华南地质构造的再认识

　Dece mber 2006,Vol .12,No .4,p.457-465Geol ogical Journal of China Universities 　

收稿日期:2006-09-01;修回日期:2006-09-30

作者简介:王鹤年,男,1935年生,教授,博导,地球化学专业;E 2mail:wanghn@nju .edu .cn

华南地质构造的再认识

王鹤年1

,周丽娅

2

(1.南京大学地球科学系,内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京210093;

2.南京大学地理与海洋科学学院海岸海洋科学系,海岸与海岛开发教育部重点实验室,南京210093)

摘要:近年来地质构造理论及测试技术的迅猛发展,为华南地质构造的研究积累了不少新资料和同位素年龄测试新数据,为检验以往对华南地质构造的认识提供了更多的科学依据,也为推动华南地质构造研究的进一步发展奠定了良好的基础。根据以往的工作成果,提供了闽北及云开大山的有关资料,对华南地质构造格局进行了再认识。认为华夏古陆应该肯定,但范围还需探讨,华南大地构造基本格局为两陆夹一盆。晋宁运动时,扬子地块与华夏地块对接;加里东运动使两陆块间洋盆褶皱迴返,形成统一陆块;海西-印支期,华南地质构造发展进入新的阶段。关键词:华南;华夏地块;地质构造;云开地体;加里东褶皱带

中图分类号:P548　　　　　　　　文献标识码:A 　　文章编号:1006-7493(2006)04-0457-09

1　前言

20世纪80～90年代承担国家重点科技攻关项

目以及国家自然科学基金项目时,为了阐明矿床成因及成矿地质背景,对华南地质构造作了一些工作。

发表了“粤西金矿矿床地球化学”

(王鹤年等,1991)及“华夏地块韧性剪切带型金矿地质”

(王鹤年等,1992)等专著。著作中涉及华夏地块及云开大山等区域地质构造。90年代以后,地质构造理论及测试技术飞速发展,为该区积累了不少新的资料(李献华等,1998;李献华,1999;甘晓春等,1993;袁忠信等,1991;叶伯丹,19),这对于认识华夏地块及华南地质构造格架将起极大的推动作用。

本文在回顾以往工作的基础上,提供了闽北及云开大山的有关地质资料,结合近年来发表的同位素年龄数据,对华南的地质构造格架进行了再认识。

2　华夏古陆应该肯定,但范围还需探

讨

　　华夏地块存在与否争论的焦点是:①基底岩石(原陈蔡群和建瓯群)的时代问题;②沿政和—大埔断裂带的变质火山岩是否为加里东期蛇绿混杂岩。

一些学者根据80年代初建瓯群、陈蔡群变质岩的同位素年龄数据未逾8亿年这一事实,认为建瓯群、陈蔡群构成的基底不再是“华夏古陆”,而是震旦纪—早古生代加里东早期优地槽褶皱带或称“华南震旦-加里东造山带”。他们又根据沿政和—大埔深大断裂带分布、延伸长达60km ,厚达800m 的变质火山岩,加上一些附近的镁铁质-超镁铁质小岩体,确定为加里东期蛇绿混杂岩带。将它作为华南加里东造山带与海西-印支造山带的分界线,据此否定华夏古陆的存在(胡受奚等,2006)。

作者在研究福建尤溪梅仙变质火山岩中块状硫化物矿床时,沿政和—大埔断裂带对变质火山岩进行了一些研究工作。2.1　关于福建政和—大埔断裂带变质火山岩的时代　　作者沿政和—大埔断裂带变质火山岩分布的三个标准剖面从北到南进行了系统观测及取样(图1),对北部的政和马面山剖面、中部的东岩龙北溪剖面和南部的尤溪梅仙剖面分别进行了S m 2Nd 全岩等时线年龄测定(王鹤年等,2003)。结果表明,各个剖面及剖面综合的年龄均在1730～1770Ma 范围内(图2)。

2.马面山群(绿片岩相—低角闪岩相)(Mam ianshan Gr oup, greenschist facies-l ow a mphibolite facies);

3.震旦系变质火山岩(Sinian metavolcanics);

4.古生代地层(Palaeoz oic strata);

5.不同时期花岗岩(granites of different ages);

6.采样点(sa mp ling sites)

图1　福建省麻源群及马面山群变质岩分布示意图

Fig.1　Sketch map sho wing the distributi on of meta mor phic r ocks ofMayuan and Ma mianshan Gr oups in Fujian Pr ovince

2.2　变质火山岩形成的地质环境

对变质火山岩进行了岩石化学及微量元素分析(周丽娅等,2001),并将这些分析数据绘制成MORB标准化蛛网图(图3)。从图3可以看出,变质火山岩具有裂谷拉斑玄武岩的特征。

中元古界马面山群的时代及形成环境的确定,对于了解政和—大埔断裂带的形成及演化具有重要意义。以往的研究曾将沿政和—大埔断裂带分布的马面山群绿片岩以及浙西南龙泉群和时代不明的少量超基性岩侵入体作为蛇绿混杂岩组成部分,并将政和—大埔断裂带视为浙闽加里东碰撞造山带的缝合线(汪新等,1988)。作者对马面山群的研究表明,马面山群变质火山岩的形成时代为中元古代而非加里东期。变质火山岩的岩石学及微量元素地球化学研究,判别马面山群变质火山岩的原岩为拉斑玄武岩,其形成的构造背景为裂谷(王鹤年等,1998;周丽娅等,2001)。

本文的研究结果也与本区及邻区其它研究者的资料相吻合。如胡雄健(1992)对浙西南龙泉群的研究结果表明,龙泉群S m2Nd全岩等时线年龄为1376Ma。原岩恢复为拉斑玄武岩,是元古代浙闽克拉通拉张裂解环境(裂陷槽)下的火山-沉积产物;黄春鹏等(1991)对尤溪梅仙峰岩村—峰岩峒剖面的龙北溪组绿片岩研究,确定其S m2Nd同位素年龄为1599±88Ma,ε

Nd

(t)=+5.24,稀土及微量元素判别原岩具拉斑玄武岩特征;李献华等(1998)对闽西北—浙西南元古代有代表性的三个斜长角闪岩研究后,也认为其原岩具有板内玄武岩特征,他还对付树超(1991)确定为上太古界天井坪组的斜长角闪岩重新进行锆石SHR I M P U2Pb定年,结果为1766±19Ma。但“天井坪组”分布在崇安—石城另一构造带上,是否能够完全对比尚须进一步工作。

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a.马面山—包源剖面(sa mp les ofMa m ianshan-Baoyuan secti on);

b.梅仙剖面(sa mp les ofMeixian secti on);

c.东岩龙北溪组剖面(samp les of Longbeixi For mati on secti on,Dongyan);

d.梅仙—东岩剖面(sa mp les of Meixian-Dongyan secti on)

图2　闽中马面山群变质火山岩S m2Nd全岩等时线图

Fig.2　S m2Nd is ochr ons of meta mor phic volcanic r ocks of the Ma m ianshan Gr oup in Fujian Pr ovince

图3　马面山群绿片岩和钠长变粒岩微量元素

MORB标准化蛛网图

Fig.3　MORB2nor malized trace ele ment s p idergra m f or

greenschist and lep tynite sa mp les of Mam ianshan Gr oup

2.3　华夏古陆应当肯定

既然马面山群中斜长角闪岩及有关的火山岩是在1.7～1.8Ga时华夏古陆裂谷环境的产物,那么华夏古陆本身的形成时代应该更早。袁忠信等(1991)测得闽北麻源群S m2Nd年龄为2116Ma,属古元古宙。胡雄健(1994)利用单颗粒锆石U2Pb法、常规锆石U2Pb法、锆石蒸发Pb法、S m2Nd和Rb2Sr等时线法确定八都群的成岩时代为2050～2400Ma,区域变质作用和克拉通化时间为1900±100Ma。

孙大中(1999)以单颗粒锆石U2Pb稀释法测年(配合少量S m2Nd,40A r239A r)对岩石中不同成因、不同时代的锆石进行解析:既可以有代表深部岩石的捕获或继承锆石,也可精确测定其岩浆年龄以及后期改造的变质、蚀变和构造事件年龄等,并在一定程度上可以研究区域演化历史。他的研究表明,侵入麻源群中花岗岩类的锆石所代表的岩浆结晶年龄为1840Ma;花岗岩中1950Ma左右的捕获锆石年龄,应代表麻源群形成年龄;其上马面山群火山岩中碎屑锆石年龄为2142～25Ma,可以说明本区有古元古代甚至太古宙岩石存在。马面山群时限应为

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　4期　　　　　　　　　　　　　　　　王鹤年等:华南地质构造的再认识

1000～1438Ma 。晋宁运动Ⅰ幕为870～855Ma,晋

宁运动Ⅱ幕为744Ma 。加里东运动除变质作用外,还

有花岗岩质岩石的侵入,时代为426～458Ma 。

孙大中(1999)认为,中条运动是闽北的一次重要构造运动,它造就了闽北乃至华夏地块的结晶基底。闽北变质岩主体以硅铝质陆缘碎屑岩为主,反映其形成陆内或陆缘构造背景。其中的火成岩,从地球化学观点看,也与有着密切亲缘关系。麻源群主要形成于陆内或边缘广海盆地。马面山群则具陆内裂谷的特点,而长汀浅变质岩系可能形成于裂谷化陆缘。2.4　华夏古陆的范围还需探讨

如以浙闽中元古代变质岩出露范围,界定为狭

义的华夏古陆,一般不会有太多争议。但广义的华夏地块的范围,则有大量的工作需要进行,一些理论还需完善与发展。

除作者在“华夏地块”一书中提出的范围外,不同学者以不同方法、不同的理论,提出了相关看法:

(1)李献华(1999)根据基底变质岩的分布,指出华夏前寒武纪变质基底(中元古界和青白口系)主要出露在浙闽地区和粤西—桂东南云开大山。

(2)陈江峰和江博明(1999)根据钕模式年龄资料,编制了中国东南地壳的钕同位素模式年龄(t D M )分布图(图4),据此划分了主要构造单元和钕同位素地壳省。其中的华夏内部省包括了浙闽及云开地区

。

图中粗线为主要构造单元和钕同位素地壳省的界线:①信阳—合肥断裂;②襄樊—广济断裂;③郯庐断裂;④江绍断裂和板溪群分布区南缘;⑤政和—大埔断裂。点划线为大致的亚省界线;细线为低t D M 带的界线。

钕同位素省为:Ⅰ-大别省;Ⅱa -西北扬子亚省;Ⅱb -东南扬子亚省;Ⅲ-华夏内部省;Ⅳ-浙东省;Ⅴ-闽台省

Thick line rep resents the borderline bet w een maj or tect onic units and Nd is ot op ic crustal p r ovinces:①Xinyang -Hefei fault;②Xiangfan -Guangji fault;③Tanlu fault;④J iangshao fault and the s outhern margin of Banxi gr oup;⑤Zhenghe -Dapu fault;dashed line rep resents the sub 2p r ovince borderline;thin line rep resents the borderline for areas with l ower t D M .Nd is ot ope p r ovinces:Ⅰ.Dabie p r ovince;Ⅱa .north west Yangzi sub 2p r ovince;Ⅱb .s outheast Yangzi sub 2p r ovince;Ⅲ.inner Cathaysia p r ovince;Ⅳ.east Zhejiang p r ovince;Ⅴ.Fujian -Tai w an p r ovince

图4　中国东南地壳的钕同位素模式年龄(t D M )分布图(据陈江峰和江博明,1999)

Fig .4　D istributi on map of Nd model ages (t D M )for continental crust of Southeast China

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　　(3)L i Z X (1995,1996)在研究

Rodinia 超级时,将扬子板块和华夏块体合并为华南陆块,置于劳伦之北、澳大利亚东南、西伯利亚之西北。这就将华南置于Rodinia 超级之中(图5)

。

图5　扬子和华夏地体在Rodinia 超级重建中的位置

(据L i Z X et al .,1995,1996)

Y -扬子陆块(Yangzi terrane );C -华夏地体(Cathaysia terrane )

Fig .5　Locati ons of Yangzi and Cathaysia terranes

in Rodinia supercontinent

现已有资料证明海南为澳大利亚分离出来的碎块。因而,一些学者认为中国东南部以及东海一些岛屿均有可能从冈瓦纳分解飘移而来(王志洪等,1997)。

3　云开地体变质基底及其构造特征

粤桂边境云开大山地区为我国新的黄金生产基地。由于山高,交通不便,以往基础地质研究程度很低。1986年我们承担国家重点科技攻关项目“粤西金矿主要类型及其矿床地球化学”,与719地质队合作,进行了三条区域地质大剖面测制及大量的矿床地质研究,对该区成矿区域地质背景有了进一步的了解(王鹤年等,1991)。

云开大山地区主要为云开群及环绕云开群分布的寒武纪八村群(图6)。云开群为一套砂、泥质碎屑沉积及火山喷发岩。砂岩以长石石英砂岩、

杂砂

1.云开群(Yunkai Gr oup ),

2.加里东期花岗岩(Caledonian gran 2

ite ), 3.海西-印支期花岗岩(Hercynian 2I ndosinian granite ), 4.加里东期混合岩或混合岩化岩石(Caledonian m ig matites or m ig 2matiting r ocks ), 5.海西-印支期混合岩化岩石(Hercynian 2I ndosinian m ig matitic r ocks ), 6.金矿床(点)(Gold deposits (s pots )),7.断裂带(Fault )

Ⅰ.诗洞岩体(Shidong granite ),Ⅱ.风村岩体(Fengcun granite ),Ⅲ.石牛头岩体(Shiniut ou granite ),Ⅳ.石涧-五和混合岩体(Shijian -W uhe m ig matite ),Ⅴ.广宁岩体(Guangning granite ),Ⅵ.云娄岗岩体(Guangning granite ),Ⅶ.伍村岩体(W ucun gran 2ite ),Ⅷ.那蓬岩体(Napeng granite )

图6　粤西金成矿地质及矿床(点)分布图

Fig .6　Sketch map showing the geol ogy and distributi on

of gold deposits in west Guangdong Pr ovince

岩为主。说明云开群沉积形成于古活动边缘环境。

根据已有资料,云开群应属中元古代晚期—震旦纪,它可分为上、中、下三个亚群:

上亚群顶部为硅质层,厚约60m 。其下为含碳质、硅质黑色板岩、变质粉砂岩及大理岩,中夹层凝灰岩并有块状黄铁矿矿床形成,规模可达超大型。王鹤年(1996)采集了黄铁矿层顶部的硅质岩样品,用Rb 2Sr 全岩等时线法测定,其矿床形成时代为630

1

　4期　　　　　　　　　　　　　　　　王鹤年等:华南地质构造的再认识

中亚群以硅铁建造-变玄武岩(斜长角闪岩、角闪岩)为特征。上部为长石石英砂岩、变粒岩、片岩、千枚岩;中部主要为千枚岩、板岩、石英云母片岩、云母石英片岩,以含基性火山岩、层间夕卡岩为特征,有海底喷流沉积含铁、磷矿层;下部为粗粒长石石英砂岩、杂砂岩为主的碎屑岩夹泥质岩,局部夹砂砾岩。砾石含量达30%～35%,成份以石英为主,砾径1～5c m,磨圆度差,为近源浅海—滨海碎屑沉积。

下亚群混合岩化发育,变质较深,并有片麻岩产出,一般出露不全。

作者对云开群中亚群硅铁建造中斜长角闪岩及变辉绿岩进行了S m2Nd同位素全岩等时线年龄测定,其形成年龄801Ma(王鹤年等,1993),为新元古代青白口纪。南颐(19)在信宜冻水坑铁矿层之下硅质层中采得藻类化石,也定为青白口纪。在距上述化石点5～6k m银岩地区的相当层位,广东区测队取得828Ma的Rb2Sr年龄数据。斜长角闪岩经微量元素判别原岩性质为岛弧玄武岩。

云开大山南部信宜、罗定一带,有一些相当于云开群下亚群的片麻岩、片麻状花岗岩出露,推测可能为云开古陆的核心部位。根据丘元禧(1992)对这些岩石中锆石的铀-铅同位素年龄测定,其不一致线上交点年龄多为910～2500Ma。其中信宜大田顶片麻状花岗岩为24Ma;信宜银岩眼球状片麻岩上交点年龄为1735Ma,下交点为425Ma;信宜罗罅云开群片理化英安斑岩上交点年龄为910Ma,下交点为238Ma。这些锆石或残留锆石的U2Pb年龄,一方面表明物源区有古陆的存在;另一方面也表明加里东期及印支期构造运动也留下深刻的痕迹。

信宜、罗定一带的云开群中亚群硅铁建造的分布及其上、下层位长石石英砂岩的出现,显示其陆缘沉积或陆缘裂陷火山-沉积成矿的特征,也有利于古陆存在的判断。

云浮大降坪超大型块状黄铁矿矿床的特征,为裂谷喷流-沉积沉积岩容矿块状黄铁矿矿床。矿床顶部硅质岩的Rb2Sr年龄630Ma(王鹤年等, 1996),为震旦纪。古陆的存在应在裂谷发生之前。

云开地区总的构造特征应为加里东褶皱带包围的一古陆或古岛弧。

加里东期构造运动明显存在。寒武纪末郁南运动是粤西加里东早期的一次构造运动。中奥陶统石英砂岩和砾岩不整合在寒武系页岩、硅质岩和复理石建造之上。造成粤西地区广泛隆起,结束了古活动边缘岛弧演化历史。

志留纪末加里东晚期构造运动崇余运动是区内最重要的一次地壳运动,可见加里东期花岗岩被泥盆纪沉积岩不整合覆盖。加里东运动使粤西前泥盆纪地层强烈褶皱、隆起、古陆扩大,使本区广泛发生区域变质、混合岩化、花岗岩化作用及花岗岩的侵入。

海西-印支期云开古岛弧与大明山—大瑶山岛弧碰撞拼合,钦州残余地槽结束。本区受强烈影响,以断裂变质混合岩化及花岗岩广泛侵入为特征。

4　华南大地构造基本格局———两陆夹一盆

　　华南大地构造在空间上以西部扬子地块为陆核向外扩展,东部为华夏地块,两陆块间为一残洋盆地,即加里东褶皱带分布区。由于洋盆各地区拗陷深度不同,加里东运动影响时间及强度不同,各区发展特征有所区别。在时间上,江南中元古褶皱造山带可视为扬子地块在东安运动、雪峰运动时期向东南方向的扩张。晋宁运动时江南造山带与华夏古陆沿绍兴—江山断裂带碰撞对接(水涛等,1988)。加里东运动使扬子与华夏两陆块间洋盆褶皱回返,形成加里东褶皱带,完成了扬子地块东扩,与华夏地块拼贴联合,形成华南的统一陆块。

华南统一陆块形成后,华南地质构造发展进入一个新阶段。由于东部太平洋板块俯冲、西南边印度板块俯冲的影响。海西-印支期应以断裂拗陷、上叠构造盆地为主要表现形式,并以板内的俯冲或推覆为特征。

华南中新生代花岗岩、火山岩发育。地幔柱上升、地壳裂解,也许是华南构造运动的内动力。

5　讨论

(1)葛利普在1923～1924年首先提出“华夏古陆”的观点,对华南地质构造的研究有着历史性贡献。随着测试技术的发展,K2A r法测试结果的出现,几乎使这一观点消亡。S m2Nd,锆石U2Pb同位素定年方法的进展,又使这一古老观点“起死回

2　　　　　　　　　高　校　地　质　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　12卷4期　

生”。“华夏古陆”观点经历了否定和再否定,得到了新生。80多年前,在“资料匮乏、缺乏正确的构造理论指导”的历史条件下能提出“华夏古陆”的认识是不容易的。任何科学的发现及理论,起初大多不尽完善。如何正确地、历史地评价这一观点值得探讨。地质历史上“水成论与火成论”之争,“灾变论与渐变论”之争,都没有妨害地质科学的正常发展。

(2)同位素地质测试方法的进展和资料的积累

是“华夏古陆”观点兴衰的重要基础。15年前,作者在“华夏地块”这本专著中,汇总了当时文献中S m2 Nd和U2Pb等几乎所有的测试资料。当时完整的等时线资料有限,较多的是残留锆石及t

D M

的资料。近年来,我们对华夏地块及云开地区做了较多的工作,前面已作了综述。虽然孙大中等(1999)、李献华等(1998)、甘晓春等(1993)都发表了许多同位素测试

的新资料,但是钕t

D M

模式年龄及残留锆石的U2Pb 年龄资料仍具有其研究意义,只要正确运用,仍可用来解释某一方面的问题。例如:李献华(1999)研究华夏地块时指出,八都群中变质岩和花岗质岩石的钕模式年龄主要集中在2.5～2.8Ga,表明其物源区主要为晚太古代再循环地壳物质,八都群中含有大量晚太古代残留锆石也佐证了这个结论。陈江峰和江博明(1999)用Nd,Sr,Pb同位素示踪研究中国

东南地壳演化时指出,Nd模式年龄t

D M

值可以解释为壳-幔分异年龄或地壳形成年龄,岩浆岩的t D M常用来划分地壳省和研究地壳演化,加拿大安大略省东部经钕同位素“填图”,划出了太古宙基底分布区域。陈江峰等编制了中国东南地壳的钕同

位素模式年龄(t

D M

)分布图,划出了包括浙闽及云开地区的华夏内部省。凌洪飞和沈渭洲教授(1996)根据Nd模式年龄和锆石U2Pb年龄探讨了浙闽基底地壳的增长历史,详细说明了Nd模式年龄、结晶锆石及碎屑锆石的地质意义,制作了浙闽前寒武纪变质岩Nd模式年龄及锆石U2Pb年龄数据地理分布图,指出闽浙存在前寒武纪地壳基底,且具幕式增长的特点。

(3)华夏地块及华南地质构造还需要放在亚洲地质构造背景上来探讨。需要进行大量的研究和资料积累。对于日本、朝鲜半岛、、东海及东南亚地质还需收集资料,综合分析。

(4)华夏地块及华南地质构造问题,还需结合全球构造的新思路和新方法(徐备,2001)来解决。例如:①30届地质大会后,澳大利亚学者曾希望与我们合作,研究Rodinia超级在华南的表现。华夏地块是否是超级裂解的碎块漂移过来的?东安运动(14亿年左右)和晋宁运动(10亿年左右)是否与Grenville期造山带相应?一些裂谷形成及有关的黄铁矿及铁矿是否与Nodinia裂解期有关?超大型黄铁矿矿床能否与澳大利亚一些块状硫化物矿床对比?L i Z X等(1995,1996)在Rodinia超级重建和探讨华夏及扬子地体在其中的位置时。认为,华夏地质属于中元古宙劳伦西缘,扬子地体则位于劳伦和澳大利亚-东南极之间。②王志洪和卢华复(1997)提出中国东南部存在前寒武纪的地壳物质,它们不是原地的,而是由全球性原始泛裂解漂移而来,是由一系列的微或地体碰撞拼贴而逐渐增生至扬子板块上;华南陆块(包括扬子板块)都分离自冈瓦纳;不少证据表明海南岛是冈瓦纳的碎块,也有认为东海盆地基底地体也来自冈瓦纳;闽台微也是冈瓦纳边缘的一部分,等等。

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A Further Underst andi n g i n Geologi cal Structure of South Chi n a

WAN G He 2n i an 1

,ZHOU L i 2ya

2

(1.S tate Key L aboratory forM ineral D eposits Research,D epart m ent of Earth Sciences,N anjing U niversity,N anjing 210093,China;

2.The Key L aboratory of Coast &Island D evelop m ent of M inistry of Education,School of geographic and oceanographic sciences,

N anjing U niversity,N anjing 210093,China )

Abstract:Rap id devel opment of geotect onic theories and measure ment techniques recently enriched the inf or mati on and is ot op ic geochr onl data in geol ogical tect onic research of South China,and p r ovided more scientific evi 2dences f or further understanding the geol ogical structure of this regi on .This paper p resents correlative data of Yun 2kaiMountain and northern Fujian and ne w idea in geol ogical tect onic fra me work of South China .Our results confi 2dently show the existence of the Cathaysia bl ock,nevertheless,its distributi on scale needs t o be discussed .The basic tect onic fra me work of the South China is featured by t w o conti onentall bl ocks intervening one oceanic basin .The Yangtze bl ock co mbined with the Cathaysia bl ock during the J inning move ment,and the intervened oceanic ba 2sin wrinkled during the Caledonian move ment,and the South China since then beca me a unified continent .The gel olgic hist ory of the South China devel oped int o a ne w stage in the Hercynian 2I ndochina peri od .Key words:South China;Cathaysia bl ock;geol ogical structure;Yunkai terrane;Caledonian f old belt

5

　4期　　　　　　　　　　　　　　　　王鹤年等:华南地质构造的再认识