秦岭构造演化史

防灾科技学院防灾科技学院课程名称：大地构造学#任课教师白相东日期：2012年12月7日班号：1050122学号：105012219姓名：穆晓哲秦岭地区俯冲造山作用以扬子板块向北俯冲，导致北秦岭南缘发生造山为代表。扬子板块向北俯冲的时代主要发生在奥陶一志留纪，俯冲作用的时间上限应当不晚于泥盆纪晚期一早石炭世。俯冲造山形成了具有陆缘弧性质的丹凤岛弧。其主要表现如下：3.1.1商丹带北侧秦岭杂岩中分布的同位素年龄为452〜382Ma的俯冲型岛弧花岗岩多为幔壳混源的I型，少数属典型壳源s型。在siO。含量相似时显示其K。o,K。o+Na：0,REE,Th含量和K：O/Na。。比值自南向北的规律增长，反映岩浆岩具有穿弧极性，指示俯冲方向是由南向北的。岛弧南侧弧前沉积岩系中含有来自秦岭杂岩的碎屑（矿物碎屑和片麻岩岩屑），砂岩地球化学性质受到基性火山岩（丹风蛇绿岩）和云斜片麻岩（秦岭杂岩的主要岩性）的双重控制，反映丹风蛇绿岩/岛弧火山岩和秦岭杂岩同为其沉积源岩，是同一岛弧的不同组分。丹风岛弧的构造性质与现代张性弧比较接近，主要表现为发育二郎坪弧后盆地．弧前缺乏大型加积楔，造山带相对狭窄。但是，应该指出的是，上驮板块的应变状态在岛弧发育的不同阶段（尤其在俯冲一碰撞的转化阶段）是变化的。丹风岛弧在早古生代末处于岛弧发育的晚期阶段，此时洋壳的大规模俯冲作用即将结束，区域应力状态发生明显变化．具有强烈的挤压性质。俯冲造山的发育程度与洋盆的大小，一般呈正相关关系。秦岭南部勉略小洋盆和北部二郎坪弧后盆地的关闭虽然伴随一定程度的俯冲作用，但由于洋盆规模较小，俯冲造山作用不十分明显。碰撞造山作用弧一陆碰撞造山秦岭弧一陆碰撞造山，以二郎坪弧后盆地的关闭及北秦岭岛弧与华北板块的碰撞造山为代表。陆一陆碰撞造山包括属于华北板块南缘的北秦岭与南秦岭板块沿着商丹缝合带一线的碰撞造山、南秦岭板块与扬子板块沿着勉略带的碰撞造山。本文主要讨论前者碰撞的时代、方式、过程和碰撞造山带类型。主要的证据包括：①南秦岭泥盆系与下伏地层呈角度不整合，底部砾岩为造山期磨拉石建造，并且可以与祁连山地区的泥盆系底砾岩对比；②蛇绿岩的时代为早古生代。另一种意见认为秦岭地区存在印支期大洋，碰撞造山发生在中生代[9一，主要依据是蛇绿岩的年龄为中生代，南秦岭泥盆纪化石产于外来岩块中，所谓“泥盆纪”的时代为三叠纪。南，北秦岭沿商丹带从洋盆的初始闭合到最终全面碰撞成山，经历了3个主要时期。1）秦岭洋的初始闭合/点接触碰撞（晚泥盆世一中石炭世）。南秦岭志留一泥盆系沉积岩具二元混源特点，南秦岭古生代末俯冲板块发生弯曲上拱和裂陷，丹凤岛弧火山岩j俯冲型花岗岩年龄的上限值（约380Ma）、泥盆纪末与初始碰撞有关的弧前沉积岩系变形和板缘走滑年龄（314,279Ma）、石炭纪板缘拉分盆地的发育等“],反映早古生代末〜晚古生代初南、北秦岭之间的突出地段发生局部小规模碰撞。初始接触碰撞使秦岭洋盆逐渐转化为残余海盆并趋于消失，但没有引发实质性的碰撞造山，而是转入了以局部反复作用的走滑、拉张和挤压变形为特征的板缘变形和残余海盆的发育时期。2）秦岭洋的全面闭合——残余海盆/面接触碰撞。初始碰撞后．北秦岭南缘和内部自石炭纪开始逐渐出现煤系或河流相地层，而南秦岭则以浅海相地层的连续发育为特征，并且一直延续至中三叠世。二郎坪弧后盆地的海相沉积也持续到早三叠世。因此，沉积记录一致反映残余海盆的缓慢充填过程，而不是初始碰撞后即相继发生强烈的挤压一隆升。秦岭地区这一时期花岗岩岩浆括动微弱，投有与全面碰撞造山对应的强烈变形变质作用，也反映这一时期的构造活动相对微弱。造成上述构造态势的区域构造背景是，古特提斯在石炭一二叠纪达到最大扩张期。南秦岭板内拉张型碱性岩浆活动此时加剧（355〜25lMa）,勉略带达到最大扩张时期，并出现洋壳。在总体扩张的背景下南、北秦岭在初始碰撞后减缓了碰撞造山的速度，导致了残余海的长期发育。班号：1050122学号：105012219姓名：穆晓哲残余海盆的最终闭合／整体隆升成山。秦岭地区残余海盆的完全封闭和全面碰撞造山发生在中三叠世末至晚三叠世。其主要依据包括：①南秦岭震旦纪一中三叠世沉积地层为基本连续的海相沉积，其变形协调一致，变质程度均为低绿片岩相，晚三叠世以上全部转为陆相沉积，出现磨拉石建造.变形显著减弱；②震旦一中三叠统地层卷入统一的变形变质，印支期碰撞型花岗岩(245〜2llMa)普遍发育；；3横切缝合带、完全未变形的沙河湾奥长环斑花岗岩锆石U—Pb年龄194.5,195.5Ma,39Ar-40Ar年龄213Ma士2.9Ma，标志著碰撞造山运动的结束。3.3陆内造山作用碰擅造山使华北板块、北秦岭、南秦岭和扬子板块结合成为一个整体。然而，秦岭地区并未由此向着稳定克拉通的方向发展，而是转入了陆内造山作用演化阶段，可分为以下两个主要阶段。1)晚三叠世一早白垩世，秦岭地区发育一系列小型箕状山间断陷盆地和拉分盆地.其中的后造山磨拉石普遍遭受低绿片岩相变质作用和较强的变形。这些盆地的发育与主造山期后持续的会聚作用(陆内俯冲)引起的岩石圈浅一表层的塌陷和平行造山带的走滑有关，反映碰撞期后持续的南北向挤压。进一步的挤压导致上部岩石圈由拉张状态转为收缩状态，形成了一系列的逆冲推覆构造，使基底变质岩系叠覆于晚三叠一早自垩世地层之上。这一时期深部岩石圈处于持续的挤压状态，而浅部地壳则经历了挤压一拉张+平移一挤压的递进变形和应力转换。2)中生代晚期，秦岭岩石圈整体转入强烈伸展状态，沿着秦岭内部主要的断裂带发生广泛的近南北向拉张作用，形成了一系列具拉张性质的晚白垩第三系断陷盆地堆积。这些盆地比晚三叠世一早白垩世山间盆地的规模大，分布广，未变质，变形弱。岩石圈的伸展同时伴随着秦岭北部一大别山一线的大规模花岗岩侵入和有关的成矿作用。在地貌上，秦岭再次强烈隆升，形成现代秦岭山脉及相关盆地的雏形，使现代秦岭主峰自中自垩世以来相对隆升幅度选12km以上。纵观秦岭地区造山类型和造山演化史可以看出，秦岭地区自古生代以来随着由板块构造体制到陆内构造体制的复杂转化，经历了多次、多种类型造山作用的复合叠加，仅仅根据板块理论，用单一造山作用不能对秦岭的演化历史做出完整的解释。与经典板块构造的造山理论相比，即使在古生代一早中生代板块构造体制阶段.秦岭造山作用的总体框架虽然就总体而言可以在板块构造的造山模型中得到解释，但在造山细节过程和特征上也存在很大差异。这是与古特提斯东部构造域独特的构造背景有关的。四秦岭造山运动的结论秦岭与华北陆块之间存在明显的地球化学边界，北秦岭具有明显高的初始WNd(t)值和Pb同位素比值特征，区别于明显低初始WNd(t)值和Pb同位素比值特征的华北陆块，并不同于扬子地幔同位素组成，是2000Ma左右形成于华北陆块外侧洋岛基础上的独立微陆块。地球化学边界反映了早元古代洋、陆地幔分异界线。1600Ma左右，秦岭古洋盆向华北陆块俯冲消减，秦岭首次拼接于华北陆块。1300Ma开始扩张裂解,，形成宽坪小洋盆，并于1000Ma消减闭合，北秦岭块体与华北块体再次对接，同时，南侧可能与南秦岭陆块群中的陡岭微陆块拼接。)北秦岭陆块经历2200〜1800Ma和1400〜900Ma,两次主要的地壳生长，分别以垂向加积增生和侧向加积增生为主要机制。1000Ma左右，华北、北秦岭与扬子块体群临近，北秦岭与扬子块体群之间的洋盆向北俯冲消减，导致扬子陆块群总体向北秦岭会聚靠拢，并有个别陆块与北秦岭发生碰撞，扬子陆块群之间总体则呈现扩张离散状态。参考文献班号：1050122学号：105012219姓名：穆晓哲【1】崔智林，孙勇，王学仁.1995.秦岭丹凤蛇绿岩带放射虫的发现及其地质意义.科学通报，40(18)1686〜