湘黔桂地区新元古代中期盆地演化及动力学机制研究

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新元古代武陵造山作用的结束,代表了华南陆块的最终聚合。因此,造山带结束时代的认识对华南陆块形成与演化起到了至关重要的作用。目前武陵造山运动结束时代及机制有两种不同的认识:一种观点认为扬子陆块与华夏陆块造山的时间发生在820-800 Ma,主要原因是在华南诸多省份广泛存在的角度不整合面,不整面以下冷家溪群及相当地层的沉积时限为860-830 Ma,不整合面之上板溪群及相当地层沉积的最大时限为820 Ma。冷家溪群(四堡群、梵净山群)、板溪群(高涧群、下江群、丹洲群)在沉积建造、变形样式、变质作用方面有显著差异和明显的沉积作用间断。而且该时间820 Ma大规模S型花岗岩则属于“造山”或“后造山”型花岗岩。另外一种观点认为华南裂谷盆地开启应在890-850Ma之间,造山期田里片岩记录的最后一期变质变形作用时代为940 Ma,双溪坞地区与岛弧有关岩浆作用为890 Ma,赣东北西湾地区蛇绿混杂岩仰冲型花岗岩侵位时间为880 Ma,浙北及攀西地区约850 Ma的双峰式火山岩、碱性杂岩及同期辉绿岩脉代表了非造山岩浆作用。这样湘黔桂盆地广泛分布的角度不整合面以下的地层(冷家溪群、四堡群、梵净山群)则同属于裂谷作用沉积的地层。扬子和华夏板块之间在约900 Ma经过四堡造山运动拼合在一起,形成统一华南地块;随后870-850 Ma,华南地块发生了初始裂解,大规模裂解的机制是由地幔柱为驱动力。但是,其它研究者认为扬子和华夏地块间通过增生造山的方式实现了最终的拼合。扬子板块的西缘在新元古代一直处于板块俯冲阶段。Rodinia超大陆外缘增生造山,超大陆内部岩石圈伸展-裂解,这个模型的驱动机制是扬子和华夏板块处于Rodinia超大陆的边缘,俯冲带的后撤引发了超大陆内部发生裂解。在湘西南芷江-隆回石桥铺地区冷家溪群与板溪群(高涧群)地层之间存在角度不整合,但是在湘西南城步地区尚未发现冷家溪群与高涧群良好的接触关系。城步地区岩体的侵入时代及岩体类型有不同认识:侵入云场里组叶溪江和浆坪两个岩体年龄分别为828 Ma和805 Ma,这些有幔源物质加入的I型花岗岩认为与洋壳俯冲有关的岛弧(或陆缘弧)花岗岩(柏道远等,2010)。Huang et al.(2019)获得江南造山带西段叶溪江和报木坪的年龄为805 Ma,807 Ma,两个岩体为S型花岗岩,叶溪江与报木坪岩体是扬子和华夏板块拼合后伸展构造背景下软流圈上升侵位。在湘西南地区侵入高涧群早期地层砖墙湾组与黄狮洞组中一些花岗岩岩体测年为835.6Ma,840Ma(黄建中等,2018),由此确认岩体围岩属于新元古代板溪期沉积,推测冷家溪群与高涧群之间为连续沉积。这些岩体的时代与源岩性质、地层的识别对华南盆地演化的认识也起到重要的作用。论文通过对扬子东南缘新元古代中期盆地充填序列及充填物自身的沉积序列和物源结构面的转换分析,识别新元古代中期盆地的性质。论文重点剖析:1)芷江冷家溪群与板溪群结构转换的沉积物与地球化学特征;2)城步地区花岗岩体的时代、源岩性质及动力学背景;3)综合分析扬子东南缘新元古代中期盆地充填序列及冷家溪群(四堡群、梵净山群)与板溪群(高涧群、下江群、丹洲群)之间、板溪群(高涧群、下江群、丹洲群)内部、板溪群(高涧群、下江群、丹洲群)与上覆冰期地层之间沉积结构转换特征。本论文初步认识如下:(1)传统上,根据板溪群内部岩石沉积组合特征将其一分为二:即上板溪群和下板溪群。综合扬子地块板溪群沉积充填序列及新元古代中期不同阶段广泛发育的多幕式岩浆活动。板溪期沉积序列应该划分三个阶段是较为可行的。即1)盆地开启与初始海侵阶段(820-800 Ma);2)构造热事件与差异隆升阶段(800-760 Ma);3)区域沉降阶段(760-720 Ma)。(2)华南新元古代沉积盆地从盆地开启至冰期事件地层沉积存在三次沉积-构造转换面。研究表明:1)板溪群与冷家溪群角度不整合面代表了一定时间的沉积间断。角度不整合之下为冷家溪群陆棚-三角洲相,明显的向上变浅的沉积演化序列特征。不整合面之上的板溪群底部为一套陆相沉积物,洪积、冲积扇及河流组成的低水位沉积物,是盆地充填、封闭和回返的过程,代表盆地性质发生转变。因此,这个角度不整合代表了盆地的消亡和新生。2)板溪系内部五强溪组、架枧田组的底与下伏地层之间为平行不整合,新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整。盆地深度增加,沉积海盆萎缩、海平面迅速大幅度下降、滨岸线逐渐向盆地迁移,造成了局部地区陆架暴露,与盆地内部构造掀斜作用有关,这并非造山运动的结果。3)板溪系晚期与南华系之间沉积转换特征也较为明显。板溪系沉积晚期是一个特殊的沉积时期。板溪系沉积结束后,就是全球规模的Sturtian冰期。板溪群、下江群等顶部与南华冰间之间普遍存在一个平行不整合或地层缺失记录。湘黔桂盆地局部地区,板溪群、丹洲群、下江群等上部地层又表现出向上变浅的进积型海退序列。泗里口剖面长安组底部低水位杂砂砾岩沉积楔状体的出现,说明二者之间存在明显的进积沉积序列转换面。(3)在同位素年代学研究方面,城步花岗岩的同位素数据表明,侵入时代为822.3±9.9 Ma,而下交点的206Pb/238U年龄为808±11 Ma代表了后期叠加地质事件的年龄。湘西城步地区S型花岗岩侵入的围岩为冷家溪群,并非高涧群沉积早期地层;冷家溪群与高涧群在该地区并非连续沉积,不存在新元古代残留海(洋)盆。湘西芷江地区角度不整合面以下冷家溪地层获得锆石U-Pb的同位素年代学数据表明,沉积间断时间为832-808 Ma,冷家溪群最大沉积年龄为832Ma,裂谷盆地的开启时间不早于822 Ma。这与江南造山带西段桂北-梵净山-芷江一线冷家溪群、四堡群、梵净山群的最大沉积年龄相似;经造山运动后,裂谷盆地开启后接受沉积物的时限是一致地,与传统认为江山造山带西段桂北裂谷盆地早于其它地区开启有所不同。
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