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变质作用_中南地区大地构造

时间:2020-02-01 理论教育 联系我们
变质作用_中南地区大地构造

根据变质岩岩石构造组合类型和空间分布特征,结合大地构造相特征和判别标志,确定岩石构造单元所属大地构造相类型,进而合并上升成为亚相、相、大相和相系。 据此将中南地区变质岩系归并为造山带和陆块区两大相系,并确定各变质岩岩石组合的大地构造环境(相、亚相)。

从时间上分析,中南地区地质演化历史可划分为前南华纪、南华纪—志留纪泥盆纪三叠纪侏罗纪及以后四大地史演化阶段。 岩石构造组合大地构造环境的确定除少数特殊类型外,如蓝片岩、高压麻粒岩、榴辉岩及前新太古代组合外,其他充分借鉴了沉积岩、火山岩和侵入岩岩石构造组合大地构造相的鉴别标志。 现将各阶段变质作用特征简述如下。

(一)前南华纪变质作用、构造环境及其演化

1.古元古代变质作用、构造环境及其演化

1)古元古代区域变质作用

古元古代末的区域变质作用主要见于秦岭区和扬子区,卷入变质的地质体主要为新太古—古元古代的物质。 表现为区域高温中-低压变质作用,峰期变质达高角闪岩相,局部麻粒岩相,变质峰值年龄2000~1800Ma(以大别黄土岭麻粒岩2000Ma变质年龄为代表)。 形成扬子区古老的结晶基底。 按其物质组成特征、时代和所处位置,可分为陆壳残片相(基底残块亚相,秦岭区)和变质基底杂岩相(太古代陆核亚相、古元古代变质表壳岩亚相,扬子区)。

2)新太古代—古元古代大地构造环境讨论

陆核作为古老地质体组成的构造单元,在相对年轻的早前寒武纪构造单元中呈残留体出现。 陆核形成过程中,地壳的垂向增生占有重要地位,表现为一系列古老穹隆构造的存在。

桐柏-大别变质区岀露的麻粒岩相-高角闪岩相木子店(岩)组、洗马河岩体、炉子岗片麻岩作为古老结晶基底,呈孤岛状残留体岀露在大别山穹隆构造核部,构成桐柏-大别地块早期陆核(变基底杂岩相,太古宙陆核亚相)。 黄陵-杨坡变质区岀露的麻粒岩相-高角闪岩相野马洞(岩)组亦呈孤岛状残留体分布在黄陵穹隆中,构成扬子地台早期陆核(变基底杂岩相,太古宙陆核亚相)。

古元古代出露范围明显扩大。在秦岭区,秦岭(岩)群(Pt1Q)原岩建造为碎屑岩-基性火山岩建造,相应的变质建造为含榴黑云斜长片麻岩-大理岩-斜长角闪岩建造;大别山(岩)群(Pt1D)原岩建造为一套碎屑岩-碳酸盐岩建造-基性火山岩建造;扬子区:黄凉河(岩)组[Pt1H,杨坡(岩)群Pt1Y]原岩建造为富铝半黏土质-黏土岩建造(孔兹岩系),对应的变质建造为(含矽线石)二云石英片岩-含榴二云斜长石英片岩-黑云斜长变粒岩建造、含石墨石榴子石黑云斜长片麻岩-含石墨红柱石十字石矽线石二云石英片岩-含石墨石榴子石矽线石黑云斜长片麻岩建造。 总体上均具有陆表海盆地相及碎屑陆表海沉积亚相沉积物特征,且均围绕新太古代陆核分布。

古元古代末的区域变质作用,扬子区完成了(初始)克拉通化,形成了扬子板块的古老结晶基底。 因其分布较局限,构造格局与演化尚不清楚。 从不同地段出露的变质岩石组合、地球化学特征的差异,可能代表了不同微陆块的形成,构成扬子区多陆块组成的多岛洋格局(张国伟等,2004)。

2.中元古代至青白口纪变质作用、构造环境及其演化

新元古代区域变质作用在区内较发育,形成的区域变质岩分布较广泛。 其中,扬子区内,晋宁期区域变质岩则呈明显带状展布;华夏变质区(罗霄-云开区,武夷、海南变质区)则呈零散点状分布。

(1)扬子南缘变质区。 其中扬子南缘由东向西、由南向北,依次为幕阜山晋宁期低角闪岩相、低绿片岩相变质带、贺州-衡阳晋宁期绿片岩变质带。 对其构造演化有多种不同的认识。一种观点认为,晋宁期华南洋俯冲消减、华夏与扬子拼合,形成了华南地块统一基底;另一种观点认为,华南洋消减俯冲形成扬子南缘活动边缘,经历了岩浆弧形成和弧-陆碰撞造山(古江南造山带),分隔华夏与扬子的华南洋在晋宁期没有关闭。 根据新元古代区域变质岩分布特征,结合沉积建造和岩浆岩岩石构造组合分布,笔者倾向于同意第二种观点。

(2)上扬子变质区。 以黄陵地区为代表的扬子西部(上扬子),大致以现今新华断裂为界,北西部出露为中元古代神农架群,为一套砂泥岩-碳酸盐岩建造,形成于被动陆缘碳酸盐岩台地相。 基本未受区域变质作用改造;东侧,出露中元古界庙湾组、力耳坪(岩)组,原岩建造为碎屑岩-基性火山岩建造,地球化学特征显示为洋壳、洋岛环境。 大坪超基性岩、肖家咀基性岩形成大洋环境蛇绿混杂岩相、蛇绿岩亚相。 普遍受新元古代(晋宁期)低角闪岩相中-低压相系变质作用改造;青白口系孔子河组为一套碎屑岩建造,白竹坪组为酸性火山岩-泥砂岩建造,二者均受绿片岩相低压相系变质作用改造。 黄陵花岗岩套由TTG组合、花岗岩组合构成,根据这一时期侵入岩石构造组合、变质构造岩石组合和沉积岩石构造组合的特征及空间配置分析,该区可能存在新元古代(晋宁期)北东向结合带,以神农架群为代表的西部陆块被动陆缘与以黄陵花岗岩为代表的东部陆块活动陆缘发生汇聚造山作用,形成黄陵新元古代变质带。

(3)扬子北缘变质区。 扬子北缘区因受印支期造山作用的强烈改造,新元古代区域变质作用已难以识别。

大洪山一带中元古界打鼓石群为一套滨浅海碳酸盐岩组合,形成于被动陆缘碳酸岩台地相。 上元古界花山群(组)为一套碎屑复理石建造,可能为前陆盆地沉积。 二者均未受区域变质作用改造,其上被南华系莲沱组不整合覆盖。 随州花山一带的蛇绿混杂岩带(董云鹏等, 2003),经证实为中元古代—青白口纪的产物(张宗清等,2006),该套物质遭受绿片岩相中-低压相系区域变质作用改造。 北侧,秦岭—大别地区,中元古代和青白口纪物质记录零散分布。除新元古代变质侵入岩较确定外,其他疑是中元古代—青白口纪变质地层,但缺乏可靠年代依据,可能与后期造山带的强烈改造有关。 新元古代变质侵入岩,时代为870~680Ma,总体上由南向北变新;岩石构造组合上,由南向北,总体上由TTG-GG-双峰式侵入岩(南华);根据这一时期侵入岩岩石构造组合、变质岩岩石构造组合和沉积岩岩石构造组合的特征及空间配置分析,认为扬子北缘存在晋宁期花山-蕲春结合带。

综上所述,笔者认为,中—新元古代时期是扬子地块最重要的一次克拉通化,表现为多陆块相继拼合,从而形成了统一的扬子基底。 其上接受统一的南华纪—震旦纪盖层沉积。

(4)华夏(罗霄-云开、武夷、海南)变质区。 华夏变质区,新元古代区域变质岩零散分布,卷入变质的主要为中元古代沉积物质、中元古代侵入岩。(www.guayunfan.com)

海南抱板—琼海一带,为角闪岩相中-高压相系区域变质,变质岩石类型主要有黑云斜长片麻岩、花岗闪长质片麻岩,局部出现紫苏花岗岩;云母石英片岩夹少量石英岩和石墨片岩;斜长角闪片岩。 归并为基底残块变质表壳岩-片麻岩组合。

云开一带,为角闪岩相-绿片岩相中压变质相系区域变质。 其中天堂寨(岩)群为一套角闪岩相变质岩组合,含矽线石、堇青石石榴石钾长石等特征变质矿物。 变质岩石构造组合归并为基底残块变质表壳岩-片麻岩组合;云开(岩)群主要为绿片岩相变质岩组合,标型变质矿物主要为黑云母、白云母(绢云母)、绿泥石钠长石透闪石等,属绿片岩相,局部地段可出现石榴石、透辉石、蓝晶石、矽线石、角闪石等,可达角闪岩相。 变质岩岩石构造组合归并为古裂谷片岩-石英岩-火山岩组合;中元古代变质花岗岩:黄岭—贵子花岗闪长岩—二长花岗岩—紫苏花岗岩组合(Ch—Jx),原岩为中酸性侵入岩,对应的变质岩建造为花岗质片麻岩,归并为古弧盆系花岗闪长质-二长花岗岩质-紫苏花岗岩质片麻岩组合(TTG?)。

定南—兴宁(晋宁)一带,桃溪(岩)组为一套绿片岩相变质岩组合,变质岩岩石构造组合归并为基底残块变质表壳岩-片麻岩组合。 中元古代变质花岗岩:岩石类型有花岗闪长岩和二长花岗岩,归并为古弧盆系花岗闪长质-二长花岗质片麻岩组合。

华夏变质区内一个较显著的特点是:中元古代普遍发育稳定陆块边缘沉积、陆缘裂谷型沉积,以及与洋壳俯冲相关的岛弧侵入岩组合。

新元古代时期,在云开地区与华夏地块间,发育近似带状分布的与俯冲碰撞相关的弧侵入岩组合。 华夏地块中元古代以前物质遭受绿片岩相变质作用,云开一带基底遭受角闪岩相-高绿片岩相区域变质作用。 表明新元古代时期,华夏地区发生了陆块汇聚造山作用,形成了华夏地块基底。

经历新元古代(晋宁运动)汇聚造山后,全区形成了扬子板块、武夷-云开造山系夹持古华南洋的构造格局。

(二)南华纪—志留纪变质作用、构造环境及其演化

南华纪时期处于罗迪尼亚超大陆裂解环境。 在扬子板块北缘,发育一套陆内裂谷相的碎屑岩、火山碎屑岩、双峰式火山岩的一套岩石组合(武当群—耀岭河),岩石构造组合均划归为(古)裂谷相变质岩岩石构造组合,大别—桐柏北缘、陡岭一带,尚见有南华纪时期双峰式侵入杂岩组合,这期裂解活动,开启了商丹洋演化;扬子内部及南缘、华夏板块南华纪时期亦处于拉张裂解环境,形成陆内裂谷-陆表海环境沉积组合。

早古生代,华南洋向南俯冲,形成华夏地块北缘弧盆系,早古生代末期,扬子板块与华夏地块发生拼合,华夏地块北缘弧盆系发生绿片岩相区域变质作用。 扬子东南缘,形成志留纪前陆盆地沉积;南西缘,表现为连续地残余盆地、陆棚浅海沉积,显示板块由东向西拼合。

扬子北侧商丹洋在早古生代发生由南向北俯冲消减,形成北秦岭古生代弧盆系;同时北秦岭中间地块亦向北运动,在早古生代末期,北秦岭地块与华北板块拼合、北秦岭弧后盆地关闭,形成北秦岭加里东期造山带,普遍接受了角闪岩相-高绿片岩相区域变质作用。

经历了早古生代末(加里东)运动后,形成了华北板块、商丹(残留)洋、华南板块的总体构造格局。

(三)泥盆纪—晚三叠世变质作用、构造环境及其演化

泥盆纪—三叠纪时期,是统一中国大陆形成演化期。

晚古生代末期,商丹洋向北俯冲消减关闭,中三叠世,在俯冲洋壳拖拽下,扬子板块向北俯冲,形成陆陆碰撞型造山带。 北秦岭南缘泥盆系地层接受高绿片岩相低压相系区域变质作用;桐柏大别区接受高压-超高压变质作用,相继形成榴辉岩超高压相带、榴辉岩高压相带和蓝片岩相变质地带,构成折返高压变质带;武当—随州一带,在折返带隆升挤压作用下,形成大规模滑脱推覆,接受绿片岩-低绿片岩相区域动力变质作用改造。

在华南板块南部,经加里东运动后,海南省地壳长期隆升为陆,直至石炭纪海南岛进入特提斯构造域的作用范围,此时地壳发生裂解,接受沉积,据研究石炭纪时很可能已经出现洋壳(李献华采取邦溪、晨星一带基性岩进行分析,得出约334Ma的同位素年龄)。 早二叠纪(约290~270Ma)强大的海西—印支运动,导致西北部和东南部块体发生陆陆碰撞(?),导致了海南岛西北部结晶基底、晚古生代地层卷入结合带中,发生了区域绿片岩相变质和透入性变形,也使得新元古代、早古生代地层卷入其中,形成了区域尺度上展布的褶皱带和断裂带,致使早、晚古生代地层成为构造岩片堆叠于琼西乐东、白沙邦溪、儋州一带。 伴随碰撞的花岗岩浆侵入活动强烈而持久,一直持续至晚三叠世,从早至晚,形成了俯冲型、同碰撞型、后碰撞型花岗岩,构成了一个比较完整的造山作用花岗岩浆演化系列,形成了西北和东南两个岩浆弧,并且岩浆作用并不只限于上述两个岩浆弧,岩浆作用也使结合带受到叠加和改造,同时可能使结合带上一些典型地质现象被抹掉。 在俯冲、碰撞复杂的应力场背景下,晚二叠世时南部三亚地体在具有走滑性质的断裂作用下与北部地体移置连接到一起,随后于三叠纪与北部块体经历了相同的岩浆作用,并使二者焊接在一起,至此二者都成为五指山岩浆弧组成部分。 在碰撞挤压隆升后,东部琼海、屯昌一带还堆积了一套山前磨拉石建造,但分布面积有限。

(四)侏罗纪以来变质作用、构造环境及其演化

经印支造山运动后,统一中国大陆形成,进入滨太平洋构造演化阶段。 中-晚侏罗世时期,受太平洋板块俯冲影响,形成东南沿海岩浆弧。 在大量岩浆活动和构造应力作用下,形成了粤东沿海燕山期角闪岩相-高绿片岩相变质带(区域动力热流变质作用)。