扬子陆块西南缘前寒武纪构造演化及其对超大陆旋回的响应

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zmdwfh2008
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扬子陆块西南缘,即传统意义上的“康滇地轴”,保留了华南最为完整的前寒武纪地质记录,一直是开展前寒武纪地质学与超大陆重建研究的理想工作区。本文在详细野外调研的基础上,对扬子陆块西南缘元江地区撮科杂岩的变花岗质岩以及会理地区通安组和会理群的火山-沉积序列,进行了系统的岩石学、地层学、沉积学、全岩地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素分析。确定了撮科杂岩的形成时代、岩石成因及变质过程,恢复了扬子陆块西南缘太古代-古元古代的地壳演化史,探讨了扬子陆块初始克拉通化与Nuna超大陆聚合的时空联系;揭示了通安组和会理群的地层时代、沉积物源及火山岩成因,解析了扬子陆块西南缘中元古代的盆地动力学演化过程,并探讨了其对全球超大陆旋回的响应。撮科杂岩是最近在扬子陆块西南缘识别出的早前寒武纪基底杂岩,对探究早期大陆地壳演化具有重要意义。6件变花岗质岩样品的锆石颗粒具有清晰振荡环带、较高的Th/U比以及岩浆REE模式,指示其为岩浆成因。同位素年代学数据表明,3件奥长花岗质片麻岩的形成年龄为3061±23、3073±23和3110±6 Ma,是目前已知的整个扬子陆块南部的最古老基底岩石。它们的εHf(t)值介于-3.2与2.6之间,对应的亏损地幔二阶段模式(TDM2)年龄为3.52~3.43 Ga,指示来自古太古代地壳物质的再造。2件片麻状花岗闪长岩和1件片麻状二长花岗岩的结晶年龄分别为2855±16、2853±14和2857±9 Ma,指示一期重要的~2.85 Ga岩浆事件。这些样品具有正的εHf(t)值(0.2~5.0)和较年轻的TDM2年龄(3.26~2.97 Ga),指示它们形成自新生陆壳的重熔。这些锆石Hf同位素数据揭示,撮科杂岩记录的地壳增生事件最早发生于古太古代早期(~3.5 Ga),随后于中太古代早期(~3.1 Ga)同步发生了显著的地壳增生和再造事件,最后于中太古代晚期(~2.85 Ga)再次经历了地壳改造。综合已发表的扬子陆块太古代基底杂岩的锆石U-Pb-Hf数据,确认它们具有不同的形成与演化过程。古元古代岩浆岩对研究扬子陆块早期演化及其在全球超大陆构型中的定位具有重要意义。SHRIMP锆石U-Pb定年结果揭示2件变二长花岗岩结晶于~2.22和~2.35 Ga,1件变花岗闪长岩结晶于~2.36 Ga,1件花岗质片麻岩结晶于2.34 Ga,并记录了~1.96 Ga变质作用。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明2件变二长花岗岩的侵位年龄为~1.94和~1.89 Ga。这些样品具有负的锆石εHf(t)值(-14.0~-1.9)和明显老的TDM2年龄(3.50~2.93 Ga),指示大量古-中太古代地壳物质参与了古元古代的多期次地壳再造。结合岩石学和地球化学数据,确定它们为古老地壳源岩部分熔融形成的过铝质花岗岩。2.36~2.33 Ga变花岗质岩代表一次碰撞事件终止后的后碰撞岩浆作用,而~2.22 Ga A2型花岗岩则可能产自与增生事件有关的弧后伸展环境。整合、对比扬子陆块东部与西部的古元古代锆石年龄数据,证实二者具有不同的构造-岩浆演化历史。其中,西部以广泛发育早古元古代(2.5~2.2 Ga)岩浆作用为特色,并经历了多期区域变质作用(2.50,2.36,1.97~1.95和1.86~1.83Ga);形成鲜明对比的是,东部仅经历了2.15~1.85 Ga与俯冲、碰撞相关的岩浆和变质作用。扬子陆块广泛分布的2.0~1.9 Ga岩浆和变质记录可能响应于其初始克拉通化过程,与全球Nuna超大陆的聚合有关。火山-沉积序列可形成于各种类型的沉积盆地中,是探究超大陆聚合与裂解过程中地球深部动力学与表层盆地响应的关键记录。通安组是扬子陆块西南缘最具代表性的中元古代早期火山-沉积序列之一。系统的年代学和地球化学分析表明,通安组一段底部变变玄武岩结晶于1.73~1.72 Ga,显示类似于OIB的地球化学性质;而三段中上部变凝灰岩和变玄武岩的形成时代为1.55~1.45 Ga,变玄武岩具有可与E-MORB相对比的地球化学特征。详细的野外观测和沉积学研究证实,一段为形成于陆内裂谷盆地的洪积扇-辫状河-滨岸相沉积,二段代表后裂谷热沉降阶段的稳定台地环境,三段已演化为深海盆地,可见发育于大陆斜坡的浊流沉积,四段为海洋环流不受限制的陆表海环境。碎屑锆石形态学与U-Pb年龄指示,通安组的碎屑物源主要为扬子陆块与多期碰撞事件有关的古元古代岩浆岩。综合区域岩浆-变质-沉积事件记录,确认以通安组为代表的中元古代早期火山-沉积序列较为完整地记录了1.75~1.40 Ga期间扬子陆块西南缘由陆内裂谷盆地演化为被动大陆边缘的地球动力学演化过程,是全球Nuna超大陆裂解背景下岩石圈长期伸展的结果。通过系统研究盆地沉积序列中碎屑锆石的特征年龄和Hf同位素,可揭示沉积物源和盆地动力学的转换过程。会理群作为扬子陆块最具代表性的中元古代晚期地层之一,被认为是对Rodinia超大陆聚合的沉积响应。采自会理群层型剖面的变碎屑沉积岩的碎屑锆石最年轻峰值年龄将其沉积时代大致限定为1.1~1.0 Ga。碎屑锆石U-Pb年龄谱显示会理群内部碎屑物源发生了急剧转变。其中,力马河组以2.34~1.72 Ga的碎屑锆石为主,具有多个物源供给区,如中元古代早期地层的沉积再循环;相比而言,天宝山组的物源具有双向性,主要剥蚀自邻近的岩浆岩,特别是同沉积作用的岩浆岩比例显著增加。基于本文新数据和区域地质观察,提出了一种新的中-新元古代沉积盆地动力学演化方案,即由早期(约1.18~1.06 Ga)的被动大陆边缘裂谷盆地演变为晚期(约1.05~0.94 Ga)的弧后伸展盆地。此外,认为扬子陆块中元古代晚期地层序列可能是Rodinia超大陆聚合之前的沉积记录。
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