华南云开隆起西北缘早古生代构造混杂岩带成因及构造演化

发布时间：2020-03-28 05:51

【摘要】：华南早古生代武夷-云开造山带大地构造属性是近年来备受争议的热点科学问题。云开隆起地区位于华夏地块西南段,是研究华南早古生代造山运动的关键地区之一。云开隆起区广泛出露早古生代深熔花岗岩,局部出露紫苏花岗岩和麻粒岩包体,其西北缘主要发育早古生代复理石建造,夹中-基性构造岩片、岩块,为探讨早古生代武夷-云开造山带构造属性以及华南早古生代大地构造演化提供了重要窗口。本文重点对云开隆起西北缘北东-北东东向弧形展布的早古生代变形变质复理石沉积岩建造,以及夹于其中的早古生代中性、基性岩构造岩片、岩块和早古生代花岗岩,开展详细的野外地质构造观察、岩石学、岩石地球化学、同位素地球化学以及年代学综合研究,探讨其构造属性、成因、时代及形成大地构造背景。主要取得以下新成果和新认识:(1)厘定了云开隆起西北缘增生构造混杂岩带,并根据其岩石组成、形成时代、变形变质特征,以陆川-岑溪-罗定-广宁断裂带为界分为两个次级构造岩石地层单元,自北西向南东分别是:奥陶系-泥盆系浅变质深海-半深海硅泥质构造岩石单元和寒武系-奥陶系绿片岩-角闪岩相变形变质半深海复理石构造岩石单元。构造混杂岩带由南东向北西构造岩石地层形成时代逐渐变新,并发育由南东向北西逆冲推覆断层系,构造变形由深层次韧性变形向浅层次脆性变形迁移过渡,变质程度由中-深变质麻粒岩-角闪岩相变为浅变质绿片岩相。(2)云开隆起西北缘早古生代增生构造混杂岩带,主要由早古生代复理石建造,以及所夹早古生代岛弧火山岩和弧前蛇绿岩残片(岩片、岩块)构成。岛弧火山岩残片主要为赞岐岩类玄武安山岩-安山岩-英安岩系和富Nb玄武岩,具有富集轻稀土元素(LREE)、大离子亲石元素(LILE)和Pb元素,亏损高场强元素(HFSE)的地球化学特征,表明其形成于活动大陆边缘弧前或岛弧构造环境。蛇绿岩残片主要为MORB-like变枕状熔岩、变玄武岩、变辉绿-辉长岩,具有轻稀土平坦-略亏损稀土配分形式,富集大离子亲石元素和Pb元素,亏损高场强元素的地球化学特征,表明其形成于活动大陆边缘弧前构造环境。锆石U-Pb年代学研究表明,岛弧火山岩和弧前蛇绿岩残片形成时代分别为460 443 Ma和455 437 Ma,为晚奥陶世-早志留世。赞歧岩类火山岩和弧前蛇绿岩均具有负的到正的ε_(Hf)(t)值( 11.0到+2.3),暗示其源于受俯冲流/熔体不同程度交代的弧下古老地幔楔,可能与早古生代年轻热大洋板片对上覆大陆边缘岩石圈地幔的交代作用相关。(3)首次报道云开隆起区早古生代石窝斜长花岗岩,野外呈块状或脉状与蚀变斜长角闪岩共生。该斜长花岗岩具有高SiO_2含量(75.08 80.10 wt.%),低Al_2O_3含量(11.70 13.25 wt.%),低K_2O/Na_2O比值(0.03 0.04)的特征,铝饱和指数(A/CNK)为1.01 1.15,属低钾拉斑系列弱过铝质斜长花岗岩。轻稀土元素富集,重稀土元素平坦,微量元素相对富集大离子亲石元素Th、U,亏损高场强元素Nb、Ti,表明其形成于大陆边缘岛弧构造环境。斜长花岗岩具有相对低TiO_2、La含量,在La-SiO_2和TiO_2-SiO_2图解上均显示部分熔融成因,并结合其低Sr、高Yb和低Sr/Y值的特点,暗示其可能由洋壳辉长岩运移过程中剪切部分熔融形成。LA-ICP锆石U-Pb年代学获得斜长花岗岩和斜长角闪岩年龄分别是459 Ma和442 Ma。斜长花岗岩和斜长角闪岩均具有富集-略亏损的锆石Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)值分别是 6.0~ 0.7和 3.6~+2.9),表明它们可能源于古老地幔源区,在形成过程中又不同程度受壳源流/熔体的交代作用。早古生代石窝斜长花岗岩的识别,并结合石窝、糯垌等地区早古生代SSZ型蛇绿岩残片,暗示云开隆起西北缘存在晚奥陶世(459 Ma)洋盆。(4)锆石U-Pb定年获得云开隆起地区贵子糜棱状花岗岩、平政片麻状花岗岩和回龙花岗岩成岩年龄分别为454 Ma、440 Ma和442 Ma,形成于晚奥陶世-早志留世。地球化学特征表明它们分别属I-S过渡型、S型和高分异I型花岗岩。花岗岩构造环境判别图(如(La/Yb)_N-Yb_N,Rb-Y+Nb)表明它们形成于大陆边缘岛弧构造环境。锆石Hf同位素组成差异较大,ε_(Hf)(t)值分别为 2.9~+5.2、 12.8~ 7.2和 6.4~ 2.4,表明花岗岩的源区不均一,并且在形成过程中有不同程度幔源物质加入。结合前人研究成果,早古生代花岗岩以S型二长花岗岩为主,主要源于中-新元古代砂屑物质的部分熔融;少量花岗岩具有典型TTG(奥长花岗岩、英云闪长岩和花岗闪长岩)组合特征,属于I型或I-S过渡型花岗岩,主要来自壳源物质的熔融并有幔源物质的加入。云开地区早古生代花岗岩的成因与俯冲-碰撞造山作用及造山后伸展-垮塌-拆沉作用密切相关。(5)综合华南云开地区早古生代构造岩浆活动及变质事件时空演化特征,提出云开地区早古生代主要经历了以下构造-岩浆-变质演化过程:(1)俯冲初始阶段(≥460 Ma),华南残余洋盆在约460 Ma(或更早)开始由北西向南东云开地体下俯冲。(2)俯冲阶段(460 440 Ma),年轻热洋板片及上覆沉积物在不同深度发生脱水及熔融,产生不同特征的流/熔体同上覆弧下地幔楔发生交代反应,导致地幔楔发生部分熔融,形成赞岐岩类火山岩(460 443 Ma)和富Nb玄武岩(453Ma)。随后,由于板片回撤作用导致软流圈地幔上涌形成弧前洋壳(455 437 Ma)。俯冲过程中少量岛弧火山岩、洋壳和复理石建造等残片构造就位于弧前增生楔形成混杂岩带。(3)碰撞和后碰撞阶段(≤440 Ma),扬子地块(或滇桂-北越地体)和云开岛弧(地体)碰撞导致地壳增厚和后造山伸展-垮塌-拆沉作用,形成云开岛弧地体大量TTG深熔花岗岩以及高温泥质麻粒岩、紫苏花岗岩,晚期在伸展环境下形成辉长岩侵入体(如423 Ma龙虎岗、石板辉长岩)。早古生代蛇绿岩残片、岛弧火山岩、TTG花岗岩组合、高级变质岩和俯冲增生杂岩(包括洋板块地层序列)的发现,揭示华南早古生代构造属性是俯冲-增生碰撞造山带,钦防残余海槽一直延续到早中生代印支期。(6)扬子地块和华夏地块(群)早古生代位于东冈瓦纳大陆北缘。早古生代(480 400 Ma)东南亚大量陆块/微陆块通过俯冲-增生-碰撞作用拼贴到东岗瓦纳大陆北缘,导致原特提斯洋的闭合。扬子地块和华夏地块早古生代(约460 400 Ma)向南(南东)俯冲-增生-碰撞造山机制与早古生代东南亚陆块/微陆块群总体向南俯冲-增生造山的构造背景一致。
【图文】：

图 1-1. 不同大地构造环境混杂岩形成和就位概念模型（Festaetal.,2010,2012; 闫臻等，2018）。类型 1：伸展构造；类型 2：被动大陆边缘；类型 3：走滑构造和转化断层；类型 4：汇聚大陆边缘和洋壳俯冲；类型 5：陆-陆和弧-陆碰撞；类型 6：陆内变形。增生杂岩（accretionarycomplex）或增生楔（accretionaryprism/wedge），形成于汇聚板块边缘，位于大陆边缘弧或岛弧与海沟之间，是俯冲过程中（洋-陆/洋-洋俯冲体系）中被刮擦下来的远洋沉积物、大洋板片残片和海沟浊积岩在上覆板块前端共同堆积形成的、以逆冲断层为边界的楔形地质体（Karig and Sharman, 1975）（图 1-2），主要由复理石和海山块体组成，也包括蛇绿岩和高压变质块体。增生杂岩具有以下特征：（1）地貌上呈现弧前隆起；（2）主要由大洋沉积物和少量海山玄武岩组成，表现为砾岩、砂岩、泥岩、硅质泥岩、硅质岩、灰岩和玄武岩组合；5

俯冲杂岩原始层序重建提供了理论依据，其中古生物化石时代精细研究，远洋沉积到陆源碎屑沉积时间的跨度，都可以限定大洋板块寿命和洋壳沉积作用持续的时间。因此，通过对造山带中增生杂岩的专题调查研究，，恢复 OPS 原始序列，为增生杂岩形成与古大洋板块发展提供了重要依据。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P534.4;P587;P542


本文编号：2604019