地球科学综合

华南中生代大地构造研究新进展

张岳桥，董树文，李建华，等

摘要：目的：华南大陆中生代动力体制经历了从特提斯构造域向滨太平洋构造域的转换，这种动力体制转换发生的时间和转换产生的地质效应，是理解华南大地构造研究的关键。围绕华南大陆中生代如何演化，前人开展了大量研究，提出了一系列不同的构造演化模型，争议的焦点主要聚焦2 个关键科学问题。（1）古太平洋板块何时开始向华南大陆之下俯冲？从晚二叠世开始还是从中、晚侏罗世开始？（2）华南地区晚中生代构造体制发生了重大转折，从早期以地壳挤压缩短作用为主到晚期以地壳伸展作用为主，其转换时代是什么？为了回答上述问题，深入分析了华南典型的叠加褶皱样式、古构造应力场、伸展拆离构造、早白垩世岩浆作用，在4个方面取得了重要的进展。方法：在详细野外地质调查基础上，综合构造变形观测分析、显微组构观测与EBSD组构分析、锆石U-Pb 和云母Ar-Ar年代学资料，充分结合前人资料，梳理了华南中生代大地构造演化序列，深化了对构造演化动力学的理解。结果：沅麻盆地位于华南大陆中部，通过对不同地层单元断层滑动矢量的统计分析，本研究建立了沅麻盆地晚中生代—新生代的构造变形及古构造应力场演化历史。中晚侏罗世，构造应力场以E—W 挤压为主，其导致沅麻盆地东缘广泛冲断褶皱变形，形成NNE—SSW 向褶皱及逆冲推覆构造。早白垩世初，构造应力场转变为NW—SE 伸展，其控制着沅麻盆地的初始伸展断陷和沉积物的充填，奠定了沅麻盆地的构造格局。早白垩世晚期以NW—SE 挤压为主，导致沅麻盆地结束断陷沉积，并发生构造反转。晚白垩世，古构造应力场转变为N—S 伸展，其导致沅麻盆地沿E—W 断裂再次发生伸展断陷作用。这期伸展可持续至古近纪早期，并被古近纪晚期的NE—SW 挤压所终止。NE—SW 挤压导致华南大陆古近系广泛褶皱并发生整体隆升剥蚀，形成古近系和新近系之间角度不整合面。沅麻盆地古构造应力场的交替和演化，与华南周缘晚中生代—新生代的板块动力学过程密切相关。本研究通过对华南中部湘中涟源和湘南地区褶皱构造的叠加型式分析，识别出两期褶皱作用。早期褶皱轴向为WNW—ESE向，由晚古生界—早中生界海相地层组成的复向斜和前寒武系基底卷入的复背斜组成，被晚期的NNE—SSW 向褶皱构造横跨叠加，形成典型的盆地—穹隆状构造型式。据两期褶皱卷入变形的地层时代及其与印支—燕山期岩体的切割关系，我们推断，早期WNW—ESE 褶皱主要形成于早中三叠世（250～230 Ma）；晚期NNE—SSW向褶皱的形成时代为中晚侏罗世之交（175～165 Ma）。本研究在华南中部识别出一条大尺度的低角度拆离断裂，将其命名为衡山主拆离断裂。这条断裂沿NNE—NE走向延伸＞150 km，并横穿江南造山带。在断裂的南部，沿下盘发育一条约3 km 宽的低角度韧性剪切带。结果表明，在剪切带北部，糜棱面理走向NE—SW，其上的拉伸线理向NW 倾伏，运动学为top-to-the-NW 伸展剪切；在剪切带南部，糜棱面理走向NW—SE，其上的拉伸线理向SW 倾伏，运动学为top-to-the-SW 伸展剪切。剪切带中糜棱岩的石英c 轴组构型式表现为不对称的单环带或I 型交叉环带，其极密区的分布型式反映了底面＜a＞和柱面＜a＞滑移系的共同作用，表明伸展剪切变形温度约为400～550℃。剪切带中同构造钠长岩脉的SHRIMP锆石U-Pb年代学和糜棱岩中白云母40 Ar/39 Ar年龄表明，衡山低角度伸展剪切变形的持续时间为136～97 Ma。本次研究不仅证实华南早白垩世大规模地壳伸展作用起始于136 Ma，同时为理解大陆伸展过程中上地壳和中地壳的变形样式提供了重要参考。长乐—南澳构造带位于华南大陆的东南缘，该带走向NE—SW，延伸＞400 km，出露宽40～60 km。野外识别出两类岩浆岩：一类为片麻状花岗岩和混合岩，片麻理和层间小褶皱广泛发育，局部韧性剪切变形；另一类为团块状细粒花岗岩，切割片麻状花岗岩，其未发生变形，是造山后伸展环境下地壳熔融的产物。锆石U-Pb 定年结果表明，片麻状花岗岩和混合岩形成于145～135 Ma，未变形粒状花岗岩形成于135～115 Ma。我们认为长乐—南澳构造带是一个晚中生代陆缘造山带，其造山作用可能起始于晚侏罗世（155 Ma 之前），并持续到早白垩世早期。东南沿海构造带从挤压向伸展构造体制转换的时间在约135 Ma。结论：（1）通过对华南中部沅麻盆地的详细野外调查，建立了沅麻盆地的构造格架及变形特征，确定了盆地晚中生代5期构造应力场及其演替序列：中晚侏罗世近W—E向挤压、早白垩世NW—SE 向伸展、早白垩世中晚期NW—SE 向挤压、晚白垩世近N—S 向伸展、古近纪晚期NE—SW 向挤压。这个演化序列为华南大陆晚中生代构造演化历史提供了重要的构造地质依据。（2）识别了华南中部横跨叠加褶皱构造样式及其基本特征，基于地层接触关系分析和已有火成岩同位素年代学数据分析，认为该地区两组叠加褶皱构造记录了早中生代两期构造挤压和地壳增厚事件： 早期近东西向褶皱构造是对三叠纪印支运动时期华南地块南北边缘大陆碰撞和增生作用的远程响应，晚期NE—NNE 向褶皱构造则是对中晚侏罗世古太平洋板块向华南大陆之下低角度俯冲作用的变形响应。（3）首次确认了湖南衡山西缘拆离构造，系统调查了拆离带的变形结构和运动学特征，获得了拆离构造带形成的锆石U-Pb年龄，从而确定了华南晚中生代从挤压构造体制为主向区域伸展构造体制为主的转换时代在137 Ma。（4）通过锆石U-Pb年代学测试分析，揭示了东南沿海长乐—南澳构造带早白垩世2期构造—岩浆事件：早期（145～135 Ma）表现为强烈的混合岩化作用和深熔作用形成的片麻状花岗岩、花岗片麻岩等；晚期（135～115 Ma）岩浆岩体以未变形团块状花岗岩为主，其切割片麻状花岗岩。这个结果为华南大陆晚中生代陆缘造山作用的挤压-伸展变化时代提供了岩石学和年代学制约。

来源出版物：地球学报, 2012, 33(3): 257-279

入选年份：2017