华南特提斯构造域向太平洋构造域转化的过程研究

华南特提斯构造域向太平洋构造域转化的过程研究摘要介绍了对中国东南部中生代时期由古特提斯构造域向太平洋构造域转换作用的最新研究进展,即:中侏罗世太平洋构造域开始作用,形成的北东向构造形迹叠加在早期和同期的近东西向构造带之上,开始了从东西向古特提斯构造域向北东一北北东向太平洋构造域的体制转换;早期以南岭东段闽西、赣南、粤北一带为构造域转换的交接带,此后可能以“非正交叠加斜向迁移”的方式向北东方向浙闽沿海一带发展,于早白里世全面完成转换过程;赣江断裂带和吴川一四会断裂带是南岭以北两大构造域的分界线.在地球动力学体制上,由挤压应力体制转换为伸展应力体制,并一直持续到中生代末期至第三纪。关键词构造体制转换中生代古特提斯构造域太平洋构造域中国东南部中国东南部濒邻太平洋西缘,位居东亚陆缘南段.区内发育两套重要的、时代、性质和特点互不相同的构造体制口一3〕.一套为走向近EW向的前侏罗纪古特提斯构造域,主要受东西向古特提斯洋动力体系的控制川,是中国东部晚中生代大地构造的基底构造,分布地域广,基本反映了古生代的构造面貌,先后经历了晋宁期、加里东期、印支期、燕山期等多期构造一岩浆热事件的演化.另一套为NE一NNE向中、新生代西太平洋构造域,主要受太平洋动力体系的控制川,叠加在近EW向古构造系统之上,基本反映了中、新生代的构造面貌,是一个发育在古特提斯构造域褶皱基底之上的中、新生代火山一侵人杂岩和陆相盆地带比5口.两大构造域作用的时间不同,形成方式各异,其时空转换及其深部过程导致重大地质构造变革,形成了中国东南部复杂的盆山格局比2〕.中生代时期由古特提斯构造域向太平洋构造域的转换作用,不仅使中国东南部构造线方向由EW向变为NE一NNE向,也使动力学体制由原来的受古亚洲洋体系控制转向受太平洋体系控制风3〕。近年来,对两大构造体制及其转换的研究取得了如下进展。1界线性断裂带及其两大构造域分布中国东南部中生代EW向构造带以南岭东段粤北、赣南、闽西一带分布较多,往北渐少;而NE向构造带则北东部较多.两者在南岭以北大致以NNE向赣江断裂带为界(图1).赣江断裂带与中国东南部中生代“火山岩线”困大致重合,向南和吴少11一四会断裂带连接川,向北可能与郑庐断裂带相连阳一川.炎卜庐断裂是中国东部非常重要的分划性构造单元比3,‘2一川,其南延方向上的赣江断裂带是一个具有显著的重力、航磁异常梯度带的左行走滑深大断裂带,构造形迹、展布方向、运动学性质和多期构造演化等方面都表现出与郑庐断裂非常相似的特征,表明晚中生代以来可能已经连成一体,构成侧明显不同,以西的岩浆岩带展布以EW向为主,并受近EW向深断裂控制,而以东的岩浆岩带展布则以NE向为主,受NE一NNE向断裂所控制.两侧的地慢组成也略有差异.我们在江西泰和盆地采集到139一143Ma(错石U一Pb)的玄武岩,其Sm一Nd,Rb一Sr同位素组成特征反映来自于亏损地慢[20口,了中国东部一条巨型平移断裂带[2,3,9,‘。,‘6,‘8,‘月.断裂两侧褶皱展布方向明显有异,第三纪沉降中心完全不同,火成岩岩石构造组合差异明显、空间展布迥然不同.如岩浆岩带的展布方向上,断裂带两，表明赣江地区处于软流圈上隆的陆内岩石圈伸展构造背景,可能与俯冲碰撞作用无关,而赣杭带江山一广丰地区98一105Ma(K一Ar)的玄武岩来源于俯冲板块脱水交代的富集地慢,是太平洋板块俯冲引起的弧后陆缘的快速拉张形成的卿〕.2构造体制转换的时间多数学者认为,东亚环太平洋主动大陆边缘的开始形成和发展,以及中国东部由古亚洲洋构造域和古特提斯构造域向环太平洋主动陆缘构造的转变发生在印支期[1,25一30j.近十几年来,对两大构造体制转换的时间有了新的认识.赵越等帅〕对东亚构造地质、古地磁、古生物地理、地质年代学等方面进行研究后,认为转换高峰发生在中侏罗世;Gilder等[s1〕认为应发生在白坚纪之前;李文达等)〕提出中国东南大陆岩石圈的构造环境经历了176一150Ma的挤压、145Ma由挤压向伸展扩张的转换、125一105Ma的扩张增强以及92Ma左右进人裂解阶段;李献华嘟〕研究了华南花岗岩的地质年代学和地球化学,发现燕山早期与燕山晚期的岩浆活动在时间、空间和成分上存在着显著的差异,而且两者之间存在着约10Ma的岩浆活动间隔,这很可能显示构造环境(由挤压向伸展)的改变,即华南岩石圈动力学在大约146Ma开始的白要纪以伸展拉张为特征.毛建仁等卿」对中国东南部中生代的陆内岩浆作用进行了动力学背景研究,认为转换作用发生在(145士5)Ma,即侏罗一白奎纪过渡时期;舒良树等川通过对赣湘粤中、新生代沉积盆地特征、盆地火山岩年代学和盆地构造演化的研究,同意转换高峰发生在中侏罗世,同时认为到早白垄世初完成转换.吴淦国等眯〕、Wu等哪〕对闽西南拗陷带及其外围的系统研究表明,东南大陆在印支晚期至燕山早期存在从古特提斯构造域向环太平洋构造域转换,从而导致该区深部地球物理特征、构造一岩浆岩带展布、岩相古地理的演化、构造系统及区域成矿作用等方面发生明显的变化.蔡明海等田」在研究云开地区中生代成矿地质背景及成矿动力学机制时,认为中侏罗世可能是云开地区岩石圈构造由海西一印支期碰撞挤压到燕山期伸展减薄的转换时期.而孙涛等呻,川、周新民[’0〕则认为,早侏罗世(J,)基本上是华南岩浆活动相对平静期,是受印支运动持续影响(TI_:以挤压为主,T3以伸展为主),转变为受古太平洋板块消减作用(J2一K户制约的过渡时期,因而早侏罗世是转换高峰期.韦昌山等川〕认为,直至燕山中、晚期太平洋板块的俯仲作用才逐渐占主导作用,且两大构造域在时、空转换上具有过渡性.据笔者在赣南、粤北、湘西、闽西、浙江等地的地质调查以及对1,20万、1,5万区调资料的调研,发现早、中侏罗世不仅盆地方向近Ew一NEE向,而且地层走向也以该方向为主,覆盖其上的红层有向北东走向逐渐偏转的趋势呻〕,从一定程度上证明应力场转折发生在早、中侏罗世或中侏罗世,晚侏罗世全面开始了太平洋构造域的构造作用‘).3构造体制转换交界带构造体制转换的交接部位在南岭东段,以赣南粤北地区表现最为明显.地质标志之一,是该地区侏罗纪盆地内近东西向的沉积岩层、180Ma(Rb-Sr)左右的双峰式火山岩和后造山A型花岗岩等[3,‘3,‘们.原先呈近EW向展布的岩浆岩带、变质岩带和深部构造等等,部分已经转为NE向,同时新生一系列NE向构造.南岭东段作为构造体制转换位置之一的其他主要地质标志还有:(1)在岩浆岩带的分布上,以赣江和吴川一四会断裂为界,以西的岩浆岩带展布以EW向为主,并受近EW向深断裂控制,而以东的岩浆岩带展布则以NE向为主,受NE一NNE向断裂所控制.(2)岩石成因方面,孙涛等哪,3洲通过对南岭东段赣南粤北地区五个强过铝花岗岩(同位素地质年龄值337一155Ma)中原生白云母和次生白云母的镜下观察和电子探针分析,认为多数次生白云母是岩浆后期一后岩浆期的晚世代白云母,或与岩浆体系有关的水热白云母,据此推测,赣南粤北地区强过铝白云母花岗岩的成因,很可能是海西一印支事件中挤压一逆冲作用使地壳增厚、诱发地壳深熔岩浆上侵结晶所致,而且这一增厚一深熔一岩浆上侵的过程延续到燕山早期.因此,上述大时代跨度的强过铝花岗岩的存在标志着南岭地区是古特提斯构造域一太平洋构造域的衔接区.(3)区域磁场特征和重力场特征与岩浆活动在空间分布上有着很好的对应关系.南岭地区规模巨大的花岗岩构造隆起区,都呈现明显的重力负异常,有的还处于重力梯度带上,东西向的粤北慢拗-佛冈慢坡一广州慢隆带和近东西向均匀单一完整的重力梯度带(一200一一400拌m/s2)[s口,就是其深部古亚洲洋构造域的反映.然而EW向重力梯度带常被NEE向重力梯度带所切阻,地表EW向岩带的展布也常被NE向岩带所截切川,呈EW向纬向展布的南岭五大山岭,其各个山岭和燕山晚期花岗岩体、白坚纪一古近纪红色盆地均呈北东向雁行排列,很好地表现了上述两种构造体制在南岭汇聚与转换的时空关系.区域航磁异常呈近东西向一北东东向分布,表明这一地区的岩浆岩带有近东西向一北东东向分布的趋势.此外,航磁高值异常分布于东部,低值异常主要分布于西部[2’口,表明东西两侧的岩浆岩有所差异.由此,南岭地区是EW向构造域与NE一NNE向构造域重要的转换带之一4两大构造体制转换作用的方式笔者等通过对中生代沉积盆地的沉积一构造特征、盆地火山岩地球化学行为、应力场特征和花岗岩带时空分布等项研究,得出如下认识:(1)古特提斯构造域EW向构造带的分布以南部较多,往北渐少;太平洋构造域NE向构造带则以北东部较多;在南岭以北地区,两者大致以赣江断裂带沿线为分界带(图1).(2)构造发展的时间顺序、岩浆活动的先后顺序及其分布也基本同此规律,且愈靠东南沿海,太平洋构造域的构造活动时代愈新.(3)地球动力学体制上,早期古特提斯构造域以南北向挤压为主,形成了主要分布在南岭地区的近东西向前陆盆地和其他区域的山间盆地,晚期太平洋构造域则以拉张为主,形成大面积的北东向伸展断陷盆地.基于这样的认识,笔者初步认为,两大构造域以“非正交叠加斜向迁移”的方式转换.晚古生代末一早中生代,华南地区遭受印支板块由南往北的挤压形成近东西向展布的压性构造,包括南岭造山带和挤压前陆盆地等.早侏罗世后期或中侏罗世,太平洋构造域开始作用,其应力方向与印支东西向构造带既不平行、又非垂直,即“非正交”的太平洋板块往北西方向与华南板块斜向俯冲碰撞,由于前方受到扬子刚性地块往(正)南方向的阻挡,斜向应力(即北西向应力)的持续挤压形成了北东向的构造形迹(褶皱和盆地),叠加在早期和同期的近东西向构造带之上.这个时期的转换带位于南岭地区,南岭东段赣南、粤北、闽西地区产生裂陷伸展.此后,一方面随着南北向挤压应力场的逐渐减弱,东西向构造较少形成,先存构造大多被改造为NEE向或NE向;另一方面,太平洋板块NW一SE向的作用增强,板块俯冲角度由缓变陡(或被拆沉),太平洋板块俯冲带向洋迁移,俯冲带后缘伸展拉张,新生了一系列北东走向的拉张裂陷,其间发育了许多北东向的中生代盆地,其北西边界接近赣江断裂带的部位;大规模的岩浆活动和构造作用向东、向北迁移至浙闽沿海地区,及至到早白翌世基本上只有太平洋构造域的构造作用,.因此,转换带从南岭扩张开来,往北东方向“斜向迁移”发展.在地球动力学体制上,由挤压应力体制转换为伸展应力体制.郊庐断裂带对早白奎世太平洋板块构造活动的响应也非常明显,于早白要世发生了大规模的左行平移,5一‘7〕.这一转换方式的创新认识,为今后对两大构造体制转换作用的研究提供了新的思路.6小结综上所述,可以认为对中国东南部中生代两大构造体制转换作用的研究已经取得了如下阶段性的成果.(1)由古特提斯构造域向太平洋构造域的转换作用发生在早、中侏罗世或中侏罗世.(2)南岭地区是两大构造域转换的交接带之一(3)两大构造域以“非正交叠加斜向迁移”的方式完成转换.上述结论代表了当前的主流观点.然而,目前尚存不同意见.例如,从地球化学方法出发,作为转换交接带的南岭地区,在早、中侏罗世产生伸展裂陷,其双模式火山岩是软流圈上升、岩石圈减薄、大陆地壳开始拉张裂陷引起的后造山大陆裂解形成的田〕,与板块俯冲关系不大甚至无关脚,71〕,那么,印支地块与华南板块以什么方式碰撞缝合?太平洋构造域从什么时候开始对中国东南部施加影响?此外,有研究者认为东南沿海晚中生代花岗岩类含有较多的地慢组分帅,73口,可能与慢源岩浆底侵等壳慢相互作用有关困,74〕,那么,古太平洋板块的贡献有多大?东南沿海晚中生代岩浆岩类的形成与太平洋板块的俯冲作用有没有直接联系或者无关呻·‘叼?是否有地慢柱的作用?也就是说,太平洋构造域是何种作用方式?其机制是什么?因此,开展研究区中国东南部中生代以来构造形迹及陆相盆地的研究,并与各类地球物理资料特别是高分辨率面波层析成像资料最新成果的分析对比,特别是构造地质学与岩石地球化学方法的有机结合,探讨由EW向古特提斯构造体系向NE一NNE向太平洋构造体系转换过程中构造活动一岩浆事件-盆地作用的互馈关系,将是一项有特色、可以创新的研究课题.