在地球漫长的历史中，

板块运动扮演着重要的角色（图1），

塑造了亚美am8熟悉的世界。

沧海桑田，山河变幻，

正是 板块运动 带来的壮丽景象。

板块运动是指岩石圈分裂成许多巨大块体-板块，它们驮在软流圈上做大规模水平运动，致使相邻板块相互作用，板块边缘便成为地质活动强烈地带， 造成青藏高原的隆升，出现环太平洋火山地震带等现象。

图1 板块运动示意图（改自维基百科）

地质历史时期，地球上并非像今天这样呈现七大洲四大洋的地理格局（图2），随着板块运动的发生，会有新的块体的产生，也会有老的块体的消亡，不同块体所在的位置及其形状也在发生着变化。

图2 现今世界板块简图（源自网络）

下图展示了3.7亿年以来地球古地理格局的演化。伴随着大西洋的打开;古特提斯洋、特提斯洋以及新特提斯洋的闭合;南、北美洲逐步与非洲分开;不断有新的块体从南部的冈瓦纳大陆裂解并向北拼接到亚洲南部等事件，形成了现今的地理格架（图3）。

图3 3.7亿年以来古地理格局演化（Scotese et al., 2019）

而亚美am8探索地球上各地块运动历史的过程，被称为古地理重建。 地块 是古地理重建的基本对象，就像地理学中的省份一样。但不同于地理省份划分的“山川形便”原则，地块的划分主要是依据一些明显不同的地质特征来划分，包含两地块间的地壳物质组成、岩石构造组合以及地球物理和地球化学性质等。而之所以有这样的不同，主要还是因为各块体的构造历史不同，就好比两个人之间的差异，一方面是先天的差异，年龄、性别等，另一方面是后天环境带来的差异，饮食情况、生活环境等。

中国构造单元 由华南、华北及塔里木三个主要陆块及其他地体和周围的造山系构成(图4)。其中，华南陆块涉及长江中下游地区，包括广西、贵州、四川、江苏、江西、重庆、湖南及湖北这几个省份（直辖市）；华北陆块涉及黄河流域地区，包括内蒙古、河南、河北、山东、陕西、山西、北京及辽宁几个省份（直辖市）；塔里木陆块位于我国西北部，包括新疆维吾尔自治区。

图4 中国构造单元划分简图（熊盛青等，2018）

用来进行古地理重建的方法有很多，其中 古地磁学 是直观且半定量古地理重建的方法，其可以借助岩石中所记录的地质历史时期的地球磁场，来计算各地块在地球上的位置， 因此该方法所获得的结果通常会获得大家广泛认可。

01

古地磁学怎么进行古地理重建呢？

古地磁研究基于一个基本假设，即地球磁场是一个轴心偶极子场（图5），就像是把一个巨大的长条形磁铁放在地球中心，并且与地球的旋转轴有一个较小的夹角，因此也就有了地理南、北极和地磁南、北极。岩石在形成的过程中， 会记录当时其所在地的地磁场信息（磁倾角，磁偏角；在实验室测得） ，再结合所采样品现在的经纬度，即可计算出地磁北极的经纬度（称其为 古地磁极） 以及采样点的 古纬度 （样品形成时期的相对于古地磁极的纬度）。

一方面，亚美am8可以用古地磁极随时间的变化来得到亚美am8想要的信息： 同一时期，古地磁极位置是确定的，只有一个古地磁极 。也就是说，亚美am8对所获得同一时期不同地点的样品进行实验后，所测得的古地磁极位置应该是重合的，比如，现在亚美am8在不同地方测得的磁极位置应该都在现代地磁北极的位置。但是，亚美am8会看到两个不同地块同一时期的古地磁极往往是不重合的，这是因为不同地块还发生了相对运动，倘若亚美am8将两板块之间的相对运动复原回去，那么所得到的两个古地磁极就可以重新重合。同一地点不同时期的岩石样品所得到的古地磁极，按时间顺序的连线，得到的轨迹在古地磁学中被称为视极移曲线（图6）。通过对比两个板块的视极移曲线，亚美am8可以推演两板块间的相对运动特征，当两个块体的视极移曲线发生重合，就表明这两个块体合并在了一起，同理，当两个块体的视极移曲线发生分离，则表明两陆块的裂解。

另一方面，亚美am8也可以通过采样点古纬度以及磁偏角（样品剩磁在水平面上投影与北方向的夹角）随时间的变化，来得到块体的运动特征（图7），古纬度是向北还是向南，旋转方向是顺时针还是逆时针，磁偏角旋转了多少度。亚美am8也可以用纬度的变化量除以所用时间，来得到块体的运动速率（图8）。

图5 地磁轴心偶极子场示意图（修改自网络）

02

中国主要块体在古生代的位置是怎么变化的？

近半个世纪以来，通过中外学者艰苦卓绝的努力，在中国大陆上积累了大量的古地磁数据，为中国大陆各主要块体的起源、构造演化和碰撞拼合过程等提供了准确直观的限定。古地磁学者通过一些判别数据可靠与否的标准，对 华南、华北及塔里木地块古生代 （5.41亿年-2.52亿年）古地磁数据进行了分析和筛选，选取可靠的数据来对中国大陆的形成和演化开展研究。

华北块体 在寒武纪（地质代号Є）和早奥陶世（地质代号O1）（5.41亿年-4.82亿年）期间，从北纬7°移动到赤道附近发生了轻微的逆时针旋转。自早奥陶世（地质代号O1）到二叠纪（地质代号P）（4.82亿年-2.52亿年），块体整体保持向北的运动方向不变，但运动速度逐渐降低，且该块体在此期间发生了大幅度的顺时针旋转，基本上发生了180°的旋转。

华南块体 在寒武纪（地质代号Є） （5.41亿年-4.85亿年）从赤道地区向南快速移动到南纬12.3°，且发生了顺时针40°左右的旋转。从奥陶纪（地质代号O）到早志留世（地质代号S1）（4.85-4.30亿年），该块体北移至北纬4.7°的位置，期间未发生明显旋转。晚志留世（地质代号S3）到晚石炭世（地质代号C2）（4.30亿年-3.15亿年），块体缓慢南移至南纬5°，顺时针旋转18°。晚石炭世（地质代号D3）至晚二叠世（地质代号P3 ）（3.15亿年-2.52亿年），块体再一次北移至北纬7°左右，并且发生了55°的顺时针旋转。

塔里木块体 在整个古生代期间（5.5亿年-2.5亿年），均保持向北运动的方向，未发生南向运动，且运动速度先增加后降低，在早奥陶世（地质代号O1）达到最大。从旋转上来看，块体早期从寒武纪（地质代号Є）到早奥陶世（地质代号O1）（5.41亿年-4.75亿年），发生25°的逆时针旋转，而早奥陶世（地质代号O1）到二叠纪（地质代号P）期间（4.75亿年-2.50亿年）发生了105°左右的顺时针旋转。

图6 古生代中国三大陆块及全球主要立块运动轨迹（杨风丽等，2022）

图7 古生代中国三大古陆块运动特征示意图（杨风丽等，2022）

图8 古生代中国三大陆块运动速率（杨风丽等，2022）

总的来看，古生代（5.41亿年-2.52亿年）三大陆块主要在全球±30°之间南北中低纬度之间运动，三代陆块在此期间至少发生了三次不同的顺时针旋转以及三次以上运动速度间的变化。

受限于篇幅，以上仅对中国主要陆块在古生代（5.41亿年-2.52亿年）期间的位置变化做了粗略描述，若想了解全球块体的运动历史或中国陆块在古生代后的运动历史，可查阅“从古地磁研究看中国大陆形成与演化过程（黄宝春等，2008）”，“中国主要地块显生宙古地磁视极移曲线与地块运动（朱日祥等，1998）”，“中国主要块体晚古生代—中生代古地磁研究与运动学特征探讨（冯岩等，2012）”“Phanerozoic polar wander, palaeogeography and dynamics（Torsvik et al., 2012）”，“A full-plate global reconstruction of the Neoproterozoic（Merdith et al., 2017）”，“The Supercontinent Cycle（Mitchell et al., 2021）”等。

03

拼贴历史

古生代中国大陆各主要块体基本位于赤道附近的低纬度地区，早古生代(5.41亿年-4.19亿年)华南、华北及塔里木地块与东冈瓦纳大陆关系密切，早古生代晚期相继脱离。晚古生代(4.19亿年-2.52亿年)，各块体快速北移，塔里木地块同哈萨克斯坦块体在晚石炭-早二叠世(3.23亿年-2.73亿年)拼合，华北块体与蒙古块体在二叠纪P (2.99亿年-2.52亿年)碰撞拼合。中生代(2.52亿年-0.66亿年)早期中国大陆各主要块体逐渐碰撞拼合，华北和塔里木块体在中三叠世-晚三叠世(2.47亿年-2.47亿年)发生初始碰撞，华南块体和华北块体在晚二叠世-早三叠世(2.59 亿年-2.47亿年)发生初始碰撞，到中生代晚期，块体间相互旋转、调整相对位置。中-晚侏罗世J2-J3 (1.47亿年-1.45亿年)之后几个块体运动特征逐渐一致，基本成为一个整体。（冯岩等，2012）

受限与定年精度不足，亚美am8得到的各陆块位置并不能精确到某一具体的时间点（某一年，或者某0.01亿年），而是某较长时间段内（0.1亿年）的位置；此外，古地磁数据的获得对于实验样品的要求较高，经过对于样品与所得数据的细致筛选后，能够真正用来古地理重建的数据并不多。因此，以上对中国三大主要陆块在古生代（5.41亿年-2.52亿年）位置的变化相对粗略，亚美am8仍然需要提高测年精度，结合其他好的方法，获得更多的精确古地磁结果，来使得亚美am8对于块体的运移历史理解的更为细致透彻。

图9 中国主要块体在全球构造演化中的位置变化（杨风丽等，2022）

怎么样，各位，你家在哪里呢？

主要参考文献

Butler R F, Butler R F. Paleomagnetism: magnetic domains to geologic terranes[M]. Boston: Blackwell Scientific Publications, 1992.

Merdith A S, Collins A S, Williams S E, et al. A full-plate global reconstruction of the Neoproterozoic[J]. Gondwana Research, 2017, 50: 84-134.

Mitchell R N, Zhang N, Salminen J, et al. The supercontinent cycle[J]. Nature Reviews Earth & Environment, 2021, 2(5): 358-374.

Scotese C R. An atlas of Phanerozoic paleogeographic maps: the seas come in and the seas go out[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2021, 49: 679-728.

Torsvik T H, Van der Voo R, Preeden U, et al. Phanerozoic polar wander, palaeogeography and dynamics[J]. Earth-Science Reviews, 2012, 114(3-4): 325-368.

方大钧, 沈忠悦, 谈晓东. 塔里木盆地显生宙古地磁与板块运动学[J]. 2006.

冯岩. 中国主要块体晚古生代—中生代古地磁研究与运动学特征探讨[D]，中国地质大学(北京)，2012.

黄宝春, 周姚秀, 朱日祥. 从古地磁研究看中国大陆形成与演化过程[J]. 地学前缘, 2008, 15(3): 348-359.

熊盛青，杨海，丁燕云等.中国航磁大地构造单元划分[J].中国地质,2018,45(04):658-680.

杨风丽, 徐铭辰, 庄圆, 等. 古生代中国中西部三大陆块古地理位置重建与演变[J]. 地学前缘, 2022, 29(6): 265.

朱日祥，杨振宇，马醒华，吴汉宁，孟自芳，方大钧，黄宝春.中国主要地块显生宙古地磁视极移曲线与地块运动[J].中国科学(D辑:地球科学)，1998(S1):1-16.

美编：韩雅彤

校对：江淑敏 刘淇郡（成都理工大学）