《Journal of Structural Geology》:Unraveling the Mesozoic inter-plate to intracontinental transition in the Qinling Orogen: A multi-scale structural and geochronological constraints on mid-upper crustal deformation
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摘要东亚中生代构造演化的特征是从板间向板内造山运动的关键转变,但控制这一转变在秦岭造山带中具体过程仍缺乏约束,特别是关于中上地壳的响应。本研究对佛坪穹隆与勉略缝合带之间的变质沉积岩古生代盖层进行了综合分析,结合多尺度构造分析、矿物组构、常规温压计、相平衡建模、锆石U-Pb和原
摘要
东亚中生代构造演化的特征是从板间向板内造山运动的关键转变,但控制这一转变在秦岭造山带中具体过程仍缺乏约束,特别是关于中上地壳的响应。本研究对佛坪穹隆与勉略缝合带之间的变质沉积岩古生代盖层进行了综合分析,结合多尺度构造分析、矿物组构、常规温压计、相平衡建模、锆石U-Pb和原位白云母Rb-Sr年代学方法。研究结果揭示了三个变形期次。第一期表现为向西南倾伏的褶皱和同期约220–198 Ma的角闪岩相变质,温压条件为558–65°C和5.7–7.3 kbar,由晚三叠世沿勉略缝合带的板间碰撞引起。第二期以沉积岩盖层与佛坪穹隆之间的右行走滑剪切为特征,具有近水平的WNW-ESE向糜棱岩面理线理和石英c轴Y极大变晶组构,由约180–170 Ma的走滑运动引起。第三期包括向北逆冲断裂、宽缓褶皱和覆盖早期构造的揉褶劈理,由早白垩世板内造山运动引起。总之,这些数据记录了秦岭造山带从三叠纪板间碰撞造山、经早侏罗世走滑到侏罗世–白垩世板内造山运动的完整构造转变,为理解东亚板间向板内转变过程中中上地壳的变形响应提供了新的认识。
引言
东亚中生代构造演化的特征是从板间汇聚到板内造山运动的基本转变。三叠纪古特提斯洋关闭后,华北地块(NCB)和华南地块(SCB)沿中国中部造山带的昆仑-祁连-秦岭-大别造山带相继拼合,完成了大陆拼合的主要阶段(Xu等,2000;Zhang等,2001,2015;Dong等,2011a,2018a,b;Song等,2013;Yan等,2014;Sun等,2022)。随后,影响东亚大陆最重要的构造事件之一是燕山期板内造山运动(Dong等,2015)。尽管对这一大的演化框架已有普遍共识,但控制从板间向板内体制转变的具体过程和地球动力学机制仍缺乏约束。
秦岭造山带位于东亚中部,构成中国中部造山带的中段,为记录这一转变提供了详细的记录。三叠纪碰撞造山运动发生在南秦岭带(SQB)和SCB之间,沿勉略缝合带(MLS)进行。碰撞之后,整个造山带演化为板内体系(Dong等,2016)。佛坪穹隆位于MLS附近,以强烈的高温塑性变形、麻粒岩-混合岩-片麻岩复合体和广泛的花岗质岩浆侵入为特征。先前的研究通过构造分析(如Zha等,2010;Li等,2021)、变质岩石学(如Wei等,1998;Zhang H.等,2021;Liu等,2025)、锆石U-Pb年代学(如Li等,2000;Zhang等,2018;Liu等,2019)和岩浆地球化学(如Dong等,2011b,2012;Wang等,2013;Li等,2015;Hu等,2020)对穹隆进行了广泛研究。然而,记录在中下地壳的从晚三叠世沿勉略缝合带的板间碰撞到晚侏罗世–早白垩世板内造山运动的详细构造响应,已大部分被强烈的岩浆活动和高级变质作用所覆盖。我们定义了三个构造期次:"板间碰撞"指晚三叠世华南地块与南秦岭带沿勉略缝合带的缝合;"走滑"指此次碰撞后早侏罗世地壳的右行走滑剪切;"板内造山运动"指已拼合大陆内部晚侏罗世–早白垩世的地壳缩短。相比之下,这一转变在中上地壳的变形中保存良好,但这一变形仍缺乏约束。
佛坪地区先前的构造研究主要集中于穹隆核部,而本研究关注佛坪穹隆与MLS之间的中上地壳盖层。本研究进行了多尺度构造分析与电子背散射衍射(EBSD)的综合分析,以确定变形期次、模式和机制。岩石学和地球化学分析,包括常规温压计和相平衡建模,用于重建温压条件。此外,锆石U-Pb年代学和原位白云母Rb-Sr定年用于约束构造热事件的时限。这些数据的综合旨在为理解秦岭造山带早中生代从板间碰撞到板内造山运动转变过程中中上地壳变形如何响应提供更精细的认识。
章节摘要
秦岭造山带构造框架
秦岭造山带在中国大陆中部呈东西向延伸,连接大别山与祁连山、昆仑山,并将NCB和SCB焊接在一起(图1;Mattauer等,1985;Zhang等,1995a,b;Hacker等,1998;Ratschbacher等,2003;Dong等,2011a,2021)。已有大量文献记载,秦岭造山带是由NCB与SQB沿早泥盆世商丹缝合带的缝合,以及SQB与SCB沿三叠纪MLS的缝合所形成,
剖面对比
野外观测和构造分析主要沿两个剖面进行,即马坪剖面和八里关剖面(图2)。马坪剖面从北部的朝阳(107°41′E,33°28′N)经马坪延伸至南部的二郎村(107°40′E,33°17′N)。八里关剖面从北部的大寺庙(107°35′E,33°29′N)开始,经龙溪和八里关,至南部的王庄(107°37′E,33°18′N)结束。
马坪剖面长约35 km
采样与显微构造
从韧性剪切带和变质沉积岩盖层中采集了七个样品进行分析。花岗质糜棱岩样品24FP-51(107°40′E,33°27′N)、53-1(107°40′E,33°27′N)和53-2(107°40′E,33°27′N)采自朝阳地区附近的韧性剪切带。它们主要由石英和长石等浅色矿物组成,显示出明显的晶粒减小和拉长,以及白云母和角闪石等暗色矿物。长轴
实验方法与结果
本研究的所有分析工作均在中国西安西北大学国家大陆演变与早期生命重点实验室完成。
三个变形期次
基于野外构造分析、显微构造和组构分析的证据,结合区域地质学,我们识别了影响沉积岩体的以下三个变形期次(图13)。
结论
对佛坪穹隆变质沉积岩盖层的构造分析、矿物组构、变质作用、温压条件和年代学的综合研究表明了以下结论:
- (1)
沿MLS的晚三叠世板间碰撞在佛坪穹隆的沉积岩盖层中引起了约220–198 Ma的向西南倾伏褶皱和同期角闪岩相变质作用(558–651°C / 5.7–7.3 kbar)。
- (2)
约180–170 Ma的早侏罗世走滑运动在...引起了右行走滑
CRediT作者贡献声明
于克诚:可视化、方法论、调查。董云鹏:写作–审阅与编辑、资源、项目管理、资金获取。张宜宁:调查。程超:写作–审阅与编辑、调查。孙盛思:写作–审阅与编辑、方法论、调查、资金获取、概念化。李新宇:写作–初稿、可视化、调查、数据整理。辉波:调查
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究资助由国家自然科学基金(批准号:42372257)和MOST特别基金国家大陆演变与早期生命重点实验室,西北大学共同提供。衷心感谢匿名审稿人提出的具有建设性的评审意见。
李新宇|孙盛思|董云鹏|于克诚|程超|张宜宁|辉波
国家大陆演变与早期生命重点实验室,西北大学地质学系,陕西西安 710069