地球科學綜合

華南中生代大地構(gòu)造研究新進展

張岳橋，董樹文，李建華，等

摘要：目的：華南大陸中生代動力體制經(jīng)歷了從特提斯構(gòu)造域向濱太平洋構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換，這種動力體制轉(zhuǎn)換發(fā)生的時間和轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的地質(zhì)效應，是理解華南大地構(gòu)造研究的關鍵。圍繞華南大陸中生代如何演化，前人開展了大量研究，提出了一系列不同的構(gòu)造演化模型，爭議的焦點主要聚焦2 個關鍵科學問題。（1）古太平洋板塊何時開始向華南大陸之下俯沖？從晚二疊世開始還是從中、晚侏羅世開始？（2）華南地區(qū)晚中生代構(gòu)造體制發(fā)生了重大轉(zhuǎn)折，從早期以地殼擠壓縮短作用為主到晚期以地殼伸展作用為主，其轉(zhuǎn)換時代是什么？為了回答上述問題，深入分析了華南典型的疊加褶皺樣式、古構(gòu)造應力場、伸展拆離構(gòu)造、早白堊世巖漿作用，在4個方面取得了重要的進展。方法：在詳細野外地質(zhì)調(diào)查基礎上，綜合構(gòu)造變形觀測分析、顯微組構(gòu)觀測與EBSD組構(gòu)分析、鋯石U-Pb 和云母Ar-Ar年代學資料，充分結(jié)合前人資料，梳理了華南中生代大地構(gòu)造演化序列，深化了對構(gòu)造演化動力學的理解。結(jié)果：沅麻盆地位于華南大陸中部，通過對不同地層單元斷層滑動矢量的統(tǒng)計分析，本研究建立了沅麻盆地晚中生代—新生代的構(gòu)造變形及古構(gòu)造應力場演化歷史。中晚侏羅世，構(gòu)造應力場以E—W 擠壓為主，其導致沅麻盆地東緣廣泛沖斷褶皺變形，形成NNE—SSW 向褶皺及逆沖推覆構(gòu)造。早白堊世初，構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)變?yōu)镹W—SE 伸展，其控制著沅麻盆地的初始伸展斷陷和沉積物的充填，奠定了沅麻盆地的構(gòu)造格局。早白堊世晚期以NW—SE 擠壓為主，導致沅麻盆地結(jié)束斷陷沉積，并發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。晚白堊世，古構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)變?yōu)镹—S 伸展，其導致沅麻盆地沿E—W 斷裂再次發(fā)生伸展斷陷作用。這期伸展可持續(xù)至古近紀早期，并被古近紀晚期的NE—SW 擠壓所終止。NE—SW 擠壓導致華南大陸古近系廣泛褶皺并發(fā)生整體隆升剝蝕，形成古近系和新近系之間角度不整合面。沅麻盆地古構(gòu)造應力場的交替和演化，與華南周緣晚中生代—新生代的板塊動力學過程密切相關。本研究通過對華南中部湘中漣源和湘南地區(qū)褶皺構(gòu)造的疊加型式分析，識別出兩期褶皺作用。早期褶皺軸向為WNW—ESE向，由晚古生界—早中生界海相地層組成的復向斜和前寒武系基底卷入的復背斜組成，被晚期的NNE—SSW 向褶皺構(gòu)造橫跨疊加，形成典型的盆地—穹隆狀構(gòu)造型式。據(jù)兩期褶皺卷入變形的地層時代及其與印支—燕山期巖體的切割關系，我們推斷，早期WNW—ESE 褶皺主要形成于早中三疊世（250～230 Ma）；晚期NNE—SSW向褶皺的形成時代為中晚侏羅世之交（175～165 Ma）。本研究在華南中部識別出一條大尺度的低角度拆離斷裂，將其命名為衡山主拆離斷裂。這條斷裂沿NNE—NE走向延伸＞150 km，并橫穿江南造山帶。在斷裂的南部，沿下盤發(fā)育一條約3 km 寬的低角度韌性剪切帶。結(jié)果表明，在剪切帶北部，糜棱面理走向NE—SW，其上的拉伸線理向NW 傾伏，運動學為top-to-the-NW 伸展剪切；在剪切帶南部，糜棱面理走向NW—SE，其上的拉伸線理向SW 傾伏，運動學為top-to-the-SW 伸展剪切。剪切帶中糜棱巖的石英c 軸組構(gòu)型式表現(xiàn)為不對稱的單環(huán)帶或I 型交叉環(huán)帶，其極密區(qū)的分布型式反映了底面＜a＞和柱面＜a＞滑移系的共同作用，表明伸展剪切變形溫度約為400～550℃。剪切帶中同構(gòu)造鈉長巖脈的SHRIMP鋯石U-Pb年代學和糜棱巖中白云母40 Ar/39 Ar年齡表明，衡山低角度伸展剪切變形的持續(xù)時間為136～97 Ma。本次研究不僅證實華南早白堊世大規(guī)模地殼伸展作用起始于136 Ma，同時為理解大陸伸展過程中上地殼和中地殼的變形樣式提供了重要參考。長樂—南澳構(gòu)造帶位于華南大陸的東南緣，該帶走向NE—SW，延伸＞400 km，出露寬40～60 km。野外識別出兩類巖漿巖：一類為片麻狀花崗巖和混合巖，片麻理和層間小褶皺廣泛發(fā)育，局部韌性剪切變形；另一類為團塊狀細?；◢弾r，切割片麻狀花崗巖，其未發(fā)生變形，是造山后伸展環(huán)境下地殼熔融的產(chǎn)物。鋯石U-Pb 定年結(jié)果表明，片麻狀花崗巖和混合巖形成于145～135 Ma，未變形粒狀花崗巖形成于135～115 Ma。我們認為長樂—南澳構(gòu)造帶是一個晚中生代陸緣造山帶，其造山作用可能起始于晚侏羅世（155 Ma 之前），并持續(xù)到早白堊世早期。東南沿海構(gòu)造帶從擠壓向伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的時間在約135 Ma。結(jié)論：（1）通過對華南中部沅麻盆地的詳細野外調(diào)查，建立了沅麻盆地的構(gòu)造格架及變形特征，確定了盆地晚中生代5期構(gòu)造應力場及其演替序列：中晚侏羅世近W—E向擠壓、早白堊世NW—SE 向伸展、早白堊世中晚期NW—SE 向擠壓、晚白堊世近N—S 向伸展、古近紀晚期NE—SW 向擠壓。這個演化序列為華南大陸晚中生代構(gòu)造演化歷史提供了重要的構(gòu)造地質(zhì)依據(jù)。（2）識別了華南中部橫跨疊加褶皺構(gòu)造樣式及其基本特征，基于地層接觸關系分析和已有火成巖同位素年代學數(shù)據(jù)分析，認為該地區(qū)兩組疊加褶皺構(gòu)造記錄了早中生代兩期構(gòu)造擠壓和地殼增厚事件： 早期近東西向褶皺構(gòu)造是對三疊紀印支運動時期華南地塊南北邊緣大陸碰撞和增生作用的遠程響應，晚期NE—NNE 向褶皺構(gòu)造則是對中晚侏羅世古太平洋板塊向華南大陸之下低角度俯沖作用的變形響應。（3）首次確認了湖南衡山西緣拆離構(gòu)造，系統(tǒng)調(diào)查了拆離帶的變形結(jié)構(gòu)和運動學特征，獲得了拆離構(gòu)造帶形成的鋯石U-Pb年齡，從而確定了華南晚中生代從擠壓構(gòu)造體制為主向區(qū)域伸展構(gòu)造體制為主的轉(zhuǎn)換時代在137 Ma。（4）通過鋯石U-Pb年代學測試分析，揭示了東南沿海長樂—南澳構(gòu)造帶早白堊世2期構(gòu)造—巖漿事件：早期（145～135 Ma）表現(xiàn)為強烈的混合巖化作用和深熔作用形成的片麻狀花崗巖、花崗片麻巖等；晚期（135～115 Ma）巖漿巖體以未變形團塊狀花崗巖為主，其切割片麻狀花崗巖。這個結(jié)果為華南大陸晚中生代陸緣造山作用的擠壓-伸展變化時代提供了巖石學和年代學制約。

來源出版物：地球?qū)W報, 2012, 33(3): 257-279

入選年份：2017