中生代龙门山逆冲推覆带的构造演化

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龙门山逆冲推覆带呈NE走向展布于青藏高原东缘,分隔西部的松潘-甘孜褶皱带和东部的四川盆地,因其极陡的地势、强烈的地震活动和丰富的构造现象而成为全世界的研究热点。同时,作为一个典型的复合型造山带,龙门山不仅经历了中生代陆内造山事件,还记录了新生代改造,现今的构造格架表现为强烈逆冲推覆的薄皮构造和基底卷入变形的“厚皮构造”。研究中生代龙门山逆冲推覆带的构造演化过程,对理解陆内造山机制、高原隆升的动力学机制及薄皮构造和厚皮构造的相应机制都具有重要意义。  龙门山逆冲推覆带由三条主干逆冲断裂带组成,由SE至NW分别为安县-灌县断裂带、北川-映秀断裂带及汶川-茂汶断裂带。在详细野外构造观察基础上,我们在汶川-茂汶断裂带以西识别出一条劈理直立带,将龙门山逆冲推覆带分为东部带和西部带:东部带面理、轴面劈理等都倾向NW,面理上发育NW-SE向矿物拉伸线理,所有运动学标识都指示上部向SE的剪切变形;西部带面理、轴面劈理等面状构造倾向SE,面理上同样发育NW-SE向的矿物拉伸线理,而运动学指向都指示上部向NW(N)的剪切变形。东部带与西部带构造几何学对称,但运动学特征相反,共同形成一个似花状构造,为典型的薄皮构造。龙门山逆冲推覆带内并不发育水平线理,不支持韧性走滑的观点。  根据变形级别和变形层次,以龙门山三条主干断裂和劈理直立带为边界,将东部带由SE向NW进一步划分为原地系统、相对原地系统、相对外来系统和外来系统四个构造单元。原地系统位于安县-灌县以东,主要由侏罗-白垩纪地层组成,为一套宽缓褶皱;相对原地系统位于安县-灌县断裂与北川-映秀断裂之间,主要由强烈褶皱变形的晚三叠世地层组成,局部地区发育轴面劈理,指示了该系统向SE逆冲推覆于原地系统之上;相对外来系统主体由位于映秀-北川断裂和汶川-茂汶断裂之间的古生代地层组成,还包含逆冲推覆于相对原地系统上的飞来峰等外来岩块,面理和轴面劈理广泛发育,显示较原地系统更深的变形层次;外来系统位于汶川-茂汶断裂和劈理直立带之间,该单元经历了高绿片岩相至低角闪岩相变质作用,为龙门山逆冲推覆带变质级别最高的单元,内部变形层次递渐变化指示其整体为一向SE倒转的背形构造;该单元同样向SE逆冲推覆于相对外来系统之上。  通过地层孢粉年代对龙门山中段塘坝子飞来峰的地层接触关系重新厘定后,根据地层卷入变形关系、四川周缘前陆盆地沉积特征和同构造岩体锆石U-Pb年代学将这期主变形期时间限定在早中生代219Ma左右。  龙门山逆冲推覆带中段彭灌杂岩位于东部带区域,在杂岩体NW缘发育一条韧性的强应变带,其构造几何学特征表现为NW向陡倾的面理及面理上发育的NW-SE线理,岩石剪切变形相关的运动学指示具有上部NW剪切的特点,明显不同于东部带上部向SE剪切的运动学特征,为后期构造叠加事件。结合前人研究成果,上部向NW剪切变形可以解释为拆离正断层,其在整个松潘-甘孜褶皱带东南缘新元古代基底西北缘稳定发育。构造解析、磁化率各向异性、岩相学显微特征和重力模拟表明彭灌杂岩由向东逆冲的经历韧性变形的基底岩片和下盘未变形的基底杂岩组成,基底岩片逆冲挤出过程中产生NW缘的正断作用。重力模拟还表明,基底岩片逆冲叠置的几何形态在彭灌杂岩西部的松潘-甘孜褶皱带内部以盲断的形式也稳定存在。本文工作和前人研究成果表明,杂岩体NW缘向NW的正断拆离和杂岩体SE缘向SE的逆冲均发生在晚中生代166-120Ma之间,可能对应基底岩片逆冲叠置的时间。  龙门山逆冲推覆带远离大型板块边界,未见任何与蛇绿岩相关的基性超基性物质,同时也缺乏高级变质作用、岛弧岩浆作用,应该为典型的陆内造山带。通过区域对比研究认为,龙门山作为扬子板块NW缘,经历早中生代以前的广泛伸展裂陷后,在接受物质沉积的同时发生岩石圈减薄,成为理想的陆内薄弱带。早中生代在古特提斯洋闭合的远程效应下,扬子基底沿陆内薄弱带向西北方向发生消减。在这一过程中,卷入消减部位的沉积盖层向SE逆冲至浅表,进而形成同期向NW的反冲作用,用典型的薄皮构造可以很好地解释这一构造过程。晚中生代,在拉萨块体向欧亚大陆碰撞拼贴的远程效应下,松潘-甘孜(扬子)基底岩片向SE挤出,并在挤出过程中产生SE缘的逆冲和NW缘的正断,构成龙门山逆冲推覆带所出露的一系列的基底杂岩;松潘-甘孜褶皱带内基底岩片逆冲叠置,造成早期地壳增厚,为基底岩片卷入变形的薄皮构造。
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