黔东及其邻区早古生代构造变形机制及其演化过程

发布时间：2020-10-08 21:47

　　华南大陆内扬子板块与华夏板块之间的相互作用伴随华南大陆内部长期复杂的构造演化一直是国内外学者关注的重点。其中,与扬子板块与华夏板块早古生代时期相互作用相关的造山过程,其构造属性到底是典型的洋-陆俯冲-碰撞造山还是远离板块边缘的陆内造山,一直被持续争论。而且关于这一造山过程的岩浆事件、变质变形及沉积物源等研究主要集中在华夏板块武夷-云开地区,在扬子板块东南缘报道较少。并且这些地质记录包含的构造期次以及动力源等问题,依然存在很大争议。同时,华南大陆与冈瓦纳超大陆的联系仍不十分清楚,这其中包括:华南在冈瓦纳超大陆早古生代重建的模型中的具体位置在哪里?华南早古生代岩浆事件为何比冈瓦纳超大陆北缘的早古生代岩浆事件存在明显滞后?这些问题对于理解华南大陆早古生代构造事件,以至冈瓦纳超大陆模型的重建都至关重要。扬子板块东南缘黔东及其邻区广泛出露新元古代-早古生代地层,地层缺失与不整合面揭示该地区在早古生代至少经历了三期构造运动。而且研究区新元古代-早古生代地层中有丰富的褶皱、断裂以及韧性剪切带等构造变形。但是对于这些早古生代构造的期次划分、叠加关系、演化阶段以及其形成的大地构造背景与冈瓦纳超大陆演化的时空关联一直还未得到充分的认识。近来围绕华南早古生代地层物质来源的研究已表明扬子板块东南缘的沉积地层也可能记录了来自冈瓦纳超大陆的物质。因此,扬子板块东南缘的晚新元古代-早古生代地层、构造变形等将为华南与冈瓦纳超大陆演化的关系提供新信息,为扬子板块演化、尤其是扬子板块东南缘早古生代造山事件的构造属性提供新的约束。本文以扬子板块东南缘黔东地区及其邻区的新元古代-早古生代地层为研究对象,通过野外典型露头详细调查与典型构造廊带剖面测量、构造变形分析,厘定各区域的构造样式组合。在室内,通过强应变带如韧性剪切带内同变形矿物的Ar-Ar年代学测试获得其冷却年龄,再通过显微构造和石英c组构分析获得的变形温度的约束来探讨区域内韧性剪切变形的时间;同时通过碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析,确定研究区各时代地层的主要物源并反演盆地构造演化,约束扬子板块东南缘新元古代-早古生代沉积盆地内物源转变的时间。本文以解析构造学和板块构造学为指导,结合区域内最新研究成果,通过与华南大陆不同地区早古生代岩浆、沉积、变形变质事件的对比分析,进一步厘清扬子板块东南缘新元古代-早古生代构造-沉积事件的属性,并系统划分了扬子板块东南缘新元古代-早古生代时期的各构造演化阶段。此外,通过对比不同板块之间岩浆、变质事件,提出了华南大陆在冈瓦纳超大陆重建模型中的位置。本文取得的主要认识和结论如下:1,研究区构造变形特征具有明显的东西分带特征,整个研究区位于江绍-郴州-临武断裂一线以西、扬子板块东南缘的俯冲部位,发育薄皮式向NW方向以及向SE方向(反冲)的逆冲断层及其相关褶皱,构造盖层滑脱型的逆冲-褶皱组合。其中以区域性主要的边界断层可以划分为三个构造区带:靖州-黔阳断裂以东的桂西基底-盖层冲断褶皱带,以向SE方向冲断的逆冲断层为主、多条逆冲断层构成的逆冲叠瓦构造,还发育构造三角带、牵引构造等次级构造组合,地层普遍陡倾并发育层内紧闭同轴-尖棱褶皱,是靠近根带的强烈构造变形带;靖州-黔阳断裂以西,三都-凯里断裂以东的黔东基底隆升带,主要为平缓开阔褶皱带,一起组成以新元古代基底地层为核部的复式背斜,构造变形作用强度明显衰减;三都-凯里断裂以东,雪峰隆起东缘的黔中盖层滑脱带,以箱状滑脱褶皱、逆冲前缘带的NW向逆断层以及重力滑脱形成的正断层等,主要通过滑脱褶皱变形来实现挤压应力的释放,构造变形程度明显较弱。总体而言应力自SE向NW不断释放并明显衰减,而非具有对称的“花状构造”构造样式。因此可以推测形成构造格局的主应力方向来自其SE方向,而且构造活动的发起地在研究区东南缘。2,研究区从江-高武剪切带、雍里-令里剪切带以及宰便剪切带均为近NNE-NEE向贯穿新元古代侵入岩体并延伸至新元古代围岩沉积盖层的陡倾韧性、脆-韧性剪切带,普遍糜棱岩化,糜棱面理上石英、长石眼球状不对称旋转碎斑、S-C组构等变形构造指示其运动学特征均为沿糜棱面理自NW向SE的逆冲推覆剪切带。显微构造显示剪切带内石英重结晶主要表现为膨凸式重结晶(BLG)、亚颗粒旋转重结晶(SR),表明其经历了高绿片岩相-低角闪岩相(变形温度400-500℃)和低绿片岩相(300-400℃)变质作用。同时EBSD石英c组构也表明其经历了从中低温变形(400-550℃)到低温变形(400℃)的演化过程。3,本文对从江-高武剪切带、雍里-令里剪切带以及南加剪切带中绢云母、黑云母、斜长石等矿物得到的416-402Ma Ar-Ar年龄代表其逆冲推覆剪切作用之后整体抬升折返的冷却年龄。通过结合区域已有研究成果综合分析,我们认为华南大陆于晚奥陶世-中志留世(453-426Ma)在NW-SE向挤压应力场下地壳强烈挤压缩短,在黔东及邻区表现为沿剪切带自NW向SE的反冲。中志留世--早泥盆世(426-419Ma)区域应力逐渐由挤压逆冲转换为伸展正滑,并于随后早泥盆世(416-402Ma)折返冷却。早古生代晚期华南大陆扬子板块东南缘与华夏板块内的一系列近同时的NW-SE向逆冲推覆与NE向走滑剪切作用是形成于板块间斜向碰撞背景下的转换挤压构造。4,本文对扬子板块东南缘黔东从江地区下江群-震旦系地层、桂北龙胜地区南华系-奥陶系地层以及湘西城步地区志留系地层中碎屑沉积岩进行碎屑锆石U-Pb年代学以及Hf同位素分析。来自新元古代地层的样品碎屑锆石年龄谱特征主要为以900-560Ma为主峰,然而来自早古生代地层的样品年龄谱特征显著不同,主要为600-410Ma、1100-780Ma、1.6-1.2Ga、2.8-2.5Ga多个峰值。物源分析显示新元古代样品中900-630Ma锆石主要来自华南大陆内部900-820Ma同碰撞期和820-630Ma碰撞后裂谷期岩浆事件提供的物源,而620-560Ma锆石的出现说明扬子板块东南缘可能受到冈瓦纳超大陆北缘晚新元古代弧火山事件的影响。寒武系-奥陶系地层中550-520Ma和1.1-0.9Ga锆石的出现代表了物源在寒武系发生了改变,这些锆石的?Hf(t)值与印度南部和澳大利亚-南极大陆北西缘中同时代地层同年龄锆石?Hf(t)值相似,指示其可能为扬子东南缘寒武系-奥陶系地层提供物源。发生于寒武系的沉积物源的转变是由于冈瓦纳超大陆最终聚合背景下华南与南羌塘地体的陆内碰撞、印度与澳大利亚的汇聚,从而使得物源传播到扬子板块东南缘早古生代地层之中。5,综合分析并结合前人成果得出,黔东及其邻区早古生代构造演化主要经历了以下三个演化阶段:(1)寒武系-中奥陶世(540-460Ma)初始陆内俯冲阶段;(2)中奥陶世-晚志留世(460-420Ma)陆内俯冲-碰撞阶段;(3)晚志留世-早泥盆世(420-390Ma)造山后伸展冷却阶段。
【学位单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P542;P534.4
【部分图文】：

模型图,陆内俯冲,早古生代,构造模型

图 1-1 华南早古生代变形的构造模型：(A)陆内俯冲模型[6]；(B)陆内仰冲模型[8]；(C)陆内双向俯冲模型[43]与之对比的是，目前关于扬子板块东南缘以及扬子与华夏板块结合部位西的早古生代韧性剪切变形带的研究还比较薄弱。研究区韧性剪切作用主要集中个区域：一是在黔东黎平-剑河地段发育了区域性共轭剪切带，一组近南北方向一组近 NE50 方向，主要发育在黎平一带。早年的研究仅仅关注这组剪切带的野

空间分布,超大陆,冈瓦纳,早古生代

图 1-2 华南在冈瓦纳超大陆早古生代重建模型中不同位置（冈瓦纳超大陆中其它大陆相对位置修改自 Li et al. 2017[112]）:(1)Yao et al. 2014[86]；(2)Torsvik et al. 2009[84];(3)Wang et al.2013[119]和 Hu et al. 2015[120];(4)Duan et al. 2011[88]和 Chen et al. 2017[121];(5) Cawood et al.2017[117]和 Xu et al. 2014;(6)Zhu et al. 2012[101];(7)Zhang et al. 2014[122];(8)Metcalfe 2013[74]1.2 课题来源与研究内容本课题依托导师杨坤光教授负责的国家自然科学基金面上项目“黔东及其邻区早古生代变形对华南大陆再造的启示”、中国地质调查局项目“中上扬子南缘锰矿成矿构造环境研究”以及贵州省国土资源厅项目“贵州区域构造特征、构造演化与矿产空间分布关系研究”。论文工作区域选取黔东、湘西、桂北交界区域，北至贵州镇远、天柱，西至贵州凯里、三都，东至湖南城步、龙胜，南至广西融水、四堡。

空间分布,地质简图,黔东,超大陆

图 1-2 华南在冈瓦纳超大陆早古生代重建模型中不同位置（冈瓦纳超大陆中其它大陆相对置修改自 Li et al. 2017[112]）:(1)Yao et al. 2014[86]；(2)Torsvik et al. 2009[84];(3)Wang et al.2013[119]和 Hu et al. 2015[120];(4)Duan et al. 2011[88]和 Chen et al. 2017[121];(5) Cawood et al.2017[117]和 Xu et al. 2014;(6)Zhu et al. 2012[101];(7)Zhang et al. 2014[122];(8)Metcalfe 2013[74]1.2 课题来源与研究内容本课题依托导师杨坤光教授负责的国家自然科学基金面上项目“黔东及其区早古生代变形对华南大陆再造的启示”、中国地质调查局项目“中上扬子南缘锰成矿构造环境研究”以及贵州省国土资源厅项目“贵州区域构造特征、构造演化与产空间分布关系研究”。论文工作区域选取黔东、湘西、桂北交界区域，北至贵州镇远、天柱，西贵州凯里、三都，东至湖南城步、龙胜，南至广西融水、四堡。

【相似文献】