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華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的大地構(gòu)造屬性與構(gòu)造演化過(guò)程:基于構(gòu)造解析的認(rèn)識(shí)

2022-12-03 13:40夏元陳家駒徐先兵
地質(zhì)論評(píng) 2022年6期
關(guān)鍵詞:大理巖褶皺火山巖

夏元,陳家駒,徐先兵

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,武漢,430074

內(nèi)容提要: 北北東向鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶位于華南板塊西南部,其大地構(gòu)造屬性尚存在蛇綠混雜巖、裂谷帶與陸內(nèi)構(gòu)造變形帶之爭(zhēng)。筆者等在物質(zhì)組成與年代學(xué)綜述的基礎(chǔ)之上開展了詳細(xì)的構(gòu)造解析,厘定了鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的大地構(gòu)造屬性和構(gòu)造演化過(guò)程。鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶主體由新元古代中—晚期島弧型安山巖和玄武巖、裂谷型雙峰式火山巖、蓋帽碳酸鹽巖與泥砂巖等物質(zhì)組成。不同時(shí)代和不同巖性的混雜是新元古代晚期裂谷和伸展構(gòu)造背景下重力作用的產(chǎn)物。新元古代沉積混雜巖在顯生宙經(jīng)歷了廣西期、印支晚期與燕山期造山作用的疊加,導(dǎo)致了不同巖塊之間往往呈斷層接觸。廣西期(450~415 Ma)造山作用使新元古代沉積混雜巖發(fā)育近E—W向緊閉褶皺和逆斷層并被花崗巖侵位。印支晚期(227~220 Ma)造山作用導(dǎo)致NNE向鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的形成,表現(xiàn)為NNE—SSW向褶皺、逆斷層與左旋韌性剪切帶。燕山期造山作用使鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中NNE—SSW向斷裂發(fā)生構(gòu)造活化,強(qiáng)烈的正斷作用和右行走滑控制了白堊紀(jì)上疊盆地的發(fā)育。綜合物質(zhì)組成、年代學(xué)和構(gòu)造解析證據(jù),鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶不是新元古代或早古生代蛇綠混雜巖,而是印支晚期陸內(nèi)構(gòu)造變形帶,不具有板塊縫合帶的大地構(gòu)造屬性。

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶位于湘—桂—粵三省交界之處,其地質(zhì)工作始于1956至1975年1∶20萬(wàn)的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作,其中的巖石組合被命名為震旦紀(jì)或寒武紀(jì)泥砂巖。李自惠(1979)在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶淺變質(zhì)泥砂巖中識(shí)別出一套淺變質(zhì)火山巖,稱為“鷹陽(yáng)關(guān)組”。在后期的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中,其下部改稱為“鷹揚(yáng)關(guān)組”,而其上部改稱為 “下龍組”或“拱洞組”。根據(jù)少量精度不高的年代學(xué)和巖石地球化學(xué)資料,前人對(duì)該套火山巖的活動(dòng)時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境形成了不同認(rèn)識(shí)。第一種觀點(diǎn)認(rèn)為其發(fā)育于新元古代(約819 Ma或約765 Ma)大陸裂谷環(huán)境,是華南板塊對(duì)羅迪尼亞超大陸裂解的響應(yīng)(周漢文等,2002;Tian Yang et al., 2020);第二種觀點(diǎn)認(rèn)為其形成于新元古代(822~816 Ma)或早古生代(約415 Ma)匯聚大陸邊緣大洋俯沖環(huán)境(覃小鋒等,2015;Tian Yang et al., 2020);第三種觀點(diǎn)認(rèn)為其沉積于新元古代(750~660 Ma)板內(nèi)伸展環(huán)境(Qi Liang et al., 2021)?;谏鲜霾煌哪甏鷮W(xué)和構(gòu)造環(huán)境解釋,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶被認(rèn)為是:①新元古代或早古生代蛇綠混雜巖,代表了華夏板塊與揚(yáng)子板塊的縫合帶(殷鴻福等,1999;覃小鋒等,2015;張克信等,2017;Liu Songfeng et al., 2018; 田洋等,2018;王令占等,2020);②新元古代裂谷帶(周漢文等,2002);③新元古代至中生代多期變形疊加的陸內(nèi)構(gòu)造變形帶(舒良樹等,2020;徐先兵等,2021)。

基于最近15年來(lái)的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、巖石地球化學(xué)以及年代學(xué)工作,筆者等在綜述物質(zhì)組成與年代學(xué)的基礎(chǔ)之上,對(duì)鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶開展了詳細(xì)的構(gòu)造解析,討論了其大地構(gòu)造屬性與構(gòu)造演化過(guò)程。

1 物質(zhì)組成

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶主體呈NNE—NE向展布,其南起廣西壯族自治區(qū)賀州市八步區(qū)大寧鎮(zhèn),北達(dá)廣東省清遠(yuǎn)市連州市豐陽(yáng)鎮(zhèn)。鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶由碼市街韌性剪切帶、蓮花斷層與大寧韌性剪切帶等邊界斷裂及其圍限的地質(zhì)體組成(圖1a),長(zhǎng)約40 km,最寬處約10 km,整體表現(xiàn)為NE寬、SW窄的喇叭狀。在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶北部,碼市街韌性剪切帶與蓮花斷層控制NE—SW走向白堊紀(jì)碼市—豐陽(yáng)盆地的展布;在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中南部,NNE向碼市街韌性剪切帶和蓮花斷層收斂于大寧韌性剪切帶。

圖1 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的不同時(shí)期不同比例尺地質(zhì)圖Fig. 1 Geological maps of the Yingyangguan tectonic belt measured at different scales during different periods(a)1∶100萬(wàn)中南地區(qū)地質(zhì)圖;(b)1∶20萬(wàn)江永幅地質(zhì)圖;(c)1∶20萬(wàn)賀縣幅地質(zhì)圖;(d)1∶5萬(wàn)桂嶺圩幅地質(zhì)圖;(e)1∶5萬(wàn)大寧圩幅地質(zhì)圖。1—韌性剪切帶;2—脆性斷層;3—燕山期花崗巖;4—印支期花崗巖;5—廣西期花崗巖;6—白堊系;7—泥盆系—二疊系;8—寒武系;9—震旦系;10—南華系上統(tǒng);11—南華系下統(tǒng);12—青白口系;13—地質(zhì)剖面; PJSF:萍鄉(xiāng)—江山—紹興斷裂;CLYCBF:郴州—臨武—鷹揚(yáng)關(guān)—岑溪—博白斷裂;YGLNF:永州—桂林—柳州—南寧斷裂;LSMF:羅甸—師宗—彌勒斷裂(a) 1∶1,000,000-scale geological map of central—southern China; (b) 1∶200,000-scale geological map of the Jiangyong region; (c) 1∶200,000-scale geological map of Hexian County; (d) 1∶50,000-scale geological map of the Guilingwei region; (e) 1∶50,000-scale geological map of the Daningwei region. 1—Ductile shear zone; 2—brittle fault; 3—Yanshanian granite; 4—Indosinian granite; 5—Kwangsian granite; 6—Cretaceous; 7—Devonian—Permian; 8—Cambrian; 9—Sinian System; 10—Upper Nanhuan System; 11—Lower Nanhuan System; 12—Qingbaikou System; 13—geological section; PJSF:the Pingxiang—Jiangshan—Shaoxing fault; CLYCBF:the Chenzhou—Linwu—Yingyangguan—Cenxi—Bobai fault; YGLNF:the Yongzhou—Guilin—Liuzhou—Nanning fault; LSMF:the Luodian—Shizong—Mile fault

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶主要由千枚巖(圖2a, 圖3a)、板巖(圖2b, 圖3b)、變余砂巖(圖2c, 圖3c)、變余泥巖(圖2d, 圖3d)、變質(zhì)酸性(圖3e)和基性火山巖(圖3f)、大理巖(圖2e, 圖3g)、硅質(zhì)巖(圖3h)以及侵位其中的花崗質(zhì)巖石(圖3i)和基性巖脈組成。由于缺乏良好的古生物和同位素年代學(xué)制約,在不同單位測(cè)制的1∶20萬(wàn)和1∶5萬(wàn)比例尺地質(zhì)圖上,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中前寒武紀(jì)地質(zhì)單元被劃歸為不同時(shí)代的巖層,如震旦系、寒武系、南華系和青白口系(圖1b—e)。

圖2 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中不同面理的野外照片F(xiàn)ig. 2 Field photographs of different foliations in the Yingyangguan tectonic belt(a)千枚巖中的石英質(zhì)條帶成分分異層;(b)硅化板巖中的成分分異層;(c)變質(zhì)砂巖中的黑色和白色成分分異層;(d)變余砂巖和變余泥巖的分界;(e)大理巖中的黑色變泥質(zhì)條帶;(f)NW向斷裂中發(fā)育的硅質(zhì)條帶和磁鐵礦層(a) Quartz component layers in the phyllite; (b) component layers in silicified slate; (c) black and white component layers in meta-sandstone; (d) the boundary of slightly metamorphic sandstone and mudstone; (e) pelitic component layers in the marble; (f) cherty bands and magnetite beds in the NW-trending faults

千枚巖、板巖和變質(zhì)酸性火山巖的次生面理發(fā)育,主要表現(xiàn)為成分分異層,如變質(zhì)砂巖和千枚巖中的石英條帶(圖2a—c)和白云巖中的泥質(zhì)條帶(圖2e)。次生面理與原生面理近平行,其走向以NE—SW為主,傾向SE或NW,傾角中等。變余砂巖和變余泥巖的面理以原生層理為主,表現(xiàn)為不同的顏色(圖2d)、粒度和成分層(圖2f)。原生面理走向以NW—SE為主,傾向NE或SW,傾角為低至中等角度。

在1∶5萬(wàn)地質(zhì)圖上(圖1d, e),鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶東側(cè)南華紀(jì)變余砂泥巖表現(xiàn)為NW—SE走向向斜,其原生面理主要表現(xiàn)為NW—SE走向。而在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶之中,原生面理少見,主要表現(xiàn)為次生面理,其走向主要表現(xiàn)為NE—SW向,傾向NW或SE,傾角為低至中高角度不等。

2 年代學(xué)綜述

鋯石U-Pb年代學(xué)表明鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶發(fā)育兩期新元古代火山巖作用(表1)。早期火山巖以中—基性安山巖和玄武質(zhì)巖為主,形成于822~816 Ma;晚期火山巖為雙峰式火山巖,由長(zhǎng)英質(zhì)流紋巖和火山碎屑巖與基性巖組成,形成于765~753 Ma。覃小鋒等(2015)利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測(cè)得下龍地區(qū)基性巖形成于439~415 Ma,與利用TIMS 鋯石U-Pb法測(cè)得的819±11 Ma(周漢文等,2002)明顯不同。但舒良樹等(2020)通過(guò)重復(fù)采樣和定年,認(rèn)為下龍細(xì)粒輝綠巖形成于新元古代而非早古生代,且被約430 Ma高溫花崗質(zhì)巖漿熱液所改造。該期構(gòu)造熱事件也得到了鋯石U-Pb年齡為約419 Ma大寧巖體(程順波等,2009)和約378 Ma的絹云母40Ar/39Ar年齡的佐證(王令占等,2019)。

碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)指示鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中不純大理巖和變余砂泥巖的最大沉積年齡為約661 Ma,且其中的凝灰?guī)r形成于約670 Ma(Qi Liang et al., 2021)。上述年齡指示鷹揚(yáng)關(guān)斷裂中發(fā)育南華紀(jì)至震旦紀(jì)碳酸鹽巖和泥砂巖,與華南新元古代斯圖特冰期(約717~659 Ma)年齡(Zhou Chuanming et al., 2004, 2019; Lan Zhongwu et al., 2015, 2020)基本一致,指示鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)不純大理巖可能是斯圖特冰期的蓋帽碳酸鹽巖經(jīng)變質(zhì)作用形成。

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中還發(fā)育廣西期、印支期以及燕山期巖漿作用,如441~415 Ma的永和巖體和大寧巖體、約220 Ma的太堡巖體和160~150 Ma的禾洞巖體(表1)。絹云母40Ar/39Ar年代學(xué)表明,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶還發(fā)育廣西期(約378 Ma)和印支期(227~224 Ma)構(gòu)造—熱事件(王令占等,2019)。絹云母40Ar/39Ar的封閉溫度(250~300℃; Leitch and McDougall, 1979; Hunziker et al., 1986)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于花崗巖中鋯石的封閉溫度(>800℃; Lee et al., 1997)。廣西期絹云母40Ar/39Ar年齡(約378 Ma)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于廣西期花崗巖年齡(441~415 Ma),指示約378 Ma的絹云母40Ar/39Ar年齡可能代表的是區(qū)域花崗巖的冷卻年齡。但構(gòu)造帶內(nèi)印支期花崗巖鋯石U-Pb年齡(約220 Ma)小于印支期絹云母40Ar/39Ar年齡(227~224 Ma),指示227~224 Ma的絹云母40Ar/39Ar年齡是鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶印支期韌性變形的冷卻年齡。

3 構(gòu)造解析

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中構(gòu)造變形主要包括褶皺、斷層和石香腸構(gòu)造等,從微觀到宏觀尺度均有發(fā)育。宏觀構(gòu)造和微觀變形既具有統(tǒng)一性,又存在一定的差別。

3.1 褶皺構(gòu)造

褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)在野外露頭尺度(圖4)和1∶5萬(wàn)填圖尺度(圖1)。新元古代巖層均不同程度地卷入了褶皺構(gòu)造。其在變質(zhì)砂巖、板巖和大理巖中較易識(shí)別,而在千枚巖中由于片理化發(fā)育難以識(shí)別。褶皺轉(zhuǎn)折端以圓弧狀為主,在板巖中表現(xiàn)為尖棱狀。翼間角主要為30°~90°,屬于開闊褶皺和中?!o閉褶皺。根據(jù)其軸跡的方位,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中發(fā)育的褶皺以NNE—SSW走向和NW—SE走向?yàn)橹鳌?/p>

在不純的中—薄層泥質(zhì)條帶大理巖中,褶皺形態(tài)主要由彎曲的灰黑色泥質(zhì)條帶和白色大理巖表達(dá)(圖4a、b、c)。褶皺轉(zhuǎn)折端呈圓弧狀,翼間角為30°~50°,屬中常褶皺。在原位露頭中,褶皺軸面呈中等—高角度傾向SE或NW,樞紐產(chǎn)狀近水平,屬于斜歪水平褶皺或直立水平褶皺(圖5)。在桂嶺鎮(zhèn)大竹山大理石礦區(qū),在采石中可見非原位的疊加褶皺發(fā)育。早期緊閉—同斜褶皺的軸面再次發(fā)生彎曲,形成晚期中常褶皺(圖4c)。

圖4 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中發(fā)育的褶皺變形Fig. 4 Folds in the Yingyangguan tectonic belt(a)永和—鷹揚(yáng)關(guān)—大寧公路(323國(guó)道)旁大理巖中發(fā)育的緊閉褶皺,其翼間角為30°,軸面產(chǎn)狀為120°∠79°;(b)八步區(qū)桂嶺鎮(zhèn)大竹山礦區(qū)中大理巖石塊中發(fā)育的中常褶皺,其翼間角為46°;(c)八步區(qū)桂嶺鎮(zhèn)大竹山礦區(qū)中大理巖石塊中發(fā)育的疊加褶皺,早期緊閉—同斜褶皺的軸面發(fā)生彎曲,形成晚期中常褶皺;(d)八步區(qū)大寧鎮(zhèn)灰綠色中—厚層變余砂巖中發(fā)育的NW—SE走向中常向斜,其NE翼產(chǎn)狀為120°∠79°,SW翼產(chǎn)狀為87°∠57°,翼間角為67°;(e)八步區(qū)桂嶺鎮(zhèn)大竹山礦區(qū)西側(cè)灰綠色中—薄層變余砂巖中發(fā)育的NW—SE走向開闊背斜,其東翼產(chǎn)狀為140°∠8°,西翼產(chǎn)狀為192°∠75°,翼間角為85°;(f)永和—鷹揚(yáng)關(guān)—大寧公路(323國(guó)道)旁寺田路口礫巖中發(fā)育的圓弧狀中常褶皺;(g)變質(zhì)巖中由面理組成的對(duì)稱狀褶皺(非原位);(h)變質(zhì)巖中由面理組成的對(duì)稱狀褶皺(非原位);(i)變質(zhì)巖中沿面理發(fā)生順層逆沖作用,形成不對(duì)稱褶皺和膝折帶;(j)千枚狀板巖中沿面理發(fā)生順層逆沖作用,形成不對(duì)稱褶皺(a) A tight fold developed in the marble beside Yonghe—Yingyangguan—Daning Highway (National Highway 323), with an interlimb angle of 30° and an axial plane occurrence of 120°∠79°; (b) the close fold developed in the marble rock in Dazhushan deposit, Guiling town, Babu district, with an interlimb angle of 46°; (c) the superimposed fold developed in the marble rock in Dazhushan deposit, Guiling Town, Babu district, and the early axial plane of the tight- isoclinal fold was bent to form the close folds; (d) the NW—SE trend close syncline occurred in thick gray-green metasandstone in Daning Town, Babu district, whose occurrences of the NE limb and SW are 120°∠79° and 87°∠57°, respectively, and their withinterlimb angle is 67°; (e) the NW—SE trend open anticline occurred in thin gray-green medium metasandstone in the Dazhushan deposit, Guiling Town, Babu district, whose occurrences of the east limb and west limb are 140°∠8° and 192°∠75°, respectively, and their withinterlimb angle is 85°; (f) a circular close fold developed in conglomerate at the Sitian road intersection beside the Yonghe—Yingyangguan—Daning Highway (National Highway 323); (g) symmetrical folds (not in situ) composed of foliation in metamorphic rocks; (h) symmetrical folds (not in situ) composed of foliation in metamorphic rocks; (i) foliation-parallel thrust occurred in metamorphic rocks resulting in asymmetric folds and kink band; (j) foliation-parallel thrust occurred in phyllitic slate and formed asymmetric folds

圖5 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶三條地質(zhì)剖面圖(剖面位置在圖1中標(biāo)示)Fig. 5 Three structural sections in the Yingyangguan tectonic belt (the location of section is indicated in Fig. 1a)

在大寧鎮(zhèn)北部灰綠色中—厚層變余砂巖中可見露頭尺度的向斜發(fā)育,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)折端呈圓弧狀,翼間角為67°的中常褶皺(圖4d)。該向斜的NE翼產(chǎn)狀較緩,SW翼產(chǎn)狀較陡,樞紐近水平(169°∠12°),表現(xiàn)為NWW—SEE走向的斜歪水平褶皺。在桂嶺鎮(zhèn)大竹山礦區(qū)西側(cè)中—薄層變余砂巖中,可見露頭尺度的背斜發(fā)育,其東翼產(chǎn)狀近水平,西翼產(chǎn)狀陡立,樞紐近水平(104°∠7°),表現(xiàn)為NWW—SEE走向的斜歪水平褶皺(圖4e)。在寺田路口,可見非原位礫巖中發(fā)育轉(zhuǎn)折端呈圓弧狀的中常褶皺,翼間角約為70°,兩翼產(chǎn)狀近對(duì)稱(圖4f)。綜上可見,南華紀(jì)變余砂巖中發(fā)育的褶皺主要表現(xiàn)為走向NW—SE的中常褶皺,與1∶5萬(wàn)圖面上南華系內(nèi)發(fā)育的褶皺形態(tài)一致(圖1e)。

在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中還可見由片巖和板巖中早期面理組成的褶皺,其形態(tài)表現(xiàn)為對(duì)稱狀和不對(duì)稱狀(圖5)。對(duì)稱狀褶皺翼間角為45°~80°,轉(zhuǎn)折端呈圓弧狀(圖4g、h)。不對(duì)稱褶皺主要是由順層滑動(dòng)作用形成,轉(zhuǎn)折端呈膝折狀,指示由NWW向SEE的逆沖作用(圖4i、j)。在強(qiáng)烈變形區(qū),還可見不對(duì)稱褶皺的短翼發(fā)育膝折帶(圖4i)。

3.2 斷層構(gòu)造

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中斷層主要發(fā)育在不同巖性的接觸面或構(gòu)造薄弱帶中。按斷層走向,主要可以分為NNE—SSW向(圖6a、b、d—i)和NW—SE走向斷層(圖6c),且以NNE—SSW向?yàn)橹?圖7);按斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,可以劃分為逆斷層(圖6a—d)、正斷層(圖6d, e)、左旋走滑斷層(圖6f—h)和右行走滑斷層(圖6i);按斷層性質(zhì),可以劃分為脆性斷層和韌性剪切帶(圖6f—h),其中以脆性斷層為主。很多斷層面上都保留了多期斷層活動(dòng)的證據(jù),指示鷹揚(yáng)關(guān)斷裂帶發(fā)育了多期構(gòu)造活動(dòng)。

在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中,可見不同巖性的巖塊之間主要表現(xiàn)為逆斷層接觸。在大桂山礦區(qū)邊界可見大理巖巖塊與變余砂巖之間呈逆斷層接觸(圖6a),斷層走向NNE—SSW,傾向SE,傾角中等。斷層帶內(nèi)發(fā)育石英片巖,遠(yuǎn)離斷層帶漸變?yōu)檎4罄韼r和變余砂巖。不對(duì)稱石英布丁構(gòu)造(圖6a)和發(fā)育在變余砂巖中的褶皺(圖4e)均指示NNE—SSW走向的逆沖作用,與露頭尺度逆斷層一致(圖4i, 圖6b, d)。在323國(guó)道旁,可見低角度變余砂巖疊覆于近直立的板巖之上,二者產(chǎn)狀明顯不一致,早期被解釋為新元古代角度不整合(徐志賢等,2006)。由于缺少底礫巖,且接觸面為一套強(qiáng)面理化變質(zhì)砂巖,沿面理還發(fā)育石英條帶和磁鐵礦層(圖3f),因此認(rèn)為變余砂巖與板巖以NW—SE走向逆斷層相接觸,與露頭尺度逆斷層一致(圖6c),不屬于角度不整合。

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中正斷層較為少見,斷層走向以NNE—SSW向?yàn)橹?圖6d, e)。正斷層一般疊加在早期的逆斷層之上,表現(xiàn)為先逆后正向滑動(dòng)(圖6d)。

圖6 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中不同性質(zhì)斷層的野外照片F(xiàn)ig. 6 Field photographs of faults with different shear senses in the Yingyangguan tectonic belt(a)大理巖與變余砂巖以NNE—SSW走向逆斷層接觸,石英布丁構(gòu)造指示逆沖剪切;(b)節(jié)理脈指示NNE—SSW走向斷層為逆斷層;(c)節(jié)理脈和不對(duì)稱褶皺指示NW—SE走向斷層為逆斷層;(d)不對(duì)稱褶皺和擦痕指示NNE—SSW走向斷層早期為逆斷層,晚期為正斷層;(e)不對(duì)稱碎斑指示NNE—SSW走向斷層為正斷層;(f)不對(duì)稱石英布丁構(gòu)造指示NNE—SSW走向斷層為左行走滑斷層;(g)“槽中脊”型韌性擦痕與階步指示NNE—SSW走向斷層為左行走滑斷層;(h)“槽中脊”型韌性擦痕與階步指示NNE—SSW走向斷層為左行走滑斷層;(i)擦痕和階步指示NNE—SSW走向斷層為右行走滑斷層(a) The marble overlay on the metasandstone by NNE—SSW-trending thrust fault, and the quartz boudinage indicates thrust shearing; (b) the joint veins indicate that the NNE—SSW-trending fault is a reverse fault; (c) the joint veins and asymmetric folds indicate that the NW—SE-trending fault is a reverse fault; (d) asymmetric folds and striae indicate that the NNE—SSW-trending fault is a reverse fault in the early stage and a normal fault in the late stage; (e) asymmetrical porphyroclast indicates that the NNE—SSW-trending fault is a normal fault; (f) asymmetrical quartz boudinage indicates that the NNE—SSW-trending fault is a reverse fault; (g) the ridge-in-groove slickenside striae and step indication the NNE—SSW-striking fault is a sinistral strike-slip fault; (h) the ridge-in-groove slickenside striae and step indication the NNE—SSW-striking fault is a sinistral shear zone; (i) striae and step indication the NNE—SSW-striking fault is a right-lateral strike-slip fault

左行走滑斷層在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中強(qiáng)烈發(fā)育,以NNE—SSW走向?yàn)橹?,斷層面傾向SE為主,傾角較陡(圖6f—h)。在斷層核部可見強(qiáng)烈的韌性變形,不對(duì)稱石英布丁構(gòu)造、“槽中脊”型韌性擦痕與階步均指示左行走滑(圖6f—h)。

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中右行走滑斷層較為少見,斷層走向以NNE—SSW為主,高角度傾向SE,傾角近直立(圖6 i)。斷面上擦痕近水平(圖7),階步指示右行走滑。

3.3 石香腸構(gòu)造

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中石香腸構(gòu)造也較為發(fā)育,主要表現(xiàn)為板巖中的石英石香腸構(gòu)造和不純大理巖中泥質(zhì)條帶石香腸構(gòu)造(圖5)。大型石英石香腸構(gòu)造在露頭尺度僅見一個(gè)石香腸體(圖8a),其平面形態(tài)呈橢透鏡狀,與圍巖界線清楚;而小型石英石香腸構(gòu)造在露頭尺度可見多個(gè)連續(xù)的香腸體,其連線方向與層理/面理平行(圖8b),指示是垂直層面的擠壓作用形成。不純大理巖中泥質(zhì)條帶石香腸整體也與層面平行(圖8c),由垂直于層面的擠壓作用形成。

圖7 鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶三條構(gòu)造剖面中斷面、擦痕與面理產(chǎn)狀赤平投影(等面積下半球)Fig. 7 Stereographic projections of fault planes, fault striae and foliations in the three structural sections of Yingyangguan tectonic belt

圖8 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中石香腸構(gòu)造Fig. 8 Boudinage structures in the Yingyangguan tectonic belt(a)板巖中大型石英石香腸構(gòu)造;(b)板巖中小型石英石香腸構(gòu)造;(c)不純大理巖中泥質(zhì)條帶石香腸構(gòu)造(a) Large quartz boudinage in slate; (b) small quartz boudinage in slate; (c) boudinage in the impure mud-banded marble

4 解釋與討論

4.1 鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的大地構(gòu)造屬性

華南板塊主要是由揚(yáng)子地塊和華夏地塊拼合形成(Charvet et al., 1996; Shu Liangshu et al., 2021)。揚(yáng)子地塊和華夏地塊的拼合位置在華南東段較為清晰,為萍鄉(xiāng)—江山—紹興斷裂(Zhang Zhongjie et al., 2005; Li Xianhua et al., 2009; 舒良樹,2012)。由于顯生宙沉積覆蓋,對(duì)揚(yáng)子和華夏陸塊在華南西段的拼合位置存在不同認(rèn)識(shí)(圖1):①郴州—臨武—鷹揚(yáng)關(guān)—岑溪—博白斷裂(Wang Yuejun et al., 2003, 2008; Liu Songfeng et al., 2018);②永州—桂林—柳州—南寧斷裂(饒家榮等,2012; Guo Lianghui et al., 2019; 舒良樹等, 2020);③羅甸—師宗—彌勒斷裂(董云鵬和朱炳全,1999; Guo Liguo et al., 2009)。

茶陵—郴州斷裂兩側(cè)的莫霍面深度(Zhang Zhongjie and Wang Yanghua, 2007;)、物質(zhì)組成(Wang Yuejun et al., 2003, 2008)和早古生代古地理格局差異明顯(馬永生等,2009; 張克信等,2017),且發(fā)育了顯生宙多期構(gòu)造變形(李三忠等,2016;Xu Xianbing et al., 2021a, b)。郴州—臨武斷裂向南的鷹揚(yáng)關(guān)和岑溪地區(qū)還發(fā)育“構(gòu)造混雜巖”(彭松柏等,2006, 2016a, b; 覃小鋒等,2007, 2015, 2017; Liu Songfeng et al., 2018),指示萍鄉(xiāng)—江山—紹興斷裂帶可能經(jīng)郴州—臨武斷裂向南過(guò)鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶并連接岑溪—博白斷裂(Yang Xue et al., 2022)。但后期的巖石地球化學(xué)研究表明鷹揚(yáng)關(guān)和岑溪地區(qū)火山巖并不是蛇綠巖成因(Wang Yuejun et al., 2018;Tian Yang et al., 2020)。最新的地球物理資料也指示萍鄉(xiāng)—江山—紹興斷裂帶向南延伸至郴州—臨武斷裂,但其在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶北部的九嶷山地區(qū)發(fā)生向西偏轉(zhuǎn),并未向南延伸到鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶和岑溪—博白斷裂(He Lipeng et al., 2021)。

基于對(duì)鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)火山巖的形成環(huán)境和形成時(shí)代的不同認(rèn)識(shí),鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的大地構(gòu)造屬性被解釋為:①新元古代中期蛇綠混雜巖與揚(yáng)子和華夏板塊的分界線(田洋等,2018;王令占等,2020);②新元古代中期裂谷(周漢文等,2002);③早古生代綠混雜巖,代表?yè)P(yáng)子和華夏板塊的分界線(殷鴻福等,1999;覃小鋒等,2015;張克信等,2017);④陸內(nèi)構(gòu)造變形帶(舒良樹等,2020;徐先兵等,2021)。

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)的主體巖性為822~816 Ma安山巖和玄武質(zhì)巖(周漢文等,2002;Tian Yang et al., 2020)、765~753 Ma雙峰式火山巖(Tian Yang et al., 2020;Qi Liang et al., 2021)、670~660 Ma碳酸鹽巖(Qi Liang et al., 2021)、片巖、板巖與變余泥砂巖等。其中,變余泥砂巖被廣西期大寧巖體和永和巖體(程順波等,2009)所侵位,指示其形成于志留紀(jì)之前。由此可知,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶確實(shí)是由新元古代至早古生代時(shí)期的不同巖性單元混雜形成。

“混雜巖(mélange)”最早由Greenly(1919)年提出,是指1∶2.5萬(wàn)或更大比例尺的地質(zhì)填圖單元,由透入性變形的基質(zhì)及其內(nèi)部無(wú)序的混雜巖塊組成(閆臻等,2018; Festa et al., 2019; 張克信等, 2020)。按形成過(guò)程和成因機(jī)制,混雜巖可以劃分為構(gòu)造混雜巖、沉積混雜巖、底辟混雜巖以及復(fù)合成因混雜巖(Festa et al., 2010; 閆臻等,2018)?;祀s巖可以形成于被動(dòng)大陸邊緣、走滑構(gòu)造帶、轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶、匯聚大陸邊緣和洋殼俯沖、大陸碰撞和陸內(nèi)變形等不同大地構(gòu)造環(huán)境(Festa et al., 2010; 閆臻等,2018;王國(guó)燦和張攀,2019)。

不同成因的混雜巖具有不同的大地構(gòu)造地質(zhì)意義(Festa et al., 2010, 2012, 2019; Dilek et al., 2012; Kimura et al., 2012; 閆臻等,2018; 張克信等,2020)。構(gòu)造混雜巖因普遍含有基性至超基性蛇綠巖巖塊,往往被認(rèn)為是匯聚板塊邊緣和縫合帶的鑒定標(biāo)志(Cawood et al., 2009; Wakabayashi and Dilek, 2011; Kimura et al., 2012)。地球化學(xué)指示鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)新元古代火山巖形成于島弧或者陸內(nèi)裂谷環(huán)境(周漢文等,2002;Tian Yang et al., 2020;Qi Liang et al., 2021),且缺少超基性巖、輝長(zhǎng)巖、枕狀熔巖以及遠(yuǎn)洋放射蟲硅質(zhì)巖等蛇綠巖套的組成單元,因此鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)新元古代火山巖不屬于蛇綠巖的組成單元,更談不上構(gòu)造混雜巖。

由于無(wú)底辟構(gòu)造發(fā)育,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶只可能是沉積混雜巖或者復(fù)合成因混雜巖。沉積混雜巖是無(wú)序的巖石單元,其中的外來(lái)塊體通過(guò)沉積(重力)過(guò)程與基質(zhì)結(jié)合和混合(Festa et al., 2010, 2012,2019)。由于鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶在新元古代晚期處于裂谷環(huán)境或被動(dòng)大陸邊緣的伸展環(huán)境(周漢文等,2002;Qi Liang et al., 2021),822~816 Ma島弧型火山巖、765~753 Ma雙峰式火山巖和670~660 Ma碳酸鹽巖在重力作用下可以混入新元古代晚期的砂泥巖之中。由于巖塊與泥砂巖之間為構(gòu)造薄弱面,在后期構(gòu)造應(yīng)力作用下,巖塊與泥砂巖由于能干性不同容易呈斷層接觸或巖塊在泥砂巖中呈石香腸體分布。由此可以認(rèn)為,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶在新元古代晚期伸展構(gòu)造環(huán)境下屬于沉積混雜巖,后經(jīng)顯生宙廣西期、印支期和燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加和改造。

4.2 鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的形成過(guò)程

構(gòu)造解析表明,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育兩類不同走向的褶皺,分別為NW—SE走向褶皺和NNE—SSW走向褶皺。在1∶5萬(wàn)圖面上,NW—SE走向褶皺由南華系構(gòu)成,且被廣西期巖體侵位,指示其形成于南華系之后,志留紀(jì)之前。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(舒良樹,2012),鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)南華系NW—SE走向褶皺形成于廣西期造山運(yùn)動(dòng),其早期可能為近E—W走向褶皺,但受到后期NE—SW向褶皺疊加或NE—SW向斷層的走滑牽引,使其走向改變?yōu)镹W—SE向(李三忠等,2016;李智等,2019;徐先兵等,2021)。在670~660 Ma不純大理巖之中可見早期NW—SE走向褶皺被晚期NNE—SSW走向褶皺所疊加,指示NNE—SSW走向褶皺形成于印支期或燕山期造山運(yùn)動(dòng)。結(jié)合區(qū)域上近東西向褶皺被印支晚期或燕山期NNE—SSW向褶皺所疊加(徐先兵等,2009, 2021;張?jiān)罉虻龋?009;柏道遠(yuǎn)等,2012;Shi Wei et al., 2015; Li Jianhua et al., 2018; Wang Yuejun et al., 2021; 楊俊等,2021),鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)NNE—SSW走向褶皺形成于印支晚期或燕山期。

構(gòu)造解析表明,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育兩類不同走向的斷層,分別為NW—SE走向斷層和NNE—SSW走向斷層(圖7)。NW—SE走向斷層為逆斷層,其應(yīng)力場(chǎng)與NW—SE走向褶皺一致,且其發(fā)育在南華系變余砂巖之中或其與板巖的接觸邊界,因此推測(cè)NW—SE走向逆斷層同樣形成于廣西期造山作用。絹云母40Ar/39Ar年代學(xué)指示NNE—SSW走向斷層形成于227~224 Ma(王令占等,2019)。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析表明NNE—SSW走向斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)指向主要表現(xiàn)為逆沖或左行走滑,其區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)為NW—SE擠壓。區(qū)域上,NNE—SSW走向斷層的褶皺—逆沖帶和韌性剪切帶廣泛發(fā)育于雪峰山地區(qū)(Wang Yuejun et al., 2005; Chu Yang et al., 2012a, b)和武夷山地區(qū)(Xu et al., 2011; Li Jianhua et al., 2017, 2022),是早中生代陸內(nèi)變形的產(chǎn)物。

鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)NNE—SSW走向斷層還發(fā)育正斷或右行走滑作用。交切關(guān)系表明,沿NNE—SSW走向斷層的正斷作用晚于逆沖作用,且其主要表現(xiàn)為脆性斷層活動(dòng),指示其形成時(shí)代晚于227~224 Ma。NNE—SSW走向斷層的右行走滑也是表現(xiàn)為脆性活動(dòng),指示其形成時(shí)代同樣晚于227~224 Ma的韌性變形。區(qū)域上,NNE—SSW走向斷層的脆性正斷作用和右行走滑作用,主要發(fā)生在燕山期(Li Jianhua et al., 2014, 2020; Xu Xianbing et al., 2016, 2021b; Chu Yang et al., 2019, 2020)。因此,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)還疊加了燕山期構(gòu)造活動(dòng)。

綜合物質(zhì)組成、構(gòu)造解析以及年代學(xué)結(jié)果,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶新元古代至中生代構(gòu)造演化過(guò)程如下:①新元古代中期(822~816 Ma),鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶位于活動(dòng)大陸邊緣,接受島弧型火山巖沉積(Tian Yang et al., 2020),揚(yáng)子與華夏陸塊在約810 Ma拼合形成華南板塊(Xu Xianbing et al., 2014, 2018; Yao Jinlong et al., 2019; Shu Liangshu et al., 2021)。隨著羅迪尼亞大陸的裂解,華南板塊內(nèi)部發(fā)育陸內(nèi)裂谷(Wang Jian and Li Zhengxiang, 2003; Li et al., 2008)和伸展作用(Qi Liang et al., 2021),重力作用導(dǎo)致822~816 Ma 島弧型火山巖與765~753 Ma裂谷型雙峰式火山巖發(fā)生沉積混雜(圖9a)。新元古代晚期,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶繼續(xù)接受670~660 Ma碳酸鹽巖和泥砂巖沉積;②早古生代晚期(441~415 Ma),廣西期造山作用在鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶中形成近E—W向褶皺、逆斷層和花崗巖體(圖9b);③早中生代(227~220 Ma),印支晚期造山作用導(dǎo)致NNE—SSW走向褶皺和韌性剪切帶的發(fā)育,鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的變形樣式基本定型(圖9c);④晚中生代,燕山期造山作用導(dǎo)致鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶發(fā)生活化,強(qiáng)烈的伸展作用和走滑作用導(dǎo)致NNE—SSW走向白堊紀(jì)盆地發(fā)育。

圖9 華南鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶新元古代中晚期至早中生代構(gòu)造演化模型圖Fig. 9 Tectonic evolution model of the Yingyangguan tectonic belt during mid—late Neoproterozoic to Early Mesozoic

5 結(jié)論

通過(guò)物質(zhì)組成和年代學(xué)綜述,結(jié)合詳細(xì)的構(gòu)造解析,厘定了鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶的構(gòu)造變形序列、大地構(gòu)造屬性和構(gòu)造演化過(guò)程。

(1)鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶主要由新元古代中—晚期島弧型安山巖和玄武巖、裂谷型雙峰式火山巖、蓋帽碳酸鹽巖與泥砂巖等物質(zhì)組成,其在新元古代晚期裂谷和伸展構(gòu)造背景下因重力作用經(jīng)沉積混雜而形成。

(2)鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶主要記錄了廣西期(450~415 Ma)近E—W向褶皺和逆斷層作用、印支晚期(227~220 Ma)NNE—SSW向褶皺和左旋韌性剪切和燕山期NNE—SSW向斷層活化(正斷作用和右行左滑)。

(3)結(jié)合物質(zhì)組成、構(gòu)造變形序列與年代學(xué)數(shù)據(jù),建立了鷹揚(yáng)關(guān)構(gòu)造帶新元古代中—晚期、廣西期、印支晚期與燕山期等4期構(gòu)造演化過(guò)程。

致謝:感謝梁承華博士在野外地質(zhì)調(diào)查中給予的幫助,感謝南京大學(xué)舒良樹教授和另一位審稿專家對(duì)文章提出的寶貴建議,使得文章質(zhì)量得以提升。

注 釋/Note

? 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心. 2016. 1 ∶50000富川縣幅、濤圩幅、桂嶺圩幅、太保圩幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告.武漢:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心.

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