華南中生代大地構造研究新進展

張岳橋, 董樹文, 李建華, 崔建軍, 施 煒, 蘇金寶, 李 勇

1)中國地質科學院地質力學研究所, 北京 100081;2)中國地質科學院, 北京 100037

華南中生代大地構造研究新進展

張岳橋1), 董樹文2), 李建華1), 崔建軍1), 施 煒1), 蘇金寶1), 李 勇1)

1)中國地質科學院地質力學研究所, 北京 100081;2)中國地質科學院, 北京 100037

華南地區中生代構造動力體制經歷了從特提斯構造域向濱太平洋構造域的轉換, 由此產生了強烈的陸內造山作用和巖漿活動, 形成了復雜構造組合的晚中生代陸內造山帶和火成巖省。本項研究在下列幾個方面取得了新的進展: (1)通過對雪峰山地區沅麻盆地的野外調查和構造測量, 確定了該盆地晚中生代-早新生代5期構造應力場及其演替序列: 中晚侏羅世近W—E向擠壓、早白堊世NW—SE向伸展、早白堊世中晚期NW—SE向擠壓、晚白堊世近N—S向伸展、古近紀晚期NE—SW向擠壓。構造應力場方向的變化記錄了不同板緣的動力作用對該區的影響。(2)識別了湖南地區晚古生代-早中生代海相地層中發育的橫跨疊加褶皺構造, 并基于地層接觸關系和已有火成巖同位素年代學數據分析, 認為該地區橫跨疊加褶皺構造記錄了中生代兩期構造擠壓和地殼增厚事件: 早期近東西向褶皺構造是對三疊紀華南地塊南北邊緣大陸碰撞和增生作用的遠程響應, 晚期NE—NNE向褶皺構造則是對中晚侏羅世古太平洋板塊向華南大陸之下低角度俯沖作用的變形響應。(3)對湖南衡山西緣拆離斷裂帶的變形結構和運動學特征進行了詳細的調查和構造測量,確定了衡山變質核雜巖構造, 并對拆離帶中韌性剪切變形的鈉長巖脈的鋯石進行了SHRIMP U-Pb測年, 從而確定了華南地區伸展構造的起始時代約137 Ma, 即早白堊世早中期。(4)通過鋯石U-Pb年代學測試分析,揭示了東南沿海長樂—南澳構造帶早白堊世 2期構造-巖漿事件: 早期(147～135 Ma)表現為強烈的混合巖化作用和深熔作用形成的片麻狀花崗巖、花崗片麻巖等; 晚期(135～117 Ma)巖漿巖以含石榴子石花崗巖為主。這個結果表明東南沿海構造帶是晚中生代陸緣造山帶, 造山作用可能起始于晚侏羅世, 于早白堊世早中期(135 Ma)以來發生伸展垮塌。在上述研究結果的基礎上, 探討了華南地區三疊紀“印支運動”和中、晚侏羅世“燕山運動”的表現及其產生的板塊構造動力體制及其轉換時代、早白堊世從擠壓構造應力體制向伸展構造應力體制轉變的時間節點。

陸內造山; 構造應力場; 橫跨疊加褶皺; 中生代大地構造; 構造動力體制轉換; 沅麻盆地;長樂—南澳構造帶; 華南大陸

中生代是華南乃至整個東亞大陸大地構造發生劇烈變動的時期, 也是東亞大地構造發展的重要轉折時期(任紀舜, 1990; 趙越等, 2004; Dong et al.,2008; 董樹文等, 2010)。華南大陸是由多個塊體或地體拼合而成, 主要構造單元包括揚子地塊、江南—雪峰山構造帶、華夏地塊、東南沿海巖漿-變質構造帶等(圖1)。華南大陸北部邊緣為秦嶺—大別—蘇魯碰撞造山帶, 將華南地塊與華北地塊拼合在一起, 其西南邊緣通過紅河斷裂與印支地塊相連。研究表明, 揚子地塊和華夏地塊于中晚元古代碰撞拼合(Chen et al., 1991, 1998; Charvet et al., 1996),華夏地塊經歷了加里東褶皺造山作用(Li Z X et al.,2010; 舒良樹, 2006), 并受到印支運動和燕山運動的強烈改造, 尤其燕山運動以壓倒一切的優勢對早期構造進行了改造和疊加, 隱蔽了前期構造變形形跡(Huang, 1945; 任紀舜, 1984, 1990)。

華南地區中生代動力體制經歷了從特提斯構造域向濱太平洋構造域的轉換, 但對這種動力體制轉換發生的時間和轉換產生的地質效應, 是華南大地構造研究的關鍵科學問題之一。不同作者從地層接觸關系、構造變形樣式和巖漿記錄等方面進行了論述。許多學者如 Huang(1945)、任紀舜(1984, 1990)基于三疊系內部地層角度不整合面和古地理環境的變化, 強調了華南地區印支運動的重要性。野外調查發現華南地區印支運動不僅表現為地臺蓋層的褶皺作用, 而且地臺基底也不同程度地被卷入褶皺。這個認識也為其他學者所認同, 并提出了不同的動力學模型。Hsü等(1988a, b, 1990)提出了揚子地塊與華夏地塊在中生代發生碰撞的華南阿爾卑斯造山帶碰撞模型, 來解釋華南地區復雜的構造變形樣式,但該模型受到許多地質學家的質疑(Rodger, 1989;Rowley et al., 1989; Yu et al., 2005), 普遍認為華南不存在中生代碰撞造山帶, 而以陸內變形為主。一個共同的認識是, 華南大陸廣泛發育的褶皺構造和巖漿作用是古太平洋板塊向華南大陸之下俯沖作用的結果, 但不同學者提出了不同的板塊俯沖模式。Zhou等(2000, 2006)提出了古太平洋板塊初始低角度俯沖和俯沖板塊逐漸后退變陡的模式, 來解釋華南地區晚中生代巖漿活動和演化歷史, 這個模式很好地解釋了華南地區中晚侏羅世以來巖漿活動由陸地向海溝方向遷移的規律。Wang等(2005a)基于雪峰山地區構造變形的調查和 Ar-Ar測年分析, 提出一個陸內斜向俯沖模式來解釋基底左旋走滑逆沖和蓋層褶皺變形, 認為這個過程主要形成于中晚三疊世的印支運動時期。Li Z X等(2007)分析了華南地區花崗巖類型和年齡, 提出了華南褶皺造山帶形成的大洋板塊平俯沖模型, 這個構造模型強調了古太平洋板塊向華南大陸長距離的平俯沖作用起始于晚二疊世末期, 導致了華南1300 km寬的褶皺造山帶的形成, 而隨后的俯沖板片的破壞和熔融主導了晚中生代巖漿作用(Li X H et al., 2007)。

圖1 華南大陸中生代構造綱要圖Fig. 1 Mesozoic structural outline map of South China

上述關于華南地區早中生代造山作用的構造模型也受到不同學者的挑戰。郭福祥(1998)通過地層接觸關系分析, 認為華南地區印支運動褶皺變形輕微,主要表現為隆升、海退和原始沉積盆地的掀斜, 強烈的褶皺變形主要發生在燕山運動和喜山運動時期。張岳橋等(2009)則通過系統編圖和疊加褶皺構造分析, 發現華南早中生代存在兩個世代褶皺的橫跨疊加, 認為早期近東西向褶皺構造具有南北成帶、晚期 NE—NNE向褶皺構造具有東西分區的區域展布特征, 并基于地層接觸關系和早中生代巖漿巖和火山巖同位素年代學數據分析(徐先兵等, 2009), 認為這兩組疊加褶皺構造清楚地記錄了華南早中生代兩期擠壓事件: 近東西向褶皺是對印支早期華南地塊南北邊緣碰撞造山事件和俯沖增生事件的遠程響應, NE—NNE向褶皺則起源于燕山早期((170±5) Ma)古太平洋板塊向華南大陸之下低角度俯沖作用, 兩者發生轉換的時代在中晚侏羅世之交。這個認識與Dong等(2008)對東亞大地構造的解釋是一致的。

因此, 華南地區中生代構造研究涉及 2個關鍵科學問題: (1)古太平洋板塊何時開始向華南大陸之下俯沖？從晚二疊世開始還是從中、晚侏羅世開始？(2)華南地區晚中生代構造體制發生了重大轉折,從早期以地殼擠壓縮短作用為主到晚期以地殼伸展作用為主, 其轉換時代是什么？

為了回答上述問題, 筆者在《深部探測技術與實驗研究》(SinoProbe)專項資助下(董樹文等, 2011),在前人工作的基礎上, 經過 3年的野外調查研究工作, 深入分析了華南典型的疊加褶皺樣式、古構造應力場、伸展拆離構造、早白堊世巖漿作用, 在下列4個方面取得了重要的進展。

1 華南中生代構造研究主要進展

1.1 華南地區晚中生代構造應力場演化歷史

1.1.1 盆地基本特征

沅麻盆地是一個北東—南西走向的白堊紀斷陷盆地, 長250 km, 寬30～65 km, 發育于華南大陸中部揚子地塊與華夏地塊的結合部位。新元古代板溪群出露在盆地的東側, 主要為一套成層性好的硬砂巖-板巖-片巖系列, 年齡在 760～820 Ma(Wang et al.,2005a), 緊閉褶皺, 變質程度很淺。盆地的西緣出露揚子地塊的下古生界沉積巖層, 包括震旦紀冰磧巖、灰巖與白云巖、寒武紀頁巖和灰巖、奧陶紀碳酸鹽巖和粉砂巖、志留紀砂巖和頁巖等, 這個蓋層沉積發生褶皺, 形成隔槽式褶皺構造(Yan et al.,2003)。晚古生代-早中生代地層包括泥盆紀砂巖、粉砂巖和灰巖、石炭-二疊紀碳酸鹽巖和白云巖、中下三疊統灰巖, 出露在盆地的東部邊緣, 并發生褶皺變形。

橫穿盆地的構造剖面顯示沅麻盆地構造變形具“西弱東強”特征, 幾何形態表現為不對稱分布的箕狀盆地, 是一個不典型的大陸伸展盆地。這個斷陷盆地受到兩組斷裂的控制: 一組走向NE, 是盆地的主要構造, 控制了盆地早白堊世的伸展與沉積充填; 另一組走向東西, 它們控制了晚白堊世的沉降凹陷, 如盆地南部的芷江凹陷。從1: 200 000地質圖上判讀, 我們注意到東西向斷裂受到NE—SW向斷裂的限制, 這種切割關系指示東西向斷裂形成晚于北東向斷裂。

基于區域地層資料和前人的研究工作, 并考慮到江漢盆地的地層序列, 對沅麻盆地的地層序列進行了綜合整理和編制, 將盆地的地層序列劃分成3個巖性地層組合: 上三疊統至下、中侏羅統、下白堊統、上白堊統至古近系。這三個地層單元之間均為角度不整合接觸(圖2)。

1.1.2 盆地構造應力場演化歷史

基于盆地內不同地層單元斷層幾何學、運動學特征及其活動期次的野外觀察和測量, 運用斷層滑動矢量反演古構造應力場的方法(Angelier, 1984;Mercier et al., 1987a, b), 結合盆地的沉積記錄和地層不整合關系, 我們建立了沅麻盆地晚中生代 4期構造應力場及其演替歷史(圖2, Li et al., 2011)。

(1)中晚侏羅世WNW—ESE擠壓(圖3): 這期擠壓作用主要記錄在影響上三疊統和中下侏羅統的斷層上, 在古生代碳酸鹽和碎屑巖中也有良好記錄。在沅麻盆地的東緣, 可見二疊紀灰巖向西逆沖推覆在上三疊統和中下侏羅統地層之上, 斷層面上的擦痕構造指示了近東西向擠壓。根據影響變形的地層時代推斷, 這期擠壓作用發生在中侏羅世之后、早白堊世盆地發育之前, 很可能發生在晚侏羅世。

(2)早白堊世早期 NW—SE引張(圖 4): 這期引張作用記錄在早白堊世地層以及前白堊紀地層中,變形表現為 NE—NNE走向的高角度正斷層或同沉積正斷層。這些正斷層切穿了盆地的南部和西部地區, 地形地貌上可見明顯的垂向斷距。平均伸展方向為 N136°E, 最大主應力軸(σ1)為垂直。在這期伸展作用下, 盆地沿 NW—SE方向張開, 一系列NE—SW 走向伸展構造形成, 初步奠定了盆地的雛形格局。

(3)早白堊世晚期 NW—SE擠壓(圖 5): 這期擠壓表現為一組共軛的走滑斷層, 它們強烈影響了早白堊世地層。反演結果的統計分析顯示, 最大主應力軸的平均方位約 N309°E, 近水平, 中間主應力軸垂直, 最小主應力軸(σ3)走向NE—SW。這去擠壓導致盆地構造反轉, 并形成大量 NWN—NEN走向左行走滑斷層及弱褶皺構造。

(4)晚白堊世 S—N引張(圖 6): ENE—E走向的同運動正斷層紀錄了這期引張作用, 這些斷層控制了沅麻盆地晚白堊世沉降凹陷。野外測量顯示, 大部分斷層是高角度的, 并保留了近直立的擦痕線理。這組斷層線理大量發育在下白堊統, 在上白堊統中也觀察到。反演結果的統計分析顯示, 最小主壓應力軸(σ3)近水平, 平均走向 180°, 最大主應力軸(σ1)近直立。這次伸展作用導致 E—W 走向沉積凹陷, 如芷江半地塹、漆河半地塹, 其發生時代一直可以延續到古近紀。

(5)NE—SW向擠壓: 在古近紀晚期, N—S向伸展結束, 代之而起的是NE—SW向擠壓作用。這期擠壓作用主要表現為2組共軛走滑斷層。斷層矢量反演結果顯示, 最大主應力軸(σ1)平均方位 N37°E,近水平(12°), 最小主應力軸(σ3)走向NW—SE。

1.1.3 大地構造意義

沅麻盆地白堊紀地層的古地磁研究表明, 自白堊紀以來, 該地區地殼沒有發生旋轉, 華南地塊處于穩定狀態(Zhu et al., 2006)。因此, 在盆地中記錄的古構造應力場方向及其變化可以用區域動力學作用或深部構造作用的變化來解釋。總體上, 在晚侏羅世至早白堊世時期, 擠壓或伸展的方向為NW—SE至W—E, 而自晚白堊世以來變為N—S至NE—SW。這種主應力軸方向的變化可能記錄了不同地球動力作用對本地區的影響, 要么來自西太平洋邊緣俯沖作用, 要么來自特提斯-喜馬拉雅構造域的影響。

圖2 沅麻盆地與江漢盆地區域地層柱及古構造應力場演替歷史Fig. 2 Mesozoic-Cenozoic stratigraphic columnar section and deformation history of Yuanma and Jianghan basins

正如在前文中提出, 華南中生代構造研究的一個關鍵科學問題是: 古太平洋板塊何時開始向華南大陸之下俯沖？人們普遍認為, 這個俯沖作用是華南大陸約1300 km陸內造山帶形成的主因(Xu et al.,1999; Wang et al., 2005a; Zhou et al., 2006; Li Z X et al., 2007), 但對這個陸內造山帶形成的起始時間一直有爭論的: 有的強調了二疊紀就開始了(Li Z X et al., 2007), 有的認為是中侏羅世約180 Ma (Zhou et al., 2000, 2006), 或者中晚侏羅世約(165±5) Ma(Dong et al., 2008)。在沅麻盆地記錄的構造變形歷史指示最早一期近W—E向擠壓作用應該與古太平洋板塊俯沖作用有關, 因而制約了華南大陸中生代陸內造山作用的時間應該在中侏羅世之后、早白堊世之前。在華南大陸東部地區的華夏地塊, 廣泛發育的、侵入于褶皺構造帶的晚侏羅世花崗巖年齡(150～160 Ma)可以限定這期褶皺變形的年齡(張岳橋等, 2009)。

早白堊世早期, 構造應力體制以伸展作用為主,這期伸展作用與華南地區早白堊世斷陷盆地的發育、侵入巖漿活動和火山作用是同時的(Faure et al.,1992, 1996; Li, 2000; Zhou et al., 2000; Wu et al.,2005; Zhou et al., 2006; Shu et al., 2009)。高精度的測年數據顯示, 早白堊世巖漿活動的峰期在(135±5) Ma(Li, 2000; Li X H et al., 2010)。這期伸展作用發生的動力學包括: 巖石圈伸展(Li, 2000), 巖石圈俯沖+基性巖漿底侵(Zhou et al., 2000, 2006),或者俯沖回滾(subduction roll-back)(Uyeda et al.,1979), 弧后伸展(Watson et al., 1987; Lapierree et al.,1997; Ren et al., 2002)等。

早白堊世晚期的NW—SE向擠壓作用可能影響到整個華南地區, 它導致了華南早白堊世斷陷盆地的構造反轉, 盡管這期反轉持續時間較短。其發生的時間很可能與 120～110 Ma的巖漿活動低谷期同時。這期擠壓作用產生的動力可能與古太平洋俯沖板片的角度變化有關, 或者與菲律賓微陸塊與東亞陸緣碰撞有關(Faure et al., 1992; Charvet et al., 1994;Lapierre et al., 1997).

晚白堊世以來, 古太平洋板塊相對于亞洲大陸的俯沖方向變為 NNW, 俯沖速度減慢, 俯沖角度增大(Engebretson et al., 1985; Maruyama et al., 1997)。這個板塊運動學持續了30～40 Ma。大約在50 Ma, 板塊運動學發生了調整(Sharp et al., 2006)。在沅麻盆地記錄的晚白堊世近 N—S向伸展和隨之發生的NE—SW 向擠壓, 其動力來源顯然與古太平洋板塊俯沖沒有直接關系, 而是更多來自特堤斯構造域的動力作用, 那兒印度-歐亞大陸發生俯沖和碰撞(Yin et al., 2000)。值得提及的是, 晚白堊世近N—S向伸展和隨之發生的NE—SW向擠壓在華北東部地區的膠萊盆地和郯廬斷裂也有記錄(Zhang et al.,2003)。

圖3 沅麻盆地東緣構造簡圖及晚侏羅世逆沖斷層野外特征和古應力反演(據Li et al., 2011)Fig. 3 Simplified structural map of the eastern margin of Yuanma basin and field views of Late Jurassic compressive deformation and paleostress inversions (after Li et al., 2011)

圖4 沅麻盆地早白堊世NW—SE向伸展構造應力場Fig. 4 Early Cretaceous NW-SE extension in Yuanma Basin

1.2 疊加褶皺分析與早中生代大地構造過程

位于雪峰山隆起以東的華南東部地區對應華夏地塊, 該地塊在早古生代發生陸內造山作用, 形成華南加里東造山帶, 最終使華南地塊固結。其上發育中晚泥盆世至早中三疊世海相地層(D2-3-T2), 其底部不整合超覆在下古生界加里東構造層之上, 泥盆系底部為一套河流相砂礫巖沉積, 向上主體為淺海相碳酸鹽巖沉積, 其中有海陸交互相沉積夾層,表明這個時期, 華夏地塊處在穩定的構造演化階段。而在這套海相地層之上發育的晚三疊世至早中侏羅世地層(T3-J1-2), 主體為陸相沉積, 僅在廣東東南部沿海地帶發育海相地層。這兩套截然不同的地層單元或構造層均發生強烈褶皺和斷裂作用, 形成了樣式復雜、東西寬大于1300 km的褶皺構造帶。對這個復雜褶皺構造帶的形成時代, 存在不同的認識。本項研究通過典型地區褶皺構造的疊加型式分析, 識別了早中生代兩期褶皺作用, 早期褶皺構造軸呈 NWW—SEE至近東西向展布, 晚期呈北東—北北東向展布, 局部地區為南北向, 兩者之間的橫跨疊加型式在不同地段可以觀察到。

1.2.1 湘中漣源地區橫跨疊加褶皺型式

圖5 沅麻盆地早白堊世NW—SE向擠壓構造應力場Fig. 5 Early Cretaceous NW-SE compression in Yuanma basin

圖6 沅麻盆地晚白堊世N—S向伸展構造應力場Fig. 6 Late Cretaceous N-S extension in Yuanma basin

位于雪峰山北部的漣源地區, 兩組褶皺的橫跨疊加現象非常典型(圖 7)。早期褶皺軸向為WNW—ESE向, 由晚古生界-早中生界海相地層組成的復向斜和前寒武系基底卷入的復背斜組成, 被晚期的一組NNE向褶皺構造橫跨疊加, 形成典型的盆地-穹隆狀構造型式。早期WNW—ESE向褶皺較寬緩, 而晚期NE—NEN向褶皺相對較緊閉。在南部地區, 兩組褶皺橫跨疊加產生的盆-穹狀構造型式非常顯著, 而靠近北部的江南隆起地區, 北東向褶皺幅度相對較弱, 早期WNW至近W—E向褶皺構造占主導地位。晚期 NE—NEN向褶皺作用伴隨平行褶皺軸的逆沖斷層而發育, 這組斷層斜切早期WNW向褶皺(張岳橋等, 2009)。

另外, 該區發育印支期巖體(Wang et al., 2002,2005b, 2007), 其長軸沿 NWW 復背斜褶皺軸展布,受到早期褶皺構造的控制, 這說明早期褶皺構造主體形成于中三疊世的印支運動早期。

1.2.2 湘南地區橫跨疊加褶皺型式

圖7 湘中漣源地區橫跨疊加褶皺構造圖Fig. 7 Simplified structural map of the superposed folding pattern in Lianyuan area of central Hunan Province

在湘南地區, 可見兩組褶皺構造的疊加: 晚期一組褶皺走向近N—S至NEN—SWS向, 卷入的地層包括D-T2和T3-J1-2沉積構造層, 褶皺構造樣式有:斷折褶皺、斷層傳播褶皺等(圖8)。褶皺構造樣式受到地層巖性和地層厚度的控制, 如在中下三疊統的薄層泥質灰巖中, 發育緊閉的尖棱褶皺。早期一組褶皺主要發育在西部地區, 近 W—E走向, 褶皺形態較寬緩, 卷入的地層不僅有 D-T2沉積層, 前泥盆基底也卷入其中。這組東西向褶皺構造被包容在晚期形成的近南北向構造帶中。另外, 三疊紀花崗巖體沿東西向背斜軸發育, 而晚侏羅世-早白堊世巖體切穿D-T2褶皺構造層。

1.2.3 早中生代兩期褶皺構造形成時限

要確定 2個世代疊加褶皺構造形成的時代, 關鍵是要分析疊加褶皺作用與巖漿活動之間的時代關系。前已述及, 在疊加褶皺構造發育的地區, 早期近東西向褶皺通常控制了印支期的巖體, 但晚侏羅世-早白堊世巖體不完全受NNE向褶皺構造的控制。筆者根據已發表的花崗巖和火山巖同位素年齡數據統計結果顯示, 華南地區在早侏羅世早期(195～205 Ma)存在一個明顯的巖漿活動寂靜期(Zhou et al.,2006), 將三疊紀印支期巖漿序列和侏羅紀巖漿序列截然分開。印支期巖體呈面狀分布, 但主要集中在湘中的雪峰山地區和沿十萬大山—云開大山—武夷山一帶(圖1)。分析表明, 印支期巖體可以分為兩個亞階段(Wang et al., 2002, 2005b, 2007): 早期以過鋁質片麻狀花崗巖為主, 是同構造期地殼深熔作用的產物, 高精度SHRIMP U-Pb鋯石年齡測試結果集中在230～240 Ma, 這類巖體非常少; 晚期巖體年齡集中在210～230 Ma, 代表伸展構造環境下地殼重熔的產物。根據印支巖體的同位素年齡及其空間展布,我們推斷, 華南東部地區近東西向褶皺構造帶主要形成于印支早期, 即230～240 Ma。

NEN至N—S向褶皺構造的形成時代可以通過侏羅紀巖漿事件的分析來制約。在湘中南地區發現近N—S向褶皺構造被晚侏羅世巖體所侵入, 典型的例子是騎田嶺巖體(圖8)。該巖體侵入于NNE向褶皺構造帶, 近年來高精度SHRIMP鋯石U-Pb測年結果展示該巖體侵位時代在155～161 Ma(朱金初等, 2003, 2005;李華芹等, 2006; 付建明等, 2004; 趙葵東等, 2006),是典型的晚侏羅世巖體, 表明NNE向褶皺構造形成的時代必然早于161 Ma。再考慮到該地區早中侏羅世的伸展構造背景, 我們將NNE向褶皺構造的形成時代初步限制在中晚侏羅世之交(165～175 Ma)。

圖8 湖南南部騎田嶺地區橫跨疊加褶皺構造圖Fig. 8 Simplified structural map showing the cross folding pattern in Qitianling area of south Hunan Province

1.2.4 早中生代大地構造過程

我們將華南中部地區發育的兩組疊加褶皺構造與早中生代大地構造過程聯系起來, 探討該地區早中生代構造動力體制轉換和大地構造過程。筆者認為, 兩期疊加褶皺構造分別代表了兩期地殼擠壓和增厚事件: 即印支早期近南北向擠壓和燕山早期近東西向擠壓。這兩期近于橫跨疊加的褶皺構造同時記錄了兩個不同構造體制在華南地區的表現和轉換,即從印支期以東西向構造為主的特提斯構造域向燕山早期以 NEN向構造為主的濱太平洋構造域的轉換。

從構造動力學角度分析, 華南地區印支期近東西向褶皺構造帶的形成與華南大陸南北邊緣地塊碰撞作用有關。研究表明, 揚子地塊和華北地塊沿秦嶺—大別—蘇魯構造帶碰撞開始于晚二疊世, 強烈的陸內深俯沖發生在中三疊世, 大別山、蘇魯造山帶出露的超高壓變質帶變質年齡峰值為約240 Ma(Li et al., 1993, 1996; Hacker et al., 1998)。這期強烈的陸-陸碰撞造山作用不僅導致揚子前陸褶皺構造帶的形成和發育, 向南波及到江南隆起以南的整個華夏地塊, 使該地塊發生擠壓增厚, 地殼增厚誘發的深熔作用導致了華南地區獨特的印支期過鋁質花崗巖的發育(Wang et al., 2007)。同時, 在華南地塊西南邊緣發生大陸地塊增生事件, 印支地塊沿松馬—松達縫合線增生到華南地塊(Carter et al.,2001)。這期增生事件導致南盤江復理石盆地的閉合和褶皺, 沿十萬大山發生由 SSE向NNW方向的強烈逆沖, 導致十萬大山前陸盆地的發育。而NNE向褶皺構造系的形成和發育是古太平洋板塊向華南大陸之下俯沖作用的結果, 是對大洋板塊向大陸巖石圈之下低角度俯沖初期的變形響應。顯然, 疊加褶皺構造分析結果并不支持Li Z X等(2007)提出的觀點, 這個模式將古太平洋板塊的俯沖起始時間放在晚二疊世并持續到侏羅紀。從巖漿活動記錄考慮,盡管華南地區發育印支期地殼重熔性花崗巖侵入,但迄今沒有報道與俯沖有關的火山巖。與大洋俯沖有關火山活動開始于晚侏羅世(約 160 Ma), 而大規模火山噴發則發生在早白堊世早期((140±5) Ma)。

1.3 早白堊世伸展拆離斷裂系統與變質核雜巖構造

經歷了中、晚侏羅世的擠壓縮短變形之后, 于早白堊世, 華南大陸便進入了區域性伸展變形階段,并伴隨著斷陷盆地的形成、巖漿侵入和火山作用等。如何確定從擠壓構造應力體制到伸展構造應力機制發生轉變的時間節點, 是華南大地構造研究的又一個關鍵科學問題。

本次研究工作集中對衡山變質核雜巖西緣拆離帶進行了詳細的野外調查和構造測量, 系統測量了該拆離帶韌性剪切和脆性變形的幾何學和運動學要素, 并系統采集了拆離帶中鈉長巖樣品, 開展了鈉長石中鋯石U-Pb SHRIMP年代學測試分析工作。這個大型拆離帶的發現, 對于深入研究華南地區早白堊世中晚期大規模地殼伸展作用及其伴隨的巖漿作用和成礦作用, 具有重要的理論意義。

1.3.1 早白堊世大型拆離斷裂

在湖南地區, 發育有兩類斷陷盆地: 一類盆地的沉積-沉降作用受到邊緣高角度正斷裂的控制, 另一類則與低角度拆離斷層有關。低角度拆離斷裂主要發育在衡山以西地區, 目前發現有 2條: 一條位于衡山西緣的界牌斷裂帶, 另一條為資源斷裂。野外調查顯示, 這類拆離斷層一致向西傾, 傾角在25°～35°之間, 拆離帶上盤為早白堊世紅色沉積, 下盤為不同時代的地層和巖體。拆離帶上發育韌性剪切形成的糜稜巖, 拉伸線理指示近東西向伸展作用(圖 9)。

1.3.2 界牌拆離斷裂帶與衡山變質核雜巖構造

前人早已認識到衡山變質核雜巖構造, 并基于初步的野外觀察, 對該變質核雜巖構造進行了解釋(徐漢林等, 1998)。本項目對衡山變質核雜巖的西緣拆離帶進行了詳細的野外調查和構造測量, 開展了拆離帶韌性剪切變形的組構分析和年代學測試研究工作。如圖10所示, 界牌拆離帶沿衡山巖體西緣展布。巖整個拆離帶有鈉長石脈貫入, 并發生了強烈的韌性剪切變形, 形成典型的糜稜巖帶(圖 11), 厚度在2～4 km; 沿剪切面拉伸線理發育, 巖石薄片的顯微鏡下分析指示上盤向西傾滑(圖 12)。在韌性剪切帶的頂部, 出現了幾米厚的微角礫巖層, 記錄了拆離帶晚期脆性變形。拆離帶下盤為衡山花崗巖體,測年結果顯示其侵位時代在晚侏羅世-早白堊世。靠近拆離帶的巖體沒有發生明顯的韌性剪切變形。

本次研究對拆離帶韌性剪切變形構造進行了鋯石U-Pb和Ar-Ar年代學測試分析, 目前初步獲得了鈉長巖鋯石的SHRIMP U-Pb測年結果。分析結果顯示, 這些熱液鋯石大部分是熱液活動過程中捕獲的繼承鋯石, 年齡指示了印支期和侏羅紀巖體。新形成的熱液鋯石的顯著特點是高含 U量, 獲得的平均年齡約137 Ma。我們將這個年齡解釋為鈉長巖脈的結晶年齡, 因為該巖脈發生了強烈的同構造拉伸作用, 因此, 鈉長巖脈的結晶年齡也代表了伸展拆離作用的時間。

1.4 東南沿海長樂—南澳構造帶早白堊世巖漿作用: 對晚中生代陸緣造山作用的時代制約

長樂—南澳構造帶位于華南大陸的東南緣, 是揭示晚中生代洋-陸相互作用和陸緣構造演化過程的關鍵地帶。該帶NE—SW向延伸, 長大于400 km,出露寬40～60 km(圖13)。沿該帶出露一套變質巖層,區域地質調查結果將該套地層劃歸為 T3-J1, 其上為白堊紀火山巖所覆蓋。野外調查發現, 這套所謂的T3-J1地層對應一套片麻狀花崗巖或含石榴子石細粒花崗巖, 其中殘留有角閃巖相的變質巖, 由副片麻巖、混合巖化片麻巖、變粒巖、角閃巖、石英巖、石墨云母片巖等組成。對這套片麻狀花崗巖和所包裹的變質巖, 前人對其進行了大量的年代學研究工作, 其目的是確定這個構造帶的變形時代。Jahn等(1976, 1990)基于Rb/Sr年代學分析結果, 認為這套變質巖經歷了 2期變質事件: (165±13) Ma和90～120 Ma。晚期構造熱事件被大量的角閃石和云母Ar-Ar測試分析結果所證實, 變質巖的坪年齡集中在 130～80 Ma(Chen et al., 2002)。Tong 等(1996)詳細研究了東山島混合花崗片麻巖, 給出的單個鋯石U-Pb年齡為122 Ma, 認為至少部分片麻狀花崗巖形成于早白堊世。最近, 馮艷芳等(2011)報道了東山島晚侏羅世花崗質石榴黑云片麻巖鋯石 U-Pb年齡約152 Ma。從這些年代學研究結果可以看出, 長樂—南澳構造帶在晚中生代經歷了多期次構造-巖漿事件, 年齡集中在 152 Ma、140～120 Ma和 100～90 Ma。盡管已積累了一批年代學數據, 但對出露于長樂—南澳構造帶的這套片麻狀花崗巖和混合片麻巖的形成時代, 尚缺乏系統的、高精度的年代學測試工作,因此對其形成的構造背景及其在華南大陸晚中生代陸內造山過程中的地位和意義, 認識不夠深入。

本次研究工作主要對長樂—南澳構造帶內的這套片麻狀花崗巖、片麻巖和粒狀花崗巖等進行了詳細的野外調查和采樣(圖14), 運用鋯石U-Pb測年手段和球化學分析方法, 對構造帶中的混合巖、片麻狀花崗巖、粒狀花崗巖、花崗巖脈等進行了系統的年代學測試分析, 確定了該構造帶屬于華南大陸晚中生代陸緣造山帶。

圖9 湖南界牌拆離斷裂帶與衡山變質核雜巖Fig. 9 Structural map showing Jiepai normal detachment fault zone and Hengshan metamorphic core complex in Hunan Province

圖10 衡山變質核雜巖構造圖(a)與構造橫剖面圖(b)Fig. 10 Simplified structural map of Hengshan metamorphic core complex(a) and structural cross section(b)

圖11 界牌拆離帶鈉長巖韌性剪切(A)和脆性微角礫巖(B)的野外特征Fig. 11 Field views of ductile shear(A) and brittle deformation(B) of albite in Jiepai detachment zone

野外調查發現了兩類早白堊世巖漿巖: 一類表現為片麻狀花崗巖, 片麻理發育, 其中以包裹體形式殘留有混合片麻巖、混合巖和角閃巖等變質巖。這類巖石發生了強烈的構造變形, 片麻理方向平行構造帶, 推側是造山作用的產物; 另一類是粒狀花崗巖, 有的巖體含石榴子石, 巖體沒有發生變形,是造山后伸展環境下的地殼熔融。對這兩類巖石做了鋯石SHRIMP U-Pb測試分析。

12個樣品的鋯石 U-Pb測年結果(圖 15)區分了早白堊世兩期構造-熱事件: 早期(145～135 Ma)表現為強烈的混合巖化作用和深熔作用形成的片麻狀花崗巖、花崗片麻巖等; 晚期(135～115 Ma)巖漿巖體以含石榴子石花崗巖為主, 粒狀結構。結合巖石學和地球化學的分析結果, 我們認為長樂—南澳構造帶是一個晚中生代陸緣造山帶, 其造山作用很可能起始于晚侏羅世(155 Ma之前), 并持續到早白堊世早期。早白堊世晚期的巖漿作用代表了造山后伸展環境下的地殼熔融產物。

圖12 拆離帶鈉長巖韌性剪切變形的顯微組構特征(A), 鈉長石旋轉碎斑指示上盤向西傾滑(B)Fig. 12 Microscopic views of shear deformation of albite in the detachment zone(A),the rotation of porphyroclast indicates top-to-W motion(B)

圖13 華南東南沿海構造地質簡圖Fig. 13 Simplified geological map of the coastal zone of South China

這個研究結果從巖石學找到了證據, 證明華南沿海構造帶晚中生代時期從擠壓構造體制向伸展構造體制轉換的時間在約135 Ma, 華南大陸內部在白堊世拆離斷裂帶的形成時代基本一致。

2 討論: 華南中生代構造作用的動力體制

2.1 華南中生代大地構造演化序列

綜合華南東部地區沉積充填歷史、構造變形特征和巖漿活動歷史, 我們將該區中生代大地構造歷史劃分為3個大的陸內變形階段(圖16):

(1)三疊紀, 與特地斯構造域碰撞造山作用有關的陸內擠壓褶皺及其后隨的伸展變形和巖漿活動。該階段又可以進一步劃分為早、中三疊世的擠壓變形和晚三疊世伸展作用和巖漿活動。根據華南地區的巖體年代學測試結果, 巖漿活動主要發生在晚三疊世 230～210 Ma。

(2)中晚侏羅世至早白堊世(170～135 Ma), 與古太平洋洋殼向東亞大陸俯沖作用有關的陸內造山及其后隨的區域伸展作用。擠壓造山作用開始于170 Ma, 并一直持續到135 Ma。這個陸內造山過程與大洋板塊的低角度俯沖有關, 陸內變形呈幕式發展, 內陸地區主要褶皺構造形成于160 Ma之前的晚侏羅世, 而沿海地區擠壓造山起始于 155 Ma之前,并持續到135 Ma。自135 Ma開始, 整個華南地區發生了區域性伸展構造作用, 形成了一系列早白堊世斷陷盆地, 巖漿侵入作用和火山作用強烈。并在早白堊世晚期, 發生了一次構造反轉事件, 導致斷陷盆地的擠壓反轉。

(3)晚白堊世至古近紀, 華南大陸經歷了一期伸展和一期擠壓作用, 這個時期的構造變形受到喜馬拉雅特地斯構造域和古太平洋西緣構造動力作用的聯合影響。

2.2 華南地區的“印支運動”與“燕山運動”及其構造動力體制的轉換

根據經典造山構造理論, 通常將三疊紀地殼運動稱為“印支運動”, 而將侏羅-白堊紀時期的構造變動稱為“燕山運動”, 每個構造運動都有幾個“構造幕”組成。從板塊構造角度和華南中生代構造演化歷史看, “印支運動”可以表述為三疊紀時期亞洲大陸不同地塊(華南地塊、華北地塊、印支地塊等)之間的拼合過程及由此產生的地塊之間碰撞造山作用, 如秦嶺—大別—蘇魯造山帶的形成以及超高壓變質巖體的快速折返。相對于造山帶而言, 地塊內部擠壓變形(褶皺和剪切作用)相對較弱, 主要表現為地塊的整體抬升和剝蝕作用。在地塊內部, 印支運動的最顯著特征是結束了揚子地塊的海相沉積歷史。“燕山運動”則可以表述為侏羅-白堊紀時期的板內或陸內造山作用, 這種造山作用顯然不同于“印支運動”時期的碰撞造山作用, 其產生的板塊動力背景是周緣板塊從不同方向大致同時向東亞大陸匯聚, 從而引起強烈的板內造山作用(Dong et al.,2008; Zhang et al., 2008), 其顯著的特點包括: (1)多向性: 古老的緯向造山帶, 如陰山—燕山造山帶、秦嶺構造帶、南嶺構造帶等, 都不同程度地發生再生造山, 在造山帶兩側前陸地帶形成新的前陸構造帶;(2)同時性: 不同方向造山帶的構造變形幾乎在中晚侏羅世同時啟動, 并經歷了大致相同的幕式構造演化階段; (3)彌散性: 陸內造山作用彌散性變形特征表現在造山帶寬度從幾百km至千余km, 如華南地區寬達1300 km的褶皺-逆沖構造帶; (4)前陸盆地不發育: 大多數侏羅-白堊紀陸內造山帶不發育前陸盆地(張岳橋等, 2011)。

圖14 長樂—南澳構造帶發育的早白堊世巖漿巖和變質巖Fig. 14 Field views of Early Cretaceous granites and metamorphic rocks from the coastal Changle-Nan’ao zone

圖15 長樂—南澳構造帶早白堊世兩類巖石的鋯石SHRIMP U-Pb測年結果Fig. 15 SHRIMP zircon U-Pb concordia diagrams of Early Cretaceous gneissic granites and fine-grained granitoids from the coastal Changle-Nan’ao zone

那么, 上述兩個“構造運動”發生的構造動力體制何時發生轉換？這個問題也可以表述為: 地塊之間的碰撞造山作用何時結束？古太平洋洋殼向東亞大陸俯沖作用何時開始？以下我們從華南東部地區早中侏羅世巖漿作用特征及其包含的深部構造背景, 來簡單回答這個問題。

早、中侏羅世構造變動相對穩定, 在華南東部地區發育一套伸展型火成巖, 包括雙峰式火山巖和A型花崗巖以及堿性正長巖, 零星分布在湘南—贛南—閩西—粵北地區, 沿南嶺東西向構造帶展布,少量沿江—紹斷裂帶西段發育。在雙峰式火山巖中,玄武巖和流紋巖幾乎各占一半, 形成時代為183～175 Ma, 形成于陸內裂谷環境(Zhu et al.,2010)。A型花崗巖與堿性正長巖發育部位與雙峰式火山巖相毗鄰, 如柯樹北 A 型花崗巖((189±3) Ma,Li X H et al., 2007)、寨背A型花崗巖((176±10) Ma,陳培榮等, 1998)以及塔背正長巖((188.6±2.2) Ma,Chen et al., 2005)和黃埠正長巖((179.3±1.0) Ma, 賀振宇等, 2007)。中侏羅世基性巖漿活動包括白面石玄武巖((173±5.5) Ma, 陳培榮等, 1999)、長城嶺玄武巖((178±3.6) Ma, Zhao et al., 1998)、寧遠玄武巖((170～174) Ma, Li et al., 2003)和回龍迂煌斑巖((169～172) Ma, Wang et al., 2003)以及車步輝長巖((172.9±4.3) Ma, Li et al., 2003)、梅州輝長巖((178.7±3.9) Ma, 邢光福等, 2001)。這些巖體的地球化學特征指示了板內伸展構造背景下軟流圈上涌與巖石圈相互作用的產物。它們的形成與大洋巖石圈的俯沖沒有直接關系。

圖16 華南中生代沉積-構造-巖漿演化綜合柱狀圖與構造運動階段劃分Fig. 16 Composite columnar section of Mesozoic tectono-sedimetary and magmatic evolution of South China and division of tectonic stages

筆者認為, 華南東部地區早侏羅世巖漿活動可能展示了上述兩個構造動力體制的轉換, 中侏羅世巖漿活動((170～175) Ma)是大陸弱擠壓環境下地殼熔融的結果, 可能預示了古太平洋洋殼開始向華南大陸俯沖。

2.3 擠壓構造體制向伸展構造體制的轉變

關于中國東部晚中生代構造體制轉變的論題,前人已做了大量論述和討論(Dong et al., 2008; 邢光福等, 2008)。本研究結果顯示, 華南大陸在早白堊世發生了區域性的構造應力體制轉變, 即從中晚侏羅世以陸內造山作用為主導的擠壓構造體制向早白堊世的伸展構造體制轉變。這個轉變反映了華南大陸深部動力作用環境的變化。而這個轉變時間節點的確定對于深入理解華南晚中生代大地構造過程具有重要的意義。通過對衡山巖體西緣低角度拆離帶的構造年代學研究結果表明, 內陸地區于137 Ma左右發生了強烈的伸展作用; 在東南沿海地帶, 早白堊世侵入巖體巖石學和同位素年代學分析結果指示,從擠壓造山到造山后伸展作用發生轉變的時間大致在135 Ma左右。早白堊世伸展垮塌作用形成了一系列NE—NNE向的斷陷盆地, 同時伴隨有火山作用。從現有年代學測試數據可以看出, 這個區域性伸展作用在華南東部地區大致同時發生(135～137 Ma)。

發生這種構造體制轉變的可能的深部動力學機制有: 俯沖洋殼板片的俯沖傾角增大, 由低角度俯沖轉變為高角度俯沖, 海溝后退, 增厚的大陸地殼在松弛應力環境下發生伸展垮塌。巖石圈對流剝離:受到板片俯沖傾角的變化, 增厚的巖石圈發生對流剝離, 導致巖石圈減薄和地殼拉伸。

3 結語

本項研究結果深化了對華南中生代大地構造演化歷史的理解, 獲得的主要認識如下:

1)通過對雪峰山西側沅麻盆地的詳細野外調查,建立了沅麻盆地的構造格架及變形特征, 確定了盆地晚中生代 5期構造應力場及其演替序列: 中晚侏羅世近W—E向擠壓、早白堊世NW—SE向伸展、早白堊世中晚期 NW—SE向擠壓、晚白堊世近N—S向伸展、古近紀晚期 NE—SW 向擠壓。這個演化序列為華南大陸晚中生代構造演化歷史提供了重要的構造地質依據。

2)識別了湖南地區橫跨疊加褶皺構造樣式及其基本特征, 基于地層接觸關系分析和已有火成巖同位素年代學數據分析, 認為該地區兩組疊加褶皺構造記錄了早中生代兩期構造擠壓和地殼增厚事件:早期近東西向褶皺構造是對三疊紀印支運動時期華南地塊南北邊緣大陸碰撞和增生作用的遠程響應,晚期 NE—NNE向褶皺構造則是對中晚侏羅世古太平洋板塊向華南大陸之下低角度俯沖作用的變形響應。

3)首次確認了湖南衡山西緣拆離斷裂和變質核雜巖構造, 系統調查了拆離帶的變形結構和運動學特征, 獲得了拆離構造帶形成的鋯石U-Pb年齡, 從而確定了華南晚中生代從擠壓構造體制為主向區域伸展構造體制為主的轉換時代在137 Ma。

4)通過鋯石U-Pb年代學測試分析, 揭示了東南沿海長樂—南澳構造帶早白堊世2期構造-巖漿事件:早期(145～135 Ma)表現為強烈的混合巖化作用和深熔作用形成的片麻狀花崗巖、花崗片麻巖等; 晚期(135～115 Ma)巖漿巖體以含石榴子石花崗巖為主。這個結果為華南大陸晚中生代陸緣造山作用的擠壓-伸展變化時代提供了巖石學和年代學制約。

由于研究工作正在進行中, 實驗測試結果也在進一步完善和解釋, 本文的研究結果仍是初步的,不妥之處敬請批評指正。

陳培榮, 章邦桐, 孔興功, 蔡筆聰, 凌洪飛, 倪琦生. 1998. 贛南寨背 A型花崗巖體的地球化學特征及其構造地質意義[J].巖石學報, 14(3): 289-298.

陳培榮, 孔興功, 王銀喜, 倪琦生, 章邦桐, 凌洪飛. 1999. 贛南燕山早期雙峰式火山-侵入雜巖的 Rb-Sr同位素定年及意義[J]. 高校地質學報, 5(4): 378-383.

董樹文, 李廷棟, SinoProbe團隊. 2011. 深部探測技術與實驗研究(SinoProbe)[J]. 地球學報, 32(S1): 3-23.

董樹文, 施煒, 張岳橋, 胡健民, 張忠義, 李建華, 武紅嶺, 田蜜,陳虹, 武國利, 李海龍. 2010. 大巴山晚中生代陸內造山構造應力場[J]. 地球學報, 31(6): 769-780.

郭福祥. 1998. 中國南方中新生代大地構造屬性和南華造山帶褶皺過程[J]. 地質學報, 72(1): 25-33.

馮艷芳, 鄧晉福, 肖慶輝, 邢光福, 陸松年, 崔顯岳, 公凡影, 甄世民, 賈德龍, 齊釩宇. 2011. 福建東山縣澳角村澳角群花崗質石榴黑云片麻巖鋯石 SHRIMP U-Pb 定年及其地質意義[J]. 中國地質, 38(1): 103-108.

付建明, 馬昌前, 謝才富, 張業明, 彭松柏. 2004. 湖南騎田嶺巖體東緣菜嶺巖體的鋯石 SHRIMP定年及其意義[J]. 中國地質, 31(1): 96-100.

賀振宇, 徐夕生, 陳榮, 邢光福. 2007. 贛南中侏羅世正長巖-輝長巖的起源及其地質意義[J]. 巖石學報, 23(6): 1457-1469.

李華芹, 路遠發, 王登紅, 陳毓川, 楊紅梅, 郭敬, 謝才富, 梅玉萍, 馬麗艷. 2006. 湖南騎田嶺芙蓉礦田成巖成礦時代的厘定及其地質意義[J]. 地質論評, 52(1): 113-121.

任紀舜. 1984. 印支運動及其在中國大地構造演化中的意義[J].地球學報, 6(2): 31-42.

任紀舜. 1990. 論中國南部的大地構造[J]. 地質學報, 64(4):275-288.

舒良樹. 2006. 華南前泥盆紀構造演化: 從華夏地塊到加里東期造山帶[J]. 高校地質學報, 12(4): 418-431.

邢光福, 楊祝良, 孫強輝, 沈加林, 陶奎元. 2001. 廣東梅州早侏羅世層狀基性-超基性巖體研究[J]. 礦物巖石地球化學通報,20(3): 172-175.

邢光福, 盧清地, 陳榮, 張正義, 聶童春, 李龍明, 黃家龍, 林敏.2008. 華南晚中生代構造體制轉折結束時限研究——兼與華北燕山地區對比[J]. 地質學報, 82(4): 451-463.

徐先兵, 張岳橋, 賈東, 舒良樹, 王瑞瑞. 2009. 華南早中生代大地構造過程[J]. 中國地質, 36(3): 573-593.

徐漢林, 付萬德, 徐嘉煒. 1998. 衡山界牌傾滑韌性剪切帶的變形特征與應變分析[J]. 湖南地質, 17(2): 85-90.

趙葵東, 蔣少涌, 姜耀輝, 劉敦一. 2006. 湘南騎田嶺巖體芙蓉超單元的鋯石SHRIMP U-Pb年齡及其地質意義[J]. 巖石學報, 22(10): 2611-2616.

張岳橋, 徐先兵, 賈東, 舒良樹. 2009. 華南早中生代從印支期碰撞構造體系向燕山期俯沖構造體系轉換的形變記錄[J].地學前緣, 16(1): 234-247.

張岳橋, 董樹文, 李建華, 施煒. 2011. 中生代多向擠壓構造作用與四川盆地的形成和改造[J]. 中國地質, 38(2): 233-250.

趙越, 徐剛, 張拴宏, 楊振宇, 張岳橋, 胡健民. 2004. 燕山運動與東亞構造體制的轉變[J]. 地學前緣, 11(3): 319-328.

朱金初, 黃革非, 張佩華, 李福春, 饒冰. 2003. 湘南騎田嶺巖體菜嶺超單元花崗巖侵位年齡和物質來源研究[J]. 地質論評,49(3): 245-252.朱金初, 張輝, 謝才富, 張佩華, 楊策. 2005. 湘南騎田嶺竹枧水花崗巖的鋯石SHRIMP U-Pb年代學和巖石學[J]. 高校地質學報, 11(3): 335-342.

ANGELIER J. 1984. Tectonic analysis of fault slip data sets[J].Journal of Geophysical Research, 89(B7): 5835-5848.

CARTER A, ROQUES D, BRISTOW C, KINNY P. 2001. Understanding Mesozoic accretion in Southeast Asia: Significance of Triassic thermotectonism (Indosinian orogeny) in Vietnam[J]. Geology, 29(3): 211-214.

CHARVET J, LAPIERRE H, YU Y W. 1994. Geodynamic significance of the Mesozoic volcanism of southeastern China[J].Journal of Southeast Asian Earth Sciences, 9(4): 387-396.

CHARVET J, SHU Liang-shu, SHI Yang-shen, GUO Ling-zhi,FAURE M. 1996. The building of South China: collision of Yangzi and Cathaysia blocks, problems and tentative answers[J]. Journal of Southeast Asian Earth Sciences, 13(3-5):223-235.

CHEN Jiang-feng, FOLAND K A, XING Feng-ming, XU Xiang,ZHOU Tai-xi. 1991. Magmatism along the southeast margin of the Yangtze block: Precambrian collision of the Yangtze and Cathysia blocks of China[J]. Geology, 19(8): 815-818.

CHEN Jiang-feng, JAHN B M. 1998. Crustal evolution of southeastern China: Nd and Sr isotopic evidence[J]. Tectonophysics,284(1-2): 101-133.

CHEN Pei-rong, KONG Xing-gong, WANG Yin-xi, NI Qi-sheng,ZHANG Bang-tong, LING Hong-fei. 1999. Rb-Sr Isotopic dating and significance of early Yanshanian bimodal volcanic-intrusive complex from south Jiangxi province[J]. Geological Journal of China Universities, 5(4): 378-383(in Chinese with English abstract).

CHEN Pei-rong, ZHANG Bang-tong, KONG Xing-gong, CAI Bi-cong, LING Hong-fei, NI Qi-sheng. 1998. Geochemical Characteristics and Tectonic Implication of Zhaibei A type Granitic Intrusives in South Jiangxi Province[J]. Acta Petrologica Sinica, 14(3): 289-298(in Chinese with English abstract).

CHEN Pei-rong, ZHOU Xin-min, ZHANG Wen-lan, LI Hui-min,FAN Chun-fang, SUN Tao, CHEN Wei-Feng, ZHANG Min.2005. Petrogenesis and significance of early Yanshanian syenite-granite complex in eastern Nanling Range[J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 48(7): 912-924.

CHEN W S, YANG H C, WANG X, HUANG H. 2002. Tectonic setting and exhumation history of the Pingtan-Dongshan Metamorphic Belt along the coastal area, Fujian Province,Southeast China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 20:829-840.

DONG Shu-wen, LI Ting-dong, SinoProbe Group. 2011. Deep Exploration Technology and Experimentation (SinoProbe)[J].Acta Geoscientica Sinica, 32(S1): 3-23(in Chinese with English abstract).

DONG Shu-wen, SHI Wei, ZHANG Yue-qiao, HU Jian-min,ZHANG Zhong-yi, LI Jian-hua, WU Hong-ling, TIAN Mi,CHEN Hong, WU Guo-li, LI Hai-long. 2010. The Tectonic Stress Field in the Dabashan Orogen Resulting from Late Mesozoic Intra-Continental Orogeny[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(6): 769-780(in Chinese with English abstract).

DONG Shu-wen, ZHANG Yue-qiao, LONG Chang-xing, YANG Zhen-yu, JI Qiang, WANG Tao, HU Jian-ming, CHEN Xuan-hua. 2008. Jurassic Tectonic Revolution in China and New Interpretation of the “Yanshan Movement”[J]. Acta Geologica Sinica, 82(2): 334-347.

ENGEBRETSON D C, COX A, GORDON R G. 1985. Relative motion between oceanic and continental plates in the Pacific basin[J]. Special Paper Geological Society America, 206: 1-55.

FAURE M, NATAL’IN B. 1992. The geodynamic evolution of the Eastern Eurasian margin in Mesozoic times[J]. Tectonophysics,208(4): 397-411.

FAURE M, SUN Y, SHU L, MONIé P, CHARVET J. 1996. Extensional tectonics within a subduction-type orogen: the case study of the Wugongshan dome (Jiangxi Province, southeastern China)[J]. Tectonophysics, 263(1-4): 77-106.

FENG Yan-fang, DENG Jin-fu, XIAO Qing-hui, XING Guang-fu,LU Song-nian, CUI Xian-yue, GONG Fan-ying, ZHEN Shi-min, JIA De-long, QI Fan-yu. 2011. Zircon U-Pb SHRIMP isotopic dating of granitic granet-biotite gneiss of the Aojiao Group at Aojiao village of Dongshan county, Fujian province,and its geological significance[J]. Geology in China, 38(1):103-108(in Chinese with English abstract).

FU Jian-ming, MA Chang-qian, XIE Cai-fu, ZHANG Ye-ming,PENG Song-bai. 2004. Zircon SHRIMP dating of the Cailing granite on the eastern margin of the Qitianling granite, Hunan,South China, and its significance[J]. Geology in China, 31(1):96-100 (in Chinese with English abstract).

GUO Fu-xiang. 1998. Meso-Cenozoic Nanhua (South China) orogenic belt-subaerial tridirectional orogen[J]. Acta Geologica Sinica, 72(1): 25-33(in Chinese with English abstract).

HACKER B R, RATSCHBACHER L, WEBB L, IRELAND T,WALKER D, DONG S W. 1998. U/Pb zircon ages constrain the architecture of the ultrahigh-pressure Qinling-Dabie Orogen, China[J]. Earth and Planetary Science Letters, 161(1-4):215-230.

HE Zhen-yu, XU Xi-sheng, CHEN Rong, XING Guang-fu. 2007.Genesis of Middle Jurassic syenite-gabbro in southern Jiangxi province and their geological significance[J]. Acta Petrologica Sinica, 23(6): 1457-1469(in Chinese with English abstract).

HSü K J, LI J L, CHEN, H H, WANG Q C, SUN S, ?ENG?R A M C. 1990. Tectonics of South China: key to understanding west Pacific geology[J]. Tectonophysics, 183(1-4): 9-39.

HSü K J, SUN S, LI J L, CHEN H H, PEN H P, ?ENG?R A M C.1988b. Mesozoic overthrust tectonics in south China[J]. Geology, 16(5): 418-421.

HSü K J, SUN Shu, LI Ji-liang. 1988a. Huanan Alps, not South China Platform[J]. Science in China, Series B, (1): 109-119.

HUANG T K. 1945. On Major Tectonic Forms of China[J]. Geological Memoirs, Serial A, 20: 1-165.

JAHN B M, CHEN P Y, YEN T P. 1976. Rb-Sr ages of granitic rocks in southeastern China and their tectonic significance[J].Geological Society of America Bulletin, 87(5): 763-776.

JAHN B M, ZHOU X H, LI J L. 1990. Formation and tectonic evolution of southeastern China and Taiwan: Isotopic and geochemical constraints[J]. Tectonophysics, 183(1-4):145-160.

LAPIERRE H, JAHN B M, CHARVET J, YU Y W. 1997. Mesozoic felsic arc magmatism and continental olivine tholeiites in Zhejiang Province and their relationship with the tectonic activity in southeastern China[J]. Tectonophysics, 274(4):321-338.

LI Hua-qin, LU Yuan-fa, WANG Deng-hong, CHEN Yu-chuan,YANG Hong-mei, GUO Jing, XIE Cai-fu, MEI Yu-ping, MA Li-yan. 2006. Dating of the Rock-forming and Ore-froming Ages and Their Geological Significances in the Furong Ore-field, Qitian Mountain, Hunan[J]. Geological Review,52(1): 113-121(in Chinese with English abstract).

LI J H, ZHANG Y Q, DONG S W, LI H L. 2011. Late Mesozoic-Early Cenozoic deformation history of the Yuanma basin,central South China[J]. submitted to Tectonophysics.

LI S G, XIAO Y L, LIOU D L, CHEN Y Z, GE N J, ZHANG Z Q,SUN S S, CONG B L, ZHANG R Y, HART S R, WANG S S.1993. Collision of the North China and Yangtse Blocks and formation of coesite-bearing eclogites: timing and processes[J].Chemical Geology, 109(1-4): 89-111.

LI Shu-guang, HAGOUTZ E, XIAO Yilin, GE Ning-jie, CHEN Yi-zhi. 1996. Chronology of ultrahigh-pressure metamorphism in the Dabie Mountains and Su-Lu terrane: I. Sm-Nd isotope system[J]. Science in China (Series D), 39(6): 597-609.

LI X H, CHEN Z, LIU D Y, LI W X. 2003. Jurassic gabbro-granite-syenite suites from Southern Jiangxi province, SE China: Age, origin, and tectonic significance[J]. International Geology Review, 45(10): 898-921.

LI X H, LI W X, WANG X C, LI Q L, LIU Y, TANG G Q, GAO Y Y, WU F Y. 2010. SIMS U-Pb zircon geochronology of porphyry Cu-Au-(Mo) deposits in the Yangtze River Metallogenic Belt, eastern China: Magmatic response to early Cretaceous lithospheric extension[J]. Lithos, 119(3-4): 427-438.

LI X H, LI Z X, LI W X, LIU Y, YUAN C, WEI G J, QI C S. 2007.U-Pb zircon, geochemical and Sr-Nd-Hf isotopic constraints on age and origin of Jurassic I- and A-type granites from central Guangdong, SE China: A major igneous event in response to foundering of a subducted flat-slab?[J]. Lithos, 96(1-2):186-204.

LI X H. 2000. Cretaceous magmatism and lithospheric extension in Southeast China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 18(3):293-305.

LI Z X, LI X H, WARTHO J A, CLARK C, LI W X, ZHANG C L,BAO C M. 2010. Magmatic and metamorphic events during the early Paleozoic Wuyi-Yunkai orogeny, southeastern South China: New age constraints and pressure-temperature conditions[J]. Geological Society of America Bulletin, 122(5-6):772-793.

LI Z X, LI X H. 2007. Formation of the 1300-km-wide intracontinental orogen and postorogenic magmatic province in Mesozoic South China: A flat-slab subduction model[J]. Geology,35(2): 179-182.

MARUYAMA S, ISOZAKI Y, KIMURA G, TERABAYASHI M.1997. Paleogeographic maps of the Japanese islands: plate tectonic synthesis from 750 Ma to the present[J]. The Island Arc, 6(1): 121-142.

MERCIER J L, ARMIJO R, TAPPONNIER P, CAREYGAILHARDIS E, LIN H T. 1987b. Change from late Tertiary compression to Quaternary extension in southern Tibet during the India-Asia collision[J]. Tectonics, 6(3): 275-304.

MERCIER J L, SOREL, D, SIMEAKIS K. 1987a. Changes in the state of stress in the overriding plate of a subduction zone: The Aegean Arc from the Pliocene to the Present[J]. Annales Tectonicae, 1(1): 20-39.

REN J Y, TAMAKI K, LI S T, ZHANG J X. 2002. Late Mesozoic and Cenozoic rifting and its dynamic setting in eastern China and adjacent areas[J]. Tectonophysics, 344(3-4): 175-205.

REN Ji-shun. 1984. The Indosinian orogeny and its significance in the tectonic evolution of China[J]. Acta Geosicientia Sinica,6(2): 31-42(in Chinese with English abstract).

REN Ji-shun. 1990. On the geotectonics of southern China[J]. Acta Geologica Sinica, 64(4): 275-288(in Chinese with English abstract).

RODGERS J. 1989. Comments on “Mesozoic overthrust tectonics in south China”[J]. Geology, 17(7): 671-672.

ROWLEY D B, ZIEGLER A M, NIE G. 1989. Comment on“Mesozoic overthrust tectonics in south China”[J]. Geology,17(4): 384-386.

SHARP W D, CLAGUE D A. 2006. 50-Ma initiation of Hawaiian-emperor bend records major change in Pacific Plate motion[J]. Science, 313(5791): 1281-1284.

SHU L S, ZHOU X M, DENG P, WANG B, JIANG S Y, YU J H,ZHAO X X. 2009. Mesozoic tectonic evolution of the Southeast China Block: New insights from basin analysis[J].Journal of Asian Earth Sciences, 34(3): 376-391.

SHU Liang-shu. 2006. Predevonian Tectonic Evolution of South China: from Cathaysian Block to Caledonian Period Folded Orogenic Belt[J]. Geological Journal of China Universities,12(4): 418-431(in Chinese with English abstract).

TONG W X, TOBISCH O T. 1996. Deformation of granitoid plutons in the Dongshan area, Southeast China: constraints on the physical conditions and timing of movement along the Changle-Nanao shear zone[J]. Tectonophysics, 267(1-4):303-316.

UYEDA S, KANAMORI H. 1979. Back-Arc opening and the mode of subduction[J]. Journal of Geophysical Research, 84(B3):1049-1061.

WANG Y J, FAN W M, SUN M, LIANG X Q, ZHANG Y H,PENG T P. 2007. Geochronological, geochemical and geothermal constraints on petrogenesis of the Indosinian peraluminous granites in the South China Block: A case study in the Hunan Province[J]. Lithos, 96(3-4): 475-502.

WANG Y J, ZHANG Y H, FAN W M, PENG T P. 2005a. Structural signatures and40Ar/39Ar geochronology of the Indosinian Xuefengshan tectonic belt, South China Block[J]. Journal of Structural Geology, 27(6): 985-998.

WANG Yue-jun,FAN Wei-min, GUO Feng, PENG Tou-ping, LI Chao-wen. 2003. Geochemistry of Mesozoic mafic rocks adjacent to the Chenzhou-Linwu fault, South China: Implications for the Lithospheric Boundary between the Yangtze and Cathaysia Blocks[J]. International Geology Review, 45(3):263-286.

WANG Yue-jun, FAN Wei-ming, LIANG Xin-quan, PENG Tou-ping, SHI Yu-ruo. 2005b. SHRIMP zircon U-Pb geochronology of Indosinian granites in Hunan Province and its petrogenetic implications[J]. Chinese Science Bulletin,50(13): 1395-1403.

WANG Yun-jun, FAN Wei-ming, GUO Feng, LI Hui-min, LIANG Xin-quan. 2002. U-Pb dating of early Mesozoic granodioritic intrusions in southeastern Hunan Province, South China and its petrogenetic implications[J]. Science in China(Series D), 45(3):280-288.

WATSON M P, HAYWARD A B, PARKINSON D N, ZHANG Z M.1987. Plate tectonic history, basin development and petroleum source rock deposition onshore China[J]. Marine and Petroleum Geology, 4(3): 205-225.

WU F Y, LIN J Q, WILDE S A, ZHANG X O, YANG J H. 2005.Nature and significance of the Early Cretaceous giant igneous event in eastern China[J]. Earth and Planetary Science Letters,233(1-2): 103-119.

XING Guang-fu, LU Qing-di, CHEN Rong, ZHANG Zheng-yi, NIE Tong-chun, LI Long-ming, HUANG Jia-long, LIN Min. 2008.Study on the Ending Time of Late Mesozoic Tectonic Regime Transition in South China-Comparing to the Yanshan Area in North China[J]. Acta Geologica Sinica, 82(4): 451-463(in Chinese with English abstract).

XING Guang-fu, YANG Zhu-liang, SUN Qiang-hui, SHEN Jia-lin,TAO Kuai-yuan. 2001. Early Jurassic Layered Mafic-Ultramafic Intrusions in Meizhou, Guangdong Province[J]. Bulletin of Mineralogy Petrology and Geochemistry, 20(3): 172-175(in Chinese with English abstract).

XU Han-lin, FU Wan-de, XU Jia-wei. 1998. The deformational feature and strain analysis of the Jiepai dip-slip ductile shear zone in Hengshan mountain[J]. Hunan Geology, 17(2):85-90(in Chinese with English abstract).

XU X S, DONG C W, LI W X, ZHOU X M. 1999. Late Mesozoic intrusive complexes in the coastal area of Fujian, SE China:the significance of the gabbro-diorite-granite association[J].Lithos, 46(2): 299-315.

XU Xian-bing, ZHANG Yue-qiao, JIA Dong, SHU Liang-shu,WANG Rui-rui. 2009. Early Mesozoic geotectonic processes in South China[J]. Geology in China, 36(3): 573-593(in Chi-nese with English abstract).

YAN D P, ZHOU M F, SONG H L, WANG X W, MALPAS J. 2003.Origin and tectonic significance of a Mesozoic multi-layer over-thrust system within the Yangtze block (South China)[J].Tectonophysics, 361(3-4): 239-254.

YIN A, HARRISON T M. 2000. Geologic evolution of the Himalayan-Tibetan orogen[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 28: 211-280.

YU Xin-qi, HOU Ming-jin, WANG De-en. 2005. No evidence for a large Mesozoic overthrust in the Lantian area of Anhui Province, south China[J]. Journal of Asian Earth Sciences,25(4): 601-609.

ZHANG Y Q, DONG S W, SHI W. 2003. Cretaceous deformation history of the middle Tan-Lu fault zone in Shandong Province,eastern China[J]. Tectonophysics, 363(3-4): 243-258.

ZHANG Yue-qiao, DONG Shu-wen, LI Jian-hua, SHI Wei. 2011.Mesozoic multi-directional compressional tectonics and formation-reformation of Sichuan basin[J]. Geology in China,38(2): 233-250(in Chinese with English abstract).

ZHANG Yue-qiao, DONG Shu-wen, ZHAO Yue, ZHANG Tian.2008. Jurassic tectonics of North China: a synthetic view[J].Acta Geologica Sinica, 82(2): 310-326.

ZHANG Yue-qiao, XU Xian-bing, JIA Dong, SHU Liang-shu. 2009.Deformation record of the change from Indosinian collision-related tectonic system to Yanshanian subduction-related tectonic system in South China during the Early Mesozoic[J]. Earth Science Frontiers, 16(1): 234-247(in Chinese with English abstract).

ZHAO Kui-dong, JIANG Shao-yong, JIANG Yao-hui, LIU Dun-yi.2006. SHRIMP U-Pb dating of the Furong unit of Qitangling granite from southeast Hunan province and their geological implications[J]. Acta Petrologica Sinica, 22(10): 2611-2616(in Chinese with English abstract).

ZHAO Yue, XU Gang, ZHANG Shuang-hong, YANG Zheng-yu,ZHANG Yue-qiao, HU Jian-ming. 2004. Yanshanian movement and conversion of tectonic regimes in East Asia[J]. Earth Science frontiers, 11(3): 319-328(in Chinese with English abstract).

ZHAO Zhen-hua, BAO Zhi-wei, ZHANG Bo-you. 1998.Geochemistry of the Mesozoic basaltic rocks in southern Hunan Province[J]. Science in China Series D: Earth Sciences,41(S1): 102-112.

ZHOU X M, LI W X. 2000. Origin of Late Mesozoic igneous rocks in Southeastern China: implications for lithosphere subduction and underplating of mafic magmas[J]. Tectonophysics,326(3-4): 269-287.

ZHOU X M, SUN T, SHEN W Z, SHU L S, NIU Y L. 2006.Petrogenesis of Mesozoic granitoids and volcanic rocks in South China: a response to tectonic evolution[J]. Episodes,29(1): 26-33.

ZHU Jin-chu, HUANG Ge-fei, ZHANG Pei-hua, LI Fu-chun, RAO Bing. 2003. On the Emplacement Age and Material Sources for the Granites of Cailing Superunit, Qitianling Pluton, South Hunan Province[J]. Geological Review, 49(3): 245-252(in Chinese with English abstract).

ZHU Jin-chu, ZHANG Hui, XIE Cai-fu, ZHANG Pei-hua, YANG Ce. 2005. Zircon SHRIMP U-Pb geochronology, petrology and geochemistry of the Zhujianshui granite, Qitianling pluton,Southern Hunan province[J]. Geological Journal of China Universities, 11(3): 335-342(in Chinese with English abstract).

ZHU W G, ZHONG H, LI X H, HE D F, SONG X Y, REN T, CHEN Z Q, SUN H S, LIAO J Q. 2010. The early Jurassic mafic-ultramafic intrusion and A-type granite from northeastern Guangdong, SE China: Age, origin, and tectonic significance[J]. Lithos, 119(3-4): 313-329.

ZHU Z M, MORINAGA H, GUI R J, XU S Q, LIU Y Y. 2006.Paleomagnetic constraints on the extent of the stable body of the South China Block since the Cretaceous: New data from the Yuanma Basin, China[J]. Earth and Planetary Science Letters, 248(1-2): 533-544.

The New Progress in the Study of Mesozoic Tectonics of South China

ZHANG Yue-qiao1), DONG Shu-wen2), LI Jian-hua1), CUI Jian-jun1), SHI Wei1),SU Jin-bao1), LI Yong1)
1)Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing100081;2)Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing100037

Mesozoic tectonic regime underwent the transform from the Meso-Tethyan tectonic domain to the west Pacific tectonic domain, which caused intense intraplate orogenesis and magmatism in South China, forming a wide and complex intracontinental orogen and igneous province in this region of East Asia. Some progresses have been achieved recently in the study of this Mesozoic tectonics of South China, which are summarized as follows:(1) On the basis of field analysis of fault kinematics affecting different lithostratigraphic units of the Yuanma basin in central South China, a five-stage tectonic stress evolution history from Late Mesozoic to Early Cenozoic period was established, which included Middle-Late Jurassic E-W compression, Early Cretaceous NW-SE extension,Early Cretaceous NW-SE compression, Late Cretaceous N-S extension and Paleogene NE-SW compression. The change in tectonic stress directions was interpreted in terms of the change either in plate tectonic settings or in deep-seated crustal process. (2) Superposed folds involving Late Paleozoic to Mesozoic strata in Hunan Province were recognized; it is considered that these cross folds might record the effects of plate boundary tectonics, i.e.,the earlier W-E to WNW-ESE trending folds were formed in response to the Triassic collision of the South China Block with the North China Block and the Indochina Block, and the late NE to NNE trending folds were generated as the far-field effect of a low angle subduction of the Paleo-Pacific oceanic plate beneath the South China Block, which occurred in Mid-Late Jurassic. (3) The Hengshan metamorphic core complex was determined on the basis of detailed field investigation of a normal detachment fault zone developed along the western margin.SHRIPM U-Pb dating of zircons from strongly sheared albite made sure that the normal faulting was initiated in Early Cretaceous, at about 137 Ma. (4) Field observations and U-Pb dating of zircons revealed that the Changle-Nan’ao tectonic zone along the coast of southeast China corresponds to a Late Mesozoic orogenic zone formed in Late Jurassic to Early Cretaceous; it was materialized by gneissic granites, migmatites and amphibolite facies metamorphic rocks, which were dated to be 147-135 Ma. This orogenic zone began to collapse in 135-117 Ma, characterized by fine-grained granites. Based on the above results, this paper discusses the manifestations and plate tectonic backgrounds of the Indosinian and Yanshannian movements, and the time of the change from the compressive tectonic regime to the extensional region in Early Cretaceous.

intra-continental orogenesis; tectonic stress field; cross folds; Mesozoic tectonics change in tectonic regime; Yuanma basin; Changle-Nan’ao tectonic zone; South China

P54; P55

A

10.3975/cagsb.2012.03.01

本文由國家專項“深部探測與實驗研究”第八項目第一課題(編號: SinoProbe-08-01)資助。獲中國地質科學院2011年度十大科技進展第二名。

2012-03-21; 改回日期: 2012-04-08。責任編輯: 魏樂軍。

張岳橋, 男, 1963年生。研究員, 博士生導師。主要從事區域構造地質研究。E-mail: zhangyueqiao@yahoo.com。