非碰撞型克拉通-活动带接触区的特征研究：印度伦加拉利省与东高止山脉省交界处的地质与重力勘探

《Precambrian Research》：Characterization of a non-collisional craton-mobile belt contact: Geological and gravity studies across the Rengali Province-Eastern Ghats Province interface, India

　　

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  克尔詹剪切带（KSZ）将印度太古宙RP与新元古代EGP分隔开来。
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  KSZ是一个近乎垂直的右旋走滑剪切带，它将EGP和RP相互分隔。
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  重力研究表明，KSZ属于地壳尺度，延伸至地下25公里深处。
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  KSZ被解释为形成于约4.9亿至4.7亿年前的洲内绿片岩相剪切带。
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  KSZ的形成时间晚于约5.5亿至5亿年前与冈瓦纳大陆碰撞相关的事件。

引言

被较年轻的活动带环绕的古老克拉通是地球大陆岩石圈的典型特征（Condie, 2013）。克拉通是现今大陆地壳中构造稳定的部分，形成于太古宙（King, 2005），而活动带则代表围绕克拉通核在多次构造增长和重组过程中发生变形和变质的区域（Rivers等人，1989；Van Reenen等人，1990；Roering等人，1992；St-Onge和Lucas，1995；Gupta等人，2000；Hyndman等人，2005）。大多数克拉通-活动带接触带类似于现代的碰撞造山构造环境，被解释为前寒武纪的缝合带（例如Gibb和Thomas，1976），而有些则后来重新激活为伸展变形和裂谷作用区（例如Gartrell，2000；Corti，2008）。只有少数克拉通-活动带接触带与走滑或压扭构造环境相关（例如Kamber等人，1995）。无论克拉通-活动带边界的性质如何，其解释都可能很复杂，因为这些边界的关键部分往往没有暴露出来，从而掩盖了证明其构造关系的地质证据。在这种情况下，可以通过对克拉通-活动带边界进行地球物理研究来预测其位置、范围和性质（Gibb和Thomas，1976）。

在印度盾体中，元古代东高止山脉带构成了一个花岗岩相活动带，它位于印度半岛太古宙克拉通的东部边界（图1，图2）。东高止山脉带与克拉通的西部边界被确定为缝合带，在此缝合带上，花岗岩岩体向西推覆在克拉通之上（例如Bhadra等人，2004；Chatterjee等人，2017；Gupta等人，2000）。对东高止山脉带-克拉通接触带进行的重力研究表明存在典型的重力高-低梯度分布（Subrahmanyam和Verma，1986；Kumar等人，2004），这通常被认为是缝合带的地球物理表现（Gibb和Thomas，1976）。然而，在东高止山脉带的北部边界，太古宙Rengali省（图1）的角闪岩相岩体与南部的元古代东高止山脉省（EGP，东高止山脉带的最大组成部分；图2）的 granite 相岩石之间被长约250公里的克尔詹剪切带（KSZ，图1和3A；Nash等人，1996；Crowe等人，2003；Misra和Gupta，2014；Mandal等人，2015；Ghosh等人，2016；Sawant等人，2017；Bose和Gupta，2018；Gupta等人，2020；Ghosh等人，2021）分隔开。Rengali省被不同的学者解释为Singhbhum克拉通的重新改造部分（例如Mahapatro等人，2012；Ghosh等人，2016），或者是Bastar克拉顿的旋转片体（例如Misra和Gupta，2014；Sawant等人，2017）。相应地，KSZ被认为主要是走滑剪切带（Misra和Gupta，2014；Sawant等人，2017），或者是与压扭变形相关的“正花结构”的南部边界（例如Ghosh等人，2016）。

尽管在Rengali省发现了与KSZ相关的走滑变形证据，但EGP单元的相应证据尚未得到令人信服的记录。这一信息缺失的主要原因是EGP最北部的大部分地区以及EGP-Rengali省接触带的大部分被未变形和未变质的冈瓦纳沉积物所覆盖（图1，图3A；Nash等人，1996；Crowe等人，2001，2003）。本研究重点关注EGP-Rengali省接触带的东部区域，该区域相对暴露较好，未被较年轻的沉积物覆盖。我们采用了综合方法，包括地质[野外结构、岩相学研究、使用光学显微镜的显微结构分析以及电子背散射衍射（EBSD）技术、化学测年]和地球物理（重力建模）研究。本研究首次记录了与KSZ运动相关的走滑剪切特征，证明了EGP与Rengali省在构造方向和变形机制上的一致性，并追踪了KSZ在地下25公里深度的连续性，最终表明KSZ的形成时间晚于EGP与印度克拉顿的碰撞。实际上，我们表明印度盾体中的这一克拉通-活动带边界主要表现为走滑构造，而非汇聚构造。

章节摘录

Rengali省

Rengali省（西北-东南方向长度约为300公里，北东北-南西方向宽度分别为约70公里和约10公里）被认定为一个地块，它形成于EGP（在其南部）、Singhbhum克拉通（在其北部）和Bastar克拉通（在其西部）的三重交界处（图1；Nash等人，1996；Crowe等人，2001，2003）。从结构上看，整个省被解释为一个右旋走滑台阶带（Misra和Gupta，2014）。

方法

本研究的地质野外工作沿着Rengali省-EGP边界的一个选定剖面进行，该剖面上两个省的岩石都暴露出来（图1）。更大范围的区域（图2）被用于地球物理研究（重力数据和三维反演建模）。本研究主要关注与这两个省并置相关的构造过程。

Rengali省

在本研究中，我们在Rengali省东部沿着西北-东南方向进行了约90公里的广泛野外考察，以及沿北东北-南西方向进行了约7公里的考察（图3A）。该地区暴露最好的岩性单元是石英岩，其中含有不同程度的白云母。在该区域的最东部，存在云母片岩和石英长石片麻岩（图3A）。该地区的普遍构造特征是走向为西北-东南，倾角较大，方向各不相同。

D_3RP/D_3EGP剪切作用——两个地块的并置

一项综合研究结合了野外观察、显微结构分析和晶体优选定向（CPO）模式，揭示了Rengali省和EGP在D_3RP和D_3EGP剪切作用之前的多相变形历史。来自Rengali省的野外证据表明，D_3RP剪切作用之前存在的微观结构被重新定向为西北-东南方向。

结论

克尔詹剪切带（KSZ）是太古宙Rengali省与新元古代东高止山脉省之间的接触带，被确定为约4.9亿至4.7亿年前形成的右旋走滑剪切带。Bouguer重力异常的三维反演模型进一步表明，KSZ延伸至地下约25公里深处，且其方向基本保持垂直。因此，我们认为这个亚垂直的地壳尺度剪切带代表了这两个地块之间的接触界面。

CRediT作者贡献声明

Amol Dayanand Sawant： 负责撰写初稿、方法论设计、调查实施、资金获取、数据分析、概念框架的构建。Aishi Debnath： 负责审稿与编辑、撰写初稿、验证结果、方法论设计、调查实施、数据分析。Surajit Misra： 负责审稿与编辑、方法论设计、调查实施、数据分析。William Kumar Mohanty： 负责审稿与编辑、项目监督、资源协调、项目管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得益于两位匿名评审者的建设性批评性意见，以及Jian Zhang教授的出色建议和编辑工作。ADS感谢印度科学与工业研究委员会颁发的Shyama Prasad Mukherjee奖学金（编号：SPM-06/081（2013-EMR-I），该奖学金为这项研究提供了大部分资金支持。ADS、AD、SM、WKM和SG感谢地质与地球物理系和中央研究院的支持。

Amol Dayanand Sawant|Aishi Debnath|Surajit Misra|William Kumar Mohanty|Saibal Gupta