武夷山地区显生宙构造变形与年代学研究

论文摘要

本文选择对武夷山地区韧性剪切带、中生代褶皱和断裂以及显生宙火成岩进行综合研究,探讨了显生宙构造-热事件的形成时代和构造变形样式,并讨论了华南早古生代造山带的构造演化、印支期构造变形与动力学以及中生代构造体制的转换。华南东部武夷山地区前寒武纪基底出露广泛。四个变沉积-火山岩样品的锆石U-Pb年代学表明武夷山地区麻源群大金山组形成时代晚于879 Ma,马面山群东岩组形成于818土14Ma,万全群杜潭组和黄潭组分别形成于825±18 Ma与746.0±6.2Ma。根据区域上前寒武纪地层岩性和时代的对比研究,认为武夷山地区新元古界可以划分为三期,早期由麻源群的大金山组和马面山群的龙北溪组的陆源碎屑沉积岩构成,形成时限为879-825 Ma；中期包括麻源群的南山组,马面山群的东岩组和大岭组,万全群和龙泉群,以及交溪组,迪口组和桃溪组下段,以火山-沉积岩系列为主,可以分为两期,即825-800 Ma和751-728 Ma。晚期由原天井坪组主体、桃溪组上段以及楼子坝群下部的沉积岩组成,其形成时限为620-542 Ma。武夷山地区前寒武纪变质基底中韧性剪切带发育,局部卷入中上泥盆统石英砾岩。野外地质调查表明,韧性剪切带断续出露于武平、长汀-清流以及将乐地区,走向由北北东向、北东向转换为近东西向。剪切带记录了两期韧性变形,早期为由北西向南东方向的逆冲剪切,晚期为右旋走滑变形。武平韧性剪切带内发育早古生代同构造片麻状花岗岩和混合岩,是同变形地壳深熔作用的结果。三个同构造片麻状花岗岩样品的锆石U-Pb年龄分别为440.8±4.8 Ma,435.6±6.2 Ma与431.2±3.2 Ma,混合岩中锆石变质增生边形成于433.8土6.8 Ma,指示武平韧性剪切带的早期逆冲剪切形成于441-431 Ma。武夷山地区韧性剪切带在印支期发生活化,发生右旋走滑。剪切带中两个糜棱岩样品的云母40Ar/39Ar坪年龄分别为235.3±2.8 Ma与238.5±2.8 Ma,侵入剪切带的花岗岩脉锆石U-Pb为229.8±2.2Ma,表明右旋走滑形成于239-230 Ma。根据糜棱岩中矿物变形组合和电子探针分析,右旋走滑韧性剪切带形成的温压条件分别为400℃-500℃和7～10kbar。闽西玮埔岩体形成于447.1土4.7 Ma-440.8±3.4 Ma,赣南菖蒲混合岩形成于445.9±3.8 Ma,指示武夷山地区在447-441 Ma遭受强烈的热作用。武夷山地区遭受强烈动力作用形成的片麻状花岗岩和混合岩形成于441-431 Ma。再结合区域上早古生代角度不整合、花岗岩年代学以及构造变形年代学,可以认为早古生代造山作用形成于465-420 Ma,自420 Ma之后进入后造山伸展垮塌阶段。闽北铁山正长岩锆石U-Pb年龄为169.3±1.6 Ma,粤北同构造片麻状花岗岩为165.4±1.2 Ma,侵入燕山早期北东向褶皱的河田岩体年龄为152.9±1.4 Ma,且逆冲断裂带白云母40Ar/39Ar坪年龄为162±2 Ma,表明武夷山地区燕山早期挤压构造形成于169-162 Ma。晚侏罗世至早白垩世,中国东南部发育大量断陷盆地。盆地内发育大量的早白垩世火山岩,锆石U-Pb年代学表明武夷山地区火山岩形成于141-135.8±1.1 Ma。盆地边界断层和同沉积断层矢量反演古构造应力场指示武夷山地区早白垩世伸展方向为NW-SE向,区域上早白垩世火山岩指示NW-SE向伸展持续到-130 Ma。早白垩世晚期,挤压作用导致下白垩统翘倾和长乐-南澳断裂带的左旋走滑。长乐-南澳断裂带断层矢量反演的构造应力场为NW-SE挤压。左旋走滑卷入的最新地层为早白垩世火山岩,侵入断裂带的未发生构造变形的花岗岩年龄为108±2 Ma,表明挤压作用形成于130 Ma之后,结束于108Ma之前。此后,强烈的伸展作用造成晚白垩世火山岩喷发和断陷盆地形成。武夷山地区晚白垩世火山岩形成于100.4±1.5-97.6±1.1 Ma。区域上还发育同期的碱性花岗岩与基性岩墙活动。岩墙展布方向和盆地断层矢量反演的构造应力场指示晚白垩世早期为NW-SE向伸展。由此可见,中国东南部在晚中生代遭受NW-SE向挤压和伸展作用交替控制,可能是太平洋板块俯冲角度调整、俯冲方向转变以及俯冲板片断离和俯冲带后撤的产物。系统的地质编图结果表明华南印支期褶皱轴向以近东西向为主,燕山期褶皱则表现为北东-北北东走向。武夷山地区印支期北东走向韧性剪切带表现为右旋走滑剪切,而燕山早期北东向断裂则以由北西向南东方向逆冲为主。武夷山地区印支期构造变形表现为近东西向褶皱和沿北东向韧性剪切带的右旋走滑,是近南北向陆陆碰撞作用的结果；而燕山早期构造变形表现为北东向褶皱和沿北东向断裂的逆冲剪切,是太平洋板块俯冲作用的产物。华南东部地区早、晚中生代构造变形、岩浆作用以及动力学等方面都存在明显的差异,表明其经历了构造体制转换。综合研究表明,华南板块中生代构造体制转换形成于早侏罗世。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1. 造山作用的类型
• 2. 华南显生宙构造演化的重要科学问题和选题依据
• 2.1 华南东部早古生代造山过程与动力学
• 2.2 华南早中生代构造变形特征与动力学
• 2.3 太平洋板块俯冲的起始年代与华南中生代构造体制转换
• 3. 论文主要工作量及研究方法
• 3.1 断裂滑移矢量分析
• 3.2 薄片电子探针分析
• 3.3 火山岩地球化学分析
• 3.4 锆石La-ICP-MS U-Pb年代学分析
• 40Ar/³⁹Ar年代学'>3.5 云母⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学
• 4. 主要研究成果
• 第一章 武夷山地区区域地质概况
• 1.1 地层系统
• 1.1.1 前震旦结晶基底
• 1.1.2 震旦纪之早古生代地层
• 1.1.3 中泥盆世至中三叠世地层
• 1.1.4 晚三叠世至中侏罗世地层
• 1.1.5 白垩纪新生代地层
• 1.2 岩浆活动
• 1.2.1 侵入岩
• 1.2.2 喷出岩
• 1.3 区域构造特征
• 1.3.1 褶皱构造
• 1.3.2 区域性断裂带
• 1.3.3 构造演化历史
• 第二章 武夷山地区早古生代岩浆岩和混合岩年代学研究
• 2.1 地质背景
• 2.2 锆石LA-ICP-MS U-PB年代学分析
• 2.3 讨论
• 第三章 武夷山地区基底与韧性剪切带研究
• 3.1 武夷山变质基底年代学
• 3.2 武夷山地区韧性剪切带
• 3.2.1 韧性剪切带运动学特征
• 3.2.2 韧性剪切带温压条件估算
• 3.2.3 年代学测试
• 3.2.4 小结
• 第四章 武夷山地区燕山期构造一热事件研究
• 4.1 地质背景
• 4.2 晚中生代火山岩地球化学特征与锆石U-PB年代学
• 4.2.1 火山岩地球化学特征
• 4.2.2 采样位置与岩性描述
• 4.2.3 镐石La-ICP-MS U-Pb年代学
• 4.2.4 燕山期火山岩形成时代
• 4.3 燕山期伸展构造应力场分析
• 4.4 燕山期挤压构造事件
• 4.4.1 燕山早期构造挤压事件
• 4.4.2 燕山晚期挤压构造事件
• 4.5 小结
• 第五章 讨论:武夷山地区显生宙构造演化
• 5.1 早古生代造山过程
• 5.2 印支期构造变形及其动力学
• 5.3 中生代构造体制转换
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表