（构造地质学专业论文）南岭西段大宁花岗岩体侵位机制研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 花岗岩类深成岩体的侵位机制及相关侵位构造环境研究，是当前构造地质 学、大地构造学、大陆动力学、构造地球化学领域研究的热点问题之一，对它 的研究，不仅可以充实完善花岗岩的基础地质理论，而且也是解决花岗岩区重 大关键问题的基础研究之一。 本次研究在详实的野外地质调查工作的基础上，应用现代构造解析、岩石 有限应变测量、岩石地球化学、岩浆动力学等方法和手段，对南岭西段大宁花 岗岩体的侵位机制进行了研究和探讨，取得了以下主要结论或认识： 1 建立了大宁岩体的岩石谱系。将大宁岩体解体为7 个侵入体，归并成南 乡、大宁和螺石3 个单元，在此基础上，建立了大宁超单元。 2 岩石地球化学研究表明，大宁超单元是华南加里东期构造一岩浆旋回中 一次岩浆热事件的产物，具有渐进式的同源岩浆演化规律。 3 探讨了大宁岩体的能量演化规律，即从早期单元到晚期单元，晶格能量 标由8 8 8 2 4 1 8 4 k j m o l 一9 0 8 1 4 1 8 4 k j m o l ，呈逐渐增大的演化规律。 4 系统地开展了大宁花岗岩体及其热接触变质围岩的岩石三维有限应变测 量和应变分析，深刻探讨了其与岩体侵位的关系。 5 岩浆动力学研究显示，大宁花岗岩体形成于中深成环境，岩浆粘度较大、 上升速度较慢、其密度小于围岩。在岩浆侵位过程中，从早期单元到晚期单元 岩浆粘度总体上由低到高，上升速度、密度、温度及压力由大到小。 6 侵位构造环境研究表明：岩体形成于火山弧一同碰撞的大地构造环境。 其中，早期南乡单元形成于火山弧构造环境：晚期大宁和螺石单元形成于同碰 撞构造环境。大宁花岗岩体的形成与华南加里东期华夏与扬子两陆块板块拼合 碰撞事件存在明显的偶合关系。 7 提出了大宁花岗岩体侵位的驱动力及侵位空间，确定了该岩体的侵位机 制是以岩墙扩展为主，岩浆侵吞和主动膨胀为辅的复合侵位机制。定量研究表 明，岩体主动膨胀获取的空间约占岩体现有空间的的1 7 - 2 2 3 0 ，平均约2 0 1 ， 岩浆侵吞获取的空间约为1 2 3 4 3 8 ，平均为2 8 1 ，岩墙扩展提供的空间为 3 3 2 7 0 5 ，平均约5 1 8 。 关键词：侵位机制应变特征岩浆动力学花岗岩体大宁南岭西段 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t n o w a d a y s ，t h er e s e a r c ho nt h ee m p l a c e m e n tm e c h a n i s mo f g r a n i t o i dp l u t o na n d i t st e c t o n i cs e t t i n gi so n eo ft h em o s tp o p u l a rt o p i c sa s s o c i a t e dw i t ht h es t u d i e so f s t r u c t u r a lg e o l o g y , c o n t i n e n t a l d y n a m i c s ，t e c t o n i c s ，t e c t o n i cg e o c h e m i s t r y i tn o to n l y e n r i c h e sa n dp e r f e c t st h eb a s i cg e o l o g y t h e o r yo fg r a n i t e ，b u ta l s oi sb a s i cr e s e a r c ho n s o l v i n gt h ek e yq u e s t i o nc o n c e r n i n gg r a n i t ed o m a i n o nt h eb a s i so fi n t e n s i v ef i e l ds u r v e ya n d r e s e a r c h ，t h ee m p l a c e m e n tm e c h a n i s m a n dt e c t o n i cs e t t i n go fd a n i n gg r a n i t eb a t h o l i t ho fw e s t e r nn a n l i n gr e g i o na r es t u d i e d a n dd i s c u s s e db ya d o p t i n gt e c h n i q u e s ，i n c l u d i n gm o d e ms t r u c t u r ea n a l y s i s ，f i n i t es t r a i n m e a s u r e m e n t ，p e t r o g e o c h e m i s t r y , m a g m ad y n a m i c s c o n c l u s i o na r em a d ea sf e l l o w s ： 1 t h er o c ku n i t eo fd a n i n gp l u t i o n ni se s t a b l i s h e d i ti sc l a s s i f i e di n t o n a n x i a n g ，d a n i n ga n dl u o s h iu n i t sr e s p e c t i v e l y t h e nt h e s eg r a n i t i cu n i t sa r eg r o u p e d i n t od a n i n gs u p e r - u n i t 2 p e t r o g e o c h e m i s t r ys t u d i e ss h o wt h a tt h ed a n i n gs u p e r - u n i ti sp r o d u c t so f p e r i o d i cm a g m a t i ct h e r m a le v e n t s o c c u r r e d d u r i n g s o u t hc h i n a sc a l e d o n i a n t e c t o n i c m a g m a t i cc y c l e ，a n di te v o l v e ds e q u e n t i a l l yf r o mt h es a l n em a g r n as o u r c e 3 w i mt h em a g m a t i ce v o l u t i o no fd a r t i n gp l u t o n t h ec r y s t a ll a t t i c ee n e r g yl e v e l s i n c r e a s ef r o m8 8 8 2 x 4 18 4 k j ，m o lt o9 0 8 1 4 18 4 k j m 0 1 4 强c3 df i n i t es t r a i nm e a s u r e m e n ta n ds t r a i n a n a l y s i s s t a t i o n sf i r e s y s t e m a t i c a l l ys t u d i e dw i t h i nd a n i n gp l u t o na n di t sa u r e o l er o c k t h er e l a t i o n s h i p s b e t w e e nm a g m a t i ce m p l a c e m e n ta n ds t r a i nf e a t u r e sa r ef u r t h e rd i s c u s s e d 5 s t u d i e so fm a g m a t i cd y n a m i c so ft h ed a n i n gp l u t o ns h o wt h a tt h ep l u t o n c r y s t a l l i z e dw i t h i nm i d d l e - d e e pc r u s t w i t l lr e l a t i v e l yh i g hv i s c o s i t y , s l o wa s c e n d r a t e ，a n dl e s s t h a n i t s w a l l r o c kd e n s i t y t h ee a r l ys e q u e n c e sh a v el o w e rv i s c o s i t i e s a n dg r e a t e rs c e n dr a t e s ，d e n s i t i e s ，t e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r et h a nl a t es e q u e n c e s 6 s t u d i e so ft e c t o n i cd i s c r i m i n a t i o no ft h ed a n i n gp l u t o ns h o wt h a tt h ep l u t o n w a sf o r m e di nm a g m a t i c a r ct os y n c o l l i s i o ne n v i r o n m e n t s p e c i f i c a l l y , n a n x i a n gu n i t r e f l e c t sa c t i v ec o n t i n e n t a lm a r g i n ，d a n i n gu n i ta n dl u o s h iu n i ta r ef r o ms y n c o l l i s i o n t e c t o n i ce n v i r o n m e n t o b v i o u s l y , t h ef o r m a t i o no ft h ep l u t o ni sr e l a t e dt ot h ec o l l i s i o n i i 桂林工学院硕士学位论文 a n dw e l do fh u a x i aa n dy a n g z ip l a t e sd u r i n gc a l e d o n i a nt i m ei ns o u t hc h i n a 7 a d v a n c et h em a g m a t i ce x p l i c t i t ed y n a m i ca n de x p l e c t i cs p a c eo f t h ep l u t o n e s t a b l i s h i n gt h ee m p l a c e m e n tm e c h a n i s mo ft h ep l u t o ni sm a i n l yd y k es p r e a d i n g , a n d s u b s i d i a r ya sm a g m a t i cs w a l l o w i n g ，f o r c e f u le x p a n s i o n q u a n t i t i v er e s e a r c h s h o w s t h a tf o r c e f i 】l e x p a n s i o na c c o u n t e df o r2 0 1 o ft o t a ls p a c en e e d e d f o rt h e e m p l a c e m e n t ，m a g m as w a l l o w i n gc o n t r i b u t e d2 8 1 ，a n d t h ed y k es p r e a d i n gw a s r e s p o n s i b l ef o rt h er e m a i n i n g51 8 k e yw o r d se m p l a c e m e n tm e c h a n i s m ，s t r a i nf e a t u r e s ，m a g m a t i cd y n a m i c s ，g r a n i t e p l u t o n ，d a n i n g ，w e s t e r nn a n l i n g i i i 桂林工学院硕士学位、论文 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师冯佐海教授指导下( 或我个人) 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获 得桂林工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名 关于论文使用授权的说明 日期：型堕! 多 本人完全了解桂林工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 哚跳爹三嚣纛名：敞一 签名：迥导师签名：馘日期： 郦易 桂林工学院硕士学位论文 0 引言 花岗岩是大陆上分布最广泛的岩石之一，也是构成大陆地壳的主要组成部 分，其岩石类型繁多、产出的构造环境复杂，成因又与大陆岩石圈的形成和演化 密切相关1 1 。j ，因此常被作为一种重要的地球动力学标志及其演化的示踪剂，成 为国内外地质学者关注的热点。 自j h u t t o n 讨论花岗岩问题至今已有2 0 0 多年了，花岗岩是如何上升并侵入 到地壳上部层次中，也即我们今天称之为岩体的侵位机制问题，一直是- 个争论 激烈且至今仍不十分清楚的问题【6 吲。在近两个世纪的研究中，已提出的侵位机 制多达十余种【卜旧】。其中具代表意义的侵位机制有：( 1 ) 岩浆顶蚀作用( s t o p i n g ) ： ( 2 ) 岩墙扩展作用( d y k es p r e a d i n g ) ( 3 ) 气球膨胀( b a l l o o n i n g ) ；( 4 ) 底辟作 用( d i a p i r ) ( 5 ) 带熔作用( z o n em e l t i n g ) ，等。d h w , h u t t o n 在详细解释了侵 位空间的形成与侵位方式的关系后，将岩体侵位机制划分为主动侵位和被动侵位 两种。然而已有的研究成果【l ”。8 】表明，任何单一的侵位机制都难以解决岩体侵位 的空间问题。因此，深成岩体单一的侵位机制受到越来越多的怀疑f 6 ”圳】，人们 已开始意识到各种侵位机制是共存、复合的，即复合侵位机制可能是岩体侵位机 制的普遍形式2 2 2 4 1 。从已有的文献看2 5 2 舛。上世纪9 0 年代以前，国外花岗岩体 侵位机制研究经历了各类模式的提出、发展和应用阶段，而现在已开始对这些模 式进行检验、总结和重新审视，提出了很多疑问，预示今后可能有新的思路和成 果出现。 空间问题始终是花岗岩侵位机制研究的核心问题2 3 1 。近来研究表n s j t 3 0 , 3 1 l ，巨 量花岗岩的侵位主要与伸展和走滑作用有关，达到地壳深处的剪切带可以为岩浆 上升侵位到较高的地壳层次提供通道，而侵位可能更主要地与伸展作用有关。地 壳的伸展和拉分是一种很普遍的构造作用，岩体侵位于活动的伸展剪切带所需要 的巨大空间较易解决。s r p a t e r s o n 等 2 1 , 3 1 在研究了大量天然岩体的侵位之后，从 围岩物质迁移的角度对空间的产生提出了新的解释。他认为，在不增加地壳体积 的前提下，只有两种途径可以制造空间：1 ) 莫霍面降低；2 ) 地壳表面的位移。 他提出所有“制造空间”的机制都可看作是不增加地壳体积的物质迁移作用，并 将这种物质迁移作用分为近场和远场两种。王涛等 2 2 , 2 4 1 将岩浆的侵位空问归结为 由1 ) 主动膨胀、2 ) 构造扩展和3 ) 岩浆侵吞三端元构成，并以秦岭造山带核部 桂林工学院硕士学位论文 最大的灰池子岩体和美国加利福尼亚中部的j a c k a s sl a k e s 岩体为例，计算了两岩 体侵位过程中上述三端元各取得的空间，定量的说明了岩浆侵位空间产生的多元 性。 近年来对岩浆侵位驱动力问题也有不同的认识。按照经典理论岩浆与围岩 问的密度倒置( 浮力) 造成的重力失稳是导致岩浆上升的主要原因，即岩浆之所 以能上升并侵位到地壳较高层次，是因为岩浆的密度比围岩低。但有些岩体3 2 】， 如西班牙奥利文萨莫内斯特里奥岩基可以见到密度较大的侵入体却侵位在密度 比其小的围岩中。因此，c a s t r o 3 3 1 认为，花岗岩类岩浆是在重力作用和水平构造 活动复杂的相互作用下侵位到地壳中的；p i t c h e r i i5 也认为，在岩浆上升侵位中浮 力是主要的驱动力，此外还不同程度地与重熔时体积膨胀、区域性水平挤压、地 震抽吸作用以及在地壳高位中的蒸气压有关。 与岩体的侵位机制一样，对花岗岩的大地构造环境研究也一直是令人颇感兴 趣的课题【3 4 , 3 5 1 ，板块构造的兴起极大地拓展了这一领域。由于同一地区构造环境 的有序变化，有时可能会导致几种花岗岩类型的组合顺序在时间和空间上出现规 律性的变化f 3 6 】，由此建立的花岗岩构造环境类型可以用来追溯地质历史过程中陆 壳乃至岩石圈的演化进程。目前，该领域研究趋势是将花岗岩成因机制与板块学 说的碰撞造山作用过程和岩石圈演化联系起来【3 l 3 8 】，以揭示花岗岩形成的本质。 e d m a n i a r 3 9 】将花岗岩类岩石形成的构造环境划分为造山的和非造山的。造山的 花岗岩类又细分为岛弧花岗岩类( i a g ) 、大陆弧花岗岩类( c a g ) 、大陆碰撞花 岗岩类( c c g ) 和造山后花岗岩类( p o g ) ：非造山的花岗岩类也可细分为与裂 谷有关的花岗岩类( r r g ) 、大陆的造陆抬升花岗岩类( c e u g ) 和大陆斜长花岗 岩类( 0 p ) 。b b a r b a r i n | 4 0 l 在综合前人研究的基础上，对花岗岩按构造环境进行系 统划分，他认为，大多数壳源花岗岩类产于大陆与大陆碰撞带；而壳幔混合源的 两种钙碱性偏铝质花岗岩其化学成分的差异，直接反映了两种不同的侵位构造环 境：幔源花岗岩中既有形成于造山环境的岛弧花岗岩类，也有在裂谷带和上穹带 中形成的侵入杂岩等。j a p e a r c e 4 q 就此提出了花岗岩构造分类的地球化学判别 图，成为进行花岗岩构造环境研究的有力武器。 国内外花岗岩研究最新进展、动态及发展趋势表明，花岗岩侵位机制和构造 环境研究已进入到一个新的发展阶段，即在重视个别花岗岩类岩体和岩套研究的 基础上，将地壳重要组成的花岗岩物质作为地球动力学环境标志及演化的示踪 桂林工学院硕士学位论文 剂，反演出在不同地球动力学环境下大陆地壳的形成和再循环过程；丽q j 问同岩 浆动力学相关联，对花岗岩浆形成、上升、定位等与侵位过程相关问题的研究， 可能是在最近的将来解决花岗岩问题的关键所在盼”3 8 “”。 本文研究的大宁花岗岩体( 简称大宁岩体，下同) 位于桂粤两省交界处，云 开隆起以北，整体呈n w - s e 向的带状岩基产出，出露面积约4 9 2 k m ：。虽然在上 世纪五、六十年代广西壮族自治区地质局区域地质普查大队 43 1 、广东省地质局7 6 3 队j 对该地区进行l ：2 0 万区域地质调查，但由于花岗岩填图工作多偏重于填绘 简单的岩相图，难以查清该岩体的构造型式，更不可能进行岩体的侵位机制和构 造环境研究。其后有关学者【4 ”0 】的研究主要集中于岩体的成矿性及地球化学等领 域，部分学者【5 。5 3 】贝0 偏重于岩体的成因类型及赋存包体等方面，对岩体的侵位机 制和构造环境等几乎未曾开展过深入工作。 因此，本人结合广西区域地质调查研究院国土资源大调查1 ：2 5 万贺县幅区 域地质调查项目( 项目编号：2 0 0 2 1 3 0 0 0 0 2 8 ) 和1 ：5 万大宁幅区域地质调查项 目( 项目编号：g 4 9 e 0 2 l 叭6 ) ，运用单元一超单元填图方法、应变分析方法、岩石 地球化学及岩浆动力学、大地构造学、现代构造解析理论等对大宁岩体进行进一 步的调查和研究工作，着重研究大宁岩体的构造样式和应变特征，划分岩体的岩 石谱系单位，确定岩体的侵位机制及构造环境，并探讨其岩石地球化学与岩浆动 力学的演化规律。 本次研究工作始于2 0 0 3 年7 月份，历时2 年之久，主要工作量如下 桂林工学院硕士学位论文 袭0 1 论文主要工作量一览表 岩石微量元素分析 件 i i 国土资源部武汉综合岩矿测试中。 岩石稀土元素分析 件 1 1 一 i 爵r b - s r 个 5 中国地质调查局同位素地球化学开 露隳丽臆s s o 小喜羹名錾鋈：竺：兰竺 乏砑雨蕊骊虿f 可_ 磊不袁爱平 遥感影像处理 k m 22 8 0 0 袁爱平 野外照片 卷 9 袁爱平、冯佐海、孔祥伟、王建辉 显微照片 卷 4 袁爱平、谭森、郭俊刚 盐茎垫墼丝竺兰 垫吐 ! ! ! 壅墨：窭堡型：堡查：堑兰! 兰一 4 桂林工学院硕士学位论文 第一章大宁岩体的地质背景 大宁岩体位于东经1 1 1 。4 6 1 1 2 。1 57 、北纬2 4 。1 5 之4 。4 0 ，处于南岭花岗岩带 西段粤桂两省交界处，主要出露于广西东北部贺州市大宁地区，以及广东西部的 连山县一带( 图1 1 ) 。 在大地构造位置上，本区位于欧亚板块的东南侧，北西为扬子板块，南东为 华夏板块【5 4 】。大宁岩体恰 位于扬子板块与华夏板 块的拼合带一一南华活 动带上( 图1 2 ) 。 1 1 大地构造演化概 况 本区地壳演化具有 明显的阶段性，根据地层 记录、接触关系、同位素 年龄以及构造演化等资 料，可将本区地壳演化划 分为晋宁、加罩东、海西 一印支、燕山一喜马拉雅4 个发展阶段 5 5 , 5 6 1 。 晋宁阶段，本区所在 的华南原始古陆块在中 元古代发生裂解，出现西 部的扬子古陆和东部的 华夏古陆，期间扩张成华 南大洋盆( 或称华南洋) ， 并出现了古板块运动。在 该阶段早期的四堡期和 7 、 e 湖 广 富川县 o 钟山量。 贺州市、：甫乡 西_ 。i j 广 毹 j 堂诅东 ：l _ j 市 图1 1 研究区交通位置图 图1 2 研究区大地构造位置简图 据程裕淇“1 ，有改动 晚期的雪峰期，华南洋板块先后向扬子板块俯冲，在浙西一带华南洋板块范围较 二豁 ， 川。 驻匿将舁府究公省政研 圈曰田囡 桂林工学院硕士学位论文 第一章大宁岩体的地质背景 大宁岩体位丁东绎1 1 1 。4 6 1 1 2 。1 5 、北纬2 4 。1 5 。- - , 2 4 。4 0 ，处于南岭花岗岩带 西段粤桂两省交界处，主要出露了；二广西东北部贺州市大宁地区，咀及广东西部的 连山县一带( 图1 1 ) 。 在大地构造位置上，本区位于欧亚板块的东南侧，北两为扬子板块，南东为 华夏板块( 5 4 j 。大宁岩体恰 位于扬子板块与华夏板 块的拼台带一一南华活 动带上( 图1 2 ) 。 1 1 大地构造演化概 况 本区地壳演化具有 明显的阶段性，根掘地层 记录、接触关系、同位素 年龄以及构造演化等资 料，可将本区地壳演化划 分为晋宁、加里东、搿西 印支、燕山一喜马拉雅4 个发展阶段【5 5 , 5 6 1 。 晋宁阶段，本区所在 的华南原始古陆块在中 元古代发生裂解，出现西 部的扬子古陆和东部的 华夏古陆，期间扩张成华 南大洋盐( 或称华南洋) ， 并出现了古板块运动。在 该阶段甲期的四堡期和 图1 1 研究区交通位置图 图j ，2 研充区丈地构造位置简图 据程裕淇o “j ，有改动 晚期的雪峰期，华南洋板块先后向扬子扳块俯冲，在浙西一带华南洋扳块范围较 晚期的雪峰期，华南洋板块先后向扬子扳块俯冲，在浙西一带华南洋扳块范围较 桂林工学院硕士学位论文 窄，可能是以扬子、华夏两陆块板块沿绍兴一江山断裂带的对接碰撞为主；在赣 湘粤桂地区两陆块板块并未闭合，华南大洋盆演变为残留盆地。经四堡运动和雪 峰运动华南古大陆基本形成。 加里东阶段，始于震旦纪时的华南古大陆开始裂解成扬子、华夏等较大陆块， 至寒武纪时裂解加剧，在总体拉张背景下，华南残留盆地又拉张为小洋盆，沉积 了巨厚的浊积岩。奥陶纪末，华夏板块开始向扬子板块俯冲( 图1 3 ) 5 7 1 。志留 纪时主要沿茶陵一郴州深断裂和云开大山北缘由北向南幕式拼合，形成北东向 和东西向加里东褶皱带。受加里 东运动作用t 4 3 。，寒武纪岩层受挤 压而褶皱，并伴生有断裂构造， 岩层普遍轻变质，其后在部分背 斜构造轴部，出现岩浆岩侵入。 海西一印支阶段，经加里东 运动形成的华南古大陆在晚古生 代再次裂解，分离成扬子、湘桂、 华夏等陆块，其问是赣湘桂粤晚 古生代一中三叠世海盆以及江 南、云开、武夷等岛链。东吴运图1 3 研究区古生代大地构造单元图( 据万天丰”1 ) 动导致华夏板块主要沿梧州一灵山深断裂带与湘桂微板块发生碰撞拼接，钦防残 余海槽封闭。晚三叠世发生的印支运动，使扬子、华夏板块在北段沿江山一绍兴 深断裂、中段沿茶陵一郴州一贺州深断裂、南段沿荔浦断裂和灵山一藤县深断裂 的花岗岩带相继发生碰撞拼接；“右江裂谷式地槽”封闭，形成印支褶皱带；碰 撞拼接使本区地壳局部加厚引发大陆岩石圈地幔垂向拆离作用、软流圈上升，形 成有较多幔源物质来源的花岗岩带。印支运动是一次重要的造山运动，它使盖层 褶皱，地壳全面上升，结束了海相沉积，完成了由海相向陆相的转变。印支运动 使扬子和华夏板块最终拼合，形成了统一的华南大陆p 。 燕山一喜马拉雅阶段，燕山期本区所在的华南地区主要受太平洋板块的俯冲 作用，但印度板块的俯冲作用对本区也有重要的影响。由于太平洋板块与中国板 块北移速度差异，总的表现为太平洋板块相对北移，中国板块相对南移，导致晚 侏罗世太平洋板块沿台湾海峡向北强烈俯冲和走滑，使华南地区在侏罗纪一早白 桂林工学院硕士学位论文 垩世主要为挤压一剪切的聚敛环境，在此挤压应力作用下，加之原来扬子、华夏 及中国东南沿海板块之间结合不紧密，从而促使局部地壳加厚，引发板内大规模 的侏罗纪s 型花岗岩浆活动，形成面型分布的格局。晚白垩世时，出于太平洋板 块俯冲角度减小，俯冲速度减慢以及印度板块的俯冲所引起的弧后拉张，形成一 系列长轴北东向、北西向为主的红色盆地，先成的深断裂也由压扭转化为张扭性， 并有拉张环境的晶洞花岗岩产出；东南沿海区拉张更为明显，中酸性火山岩广泛 发育【5 9 】。新生代，太平洋板块和印度板块继续向中国大陆俯冲，本区所在的东南 大陆发育成被动大陆边缘，在陆内形成一系列断陷盆地，同时伴随着玄武岩浆喷 溢以及大陆地壳的区域隆升和剥蚀【6 “j 。 1 2 区域地层 研究区出露的地层从老至新分别有青白口系、南华系、震旦系、寒武系、泥 盆系和第四系【5 5 , 6 2 ，其中南华系和震旦系出露最广、寒武系次之( 图1 4 ) 。 青白口系( q b ) ：分布于研究区北部，由深海半深海槽盆相碎屑岩及火山岩 组成，遭受多期构造叠加，发育多期劈理，原始结构、构造极少保存f 来。岩石 变质作用强烈。总厚度为26 6 7 m 。 南华系( n h ) 和震旦系( z ) ：2 0 0 2 年全国地层委员会将原震旦系下统改为 南华系。由一套浅变质的陆相浅海相含砾砂岩、含砾泥岩、砂岩、泥岩硅质岩组 成，上部夹有碳质页岩、白云岩透镜体。南华系厚9 7 8 m ，震旦系厚度约为l0 0 0 m ； 主要分布在大宁岩体东北侧和西南侧。 寒武系( ) ：出露于研究区的东部和西南部，主要由砂、页岩组成，为一 套具有类复理石韵律特征的滨海一半深海相砂页岩建造，局部央有灰岩透镜体。 与下伏地层呈角度不整合接触。由于受多次构造运动的影响，岩层褶皱剧烈，倾 角较陡，并普遍具有浅变质现象，片理、裂隙发育。厚度大于47 0 0 m 。 泥盆系( d ) ：在研究区见于东部、北部和西南部，早期以陆一海交互相碎屑 岩为主，包括砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩。晚期以滨海一浅海相碳酸盐岩为主， 局部为较深水的硅质岩、泥岩。化石丰富，沉积结构构造明显。与下伏寒武系呈 角度不整合接触，厚度35 0 0 - 40 0 0 m ，是华南泥盆系分布的典型地区。 桂林工学院硕士学位论文 困。困。因。圈。因。园。困。因。因一囤 桂林工学院硕士学位论文 粉砂岩、泥岩，断陷衙地沉积。厚度大于5 5 0 m ，与下伏地层呈角度不整合接触。 第四系( q ) ，主要分布在北部桂岭及其附近，为陆内河流相的砾石土、粉质 粘土和粘土组成。富含砂锡矿。厚度变化大，一般1 0 3 0 m ，最厚可达1 0 0 m 。 1 3 区域构造 1 3 1 褶皱构造 本区自古生代以来，经历了多次构造旋回，其中加里东、印支与燕山运动较 强烈，到后期还有轻微喜马拉雅构造运动1 6 3 】。 加里东造山运动形成的褶皱带呈紧密的n e 向、s n 向线状褶皱，褶皱紧密、 连续，两翼倾角陡倾( 4 5 。) ，褶皱轴互相平行，多为复式褶皱，具对称性和相似 性。主要的褶皱有：水政顶倒转背斜、石龙湾复式背斜、犁头山复式向斜、 三水口向斜等。 印支构造运动形成的褶皱以n w 向开阔褶皱活动为主，伴有石英| ：j ：1 长岩、花 岗岩岩株侵入。印支一燕山期褶皱是区内沉积盖层的主要褶皱，多为短轴平缓褶皱， 向斜较背斜发育，背斜比向斜狭窄，部分背斜呈线状褶皱。褶皱的水平方向性差， 轴线呈微s 型，主要有黄洞短轴向斜等。 喜马拉雅构造运动主要表现为轻微的褶皱运动，形成平缓的短轴向斜。 各褶皱特征见表1 1 。 1 3 2 断裂构造 本区断裂构造较为发育，按走向大致分为两组，第一组走向n w - n n w ，第 二组走向n e - n n e 。其中第一组规模较大，多由区域性大断裂组成，第二组规模 较小。从研究区整个构造系统推测，第一组早于第二组，因为在研究区西南方向 明显的见到第二组断裂错开第一组。但在个别地区也有第一组错开第二组，推测 可能是晚期断裂复活作用所致。 区内主要断层见表1 2 。 桂林工学院硕士学位论文 水政本 群军嚣s n鬻w 4 2 7 0 。豢篓溉搿森 加雾涵。s s 。鬟笋麓嚣 一 犁苎奎。 原始产状受n w s e 向劈理改 东支吾囊釜! 。e 。然硒s m o 。豢纛萎龙断腓说。牲 言誓；筹m袭差锄nn妻，。翼嚣嚣永和岩体切断岩层。d 1 - b _ 苎萋雾茎等：咿晏麓袭珈。凿鬻蓊，嘉豢箍含滋嚣 燕向斜2 觅3 西翼窄 弧形 兰l 二2 一 0 桂林工学院硕士学位论文 叫耋 莲蓬 耋莲 墨 摹 墨蔫 匠 骜 壁 忌塞 淫： 三 n 薯 蕊骞 i 芝 山器 电媛 娶晕 。 n 罱 - 活 * 令嗵 叶蔷 班剖 咕 竺 霉 皋 谢 粕 乳 至萎 姬 警擎 皇 。 _ 莲 篆尝 州划 墨 撒噻，督譬鸯巡求霉 越g恩咚蔷如讯书 咄葺蜒栽，趔十恒咄酱髓斜餐冬g霉 扣u 函z o o o 舡皋越一咄占，u瞄z，翱 。 强淫汨。n帚兽啦叫喵外 a 姜制蛐埔瓠灿“襻量 强菸嚣。姜三一卜 lllll1liil川引叫川引引引引jm矧刈列蝴n滕。 。球腿麟z。埘2帚薯。卜；ihp 酋林心姆嵝酱船督划瓣肆删扎蚋 叫川萤 。演菸妻晏墓目趟蝎譬 舡摹 晕世趣霄幔制霉 瞄jz，晕啦忙引00叩00_【 。藻菸ns埘。帚子 柢盟亲妒蔷争蝌曹匣 嵝蓝赳，嗵 宰世曹幔划霉卤jz，肇趣* o o 臀挺早餐，晕趟，啦 山瞄 罪举界州、卓叫县醛鹾，趣曾叫嚣 ，毒趣廿娄蓄萋栽鞣簸曲乏章妒舢 。”o n t ilf晕， ； ； 0 9 蔷 唑螽科$2鞋i 廿： 媳螬卟巾祭崾赳划埘 趣蝉蟋喀球；y翠，崾耋删璀驰洲主五口 毛斑器ns埘nl_萋啦 肇献忙 口书地雨奄罨叫，*叫县晕世趣旨蛭科餐，山心z、qo，母献接替，肇酞廿 o o ：o o n 球 恩磐|丽酱 肇峰鲁蔷旱争 ( i h 酱 蒜k 嵝蔷 嬗蚝牝时晕 谁肆 盍； 瞄域1堪杂喵蔷凶豫每n，i碟 桂林工学院硕士学位论文 1 3 3 深部构造 本区位于南岭纬向复杂地幔区的融安一全安幔拗区【6 3 】，地壳厚度为 3 4 5 3 5 7 k i n 。根据区域地球物理资料扣4 j ( 图1 5 ) ，在南岭地区，大致以北纬2 5 。 为界，北部地壳加厚、减薄相当明显，n e 、n n e 向构造发育：南部地壳厚度变 化较小，以e w 向构造为主导。本区恰位于这南北相异的深部构造带分界附近。 另从梧州至贺街和从惠州至桂林分别存在一条n n e 向和n w 向的地幔变异带， 反映博白一梧州断裂和桂林一广州断裂通过本区。据广西综合解释成果报告地震 解译资料1 6 ”，本区康氏面和结晶基底深度分别是1 9 2 2 k m 和8 1 0 k m ，增厚、减 薄较为明显。通过对重磁化探综合资料推断( 图1 6 ) ，发现n w 向的惠州桂林 断裂和n e 向的梧州一贺街断裂正好交汇在大宁岩体出露位置。加里东期的大宁 岩体可能就是沿n w 向的惠州一桂林断裂与n e 向的梧州一贺街断裂交汇处形成 的通道上升侵入的阻6 4 ，6 6 1 。 缀懋迅犍豸缪2 粤妻滋：。 纛鳢隧掰。 麟 黼鬻糕 ，妒一： 蛩： 荔兰乏黟灞 鬻 卜巴二乡勿；墨塞荔 辩： b 到1 藩北海 ，一n ，髦耀彭杉7 i 岂尘一同2 1 4l 图1 5 南岭及其邻区莫氏面等深线图( 据江西地质科学研究所【1 2 1 ) 1 莫氏面等深线；2 - 深层构造单元界线 1 2 桂林工学院硕士学位- v e 文 j 1 2 一 3 4 r 5 6 r 7 图1 6 研究区重磁化探综合解译成果图 1 重磁综合推断的壳断裂；2 - 重磁综合推断的基底断裂；3 - 重力推断的基底断裂 4 航磁推断的盖层断裂；5 - 重磁综合推断的隐伏花岗岩岩体；6 - 航磁推断的隐 伏花岗岩岩体；7 - 重磁推断深部隐伏岩体或出露岩体深部边界 1 4 区域岩浆岩 本区岩浆岩体分布广泛，出露的大小岩体有几十个之多。除大宁岩体外，尚 有大甬顶、太保、永和、桂岭、禾洞、连阳、姑婆山等花岗岩体。这些岩体主要 形成于加里东期和燕山期。 大甬顶岩体( 0 3 7 5 ) ，位于研究区西南部广东省连山县福堂镇一小三江镇一 带，由中粒角闪石黑云母花岗闪长岩和中粒石英闪长岩组成。岩体总体呈狭窄南 北向的条带状，长约2 8 k m ，宽1 8 k m ，北部宽，往南急剧变窄。面积约9 8 8 k m 2 。 岩体被连阳岩体侵入，除南端与中、下泥盆统呈角度不整合沉积接触外，其余均 被连阳岩体侵入。侵入时代为加里东晚期。 太保岩体( 0 3 y 5 ) ，分布于研究区东北部广东省连山县太保镇一带，呈椭园 形出露在禾洞岩体的中一l i , 偏南位置，面积1 2 4 8 5 k i n 2 。岩性主要有中粒角闪黑云 桂林工学院硕士学位4 - e 文 母花岗闪长岩和中粒角闪石黑云母二长花岗岩。属加里东晚期侵入岩。 永和岩体( 0 3 y 6 ) ，位于本区东北部广东永和一带，岩性主要为细一中粒( 或 中粒) 角闪石黑云母花岗c j _ _ 】长岩，局部相变为细一中粒石英闪长岩。岩体呈n w s e 方向不规则椭圆形展布，长约2 1 k i n ，宽约6 - 7 k m ，面积1 2 7 1 8 k m 2 。岩体沿 萌诸岭背斜轴部侵入，侵入青白 _ | 系、南华系，接触面产状较陡。围岩普遍发生 热接触变质作用。侵入时代亦为加早东晚期。 桂岭岩体( s 3 耵) ，位于研究区西北部广西贺州市桂岭镇之西，出露面积约 3 3 6 4 k m 2 。主要为中一细粒斑状( 角闪石) 黑云母二：长花岗岩。呈南北向狭窄长 条状，岩体长1 9 k m ，宽l 3 k m ，央于姑婆山岩体与大宁岩体之间，展布方向与 西侧东西向的花山一姑婆山复式岩体及南东侧北东向的大宁岩体有明显差异。岩 体西侧及东南角被姑婆山岩体侵入接触；东侧与大宁岩体呈断层接触，断层之问 为泥瓮系碎屑岩，断裂带内为压碎花岗闪长岩及构造片岩。北侧与泥盆系为断裂 接触；南侧侵入南华系、寒武系。侵入时代为加里东晚期。 禾洞岩体( j 3 w ) ，位于研究区东北部广东连山一连南一带，呈n n w 向不规 则椭圆状展布，面积约3 1 9 3 l k m 2 ，主要由粗一中粒黑云母二长花岗岩、中粒黑 云母二长花岗岩，侵入时代为晚侏罗世。除北西侧与围岩呈断层接触外，均为侵 入接触，接触而呈波状起伏，极不规则，一般倾向围岩。受岩体影响，围岩普遍 发生强烈的热接触变质蚀变。 连阳岩体( j 3 t 1 y ) ，位于本区南部贺州市金鸡顶一广东省连山县、怀集市、阳 山县一带，属燕山期侵入岩，主要岩性为细一中粒( 中粒) 斑状角闪石黑云母二 长花岗岩。岩体呈近东西向长方形展布，总面积达1 5 2 1 3 3 k m 2 。岩体侵入加里东 期九斗岭复式背斜及水政顶倒转背斜，北部侵入大宁岩体；西部侵入寒武系及泥 盆系，接触界线弯曲，接触面平整。 姑婆山岩体( j 3 针2 ) ，位于本区西北部，属燕山期侵入岩，岩性为中一粗粒斑 状黑云母钾长花岗岩。岩体呈不规则之圆形岩基，出露面积约6 0 0 k m 2 。东部侵入 桂岭岩体：西部和南部侵入泥翁系及石炭系灰岩；东南部侵入寒武系及泥盆系砂 山 ao 桂林工学院硕士学位论文 1 5 遥感影像基本特征 从大宁岩体的l a n d s a te t m + 遥感影像( r ( b 3 ) o g ( b 5 ) o b ( b 6 ) ，假彩 色合成) 可以看到( 图版1 ) ，大宁岩体呈n w 向带状出露，与围岩色调差异明显， 接触界线清晰可见。在风化剥蚀深度较大的西北部和大宁镇的东南部，岩体在影 像图上主要呈浅褐绿色浑圆状、椭网形山丘，为典型的花岗岩风化景观：在岩体 东南部构造微弱区，表现为长山梁、山间洼地及洼地边缘的垄岗。周围燕山期岩 体( 姑婆山、连阳、禾洞岩体) 在影像图上旱墨绿色浅黄绿色，风化剥蚀较弱， 表现为高山峻岭，与风化剥蚀较深的加里东期岩体( 大宁、永和、桂岭、太保岩 体) 明显区分开来。 从构造解译结果来看，在螺石、大宁、南乡地区的4 个环形构造与深部隐伏 构造位置非常吻合，为深部隐伏花岗岩侵入体在地表的反映：线性构造则反映岩 体受力作用后的构造特征，尤其足中生代以来的构造叠加，从解译影像图可以看 出，研究区n n e 向断层较s n 向、n e 向和n w 向断层更为发育。此外，影像非 常清晰的显示了n n e s n 向的大宁韧性剪切带f 2 、龙水逆断层f 4 、盘石逆断层 f 5 ；并把f 5 断层向南延伸贯穿大宁岩体至连阳岩体。 桂林工学院硕士学位论文 第二章大宁岩体岩石谱系单位的厘定 2 1 岩石谱系单位的研究现状 近2 0 年来，随着花岗岩类区域地质填图与研究的进展 4 , 6 7 6 9 】，国外一些地质 学者普遍发现，花岗岩类深成岩体并不是以往认为的那么简单，而是极其复杂的 多期复式岩体。一些大型的深成岩体内部不仅是由若干个同源岩浆脉动形成的侵 入体所组成的复式岩体，而且这些侵入体的出现有一定的次序，并在一定的范围 内保持稳定，它们在岩性、成份和结构方面具有一定的相似性，可以合并成数量 不多的几个岩石组合。这些岩石组合在整个岩綦总的侵入顺序中占据着一定的位 置。在此基础上，提出了划分花岗岩类等级体制的概念，即按岩石谱系单元的原 则进行等级体制一构造一岩浆单元的填图方法。建立花岗岩类单元的主要意义， 在于它提供了一种对巨大的、表面杂乱无章的岩基( 包括各种不同组合类型的大 型深成岩体) 进行地质研究和填图的基本方法。而建立岩石谱系单位，简言之， 就是按照岩石谱系单位的划分原则和h - 法对同一岩石区内具有同源岩浆演化的 花岗岩体进行解体和归并。 近年来，在花岗岩同源演化和等级体制思想的影响下，英、美及我国均先后 提出了各自的花岗岩类岩石谱系单位的划分方案。本文所采用的是高秉章等1 6 ” 提出的岩石谱系单位划分方案，即采用超单元组合一超单元一单元( 或侵入体) 的划分方案。 2 2 大宁岩体的侵位时代与岩石类型 大宁岩体位于广西贺州大宁与广东省交界处的大瑶山隆起区北缘1 5 “，k - a r 同位素年龄为4 4 5 4 0 7 m al 2 6 , 4 3 】，r b s r 同位素年龄为4 4 9 4 0 7 m a ，属加里东晚期 侵入岩。岩体主要呈n w - s e 向带状岩基产出，长约5 4 k m ，宽4 1 3 k m ，平均宽约 9 k m 。岩体n w 端与桂岭岩体相邻，s e 端则被连阳岩体侵入与穿插。岩体斜切背 斜，侵入青白口系、南华系、震旦系和寒武系，与泥盆系呈角度不整合沉积接触； 接触界线弯曲、截然，接触面一般倾向圉岩，倾角4 5 。- 8 0 。( 图2 1 、图版2 ) 。 根据室内外及镜下观测资料，确定了大宁岩体岩石矿物成分含量( 表2 1 ) 。 据岩体全碱t a s 分类图( 图2 ，2 ) 及利用参数r l - r 2 进行的侵入岩分类图( 图2 _ 3 ) ， 多数点落在花岗闪长岩内，部分点出现二长花岗岩和