哀牢山—红河左旋走滑剪切带中新世抬升的时间序列.doc

哀牢山红河左旋走滑剪切带中新世抬升的时间序列第42卷第5期地质论评1996年9月GEOLCKICALREVIEWVo】.42No.5Sepl996内窖提要在哀牢山一红河剪切带的元阳到者龙的6个不同地点,对l8个变质岩样品进行系统分析钾长石的”Ar一Ar年龄.发现用MDD模式得到的18条冷却曲线(温度范围在4.0150C之间)均存在一次(或两次)快速冷却过程(冷却速度>l0O/Ma),这种快速冷却(抬升)过程不仅反映了该剪切带在大约25一l7Ma时,韧性走滑作用结束和正断作用的开始,而且它的起始时间还有自东南向西北逐渐变新的趋势利用6十不同地点快速冷却(抬升)的起始时间与相对距离作图时,得到了较好的线性函数关系(斜率为34ram/a).井对这种函数关系进行了两种可能的构造解释.关键词哀牢山多重扩散域模式构造抬升张世中外学者对青藏高原的形成提出了多种不同的模式,但是,对印度板块与欧亚板块碰撞后,岩石圈的质量转移,仍可归纳为两种完全不同的构造过程:沿着主要逆冲带地壳增厚和沿着大型走滑断裂带地壳块体的侧向挤出.大陆挤入假说认为,印度板块与欧亚板块的碰撞,不仅形成了喜马拉雅山和青藏高原,而且沿着大型走滑断裂带之一红河断裂带还产生了地壳断块的侧向挤出,并且指出,3217Ma期间,中国南海是红河断裂带左旋走滑运动产生的拉张盆地;根据海底古地磁异常资料的估算,沿着哀牢山一红河剪切带大约550km范围内,左旋滑动速率为5.5era/a(2832Ma之间)和35cm/a(1728Ma).对于这个假说虽然还有不少争论,但对红河断裂带存在第三纪韧性左旋剪切运动,中外学者已确认无疑近来年,对该断裂带左旋剪切运动精确的uPb矿物年龄.表明,在戛洒和漠沙之间的哀牢山变质带东缘以及点苍山变形花岗岩,至少到23.O24.4Ma时还存在着韧性剪切滑动.利用MDD模式(MultipieDiffusionDomainmode1)的研究认为,左旋走滑运动的终止或运动形式的转换时间为20Ma;继此之后,笔者在与Harrison等(美国UCLA地球和空间科学系)合作过程中,又继续对哀牢山一红河剪切带自元阳至者龙6个不同地点进行了系统的MDD模式分析.取得满意的结果,本文将对其构造意义进行初步讨论.1MDD模式提供的基本事实众所周知,利用MDD模式得到的连续冷却曲线.可以定量地描述地质体的冷却(隆升)过车文1996年2月恒刊,3月改回,王毅编辑.f-峰舅._日2带一切一地质论评42卷图1沿哀牢山一红河剪切带采样位置示意图Fig?1SketchmapofsamplinglocalitiesalongtheAilaoMountainsRedRivershearzone1.地质箭面2.采样点厦编号E3.第三圮走滑断层4.第三纪逆断层1.GeulogicalsectionI2.samplingNo.E3.strikeslipfaultofTfiaryE4.thrustfaultofTertiary程(温度范围在l504.之间),并且可以得到以往被掩盖或未曾揭示的构造非平稳运动更为精确的演化过程.图1和图2分别给出了采自元阳至者龙之间,l8个钾长石样品的采样位置和由MDD模式得到的者龙附近(F点)两个钾长石样品(YU一94和Yu97)的冷却曲线,从图2可见,以共生角闪石(Yu94和Yu一97)为参考点(封闭温度为500土50”C),实线部分为由MDD模式计算所得结果,Yu一94样品两次快速玲却过程为:l9.218.8Ma(175/Ma)和17.516.5Ma(200/Ma)而Yu一97样品则分别为l9.Ol8.5Ma(175/Ma)和l7.8一l7.OMa(200/Ma).6个采样点所得l8条冷却曲线十分相似,它们的共同特点是:(1)均存在一次或两次快速冷却过程(表1),第一次快速冷却过程的起始温度为374土26,第二次为324土27;(2)快速冷却过程的起始时间有从东南向西北变新的趋势.假设以F点(图1)为起点(即相对距离为O),不同采样点E,D,C,B和A与F点的距离分别为50,75,100,125km和225km,当选取每个采样点一组样品中快速冷却事件起始时间(也即抬升的起始时间)中最老的年龄与上述各采样点的相对距离(表1)作图时,得到了两条相关系数均为0.998的直线,而且斜率也近于相同(33.Smm/a和33.9mm/a,见图3).其斜率(33.9o.1ram/a)与红河断裂带左旋走滑速率较吻合.下面将对这种线性关系的构造含义进行初步讨论.衰1快速冷却事件的特征参数TaMe1CbmraOtertkparametersofrapidcoolingevent相对距第一农快速冷却事件第二欢快速冷却事件编号蜃(编号样品教起始时间起始温度速度起始时间起始温度速度离(kin)(Ma)()(/Ma)(Ma)(C)(/Ma)A鲥面D422525orFofKfeldsparsYU一97andYU一942可能的构造意义由MDD模式定量制约得到的时间与相对距离的线性相关函数,我们认为有两种可能的构造意义.2.1构造抬升的匀速扩展及存在的非自由界面我们利用图4来解释抬升的匀速扩展,由于东南端非自由界面的存在,在25Ma时,哀牢山一红河剪切带的西盘开始了抬升,这是由于非自由界面对左旋走滑运动造成的阻力有一个积累的过程.当积累到一定程度时,以构造抬升的方式释放其能量,又由于走滑运动与非自由界面这两个力的大小相当,才会发生了抬升的”匀速扩展,而不是在非自由界面附近”集中抬升”;抬升区向北西的扩展速率为34mm/a左右,E留智年龄(Ma)图3快速冷却事件起始时间(Ma)一相对距离(km)相关图Fig.3Plotsofstartingtimeofrapidcoolingevent”05.relativedistance第一欢快建冷却事件l第二欢快建冷却事件Firstrapidcoolingeventjsendradcoolinge.dnt图4匀逮扩展抬升示意图Fig-4SketchmBoofhomogeneousextendeduplit随着走滑运动力的减弱以及自东南向西北的扩展性抬升,也是导致大约在17Ma时左旋走滑地质论评t2卷与构造抬升趋于停止的一个原因.另一个主要原因应是两大陆块碰撞后力学性质的转变.在这个解释中,持续不断的左旋走滑运动无疑是导致块体抬升与抬升区扩展的主要因素,但左旋走滑位移量是未确定的.令人费解的是:(1)是否利用MDD模式得到的斜率(34ram/a)仅仅是抬升区匀速扩展速率?它为什么与研究南海张开时推断的左旋走滑速率如此相近.(2)为什么在时间上,特别是在结束时间上也与南海张开结束时间相近(17Ma).为此,我们又提出了另一种解释I.圉5走滑运动与倾斜抬升示意图Fig-5Sketchm印ofse-slipmovementwithuplift2.2正断走滑的证据这一认识是笔者于1993年在绘制了图3后十分直观地提出的,但又不能很好地确认.当我们承认哀牢山一红河第三纪左旋走滑剪切带存在时,一个明显的事实应该是现今块体的位置是被移动过的,例如,位于元阳剪切带西侧的地质体是沿着剪切带由西北方向移动至现今位置的如果我们知道走滑运动的速度和时间,就可以大致推算出它们原来的位置(图5).进而认为,我们所得到的斜率反演的就是走滑运动的速率,它不仅反映出当时的走滑运动速率,而且说明了当时的走滑运动大致是匀速的.这也就是说,现今元阳地块在25Ma时是位于F点的,并且在当时发生了快速的抬升,当走滑运动伴随着抬升时,就产生了一个倾斜抬升.以A点样品估算,它的冷却速度为200/Ma,则一个百万年可产生的抬升量为6.7km(以地温梯度30C/kin计).与此相应,水平走滑距离为34kin,即可推算出倾角为1l.,这就构成了正断走滑(倾角为11.)的认识.综上所述:(1)利用MDD模式与地理位置相结合,得到了构造抬升起始时间与相对距离之间明显的线性函数关系(斜率为34ram/a),无论对其具体构造含义如何认识,这种函数关系可能说明了利用MDD模式除了可以研究构造抬升的垂向热演化过程外,对于水平运动的研究可能也是有用的.(2)存在两种不同的构造解释,它们的共同点是二者均直接或间接地佐证了哀牢山一红河左旋走滑运动的速率(34ram/a),韧性变形停止的时间区间(25-17Ma),左旋走滑运动的终止5期陈文寄等:哀牢山一红河左旋走滑剪切带中新世抬升的时间序列时间(17Ma)以及走滑运动基本上是匀速的;不同点在于前者将左旋位移量与速率置于不确定(未知),后者认为斜率代表左旋走滑速率,位移量因而可计算出.(3)除了向本研究区两端扩展,进一步确认本线性函数关系的客观存在外?更为有意义的是在研究我国其他走滑断裂带时,利用MDD法研究其垂直和水平方向的热历史,力求定量地提供构造运动的垂直及水平方向的时,空演化规律.本文撰写过程中曾与T.M.Harrison教授进行过有益的讨论,并得到国家地震局地质研究所马宗晋院士,虢顺民研究员,计凤桔副研究员的指导和帮助.中国科学院地质所钟大赍研究员和李继亮研究员也给予了热情的指导,在此深表谢意.参考文献1TappomfierP.PeltzerG.LeDainAY,ArmljoR.PropogatingextrusiontectonicsinAslzIDeWinsightsfromsimpleexpeimentswithpastlcine.Goluay.1982.10:611-616.2PehrG,pp0盯P.Formationandevolutionofstrike-sllphulus,rit,andba岫duringtheIndiaAsmcoon=Anexperenmlapproach.JoL1r.Geophys.Re,1988,93;15085-15117-3BrmisA.Cinematiqd.ouverturdebnlerdeChinaduSud(NanHni).ImplicationspourtectoniqueTertlairedeAsia-Th嘲dedoetoratOnivcrsiteParis.1989,6I239.4TaylorB.HByesDE.ThetectomcevolutiontheSouthChinaBhetectonicandgeologicevolutionofsoutheastAsianseasandislands(edD.E.Hays).Geophys.Monog.Ser.tA.G.O.Washington.D.C,1980,23l23565TaylorB,HayesDE.OrignandhoryoftheSouthChinaBhetectomcandeolu#evoluticndtouthestnseersandislands.Part2(ed.DE.Hayes),Geophys.Monog.Ser.A.G.O.,Washington,nC.,1983,27=91O4?6SchearerO.TappormierP,LassinR.LelcepPH,ZhongD,JiS.Intraptetectoilic$inAsiataPreciseageforTeMiryLarge-scalemovemeQalongtheAda0Shun-RedRivershearbelt,Chma.EarthPhnet.Sci.Lett.,1990,97:6577-7LiuX,ScheererO.TapponniarPTimingofLarscalestrikesllpmomentBintheDiancangshenandAihoshenshearbelts.Yunan.ChinatEOS.1992,73:310.8LovaOM,RkhterFM.HarrisonTM.The?0Ar/Arthermochrcometryf.rslowlycooledsamplesI1日adistrib-tionofdiffusiondomainsizes.J.Geophys.Res.,1989.94(17):917935.9HarrisonTM.Che力WetLeloupPH,RyersonFJ,TapponnierP,SchaO.Anearlymiocenetransitionindeforma-tionreginewJtklntheRedRiveraukzone.yunaan.anditsslgniicmceforlndo-Asiantectonics,J.Geophys.Res.,199g.97(B5):71597182.10陈文寄,哈里森TM.洛弗拉OM.哀牢山一红河剪切带的热年代学研究多重扩散域模式的应用实倒.地震地质,1992.14(2):121128.MENEDCHRoNICUPLIFTALoNGTHEAAoMoUNTAINS?REDRIVERLEFT.LATERALSTR【E.SLSHEARZ0NEChenWenji,LiQiandWangYipeng(瞄c岫ofGed.ogy,嘶&抽嘈Burm*.啪)AbstractTheAilaoMountains-RedRiversherrzoneislocatedinsouthernYunnal-lprovince.Tobetterunderstandthenatureandtimingofthiszone.At/Aragespectrumanalyseswereundertaken0n18K-feldsparssamplesfromsixsites.InterpretationoftheanalyticalsesultsusingtheMDDmodel(muhiphdiffusiondomainmode1)yields18coolingculveinthetemperature地质论评I2卷rangeof40O一150C.AllthesecLlrveshaveode(Ortwo)rapidcoolingprocess(withacoolingrate>IO0C/Ma).Therapidcooling(uplift)eventriotontyreflectsthetermination0ductedeformationandbeginningofnormalfauhingalongtheshearzoneatabout2517MaB.P.butalsoshowsthatitsstartingtimehadanorthwestward-youngingtrend.WhenplottedaSarunetionofthedtancealongtherange,thestartingtimeofrapidcooling(uplift)atthesixsitedecreaseslinearlyataslopeof34ram/a.Twodifferenttectonicinterpretationsmaypomyaccountsforthisgoodlinearfunctionalrelationship.Keywords:ABaoMountainsRedRivershearzone,MuhipleDiffusionDomainmodletectonicuplift作者简介陈文寄,女,1942年生.1964年