区域构造演化的基本特征

2024-11-20 10:26:57
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本区经历了7个主要构造阶段:华夏古陆形成、华夏古陆裂解、华夏古陆与江南古陆对接碰撞、加里东改造、准地台裂陷、中生代大陆边缘活动和新生代板边裂陷与碰撞造山阶段。

一、华夏古陆形成阶段

本区最早的沉积记录始自古元古代早期,初期形成一套低成熟度的杂砂岩夹大陆拉斑玄武岩,随后堆积了类复理石建造,主体是陆缘广海盆地沉积。上述建造在武夷运动时发生变形与变质作用和花岗岩侵入,遂形成华夏古陆。由于华夏古陆在古元古代的成岩环境中是克拉通的内硅铝盆地,这种内硅铝盆地沉积的背景自然需要有一个硅铝质的物源和基底。如果把古元古代的建造类比于孔兹岩建造,那么推测这个基底也是由相当于高级变质的片麻岩、上壳岩和花岗岩所组成的。这个比华夏古陆更古老的古陆不妨称其为古华夏古陆。本区花岗岩和前泥盆纪基底地层中不断检出代表或反映古华夏古陆的年龄信息,其中有重熔捕获的锆石年龄、变质岩的Nd模式年龄。这些年龄多数介于2.2~2.6~2.8Ga,少数超过3.0Ga。

八都群斜长角闪岩结晶单锆石U-Pb年龄(1831±0.7)Ma,反映了区域变质中锆石结晶的时代。侵入八都群并且含有大量八都群变质岩捕虏体的片麻状花岗闪长岩,其结晶单锆石U-Pb稀释法年龄为(1837±67)Ma。其他同期花岗岩的年龄介于1842~1878Ma之间。因此,将(1850±50)Ma定为武夷造山运动发生的时代。

武夷运动,使得古元古代晚期地层产生紧闭、平卧褶皱和片内无根褶皱以及韧-脆性剪切带,导致岩层水平方向的剧烈缩短。与此同时,这些岩石发生角闪岩相-高绿片岩相区域中高温变质,并伴有区域性混合岩化作用。最后是中酸性-酸性花岗岩侵入,标志着造山运动达至高潮。武夷运动的提出与确立,有助于将华夏古陆区与中国大陆其他地区相似的地壳运动进行对比研究。

二、华夏古陆裂解阶段

龙泉群和龙北溪群及铁砂街群以及新厘定的鹤溪群是华夏古陆裂解的产物。这些岩层现在呈狭长的带状分布于浙西南、闽北、闽东及赣东北,系古陆地壳拉张减薄过程中裂谷内的产物。

裂谷带的下部是由双峰式的细碧-角斑质火山岩所构成的,其岩石化学属钙碱性或钙碱拉斑过渡系列,地球化学具陆内裂谷特征。紧接其上的是以砂质、碳酸盐岩与泥质-半泥质为代表的浅海沉积,相当于陆内环境的产物。结合全岩年龄大于1.8Ga,εNd(0)﹤0的同位素特征,可以认为沉积物来源于华夏古陆。

中元古代的裂解作用发生于古陆内部,未产生大范围的洋壳化就夭折了。夭折的原因与中元古代末的四堡造山运动有关,即与华夏古陆和江南(扬子)古陆的碰撞作用有关。

三、华夏古陆稳定阶段

进入新元古代早期的青白口纪,华夏古陆整体呈隆起状态,只在局部地区如赣东北的广丰和闽西的长汀地区形成小盆地,堆积了碎屑岩夹火山岩的一套岩层。之后经晋宁运动再次隆起形成沉积间断。

四、加里东改造阶段

进入以震旦纪为起始的加里东期,在武夷山脉地区,震旦纪早期的石城-明溪北东东向地带还具有陆内裂谷化的特征;到了晚震旦世和早古生代,进入被动大陆边缘发展阶段。它系晋宁运动后再次海侵所形成的海盆,系陆壳上一个沉降带。志留纪末发生了加里东运动,研究区全部褶皱隆起。同时基本结束陆缘演化的还有湘桂褶皱带和赣粤褶皱带,它们共同构成了著名的华南褶皱系。

五、准地台裂陷阶段

加里东运动之后,华夏古陆与江南古陆和扬子地台进一步拼合为一个统一的地台,通常称华南准地台。本区裂陷作用始自晚泥盆世结束于中三叠世。裂陷作用存在的主要物质记录是岩相、岩性类型及其分布格局。

晚泥盆世在闽西南地区发育一个从华南钦州-南丹海槽向东北插入华夏古陆的内陆断陷盆地。早石炭世时裂陷范围扩大,盆地西部已与华南海连成一片,北部边界达到将乐洞前,东部边界接近德化、安溪,沉积物为浅滨海相碎屑组合,局部出现中基性火山岩或火山碎屑岩,反映裂陷深度加大,从此之后,本区包括太鲁阁隆起带在内转入更显著的裂陷阶段,在海峡西部即是中石炭世—早二叠世裂陷和晚二叠世—早三叠世裂陷。

中三叠世全区逐渐隆起,由陆表海转为残留相盆地沉积,预示印支运动的主要活动期的到来。

六、中生代大陆边缘活动阶段

华北、华南和印支地台在三叠纪拼接,引发印支运动。该运动在研究区留下深刻影响,它不仅使晚三叠世以前的盖层普遍褶皱,并且伴生大量薄皮式逆冲推覆构造和滑脱构造。普遍而强烈的薄皮推覆构造与滑脱构造可能与同期俯冲/碰撞引起板内会聚、深部地壳的缩短有关。推覆构造的指向代表仰冲块体的运移方向,它暗示当时在推覆构造的东部有一个向西的俯冲带。这个俯冲带很可能是古太平洋与华南准地台的边界。

从日本经琉球群岛、台湾到巴拉望,都有二叠纪含

科化石的石灰岩分布,表明它们曾是特提斯海的延伸部分。由于这一海域的走向与中国大陆内部的特提斯域的构造走向几乎正交,为了把它与白垩纪以来逐步形成的今太平洋区别开来,任纪舜(1980)将它称为古太平洋。古太平洋从三叠纪开始明显收缩消减,本研究区及亚洲东缘开始转入大陆边缘活动阶段。其基本特点是中国相当大部分地区的主要构造线和盆地、岩浆活动带由原来的近东西向转为北东、北北东向。

大陆边缘活动的最先记录是由晚三叠世和早侏罗世的裂堑作用表现出来的。

大陆边缘岩浆弧和弧后盆地的特征使人们有理由联想到在其东南部有一个洋、陆板块会聚作用带。这就是古太平洋板块与古亚洲大陆边缘之间的洋/陆俯冲带(或会聚带)。俯冲带的位置就在今天台湾中央山脉东翼。古太平洋持续到侏罗纪、白垩纪为代表的深海沉积的岩层,现已在台东花莲一带发现许多沟鞭藻化石,据化石种属整体特征推论其年代之分布范围约在早侏罗世晚期至早白垩世,重要种属尤其集中在120~155Ma之间。

侏罗纪后期开始,古太平洋板块与古亚洲大陆之间洋陆俯冲逐渐减缓或趋于停止,东南大陆由挤压转变为拉张环境,表现在福建境内大大小小的断陷盆地,几乎都受走向北北东、向南东倾的断裂控制,绝大多数呈半地堑状,盆地中充填物以陆相红色碎屑岩为主,夹火山岩。政和-大埔断裂以东,火山岩多,以西则变少。与此同时形成的以晶洞花岗岩为代表的白垩纪花岗岩,也是张裂环境下的产物。

七、新生代板边裂陷与碰撞造山阶段

板边裂陷的初级阶段始于古新世,在海峡西部形成晋江断陷和九龙江断陷,海峡东部形成新竹断陷和台中断陷,以及更东边的雪山山脉断陷。这种多中心格局的断陷,在三维结构上都呈东断西超的半地堑。断陷内的古新世地层厚在3000m左右。

裂陷作用持续到始新世造成更深、规模更大的断陷盆地,九龙江和晋江断陷内的始新统最厚分别达5400m和3800m,海峡东部盆地的始新统厚度约3000m。在更东面的雪山山脉断陷和脊梁山脉断陷,在始新世时均沦陷为外浅海和半深海的沉积盆地。

晚渐新世时,南海开始扩张,古南海板块沿巴拉望海槽和马尼拉海沟向东俯冲,南海中央海盆形成。受这种作用的影响,处于南海海盆东北边缘和马尼拉海沟北延部分的台西南沿着叉竹断层断陷形成陆缘断陷盆地。盆地内的沉积由渐新统的滨海相为主到中-上上新统变为浅海-半深海相,反映了持续裂陷和海进的过程。受同一作用影响,台湾海峡及台湾的陆缘多中心断陷盆地转为断坳,沉积中心亦东移至海峡东部和台湾。

海岸山脉与台东纵谷以西的台湾本非一体。海岸山脉内最古的岩石约为20Ma的安山岩,那时它尚为吕宋弧的最北一小段且远离台湾,至上新世时它随着转换断层迁移到台湾附近,并开始在花莲附近撞击台湾。这是著名的弧陆碰撞事件。中央山脉开始形成造山带而褶皱隆起。同时,中央山脉造山带以西的板缘裂陷沉积转变为前陆盆地沉积,在这个前陆盆地内,堆积了厚达4000~5000m的上新统-下、中更新统。

弧陆碰撞引发的造山运动称为蓬莱运动,至早-中更新世,当中央山脉造山获得最大上升高度时,也出现最大剥蚀速率,于是在其西侧的前陆盆地出现高沉积速率的饱和性充填,直到沉积与沉隆作用达到平衡时,前陆盆地才进入了稳定状态。

台湾岛在弧陆碰撞后的形变中至少有160km的横向缩短。形变的内容多为相当复杂的褶皱和推覆构造。褶皱的走向为北东或北北东,背斜的西北翼或向斜的东南翼地层陡倾或倒转,在这样的部位往往发生向南东倾的断裂和断层面以上的岩层向北西逆冲。许多断层属于大规模的低角度推覆构造,并构成叠瓦状构造,显示来自东或东南方向的推挤。与地表向北西推覆相配对的是地下深处一系列向南东倾的大断层,比如最西边的金山-三义-触口断裂,中间的屈尺-潮州断裂和梨山断裂,东边的台东纵谷断裂。大陆地块沿着这些断裂向南东俯冲。除台东纵谷断裂属弧陆碰撞缝合线外,其余皆为陆内俯冲。这是台湾构造的一大特色。