华南晚前寒武纪构造演化的新设想

华南晚前寒武纪构造演化的新设想

1早元古代西部沿海地区在过去的10年里，提出了不同的模型，最典型的模型如下：（1）华南地壳的结构在沟中弧壳中不断生长。（2）古代地震旦纪的中国古陆和江南古陆沿江山、绍兴断裂带的联系在赣湘粤形成残洋。（3）在东南沿海，古代冷武系末，扬子板块与东南沿海地区属于同一个陆地地壳块体，但在中元古代，它被划分为几个地块及其间的小陆缘、破裂谷和海拔高度。（4）华南由两层组成的扬子板块、华南造山带和南海岸板块（即中国古陆）组成。大陆上的“中国古陆”是加里东古陆。（5）原始的中国古陆、原始的扬子古陆和与中原相连的原始华南地带。元古代时，华南地带向两侧倾斜，形成一条沟弧盆地。北部沿江山、绍兴断裂带的左移动轨迹发生了变化，南部用作剩余盆地。从地震到如今，江山地区和绍兴断裂带的左移动轨迹导致了华南剩余盆地的扩张。然而,近10年来华南地区前寒武纪地质研究取得的重大进展,使作者提出了一种新的构造演化模式。2前寒武纪地质调查2.1晚元古代质量地层康定群(Pb-Pb等时线年龄2957Ma,Rb-Sr等时线年龄2404Ma)、哀牢山群(Rb-Sr年龄2300—2070Ma)和崆岭群(U-Pb法年龄2850Ma和2332Ma,Rb-Sr等时线年龄2010Ma)中有麻粒岩相岩石;钻孔证实早一中元古代大红山群(锆石U-Pb法年龄1900Ma,Rb-Sr等时线年龄1720Ma)之下有深变质的片麻岩和片岩;不整合于康定群之上的中元古代盐边群底砾岩中,存在有麻粒岩砾石。侵入于崆岭群的黄陵花岗岩,其锆石U-Th-Pb法年龄为2375Ma。摩天岭花岗岩中,残留锆石的U-Pb法年龄为2860Ma。广西都安燕山期煌斑岩脉中存在有麻粒岩和混合岩角砾。台湾一四川黑水地学断面揭示“江南古陆”之下的莫氏面深38km,2.52s之上有一组反映晚元古代板溪群和古生代沉积岩的反射面,2.52s之下是几乎没有反射层的太古宙或早元古代深变质岩。灵壁一奉贤(HQ-13)地学断面揭示下扬子板块的上地壳由陆相中、新生界、海相震旦系-下三叠统、中元古代一晚元古代浅变质基底及晚太古代一早元古代深变质磁性基底组成。2.2石炭纪早古生代大陆地区水涛依据陈蔡群和建瓯群年龄及地质事实,论证了包括海南岛在内的华夏古陆存在于2000—900Ma前,在雪峰期沿江山一绍兴断裂带与江南古陆对接,但向赣湘粤桂地区开放、形成古残洋。闽北麻源群斜长角闪岩、片麻岩和片岩Sm-Nd年龄为2116Ma。武夷一云开加里东变质带内高州一云炉混合花岗岩中有麻粒岩残留体。东海灵峰1井钻出的片麻岩的Rb-Sr年龄为1806Ma。台湾石炭二叠系大南澳组主要为碳酸盐岩和碎屑岩,其下应有稳定基底,台东纵谷断裂应是华夏古陆东界。浙、闽、湘东、粤、桂东震旦纪一早古生代的陆源碎屑主要来自东南大陆,“江南古陆”当时可能并不存在。西沙群岛永兴岛新第三系之下花岗质片麻岩Rb-Sr等时线年龄为1465Ma,海南岛南端崖县发育寒武奥陶纪地台型沉积,显示了南海地台的存在。然而,此地台型沉积的层序、沉积类型、含矿(磷)性和所产三叶虫酷似澳大利亚乔治娜盆地,而海南岛中-北部活动类型的早古生代的沉积、变质和变形不同于大陆地区,直至早石炭世早期,动物群还具南大陆和南特提斯色彩。崖县于中寒武世其古纬度为5.4°S,接近乔治娜盆地,且以中寒武世一早一中志留世构成了一条逆时针旋转的极移曲线,与冈瓦纳大陆极移曲线特征一致。广州一巴拉望地学断面揭示华南沿海存在一条断面北倾、深切至莫氏面。西延经琼北入北部湾的大断裂带,断裂带处的地壳局部加厚,埋深8—12km的中-浅源磁性体可能为基性一超基性岩。因此,作者认为海南岛可能不包含在华夏古陆之内,二者以琼州海峡断裂分界。2.3硅镁环境及陆壳特征康定群、哀牢山群、大红山群、崆岭群、陈蔡群、建瓯群及麻源群经受了低、中压的区域动力热流变质作用,原岩建造由下往上由中基性火山岩变为火山质硬砂岩、复理石,反映由硅镁环境转为硅铝环境及陆壳的形成。盐边群、四堡群、梵净山群、冷家溪群、双桥山群和双溪坞群仅受区域低温动力变质作用。由此作者推断华南地区在早元古代末曾形成过统一的扬子一华夏古陆。侵位于八都群(陈蔡群下亚群)的龙泉淡竹I型花岗岩,其结晶锆石年龄为1878Ma,它反映了古陆形成时的构造一热事件。2.4地层及岩石学特征桂北四堡群曾据其被1063Ma的本洞岩体侵入而定为中元古代蓟县纪。该群文通组有层状超镁铁质一镁铁质熔岩(具鬣刺结构的科马提岩一玄武质科马提岩),显示它形成于裂陷环境,而不属岛弧蛇绿岩;其Rb-Sr年龄为1667Ma和Sm-Na年龄为2219Ma,被定为长城纪和早元古代晚期。如若考虑到四堡群变质作用远低于华南地区中一深变质的早元古代地层,且Sm-Nd等时线年龄大多偏高,四堡群很可能属早元古代末一中元古代早期。黔东北梵净山群与四堡群相似,其中部火山-沉积序列有层状基性-超基性岩(具鬣刺结构的科马提岩),显示裂谷盆地充填序列。湘北冷家溪群为含火山碎屑的泥质、粉砂质浊积岩,在益阳石嘴塘等地夹2000m基性火山岩,化学成分属拉斑玄武岩-玄武质科马提岩-科马提岩(具橄榄石和单斜辉石显微鬣刺结构)赣北双桥山群已据区域不整合面分为下部九岭群和上部修水群。九岭群主要为陆源碎屑泥质复理石建造,德安彭山发育细碧岩(Rb-Sr年龄1505Ma),德兴铜厂处凝灰质千枚岩Rb-Sr年龄为1401Ma,附近有蛇绿岩残块。九岭区复理石的物源与大陆有亲缘关系,怀玉区复理石的物源来自洋侧岛弧。修水群为陆源细碎屑复理石建造,发育鲍马序列,为弧后盆地浊流沉积。怀玉山区西北部上元古界上墅群或登山群(全岩Rb-Sr等时线年龄817.6Ma和Sm-Nd等时线年龄1034Ma)为北东-南西向展布的火山-陆源复理石。在樟树墩、西湾等地有蛇绿岩残块,它们构成了怀玉山蛇绿岩带或赣东北蛇绿岩带。蛇绿岩带内的硬柱石和青铝闪石等高压矿物具洋脊-岛弧过渡型地球化学特征。皖南上溪群为陆源砂质-粉砂质和泥质复理石。在歙县伏川一带,上溪群上部牛屋组发育细碧角斑岩和变火山岩(Sm-Nd年龄为1286Ma),并有蛇绿岩残块。蛇绿岩Sm-Nd等时线年龄为1024Ma和935Ma,并显示弧后盆地地球化学特征。浙西双溪坞群为火山一浊流沉积,富阳英安岩中锆石年龄为875Ma,1036Ma,西裘细碧角斑岩Sm-Nd年龄为978Ma,并有幔源型石英闪长岩(Rb-Sr年龄852.6Ma)。因此,双溪坞群属晚元古代早期岛弧型火山—沉积建造。2.5岩石学和古代年龄浙西寿昌组火山岩中继承锆石年龄为1530Ma,浙东磨石山组火山岩Sm-Nd模式年龄为1320—1180Ma。华南花岗岩类岩体大多具元古宙模式年龄(2379—1057Ma),少数岩体和样品还具太古宙模式年龄(3791—2632Ma),特别是加里东期花岗岩体和样品大多具早元古代模式年龄,且湖南汤湖花岗岩和广西清湖石英二长岩具晚太古代残留锆石(分别为2516Ma和2612Ma)。因此,该区陆壳至少在早元古代、基至在晚太古代即已形成,且与扬子板块同属一体(图1),并未存在过“原始华南洋”。2.6晚石炭系构造物组成及对区域地质的控制扬子板块北缘大别地块由上太古界一下元古界大别群下亚群深变质中基性一中酸性火山岩系(锆石U-Th-Pb法年龄2820Ma)和上亚群中一深变质中酸性火山一沉积岩系(锆石U-Th-Pb法年龄2050Ma)组成。郯庐断裂带东侧胶南群深变质岩(单颗粒锆石蒸发法年龄为2618.8Ma和2430.9Ma)可能是大别群东延部分。江苏响水一内蒙古满都拉地学断面揭示胶南一苏北地区为稳定地块的次层状地壳结构。显然,大别一胶南地块的变质地层和变质作用与华北板块相似,而迥异于扬子板块中一上元古界。然而,胶莱断陷南缘晚侏罗世莱阳期底砾岩的灰岩砾石含晚石炭世有孔虫和,显示胶南地块在隆起前曾有石炭系,属扬子板块范畴。因此,大别-胶南地块在晚太古代-早元古代时可能曾是华北板块的一部分,是在中元古代时从华北板块南缘脱落、再增生到扬子板块北缘的。3晚元古代至新生代早期构造格局综合研究了上述的进展,作者提出与前人模式不完全相同的构造演化模式(图2,3)。(1)华南地区中元古代一晚元古代早期浅变质褶皱基底之下,还存在晚太古代一早元古代中一深变质基底,且可能在早元古代末形成了统一的扬子一华夏古陆,但古陆东北部有一北东向赣皖浙古海湾,海湾北侧是赣皖苏半岛。(2)从早元古代末开始,在古陆中西部桂黔湘地区出现一些北东东向张裂,相继形成(早元古代末—)中元古代裂陷槽和晚元古代早期冒地槽。前者裂陷作用较强,出现科马提岩和类玄武质科马提岩;后者裂陷作用较弱,仅桂北三江一龙胜地区较烈,发育较多中基性火山岩、细碧岩和超基性岩。(3)从中元古代早一中期起,古陆东北部赣皖浙古海湾的北部和南部,即“扬子地块”东北部赣皖苏半岛的南缘和“华夏地块”的北缘,各自相继发育了中元古代和晚元古代早期岛弧一弧后盆地型火山一沉积建造,赣皖浙古海湾渐趋作剪刀式收缩,于900Ma—850Ma沿宜春—江山—绍兴断裂带闭合。(4)自震旦纪起,赣湘粤桂地区及宜春—江山—绍兴断裂带以北地区裂解为早古生代陆间型冒地槽,但震旦纪时鹰阳关一带裂陷较烈,发育基性火山岩和超基性岩。因此,从中元古代起,至中生代初,华南地区分为扬子、华夏和南海三大板块。扬子、华夏板块与南海板块可能以琼州海峡断裂为界。扬子板块与华夏板块界线北段为宜春一江山一绍兴断裂带,南段因无代表洋壳的蛇绿岩,暂推断为茶陵一郴州一贺县一黎塘断裂带,依据是:(1)湘中一桂东北地区的震旦系一下古生界的核部出露板溪群,属于扬子板块;(2)湘东地区震旦纪砂岩粒度由西向东增粗,应属华夏地块西北缘大陆斜坡区;(3)断裂带两侧的沉积相和构造沉降特征迥异,在西北侧扬子斜坡一盆地区以碳酸盐岩及硅灰质沉积为主,而在东南侧即华夏地块西北缘为陆屑浊积岩,且沉积厚度和速率远大于前者,如该断裂带的荔浦一平乐段形成了广西寒武纪南、北不同沉积相的界线;(4)鹰阳关一带的震旦系发育了基性火山岩和超基性岩,显示扩张较强烈;(5)下震旦统有一条带状硅铁岩系,形成于扬子地块东南侧大陆斜坡(如广西三江、湖南江口和祁东及江西新余铁矿)和华夏地块西北侧大陆斜坡(如粤桂交界处鹰阳关铁矿和江西石城铁矿)。4剪刀式闭合构造作用构造运动是地壳一岩石圈演化的动力。它可按应力作用状态和变形体制概括为“升、降、开、合、扭”,并以开、合为最基本,分别代表扩张和压缩二种运动。一个地区交替经受扩张和压缩二种运动,谓之开合旋回。开、合组合形式曾被分为开、合基本在同一地区交替出现的手风琴式、不在同一地区发生的传递带式及兼具上述二式特点的复合式。然而,作者认为,就动力学而言,很可能是一个地区开裂的扩张力的传递,才导生出另一地区聚合的挤压力。此外,作者还认为,就开裂带和聚合带的形态、方向性及扩张一挤压应力相互关系而言,还可分为三式:(1)平行式,即开裂带和聚合带都呈带状,并大致平行,应力及传递方向大致垂直开裂带和聚合带,裂解块体作平移运动;(2)斜交式,即开裂带和聚合带都呈带状,但并不平行,裂解块体虽作平移运动,但应力及传递方向垂直开裂带、斜切聚合带;(3)剪刀式,即开裂带和聚合带各呈楔状,并不平行,开裂带的扩张应力使裂解块体作旋转运动,剪刀式聚合带的两侧(或一侧)块体必然伴有旋转运动发生。在这三种形式中,以前二种形式为多,剪刀式较少。后者典例之一是蒙古一鄂霍茨克洋自三叠纪以来的剪刀式闭合。作者曾首次指出大兴安岭中生代火山岩带西亚带之双峰式火山作用可能与蒙古一鄂霍茨克洋剪刀式闭合过程中、布列亚一兴凯地块逆时针旋转、洋西南端外侧陆壳的扩张作用有关。因此,笔者推断在(早元古代一)中元古古代和晚元古代早期扬子一华夏古陆中西部开裂与东北部海湾的剪刀式闭合,是一个互有联系的剪刀式开合构造作用,即扬子一华夏古陆中西部,即现今的桂北一黔东北一湘西北地区,在早元古代末或中元古代初,可能由于深部幔源物质上涌,产生扩张、裂陷,并使裂陷东侧“华夏块体”逆时针转动、西侧“扬子块体”顺时针转动,进而导致古陆东北部赣皖浙古海湾渐趋发生剪刀式闭合,最后沿宜春-江山一绍兴断裂带对接、碰撞。图4表示由地层中火山岩推算的古陆中西部开裂的扩张速度(约0.7—2.0cm/a)和北东部海湾的闭合速度(约3.7—8.0cm/a,平均6.0cm/a)。显然,前者扩张速度远小于后者闭合速度,前者扩张应力不足以引起赣皖浙海的完全闭合。因此,笔者推断赣皖浙古海湾的闭合还可能与大别一胶南地块从华北板块南缘裂解出来、再增生到扬子板块北缘、促进赣皖苏半岛南东向运动有关。该半岛块体较小、质量也较小、易于在北侧挤压应力作用下发生南向运动(仰冲)。随着扬子一华夏古陆东北部海湾的闭合,古陆中西部开裂带渐趋向东南方向迁移,但因扩张作用不强烈(仅震旦纪时鹰阳关一带扩张稍烈,但扩张速度也仅0.1—0.4cm/a),于是逐步形成了赣湘粤桂早古生代陆间型冒地槽(因此,不能用“残洋”称之),并以茶陵一郴州一贺县一黎塘断裂分为隶属于扬子板块的湘桂海和隶属于华夏板块的赣闽粤桂海。综上所述,华南地区晚前寒武纪