滇东南老君山片麻岩穹隆的构造-热演化与剥露过程

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大陆造山带深部地壳构造-热演化历史及剥露过程是固体地球科学研究前缘科学问题。解译造山带中的构造岩浆活动、深部地壳岩石的宏观、微观构造特征、变形-变质作用以及精细年代学综合分析是研究工作的热点和难点。滇东南老君山地区位于华夏地块、扬子地块和印支陆块所夹持的特殊大地构造位置,出露一套不同变质-变形岩系和花岗质侵入岩体,且发育丰富的锡钨等多金属矿床,具有重要研究意义。本文选取滇东南老君山片麻岩穹窿为研究对象,在进行野外详细观测与室内试验分析的基础上,对其构造单元、变形-变质作用、年代学及形成与剥露过程开展了深入的研究。主要取得了以下几点认识:1、厘定了区域构造单元。老君山地区既呈片麻岩穹窿状构造特征,也发育有变质核杂岩的三个主要构造单元,即以深变质-变形岩石及花岗岩为主体的下盘/核部,弧形状的拆离断层系和上盘/沉积盖层。核部出露的花岗质混合岩、片麻岩和云母片岩出现高温晶质塑性变形的特征。这些岩石单元的面、线理产状呈现出由下盘指向上盘(呈弧形状指向沉积盖层)倾斜的分布规律。由核部向主拆离断层靠近,依次出现初糜棱岩、糜棱岩以及超糜棱岩,岩石的变形程度逐渐增强。穿过主拆离断层,向沉积盖层方向,出现断层碎裂岩和断层角砾岩,构成了拆离断层带的岩石序列。2、反演了片麻岩穹窿构造剥露晚期的区域应力场,并对分布特征及演化规律进行分析。结果表明,区域内存在以挤压与伸展应力为主的两种不同性质的应力场,且以伸展应力场为主。这些伸展应力场围绕片麻岩穹窿核部分别在东、北东、北、北西、西和南西方向出现规律性方位变化,其方向均由核部指向沉积盖层,呈现放射状展布的特征,反映片麻岩穹窿剥露晚期的构造特征。3、确定了区域早期高温变质-变形,并叠加低温脆-韧性转换构造和流体作用。核部出露的混合岩、斜长角闪岩和花岗片麻岩保留典型的高温矿物组合和塑性变形构造特征,糜棱岩中发育矿物拉伸线理,形成典型的L型和S-L型构造岩。剥露过程中还叠加了脆-韧性转换构造,发育热擦痕线理。绿泥石集合体呈现出细粒化,具有塑性流动特征,与强烈塑性变形的石英和云母共存,表明区域经历了韧-脆性转换下的叠加退变质-变形。在剥露过程中流体作用强烈,伴随新生矿物如绿泥石、绿帘石、白云母、石英等的出现,是热液流体作用的直接证据。4、约束了区域剥露过程中的变质-变形条件。利用斜长石与角闪石矿物对温压计获得温压范围为0.79~0.56 GPa、710~620℃,为高角闪岩相变质条件。变形矿物EBSD组构分析表明,核部角闪石发育(100)[001]滑移系,指示高温(角闪岩相)塑性变形环境。石英发育多种滑移系,出现以柱面<c>和柱面<a>滑移系为主的高温-中高温变形机制和以菱面<a>与底面<a>滑移系为主的中低温变形机制。方解石在靠近拆离断层出现<0001>(11-20)滑移系的高温变形,远离拆离断层则出现(01-18)(11-20)滑移系的低温变形特征。利用花岗片麻岩中出现蠕英结构进行二长石温度估算,获得了蠕英结构出现的变形温度范围510~400°C。拆离断层带内的糜棱岩中石英动态重结晶的分形维数范围1.1148~1.1577,差异应力范围为14.12~15.92 Mpa,应变速率变化范围为5.089×10-17~9.566×10-17s-1,反映出拆离断层带内的糜棱岩具有中高温-高温-中高温变形的变化特征。5、确定了老君山地区花岗片麻岩和浅色花岗岩的形成时限。获得445~420 Ma的岩浆锆石U-Pb年龄,代表了加里东期老君山地区的岩浆活动时限,是老君山片麻岩穹窿中花岗片麻岩原岩的主形成期。核部出露浅色花岗岩属于高钾钙碱性系列S型花岗岩,锆石U-Pb年龄为416~411 Ma,可能代表了区域地壳加厚深熔时限。斜长角闪岩中锆石变质边部的U-Pb测年结果为241~220Ma,为印支期构造高温变质与高温缩短变形的时限。6、提出老君山片麻岩穹窿的剥露模型。结合前人热年代学数据,综合限定老君山片麻岩穹窿的形成与剥露演化过程。本文认为加里东早期(445~420 Ma)为NE-SW向区域性伸展作用与岩浆侵位,之后经历了挤压碰撞造山及地壳加厚和深熔作用(420~410 Ma)。印支期(241~230 Ma),在NE-SW向挤压作用下,新元古代变质岩组由南西向北东方向逆冲,核部花岗岩发生变形变质,沉积盖层受挤压形成区域性褶皱。之后,出现挤压到伸展构造的转换及区域拆离断层的发育,研究区域持续剥露。燕山期(144~80 Ma)持续的伸展作用导致花岗岩体侵位(92~70 Ma),促使穹窿构造快速剥露,主拆离断层面受岩体侵位影响,发生弧形弯曲。新生代阶段(33~21 Ma)受红河-哀牢山走滑断裂带的控制和影响,产生显著的左行旋扭作用并形成弧形状旋转性拆离断层/系,最终导致穹窿快速剥露至地表。
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