华南龙岩和宁芜盆地二叠纪-三叠纪沉积大地构造演化

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晚古生代-中生代华南板块东部和北部的大陆边缘经历了古太平洋板块俯冲、华南-华北碰撞事件,塑造了现今中国大陆东部构造的基本面貌。通过对造山带周缘盆地沉积地层开展物源分析,反演造山带的早期演化历史,对于华南板块区域古地理重建具有重要意义。本文围绕“古太平洋板块向华南俯冲起始时间和构造背景”以及“大别造山带变质岩何时开始为周缘盆地提供碎屑物质?”两个科学问题,对华南板块东北部古生代-早中生代宁芜盆地和东南部古生代龙岩盆地开展沉积学、物源分析等系列工作。宁芜盆地下志留统-中二叠统砂岩的物源区发生了一次转变。下志留统坟头组砂岩岩性为长石石英砂岩,岩屑以火成岩岩屑和低级变质岩岩屑为主,上泥盆统五通组砂岩为石英砂岩,岩屑含量少,以变石英岩岩屑为主。两组具有相似的碎屑锆石年龄分布模式,主要年龄区间为465-420 Ma和838-812 Ma,分析显示,在志留纪-泥盆纪,宁芜盆地主物源区为其南侧的华夏地块武夷地体;中二叠统龙潭组砂岩岩性为岩屑石英砂岩和长石石英砂岩,成分成熟度低,岩屑均以中酸性喷出岩岩屑为主,巢湖地区龙潭组具有指示武夷地体古元古代基底的1866 Ma峰值年龄,南京地区龙潭组具有与下伏早古生代砂岩相似的445和970 Ma峰值年龄,两者同时具有341254 Ma的年轻碎屑锆石,且其εHf(t)值出现较多正值,结合前人岩相古地理和地球物理资料,认为龙潭组的物源区为其南侧的华夏地块武夷地体,但华南东南一期新的岩浆活动也加入到二叠纪宁芜盆地物源供应中。宁芜盆地在中三叠世的物源区相对于中二叠世的陆源碎屑岩再次发生转变。宁芜盆地中三叠统黄马青组是一套灰紫色-紫红色的三角洲相陆源碎屑岩,其岩性以岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩为主,石英含量76%-84%,岩屑含量10%-14%,长石含量6%-11%。岩屑以变石英质岩或变泥质岩岩屑为主,重矿物类型包括锆石、金红石、磷灰石、电气石、角闪石、石榴子石、白云母等,指示变质岩的特殊物源的存在;黄马青组砂岩碎屑锆石年龄主要分布在2500-2100 Ma、2000-1600 Ma、900-700 Ma、420-400 Ma、350-250 Ma等区间,反映了华南板块北缘、华北板块南缘的混合信号,本文认为其物源主要来自大别造山带早期折返的中-低级变质带,例如现今的北淮阳带,早期隆升的物质可能包括华北板块南缘和华南板块北缘的沉积盖层物质,以及秦岭-大别造山带的古生代弧岩浆岩。通过与大别造山带周缘中生代沉积记录对比,发现在中-晚三叠世各盆地具有物源相似性,结合前人华南-华北碰撞“东早西晚”以及华南陆壳俯冲分层折返的论述,本文认为形成于中三叠世拉丁期(242-237Ma)的黄马青组代表造山带最早剥露的记录之一,是大别造山带深部俯冲过程的地表响应,其沉积时代可以用于限定大别造山带的最晚隆升、剥露时间。龙岩盆地上泥盆统天瓦岽组、桃子坑组和下石炭统林地组的岩性以石英砂岩和含砾石英砂岩为主,其特征碎屑锆石年龄区间为480-380 Ma,其中包含3个次一级的年龄峰值,分别为440 Ma、420 Ma和390 Ma,对应年龄的岩浆岩体在距离龙岩150 km范围内均有报道,结合碎屑锆石单峰式分布特征和岩石结构成熟度较低的特征,本文认为龙岩盆地接收近源沉积,源区范围在南岭地体东部和武夷地体西部和中部;龙岩盆地二叠系童子岩组、翠屏山组、罗坑组同样具有上述特征年龄区间,说明南岭地体东部和武夷地体西部和中部在二叠纪仍为龙岩盆地源区,同时,与宁芜盆地二叠系样品类似,龙岩盆地二叠系砂岩中也出现较多350-250 Ma区间内的碎屑锆石,说明前述的华南东南新一期岩浆事件同时为两个盆地提供物源。本研究讨论了这一期岩浆活动的性质及其初始活动时间。结合中酸性火成岩、岩浆活动持久、物源体系范围广泛、Hf同位素偏正等特征,本文认为该活动最可能是形成于古太平洋板块向华南板块早期俯冲阶段的大陆弧,其原始岩浆记录可能在后期的板块持续拉伸背景下被拉离大陆,残留记录保存在我国海南岛、日本西南Kurosegawa岩浆带、以及菲律宾西部Mindoro岛等地区;区域上的二叠系砂岩碎屑锆石Hf同位素数据总体在310 Ma呈现正偏趋势,表明大陆弧新生地壳融熔或幔源物质加入发生在约310 Ma,本文认为这标志着古太平洋板块俯冲大陆弧的初始活动时间,可被视为古太平洋板块起始俯冲的最晚时间。此外,通过对比沿海至内陆的4条沉积剖面的海陆转变界面,认为正是大陆弧的隆起造成了华夏板块内陆曾广泛存在的晚石炭世-早二叠世碳酸盐岩台地的历时约40 Ma的穿时退出,退出方向为从沿海至内陆。
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