火山地热活动成因及大地构造意义

发布时间：2016-11-06 11:49

  本文关键词：滇西腾冲地区新生代构造—岩浆—火山地热活动成因及大地构造意义，由笔耕文化传播整理发布。

《中国地质大学》 2015年

滇西腾冲地区新生代构造—岩浆—火山地热活动成因及大地构造意义

林木森  

【摘要】：腾冲地区位于青藏高原东南缘,区内构造断裂发育、岩浆活动频繁、火山分布广泛,是中国大陆集火山、地热(温泉)、地震于一体的典型火山-地热-构造地区。在大地构造上,腾冲地块位于东特提斯构造域喜马拉雅造山带东构造结南部,东以早白垩世中特提斯怒江洋缝合带与保山地块分界,西以晚白垩世-始新世新特提斯密支那洋缝合带与印度板块(缅甸地块)分界,向北与拉萨地块相接,向南延伸至缅泰马微大陆。论文选取腾冲地区为研究区,以其独有的新生代构造-火山-岩浆活动、高地热异常区地质特征,以及它们之间的成因关系为主要研究对象,运用多学科、多信息资料集成及比较地质学方法,对腾冲地区新生代以来特有的地质构造成因演化特征进行分析和探讨。本研究在系统收集、综合整理前人对腾冲及相邻地区地质、矿产、地球物理等方面研究资料的基础上,对若干构造-岩浆-火山地热典型地区开展了较详细的野外地质调查、科研修测填图工作,并重点开展了以下几方面的研究：a、朗浦-热海-马鞍山高地热异常区和五合-蒲川-新华-团田高地热异常区晚白垩世-始新世花岗岩变形变质地质特征、岩石地球化学、地质年代学、锆石Hf同位素成因、形成构造背景与高地热异常区的关系；b、芒棒地区第四纪火山岩岩石地球化学、年代学特征及其形成构造背景；c、芒棒一带第四纪火山岩中发现的深源包体岩相学、矿物化学、平衡温度压力,变形变质显微组构及变形机制,以及成因地质意义的研究；d、利用热红外遥感技术方法和热红外MODIS-LST数据,对研究区火山-岩浆-地热活动深部的可能热源(岩浆囊)分布与活动性进行了研究；e、新生代主要活动断裂运动学、年代学特征、构造变形活动期次,以及对火山-地热分布的影响及意义；f、利用ArcGis软件缓冲区分析方法,对腾冲地区的地震、地热、活动断裂资料进行了综合分析,并对研究区现今区域地壳稳定性进行分析评价；g、综合上述研究资料及成果,建立了腾冲地块新生代演化模式,探讨高地热异常区构造-岩浆-火山地热活动成因关系及大地构造意义。论文研究主要取得了以下成果和认识：(1)腾冲地区朗浦-热海-马鞍山高地热异常区清水初糜棱岩化黑云母二长花岗岩岩体(原高黎贡群混合花岗岩)、热海硫磺塘硅化碎裂正长花岗岩岩体(原古近纪南林组砂砾岩)、五合-蒲川-新华-团田高地热异常区新华强糜棱岩化黑云母二长花岗岩岩体(原高黎贡群混合岩)变形变质、岩石地球化学及锆石U-Pb定年研究表明,清水初糜棱岩化黑云母二长花岗岩岩体为晚白垩世(73 Ma)高温钾玄质强过铝花岗岩,形成于活动大陆边缘火山弧-后碰撞转换或过渡构造环境,普遍发育早期近水平-低角度(30°)韧性伸展剪切糜棱面理；热海硅化碎裂正长花岗岩岩体为始新世、新华强糜棱岩化黑云母二长花岗岩岩体(48-46Ma)中-高温钾玄质强过铝花岗岩,并具铝质A型花岗岩特征,形成于后碰撞-板内构造环境,以发育晚期高角度(700-87°)右旋走滑挤压韧性糜棱面理为特征。晚白垩世-始新世钾玄质强过铝花岗岩的形成与俯冲-碰撞造山隆升后伸展垮塌、拆沉或板片断离地幔物质上涌玄武质岩浆底侵和地壳部分熔融作用密切相关。(2)腾冲东部芒棒地区的粗面安山岩40Ar-39Ar坪年龄为2.0-2.1 Ma,属更新世高钾钙碱性火山岩,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,具有弧火山岩与大陆板内火山岩的双重属性,推测其形成于过渡型的大陆边缘造山带环境。新生代晚期,印支陆块向东南逃逸以及腾冲地区弧形走滑断裂带(龙川江断裂带、大盈江断裂带)的活化促使了这些火山岩的喷发与侵位(3)首次在腾冲东部芒棒一带新生代更新世粗面安山岩中发现含有长英质麻粒岩、二辉麻粒岩包体,其中长英质麻粒岩包体平衡温度和压力为：869-969℃,0.94-1 GPa,二辉麻粒岩包体平衡温度为：841-972℃,而寄主岩粗面安山岩中斑晶结晶估算的温度和压力为：1008-1059℃,1.26-1.33 GPa,表明它们形成和起源于下地壳到上地幔顶部之间(21-36krn),进一步证明印度板块(缅甸地块)与腾冲地块俯冲-碰撞造山后的伸展垮塌、拆沉或板片断离上地幔物质上涌减压熔融玄武质岩浆底侵,是导致下地壳高温麻粒岩相变质及新生代火山岩浆活动的主要原因。(4)首次利用卫星热红外遥感MODIS夜间月平均地表温度数据方法,圈定了腾冲地区高温地热异常平面空间分布特征,提出腾冲地区现今地下深部可能存在3个岩浆囊：第1个位于五合-新华-蒲川-团田一带,面积约为537 km2,地温异常最明显；第2个位于朗蒲-热海-马鞍山地区,面积约为226km2,地温异常次之；第3个位于马站-曲石之间,面积约为28 km2,地温异常较为明显。其中朗浦-热海-马鞍山区活动性最强,可能反映地下岩浆囊地热系统与地表地下水系统的对流交换活动性更强。这一研究结果与测震、GPS形变、He同位素比值及最大相对地热梯度等方法推测的地热异常区范围具有非常好的一致性,但其更为快捷、有效,特别是年内地温异常温度周期性变化的发现,表明卫星热红外遥感技术方法具有广泛应用于地热异常和实时监测研究的巨大潜力。(5)腾冲地区新生代以来主要存在有两期重要构造变形事件,早期近南北向高黎贡山构造带以右旋走滑剪切挤出运动为特征,晚期则在弧形转折端南部的北东向断裂带叠加有左行脆性走滑运动。新生代晚近期以来,腾冲地块受东侧高黎贡山右行走滑断裂构造带与西侧缅甸东部实皆右行走滑断裂两条边界大断裂带联合夹持共同作用下,形成一系列近南北-北东向弧形走滑-拉张断裂,以及受其控制的构造断陷盆地、火山岩浆活动、地热活动。(6)腾冲地区新生代始新世花岗岩岩浆活动、新近纪晚期-第四纪火山岩浆活动与高地热异常活动存在密切空间关系,特别是新生代晚期强烈走滑-拉张断裂构造活动和深部火山岩浆活动是形成高地热异常区(带)和中高温地热温泉沿近南北-北东向走滑-拉张断裂集中分布的主要原因,这一认识对于腾冲地区地热资源开发和利用具有一定指导意义。(7)通过对腾冲火山区的现今区域地壳稳定性分析评价,将该区划分为：Ⅰ-较稳定区,Ⅱ-较不稳定区,Ⅲ-不稳定区。较稳定区主要位于研究区的北部,地热活动性不明显,断裂活动以早期南北向断裂为主,地震震级大部分小于3级：较不稳定区主要位于研究区的西南部,地热活动性明显,断裂活动以中期北东向断裂为主,地震震级以小于3级为主；不稳定区主要位于研究区的东南部,为早期南北向断裂、中期北东向断裂和晚期北西向断裂的构造结合部,地震活动强烈,大部分大于3级,且发生过多次5级以上地震。(8)提出新生代腾冲地块三阶段构造成因演化模式：早期(65-55Ma)以挤压逆冲推覆为主导,导致当时板块内部产生了一系列近北西-南东向的逆冲推覆断层；中期(24-11Ma)以走滑剪切运动为主,形成现今腾冲地区基本构造线为略向南东凸出的弧形,其顶端位于龙陵县城一带。在龙陵县城转折点以北,构造以南北向为主,以南,构造转向南西；晚期(11 Ma)以张剪性构造为特征,在弧形转折部位形成与之配套的北西向张性断裂,其中腾冲地区现今构造-岩浆-火山地热活动主要受晚期枢纽近垂直纵弯弯滑褶皱构造作用的影响,弧形断裂转折端部位形成的张剪性断裂为上新世到全新世持续的火山喷发提供了岩浆上涌的通道,使下地壳的火山岩岩浆得以不断喷出地表,这也造就了腾冲地区从上新世到全新世持续的火山喷发。火山喷发间歇期留下的地壳岩浆囊则成为区内良好的热源,而弧形断裂与北西-南东向断裂的交会构造断陷沉降部位又提供了良好的热水补给和热水上涌通道,控制了腾冲地区的热泉及地热异常的分布。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P548;P314
【目录】：

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本文编号：166041