震旦纪 Z 635~541.0±1.0

震旦纪(又称埃迪卡拉纪)期间全球存在潘诺提超大陆(也称大冈瓦纳超大陆),包括了当时很多陆块。除了卡拉哈里陆块和一些微型地块外,亚马孙、西非、刚果和圣弗朗西斯科等各陆块于震旦纪早期完成拼合,构成西冈瓦纳大陆,而澳大利亚-东南极洲、印度、西非和卡拉哈里之间仍然存在大洋(Collins and Pisarevsky, 2005)。600Ma前后,全球各板块、陆块整体上向南运动,华北、西伯利亚和印度等远离超大陆主体。劳伦与西冈瓦纳大陆仍在一起,内部较稳定的构造环境成为亚马孙、圣弗朗西斯科、澳大利亚和阿拉伯板块内大型克拉通盆地发育的基础,裂解形成的新洋盆则为西冈瓦纳南缘和北缘、东冈瓦纳东缘和北缘的被动边缘盆地提供了良好的发育环境。

随着莫桑比克洋的闭合,东冈瓦纳与西冈瓦纳拼合(Santosh and Yoshida, 2001),形成了该时期最重要的造山带——泛非造山带(震旦纪(600Ma)全球古板块再造图中东非造山带和巴西利亚造山带)。劳伦和波罗的之间的亚匹特斯洋此时开始扩张,波罗的板块上发育Volyn大火成岩省(震旦纪(600Ma)全球古板块再造图,年龄:545〜580Ma,面积:0.2×106km2)(Elming, 2007; Kravchinsky, 2012)是地幔柱作用的重要证据。劳伦与南美(亚马孙、圣弗朗西斯科和巴西南部)板块间开始发育裂谷系,在劳伦大陆南缘及波罗的西缘出现较多东西走向的基性岩墙群(Kamo, 1994, 1995; Goldberg and Butler, 1990; Svenningsen, 1995)。西伯利亚与劳伦大陆之间的埃吉尔洋(Aegir Ocean)开始扩张,促使西伯利亚板块逐渐远离冈瓦纳超大陆。

震旦纪期间主要有两次冰期:630Ma左右的Marinoan冰期和580Ma的Gaskier冰期。Marinoan期冰碛岩主要分布于东冈瓦纳与西冈瓦纳大陆的周缘位置,而大陆内部没有发现冰碛岩,推测前震旦纪末东、西冈瓦纳主体部分都被冰盖所覆盖。该期冰碛岩之上为盖帽碳酸盐岩,代表海水沉积环境由冷变暖。同时,冰川融化导致全球规模的海侵事件,海平面开始持续大幅度上升,并导致大陆边缘和陆块被海水淹没,主要形成3个大范围的陆棚-浅海区,即冈瓦纳超大陆北缘陆表海、西伯利亚-华北-埃吉尔陆表海和波罗的亚匹特斯陆表海(早—晚震旦世(630〜570Ma)全球古地理环境恢复图)。劳伦大陆西缘和现今圣弗朗西斯科板块位置上发育一个海湾,该海湾由浅海环境发展为前陆环境的深海。Gaskier期冰碛岩分布较局限(Kröner et al., 2006),主要分布于北半球中低纬度的塔里木、澳大利亚及华北和南半球的波罗的、劳伦、西非和南美板块,为山岳冰川沉积。

震旦系地层目前主要保留于前寒武纪克拉通内部,包括北美洲、南美洲、西非、澳大利亚中西部、东欧、西伯利亚、华北和塔里木等地,盆地类型主要为克拉通盆地和被动陆缘盆地。主要盆地或盆地群包括西伯利亚克拉通(东西伯利亚盆地)、澳大利亚中部盆地群(Office, Amadeus, Georgina, McArthur, Polada盆地)、北非(利比亚盆地、阿尔及利亚盆地)、阿拉伯(南阿曼盆地)、印度板块(South Punjab (Bikner-Nagaur)盆地)、北美洲中部(密歇根盆地)和南美(阿根廷-玻利维亚-巴拉圭盆地)等地的盆地。

潘诺提超大陆周缘的西伯利亚、波罗的、华南和华北板块,均被海水淹没,广泛发育碳酸盐岩,而位于超大陆内部的亚马孙、圣弗朗西斯科、澳大利亚中部和阿拉伯板块则发育大量碎屑岩(早—晚震旦世(630 〜570Ma)全球古沉积岩相图)。蒸发岩主要集中在印度板块北部和阿拉伯板块。劳伦大陆在南纬30°左右,大陆中部地区为内克拉通环境,大陆周围则发育被动大陆边缘,形成广阔的陆棚碳酸盐岩沉积。西伯利亚板块发育海相碳酸盐岩沉积。东西伯利亚盆地文德系主要以砂岩和粉砂岩为主,南部存在大面积膏盐岩分布区。澳大利亚整体处于陆相沉积环境,阿马迪厄斯盆地有两层内陆盐湖沉积,盐层上覆的白云岩、黑色燧石岩以及板岩、粉砂岩、石英岩、细砂砾岩均可能是湖相沉积。南美洲板块在构造边缘发生岩浆作用的同时,混合的碎屑岩和碳酸盐岩形成沉积互层。埃迪卡拉生物群主要发现于滨海砂岩中,广泛分布于潘诺提大陆南缘和北缘的浅海与低地中。

震旦纪烃源岩主要分布在潘诺提大陆北部的被动陆缘盆地和克拉通盆地(如扬子陆块上的四川盆地,西伯利亚板块上的通古斯和拜基特盆地,劳伦大陆北缘的二叠盆地、丹佛盆地和艾伯塔盆地)、南部的被动陆缘盆地(如波罗的板块上的莫斯科盆地和伏尔加-乌拉尔盆地等),内陆的克拉通内盆地(澳大利亚、巴西、阿拉伯和印度)也有部分烃源岩(震旦纪全球烃源岩分布图)。这些盆地均处于南半球30°附近,气候湿热,有利于海相有机物的繁殖和保存(Weaver et al.,2006)。

烃源岩主要为碳酸盐岩台地相(主要位于扬子、西伯利亚地区的被动大陆边缘)、浅海相和海湾相泥页岩和碳酸盐岩(巴西)以及内陆深水湖相泥页岩相沉积,主要位于滨浅海的西伯利亚、波罗的、劳伦北缘及大陆内部的澳大利亚、阿拉伯、印度、塔里木北部等(刘若冰等,2006;梁西文等,2006)。

海相地层中发育的烃源岩主要为泥页岩或碳酸盐岩,为II型干酪根,发育位置与大陆南、北缘暖流流域中的上升流较吻合,如西伯利亚板块、劳伦大陆北缘和波罗的板块都处于浅海且与洋流相关。陆相地层中发育的烃源岩主要为深湖环境泥页岩,为I型干酪根,大多居于内陆位置,如澳大利亚内陆的乔治亚和卡本塔利亚盆地、阿拉伯板块东缘的一系列盆地(如阿曼盆地)(Cozzi et al., 2012; Schröder and Grotzinger et al., 2007, Nicholas and Gold et al., 2012)或者陆缘三角洲位置(如印度西北部和塔里木盆地北部)(赵宗举等,2005;张水昌等,2006),少部分位于浅海环境,与碳酸盐岩共生,如扬子板块震旦纪处于被动陆缘浅海环境,四川盆地形成初期的深湖相中发育一套泥页岩相烃源岩(Blanco et al., 2009; Wang et al., 2010; Derkowski et al., 2013; 王约等,2010;张林等,2007)。震旦纪未进化出许多植物,因而没有III 型干酪根。