

新地质图的编制、结构分析、钻芯描述及采样

为了支持我们的地层学和地球化学研究,我们重新整理了现有的地质图(Dalton de Souza和Teixeira,1981;de Paula Garcia等人,2021;Loureiro和Macêdo,2019;Macêdo,2019;Meira,2019;Sobrinho,2019),并结合卫星图像(Landsat 8)和地球物理图(CPRM制作的机载放射性和磁测数据,2009年)以及83个站点的实地考察进行了结构分析,从而编制了岩性结构图。

结果

我们为研究区域编制的岩性结构图(图3)显示,里奥萨利特雷带的整体构造特征是一个长60公里、宽10公里、呈NS走向的等向背斜结构,西侧、东侧和南侧分别由索布拉迪尼奥(Sobradinho)、茹阿(Juá)和库拉尔(Curral)基底抬升所界定。这一结构在东北方向与两个狭窄的等向分支相连,这两个分支沿着NE走向的基底高地边缘发育。

关于里奥萨利特雷带的地层、构造和变质作用

野外调查的结果表明,里奥萨利特雷带的岩性地层框架和地质构造特征最好用Dalton de Souza和Teixeira(1981)的描述来说明。我们的解释在三个方面与他们的观点不同:i) 我们提出的里奥萨利特雷地层的三个独立单元划分;ii) 里奥萨利特雷之后出现的花岗岩侵入体规模明显较小,仅局限于约700米宽的区域。

结论

我们的地质、地球化学和地质年代学研究,结合文献资料,表明定义加维昂微大陆北部里奥萨利特雷带的地层由三个单元组成:A、B和C。单元A代表海洋环境中的碎屑沉积和生物元素沉积;单元B为水成火山-沉积序列;单元C为碎屑楔体。对碎屑锆石的U-Pb测年结果显示,单元A的最大沉积年龄为26.66 ± 13百万年,单元B和C的沉积年龄分别为...

CRediT作者贡献声明

卡琳娜·G·洛佩斯-米拉(Carina G. Lopes-Mira): 负责撰写初稿和概念构思。费尔南多·F·阿尔克米姆(Fernando F. Alkmim): 负责审稿、编辑和资源协调。克里斯蒂亚诺·C·拉纳(Cristiano C. Lana): 负责地质年代分析、方法论研究和数据管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了巴西地质调查局(Geological Survey of Brazil - SBG)的“加维昂块体构造与成矿演化”(Tectonic and Metallogenetic Evolution of the Gavi?o Block)专题项目的资助。我们感谢SBG、里约热内卢联邦大学(UERJ)和巴伊亚联邦大学(UFBA)的同事C. Burgos、E. Macedo、I. Pinho、L. Teixeira、M. Marinho、B. Filho、E. Iza、M. Meira、G. Ferreira、A. Dourado、J. Rodrigues、C. Valeriano和A. Leal在科学和技术方面的宝贵贡献、富有洞察力的评论和建议。特别感谢E. Mota在研究中的协助。
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