【摘 要】
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华南大陆位于东亚大陆东南部,东濒太平洋,在中生代早期经历了从古特提斯洋构造域到太平洋构造域转换。随着古特提斯洋的闭合,华南大陆在周缘板块的汇聚作用下发生了强烈的造山作用,即印支运动,具体表现为华南与其北侧的华北大陆、西南侧的印支陆块和西边的松潘-甘孜地块发生碰撞。与此相比,东部陆缘造山运动的属性一直存在争议,主要围绕着与古特提斯洋有关还是与古太平洋有关,因为迄今在东南沿海没有发现与同期俯冲或碰撞作
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
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华南大陆位于东亚大陆东南部,东濒太平洋,在中生代早期经历了从古特提斯洋构造域到太平洋构造域转换。随着古特提斯洋的闭合,华南大陆在周缘板块的汇聚作用下发生了强烈的造山作用,即印支运动,具体表现为华南与其北侧的华北大陆、西南侧的印支陆块和西边的松潘-甘孜地块发生碰撞。与此相比,东部陆缘造山运动的属性一直存在争议,主要围绕着与古特提斯洋有关还是与古太平洋有关,因为迄今在东南沿海没有发现与同期俯冲或碰撞作用有关的古洋壳残片。福建中西部的闽西南坳陷自早中生代以来遭受到多期构造变形和岩浆侵入,却完好地保留着上从上泥盆统到下三叠统的连续沉积记录,因而是研究东南沿海三叠纪构造变形的首选对象。本论文聚焦于闽西南中部上古生界地层的构造变形,通过系统的开展构造几何学和运动学分析以及同位素年代学研究,识别出三叠纪变形构造,从构造学的角度揭示印支运动在东南沿海地区的表现,取得了以下主要认识:1)沿着闽西南坳陷中部安砂水库库区307省道出露的上、下古生界开展详细的构造观测和构造填图,厘定了上古生界的3期褶皱:第一期褶皱呈NE向展布,两翼相对紧闭,发育特征的轴面片理(S1);第二期褶皱呈NW向展布,相对宽缓,发育NW走向的透入性皱纹劈理(S2),与第一期褶皱形成近穹隆状的横跨叠加褶皱;第三期为近平行第一期褶皱的宽缓褶皱,尺度最大,伴有局部发育的NE走向皱纹劈理(S3),导致前两期褶皱发生倒转。通过区域构造对比,明确前两期褶皱应该形成在中、晚三叠世期间,而第三期褶皱形成在中侏罗世末—晚侏罗世初期间。这三期褶皱分别对应着NW-SE、NE-SW和NW-SE向挤压作用,反映出中生代华南陆缘复杂的构造变形过程。2)对闽西南安砂水库西侧玮埔岩体花岗岩岩体及其东南边的花岗岩“脉”开展了 LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,分别获得445.8±9.8 Ma和440.3 ±5.7 Ma的测年结果,证实这两个岩体都形成在早古生代末,而非曾被认为的早中生代。相应地,它们与上覆的上古生界不同地层单元之间的关系由原先认为的侵入接触变更为正断接触。在此基础上,通过对玮埔岩体东南侧上古生界露头和显微尺度变形构造的观测和分析,我们识别出区内印支期的3期变形构造:由老到新依次为a)NE向展布、常伴有轴面劈理的区域褶皱;b)顶部朝向SSW的滑脱断层,截切过早期NE向区域褶皱,在早期陡立的千枚理上发育近水平的皱纹劈理;和c)朝向E或SE运动的区域逆冲断层,具有反序特征,截切过前两期变形构造,将属于玮埔岩体的隐伏部分的花岗岩“脉”从上古生界褶皱下带到浅处,发育NW-SE或E-W向的皱纹劈理。早中生代区域构造体制由此经历了由挤压-伸展-挤压两次转变,而不是前人认为的早期伸展-晚期挤压的单次转变。3)对区内上泥盆统至下石炭统片岩的白云母开展40Ar-39Ar测试定年分析,获得的年龄结果为218~224 Ma,即晚三叠世,验证了我们之前的野外观察:轴面片理是识别第一期褶皱的主要特征。通过区内上泥盆统-下石炭统砾岩的有限应变分析,区内砾石呈简单剪切至单轴拉伸的应变状态,与野外观察一致,证实上泥盆统-下石炭统砾岩具有拉伸线理。与此不同,上泥盆统-下石炭统片岩欠发育线理,意味着两者变形机制存在差异。同时,区内砾石的最大主应变轴比Rxz和地层倾角没有明显的相关关系,以及其与地层之间的夹角和地层倾角呈微弱的正相关关系,表明褶皱弯流作用不是造成砾石发生压扁和拉长的主导因素,但是该作用存在一定影响。这进一步说明强烈压扁砾岩的变形机制与叶理形成机制不同,意味着导致区域变质发生的因素不止一种。在此基础上,通过对强烈压扁的砾岩以及其局部发育的云母脉显微变形分析,判断出发生强烈压扁砾岩中的石英显微变形机制早期可能以高温扩散蠕变为主,确定白云母脉形成在富含白云母矿物流体的水力压裂环境下,表明变质强化应与热流有关。结合以上数据,通过区域岩浆岩化学特征对比,我们认为上古生界区域变质的发生与第一期褶皱和三叠纪岩浆活动都有关。4)综合上述研究成果,考虑到研究区附近不存在与上古生界变质有关的晚三叠世岩体,我们认为该区域变质与深部的异常高热流活动有关。在此基础上,鉴于上述强烈且伴有低级变质作用的印支期构造变形广泛地发生在华南大陆,且华南东陆缘不存在有关的陆缘弧,我们提出一种新的构造模型:在晚三叠世,当靠近华南陆侧的大洋向东俯冲消减完毕时,由洋-洋俯冲形成的火山岛弧与华南大陆发生碰撞,同时华南深部存在异常高热流的上涌,形成具有多期变形构造特征和低级区域变质作用的华南东陆缘造山带。
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