曾廣乾, 陳柏林, 申景輝, 高 允

撫州盆地晚中生代?新生代構(gòu)造變形特征、形成背景及地質(zhì)意義

曾廣乾1, 2, 3, 陳柏林1, 2*, 申景輝1, 2, 高 允1, 2

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081; 2.自然資源部 古地磁與古構(gòu)造重建重點實驗室, 北京 100081; 3.湖南省地質(zhì)調(diào)查院, 湖南 長沙 410016)

撫州盆地是疊加在贛杭構(gòu)造帶上的一個NE向晚白堊世?古近紀(jì)陸相斷陷盆地。通過對盆地內(nèi)不同產(chǎn)狀與運動學(xué)性質(zhì)的小型斷裂、節(jié)理和褶皺的構(gòu)造解析, 識別出三期構(gòu)造應(yīng)力場, 并結(jié)合中新生代中國東部構(gòu)造演化背景, 厘定盆地構(gòu)造變形序列及其動力學(xué)背景: 第一期NW-SE向引張為成盆期同構(gòu)造伸展, 可能與古太平洋板塊俯沖過程中的板片后撤引發(fā)的弧后擴張作用有關(guān); 第二期NNW-近SN向擠壓控制了新余組的沉積, 可能與古近紀(jì)早期印度板塊北向運移與歐亞大陸間的碰撞作用有關(guān); 第三期NE-SW向擠壓事件可能與贛江斷裂帶右行走滑所派生的局部擠壓應(yīng)力場有關(guān), 其動力背景可能為古近紀(jì)中晚期印度板塊對歐亞板塊碰撞引發(fā)青藏高原物質(zhì)向東逃逸。綜合前人研究資料, 推斷相山鈾礦田內(nèi)的NE向鄒家山?石洞斷裂并非導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造, 可能形成于古近紀(jì)早期的NNW-近SN向擠壓作用, 屬成礦后構(gòu)造。相山地區(qū)晚白堊世?古近紀(jì)早期的快速隆升及東西部的差異隆升是這一時期以斷陷紅盆為標(biāo)志的地殼伸展與重力均衡調(diào)整作用的結(jié)果, 撫州盆地現(xiàn)今的展布格局可能為晚期NE向構(gòu)造擠壓導(dǎo)致的地塊差異隆升剝蝕所控制。

中新生代; 構(gòu)造變形; 構(gòu)造應(yīng)力場; 鈾成礦; 撫州盆地

0 引 言

華南東部發(fā)育大量中、新生代盆地, 因其蘊含特殊的大地構(gòu)造與區(qū)域成礦意義而受到廣泛關(guān)注(余心起等, 2003, 2005; 舒良樹等, 2004; 張岳橋等, 2004; 江新勝等, 2006; Shu et al., 2007, 2009; 孟立豐, 2012; 郭福生等, 2013)。前人多從盆地性質(zhì)、充填序列、古地磁、古生物等方面對這些中、新生代盆地進(jìn)行分析(Gilder et al., 1991, 1996, 1999; 王保貴等, 1994; 森永速男等, 1999; Li et al., 2016; 李祥輝等, 2018; 巫建華等, 2019; 曹銳等, 2019), 部分學(xué)者對其構(gòu)造變形序列及形成背景進(jìn)行了有益的探討(張進(jìn)等, 2010; 張岳橋等, 2012; Li et al., 2012, 2014a, 2014b; 柏道遠(yuǎn)等, 2013a, 2013b, 2015; Xu et al., 2016)。然而, 由于這些盆地所處大地構(gòu)造位置和邊界條件的差異, 其構(gòu)造變形與形成演化不盡相同, 因此對不同盆地構(gòu)造變形序列的厘定顯得尤為重要。

前人研究表明, 華南白堊紀(jì)熱液型鈾成礦作用與陸相紅盆形成演化之間具有緊密的時空伴生關(guān)系(陳祖伊等, 1983; 陳躍輝等, 1997; 胡瑞忠等, 2004, 2007), 對陸相紅盆的構(gòu)造變形研究, 可以從另一個角度為解釋熱液型鈾成礦作用相關(guān)問題提供新的線索。本文以“熱液型鈾礦成礦動力學(xué)和構(gòu)造空間約束研究”項目為依托, 對相山鈾礦田北西側(cè)的撫州盆地進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究, 厘定了變形序列, 探討了構(gòu)造變形的動力學(xué)背景。以期為中、新生代區(qū)域構(gòu)造演化提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料, 并為構(gòu)造與鈾成礦耦合關(guān)系研究提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

撫州盆地處于揚子克拉通與華夏地塊的結(jié)合部位, 贛杭斷裂控制其北界(圖1a)。撫州盆地系晚白堊世?古近紀(jì)斷陷盆地, (殘留)盆地呈北東?南西向展布, 南西段較窄而北東段開闊, 長約200 km, 寬10～30 km,面積約為3081 km2(陳留勤等, 2013)。盆地北西緣上白堊統(tǒng)以遂川?德興斷裂(F2)與前白堊紀(jì)地層接觸, 而南東緣二者以角度不整合接觸, 具有白堊紀(jì)盆地常見的“東斷西超”或“西斷東超”(Shu et al., 2009)的幾何形態(tài)(圖1b), 剖面上呈半地塹式或箕狀。

盆地周邊出露新元古代與南華紀(jì)基底地層, 為一套淺變質(zhì)的砂泥質(zhì)巖系, 經(jīng)歷多期變質(zhì)、變形作用。沉積蓋層包括泥盆紀(jì)?石炭紀(jì)云山組石英砂巖、晚三疊世安源群砂巖和粉砂巖(夾薄煤層)、侏羅紀(jì)和早白堊世火山?碎屑巖。盆地內(nèi)部上白堊統(tǒng)與下伏巖系均呈角度不整合接觸, 反映早晚白堊世之交存在一期擠壓事件(Lapierre et al., 1997; Charvet et al., 1999; Li et al., 2014b)。上白堊統(tǒng)自下而上可分為3個組, 即河口組(K2)、塘邊組(K2)、蓮荷組(K2), 為一套沖積相?河流相復(fù)成分砂礫巖建造(圖2)。受控盆正斷層傾向下滑引起的基底掀斜影響, 上白堊統(tǒng)巖層總體呈低角度傾向北西的單斜構(gòu)造, 且沉積時代自南東向北西變年輕, 反映沉積中心不斷向主構(gòu)造帶遷移(舒良樹等, 2004)。古近系新余組(E1)零星分布, 局限于崇仁縣城南東、盆地西南戴坊等地, 為一套淡水湖相復(fù)成分砂礫巖建造, 巖層近水平, 與下伏上白堊統(tǒng)呈低角度不整合接觸。

盆地周緣志留紀(jì)、中侏羅世、早白堊世花崗巖發(fā)育, 前二者分別為加里東運動和早燕山運動在本區(qū)的巖漿記錄, 而后者為早白堊世旋回火山噴發(fā)期后的次火山巖侵入, 巖性主要為花崗斑巖和似斑狀花崗巖(楊水源等, 2013; 陳正樂等, 2013)。在紅盆東側(cè)產(chǎn)出著名的相山鈾礦田。

2 構(gòu)造形變及應(yīng)力方向分析

構(gòu)造應(yīng)力研究以地質(zhì)分析為基礎(chǔ), 不同的構(gòu)造形跡承載特定的構(gòu)造事件信息(曾廣乾等, 2019)。充分利用豐富的地質(zhì)現(xiàn)象以分析目標(biāo)區(qū)構(gòu)造應(yīng)力是目前最直接、最可靠的方法(唐永等, 2015)。本次構(gòu)造應(yīng)力分析利用地表褶皺、斷裂(節(jié)理)及其次生構(gòu)造等, 綜合分析, 構(gòu)建撫州盆地古構(gòu)造應(yīng)力場, 恢復(fù)其時空演化。各觀測點位置見圖1。

2.1 褶皺恢復(fù)構(gòu)造應(yīng)力

褶皺在空間的位態(tài)取決于軸面和樞紐的產(chǎn)狀, 利用三端元分類可將褶皺分為7種類型。在古應(yīng)力分析中, 一般將褶皺簡單地劃分為兩種類型, 即軸面近直立和軸面傾斜褶皺。由于軸面傾角近直立的縱彎褶皺受剪切作用相對較小, 褶皺樞紐垂直最大主壓應(yīng)力方向, 故可用于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力分析(唐永等, 2015)。

撫州盆地上白堊統(tǒng)總體為朝北西緩傾的單斜層, 褶皺構(gòu)造不甚發(fā)育。通過詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查, 并結(jié)合前人已有的地質(zhì)記錄, 在盆地內(nèi)兩地識別出NEE向褶皺, 分別為展坪南側(cè)(D58?D61)和鹿岡南東(D73?D74), 另測得若干近EW向巖層產(chǎn)狀, 但并未發(fā)育全形褶皺, 反映NEE-近EW向褶皺作用的疊加改造。

D58?D61等點處測得上白堊統(tǒng)巖層產(chǎn)狀分別為80°～85°/SE13°～25°(北翼)、80°～87°/NW12°～23°(南翼), 樞紐產(chǎn)狀為263°/SWW2°(圖1c, 圖3)。從數(shù)據(jù)分析來看, 這些褶皺兩翼優(yōu)勢產(chǎn)狀傾角均小于25°, 褶皺的軸面近直立, 說明兩翼較為平緩, 呈現(xiàn)對稱褶皺態(tài)勢, 能夠較好地記錄形成時期的構(gòu)造應(yīng)力場特征。同時在D59、D60點處發(fā)育受層面控制、與層理斜交的層間劈理(圖3b、c)和順層摩擦鏡面, 指示巖層頂面朝向斜核部的滑動, 反映褶皺形成于縱彎褶皺機制。D73?D74點處獲得上白堊統(tǒng)巖層優(yōu)勢產(chǎn)狀分別為76°～96°/SE14°～22°(北翼)、346°～10°/ NW13°～25°(南翼), 樞紐產(chǎn)狀為84°/NEE1° (圖1d), 亦為NEE向直立水平褶皺。兩處NEE向褶皺的發(fā)育, 揭示研究區(qū)晚白堊世成盆后經(jīng)歷過NNW-近SN向擠壓應(yīng)力場作用。

2.2 斷裂恢復(fù)構(gòu)造應(yīng)力

根據(jù)庫倫?納維葉準(zhǔn)則(曾佐勛等, 2008), 斷裂最大主應(yīng)力方向按斷層面法線和擦痕確定的平面內(nèi)與擦痕30°夾角取向。撫州盆地上白堊統(tǒng)中小斷裂較為發(fā)育, 在結(jié)構(gòu)面留下擦痕、階步, 并于旁側(cè)或斷層帶內(nèi)派生次級構(gòu)造, 為利用斷裂指示應(yīng)力方向提供了依據(jù)。

D24點: 位于盆地北西端展坪南西側(cè), 為新開挖公路壁, 出露地層為塘邊組。點處發(fā)育兩組小斷裂(圖1e, 圖4a、b)。第一組為NEE向陡傾斷裂f1, 產(chǎn)狀87°/NW70°, 摩擦鏡面上見順傾向擦痕線理, 斷裂旁側(cè)巖層牽引構(gòu)造指示為逆沖性質(zhì)(圖4c), 反映NNW-近SN向擠壓應(yīng)力作用。第二組為NE向斷裂f2, 發(fā)育多條, 具上陡下緩的“犁式”特征, 其下部產(chǎn)狀為60°/NW24°, 正斷錯移巖層達(dá)1 m視斷距, 指示一期NW-SE向伸展的應(yīng)力事件存在。

F1. 潘橋?紫云山斷裂; F2. 遂川?德興斷裂; F3. 鄒家山?石洞斷裂; F4. 桃源?石莊斷裂; F5. 撫州?寧都斷裂; F6. 徜坑?芙蓉山斷裂。

圖2 撫州盆地、沅麻盆地與黃山盆地區(qū)域地層柱及古構(gòu)造應(yīng)力場演替歷史

圖3 D58?D61點NEE向褶皺構(gòu)造

D40點: 位于盆地中部崇仁縣城, 于新開公路巖壁見上白堊統(tǒng)塘邊組與古近系新余組角度不整合, 塘邊組巖層產(chǎn)狀總體為350°/SW25°, 而新余組近水平。發(fā)育一NNW向斷裂(圖1f, 圖5), 產(chǎn)狀349°/NE44°, 為古近系新余組沉積期同沉積斷裂。主要依據(jù)有: ①斷裂向上未切割古近系; ②下白堊統(tǒng)斷距達(dá)50 m, 而斷裂延長線兩側(cè)古近系“錯距”僅數(shù)米; ③古近系底部巖層傾向斷裂, 而往上近水平, 受斷裂同沉積控制明顯。斷裂摩擦鏡面上見順傾向擦痕線理, 且剪切派生劈理與主滑移面的角度關(guān)系指示其為正斷性質(zhì)(圖5c、d)。綜上, 該斷裂形成于古近紀(jì)早期, 指示這一時期NNW向擠壓、NEE向伸展的應(yīng)力狀態(tài)。

D72點: 位于盆地南西端鹿岡南東側(cè), 于公路巖壁上見河口組良好露頭, 巖層產(chǎn)狀0°/E35°。見一NEE向逆?平移斷裂, 產(chǎn)狀87°/SE84°, 斷面陡立平直光滑, 具走滑斷裂特征(圖1g, 圖6)。斷裂旁側(cè)發(fā)育數(shù)條次級裂隙, 產(chǎn)狀15°/SE42°, 與主裂面真夾角約75°, 被主斷裂左行錯移, 且部分次級裂隙近主斷裂端被拉伸變寬, 推斷為主斷裂剪切所派生的里德爾剪裂(R￠)(Bartlett et al., 1981)。利用吳氏網(wǎng)投影, 求得該斷裂形成時的主應(yīng)力: σ1方位為209°/SW23°, σ2方位為94°/SE41°, σ3方位為333°/NW30°。

D85點: 位于盆地中部桃源東側(cè), 在桃源?石莊斷裂(F4)東緣發(fā)育一NW向逆斷裂, 呈舒緩波狀, 測得產(chǎn)狀330°/SW22°(圖1h, 圖7)。地表所見斷裂下盤為上白堊統(tǒng)河口組, 上盤河口組與上三疊統(tǒng)紫家河組呈角度不整合接觸。桃源?石莊斷裂為區(qū)內(nèi)較大的NW向斷裂, 其分割前寒武紀(jì)與中生代地層, 在桃源一帶斷裂東側(cè)上白堊統(tǒng)巖層走向與斷裂呈大角度相交, 表明該斷裂不具控盆屬性而形成于紅盆之后。從D85點斷裂產(chǎn)狀與性質(zhì)分析, 點處NW向逆斷裂應(yīng)為桃源?石莊斷裂的次級斷裂, 反映紅盆成盆之后存在一期NE向擠壓事件。

D88點: 位于盆地南西段山碭南東側(cè), 發(fā)育數(shù)條NE向正斷裂(圖1i, 圖8a、b), 以平緩者居多, 少數(shù)較陡, 除圖8中最東側(cè)斷裂具較大斷距外, 其他斷裂均無明顯位移。東側(cè)斷裂產(chǎn)狀為50°/SE28°, 正斷錯移地層約30 m(視斷距), 并于上盤形成牽引褶皺。斷裂正滑剪切形成一組近水平劈理, 且造成礫石沿劈理面定向排列(圖8c、d)。

D89點: 位于盆地南西段山碭南東側(cè), 于公路壁見塘邊組良好露頭, 地層總體產(chǎn)狀80°/NW12°。發(fā)育一組共軛斷裂系(圖1j, 圖9a、b), 測得斷裂產(chǎn)狀分別為45°/SE61°、40°～50°/NW56°～70°。其中前者發(fā)育牽引變形, 視斷距1～2 m, 后者斷面見順傾向擦痕線理, 斷面產(chǎn)狀變陡處所充填石英脈急劇變寬(圖9c), 亦指示正斷特征, 視斷距十厘米至數(shù)十厘米。該組共軛斷裂系的發(fā)育指示一期NW-SE向引張應(yīng)力場的存在。

圖4 D24點NEE向逆斷裂與NE向正斷裂

圖5 D40點NNW向正斷裂

圖6 D72點NEE向逆?平移斷裂

圖7 D85點NW向逆斷裂

D87點: 位于盆地南西段湖溪北西側(cè), 于河口組中發(fā)育一NE向斷裂(圖1k, 圖10a), 斷面產(chǎn)狀為38°/SE82°, 其上發(fā)育擦痕與正階步, 線理產(chǎn)狀朝南西以50°側(cè)伏, 指示逆沖兼左行走滑性質(zhì)。通過吳氏網(wǎng)投影求得斷裂形成時的主應(yīng)力: σ1方位為172°/SE36°, σ2方位為45°/NE40°, σ3方位為286°/NW30°。

D83點: 位于盆地南西段山碭南側(cè), 塘邊組中發(fā)育一組NEE向斷裂(圖1l, 圖10b), 優(yōu)勢產(chǎn)狀為86°/NW78°, 斷裂產(chǎn)狀變陡處, 破碎帶寬度明顯變大, 指示為逆沖性質(zhì)。

D91點: 位于盆地南西段公溪北側(cè), 河口組中發(fā)育一NE向正斷裂(圖1n, 圖10c), 斷面產(chǎn)狀為45°/NW80°, 其上盤巖層相對下盤正向斷滑約1.5 m, 指示一期NW-SE向伸展事件。

D78點: 位于盆地南西段戴坊北西側(cè), 于蓮荷組中發(fā)育一組NEE-EW向斷裂(圖1m, 圖10d、e), 斷面產(chǎn)狀為70°～90°/SE12°～78°, 斷裂破碎帶內(nèi)充填石英細(xì)脈, 根據(jù)脈體的寬窄變化及下部兩條斷裂的斜列方式, 判斷該組斷裂兼具逆沖與右行走滑特征。

D41點: 位于盆地中部崇仁縣城, 于塘邊組中發(fā)育一組NNW-NNE向斷裂(圖1o, 圖10f), 斷面產(chǎn)狀350°～8°/NE-SE43°～53°, 斷裂上下盤均發(fā)育牽引變形, 指示其為正斷性質(zhì)。

圖8 D88點NE向正斷裂

圖9 D89點NE向正斷裂

(a) D87點NE向裂面上擦痕與正階步指示逆沖兼左行走滑; (b) D83點NEE向逆斷裂; (c) D91點NE向正斷裂; (d, e) D78點NEE-EW向平移?逆斷裂; (f) D41點NWW-NNE向正斷裂; (g) D62點NNW向右行走滑斷裂(節(jié)理); (h) D57點NE向正斷裂(節(jié)理)。

D62點: 位于盆地北西段龍溪北西側(cè), 在塘邊組中發(fā)育一NNW向小斷裂(節(jié)理)(圖1p, 圖10g), 斷面產(chǎn)狀350°/SW80°, 斷面陡立平直, 斷裂剪切帶內(nèi)發(fā)育一組劈理, 其與斷裂的夾角關(guān)系指示為右行走滑性質(zhì)。

D57點: 位于盆地中部崇仁縣城南側(cè), 該處塘邊組中發(fā)育一NE向小斷裂(節(jié)理)(圖1q, 圖10h), 斷面產(chǎn)狀為20°/SE79°, 破碎帶在斷裂變陡處急劇變寬, 指示其正斷特征。

2.3 構(gòu)造應(yīng)力期次

上述發(fā)育于上白堊統(tǒng)中不同產(chǎn)狀特征與運動學(xué)性質(zhì)的小型斷裂、節(jié)理及褶皺反映了撫州盆地不同構(gòu)造階段區(qū)域或局部應(yīng)力背景的變化。圖1集中表示了各觀測點地質(zhì)要素所恢復(fù)的區(qū)域(或局部)最大擠壓應(yīng)力(或引張應(yīng)力)。各點構(gòu)造變形所反映的主應(yīng)力可歸納為三個方向: ①NW-SE向引張。包括D24(f2斷裂)、D57、D88、D89和D91等點; ②NNW-近SN向擠壓。具體包括D58?D61、D24(f1斷裂)、D40、D41、D73?D74、D78、D83和D87等點;③NE-SW向擠壓。包括D62、D72和D85等點。

晚白堊世期間華南為伸展構(gòu)造體制, 以發(fā)育大量沉積斷陷盆地為特征, 盆地長軸和地層展布多呈NE-SW方向(余心起等, 2003; 舒良樹等, 2004; 徐先兵, 2011)。撫州盆地充填序列表明, 上白堊統(tǒng)為連續(xù)伸展沉積(圖2), 盆地內(nèi)識別出的NW-SE向引張應(yīng)力場, 與控盆邊界斷裂總體走向垂直, 即與沉積斷陷期引張應(yīng)力場方向相一致, 應(yīng)該是成盆期同構(gòu)造伸展作用的反映。前已述及, D40點NNW向正斷裂控制了古近系新余組沉積, 表明NNW-近SN向擠壓事件發(fā)生于古近紀(jì)早期。考慮到晚白堊世期間不存在擠壓事件, 同時綜合前人對其他晚白堊世紅盆古構(gòu)造應(yīng)力場演替歷史的研究, 我們認(rèn)為將NE-SW向擠壓歸為最晚期構(gòu)造變形更加合適。

3 討 論

3.1 撫州盆地中新生代構(gòu)造變形的動力背景

華南中新生代構(gòu)造演化受太平洋構(gòu)造域和特提斯洋構(gòu)造域的聯(lián)合控制(Ren et al., 2002; 梁承華等, 2019)。晚白堊世早期, 隨著以上、下白堊統(tǒng)間角度不整合為標(biāo)志的擠壓變形事件的結(jié)束, 華南大陸全面進(jìn)入地殼伸展階段(Li et al., 2014b)。在NW-SE向伸展應(yīng)力場作用下, 在沿海地區(qū)形成一系列NE-SW走向斷陷盆地, 并伴隨大規(guī)模鎂鐵質(zhì)?超鎂鐵質(zhì)巖漿侵入和火山作用(Li, 2000; Zhou and Li, 2000; Zhou et al., 2006; Shu et al., 2009)。以撫州盆地為代表的晚白堊世斷陷盆地伸展方向與古太平洋板塊晚白堊世的NW-NNW俯沖方向近一致(Koppers et al., 2001, 2003; Sun et al., 2007), 暗示二者之間存在必然的聯(lián)系。同時注意到晚白堊世A型花崗巖和雙峰式侵入/火山巖等巖漿巖多具島弧性質(zhì)(Qiu et al., 2004; Chen et al., 2008; Yang et al., 2012), 且展現(xiàn)出從內(nèi)陸向沿海逐漸變年輕的遷移規(guī)律(Yui et al., 2009), 表明它們的形成與古太平洋板塊朝北西向歐亞板塊之下的俯沖作用密切相關(guān)。研究表明在85 Ma前后, 古太平洋板塊俯沖角度由早期的10°左右逐漸轉(zhuǎn)變成約80°(Zhou and Li, 2000), 筆者認(rèn)為華南東南部晚白堊世這一期地殼伸展事件與古太平洋板塊俯沖過程中的高角度俯沖或板片后撤引發(fā)的弧后擴張作用有關(guān)(圖11)。

萬天豐和朱鴻(2002)、萬天豐(2004)指出從早白堊世中期開始至古近紀(jì)早期(四川期晚期, 135～52 Ma), 由于印度板塊北側(cè)的新特提斯洋殼向歐亞大陸之下的近正向俯沖, 中國東部各地塊持續(xù)向北運移達(dá)緯度十余度。至晚白堊世, 因印度板塊北側(cè)洋殼向歐亞大陸進(jìn)一步下插的難度增大, 板塊向北運移速度降至10 cm/a, 由此發(fā)生印度板塊與歐亞大陸之間的軟碰撞(Klootwijk et al., 1992)。這一時期中國東部構(gòu)造應(yīng)力場的最大主壓應(yīng)力方向為近SN向。Koppers et al.(2001, 2003)、Sun et al.(2007)通過對太平洋海山島鏈的時空分布研究, 揭示太平洋板塊的漂移方向曾經(jīng)發(fā)生多次轉(zhuǎn)折, 其中100～43 Ma太平洋板塊向NW-NNW俯沖于歐亞板塊之下。Yang(2013)提出歐亞板塊東側(cè)的Okhotomorsk地塊在繼晚白堊世早期朝NW向華南地塊俯沖、碰撞之后, 89～77 Ma沿著東亞邊界以NNW向飄移, 并在東亞邊緣形成與San Andreas斷裂體系相似的左旋大陸轉(zhuǎn)換邊界?？紤]到太平洋板塊和Okhotomorsk地塊的俯沖方向與東亞邊界呈小角度相交, 且撫州盆地上白堊統(tǒng)為連續(xù)沉積, 我們認(rèn)為上述板塊構(gòu)造過程對中國東部產(chǎn)生的正向擠壓作用應(yīng)該較小。由此, 我們將撫州盆地古近紀(jì)早期NNW-近SN向擠壓事件的主要動力學(xué)背景歸結(jié)為印度板塊向北運移與歐亞大陸間的碰撞作用(圖12a、b)。NNW-近SN向擠壓應(yīng)力終止了晚白堊世的地殼伸展過程, 這期擠壓事件在粵北南雄盆地內(nèi)也有記錄。張族坤等(2019)通過對南雄盆地沉積相和物源變化的研究, 認(rèn)為盆地形成和演化經(jīng)歷了一個由擴張到萎縮的過程, 反映了在晚白堊世?古近紀(jì)華南東部區(qū)域經(jīng)歷了由伸展向擠壓的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換, 轉(zhuǎn)換時間為古新世中晚期(約60 Ma)。

圖11 晚白堊世華夏地塊地殼伸展示意圖及動力學(xué)模型(據(jù)Li et al., 2020修改)

撫州盆地上白堊統(tǒng)中記錄的晚期NE向擠壓事件, 在中國東部白堊紀(jì)盆地中普遍被識別, 如渤海盆地(Allen et al., 1997)、膠萊盆地(Zhang et al., 2003; 申文杰等, 2020)、沅麻盆地(張進(jìn)等, 2010; 張岳橋等, 2012; Li et al., 2012, 2014b; 柏道遠(yuǎn)等, 2015)、黃山盆地(Xu et al., 2016)和浙江西部白堊紀(jì)盆地(Li et al., 2014a)。43 Ma左右太平洋板塊俯沖方向由NNW向NW轉(zhuǎn)變(Koppers et al., 2001, 2003; Sun et al., 2007), 晚期擠壓應(yīng)力場方向與太平洋板塊的俯沖方向呈大角度相交, 暗示它應(yīng)與太平洋板塊的俯沖作用無關(guān)。Yin(2010)、張岳橋等(2012)、Li et al.(2012, 2014b)、Xu et al.(2016)認(rèn)為NE向擠壓與古近紀(jì)晚期(漸新世)印度?歐亞大陸的俯沖和碰撞有關(guān)。張進(jìn)等(2010)、柏道遠(yuǎn)等(2015)則認(rèn)為該期擠壓變形的動力學(xué)背景為古近紀(jì)中期(中新世前后)印度?歐亞板塊的碰撞致使亞洲東部形成一系列右行走滑斷裂并派生NE向擠壓。萬天豐和朱鴻(2002)、Aitchison and Davis(2001)的研究成果表明印度板塊在華北期(52～23.3 Ma)發(fā)生與歐亞板塊的硬碰撞, 但對于放射蟲的研究表明二者之間新特提斯洋殼消失的真正時間在漸新世末期(Aitchison and Davis, 2001), 由此青藏高原物質(zhì)發(fā)生大規(guī)模的向東側(cè)向擠出(構(gòu)造逃逸), 形成對華南東部的強烈東向擠壓。在此動力體制下亞洲東部先存NNE向斷裂普遍發(fā)生右行走滑, 如日本海東西緣斷裂(Jolivet et al., 1994)、遼河?伊通?依蘭斷裂(萬天豐, 1993; 李宏偉和許坤, 2001)、郯廬斷裂(Gilder et al., 1999)和溆浦?靖州斷裂、通道?安化斷裂(柏道遠(yuǎn)等, 2014)等。同樣受這一動力學(xué)體制影響, 撫州盆地西側(cè)的NNE向贛江斷裂帶(鄧平等, 2003)亦強烈右行走滑, 進(jìn)而派生NE向局部擠壓應(yīng)力場, 可能是紅盆晚期變形的動力來源(圖12c、d)。古近紀(jì)中晚期NE-SW向擠壓應(yīng)力場還導(dǎo)致江漢盆地、珠江三角洲盆地古近系發(fā)生強烈沖斷、褶皺, 并被新近系角度不整合覆蓋(劉景彥等, 2009; Shinn et al., 2010)。

各地塊或板塊代號: A. 中朝板塊; B. 華南板塊(包括揚子與華夏板塊); C. 哈薩克斯坦板塊; D. 準(zhǔn)噶爾板塊; E. 塔里木地塊; F. 柴達(dá)木地塊; G. 昆侖地塊; H. 羌塘地塊; I. 岡底斯地塊; J. 喜馬拉雅地塊; K. 印度板塊; L. 思茅?印度支那板塊; M. 保山?中緬馬蘇地塊; N. 太平洋板塊; O. 菲律賓海板塊; P. 興安嶺?蒙古?天山褶皺帶; Q. 澳大利亞板塊; R. 伊佐奈歧板塊; S. 新特提斯洋板塊。

3.2 鄒家山?石洞斷裂與鈾成礦

魏祥榮等(2006)認(rèn)為鄒家山?石洞斷裂是深切基底的區(qū)域性NE向走滑斷裂(圖13a), 主斷裂和旁側(cè)次級斷裂均為容礦構(gòu)造。胡榮泉等(2013)認(rèn)為鄒家山?石洞斷裂是由基底NE向深大斷裂向蓋層發(fā)展起來的一個分支, 并認(rèn)為該斷裂是導(dǎo)礦構(gòu)造, 而將容礦構(gòu)造劃歸為其旁側(cè)的次級斷裂。張萬良(2014)則提出鈾礦體并不產(chǎn)于鄒家山?石洞斷裂本身, 斷裂沒有控制礦體幾何形態(tài), 不是礦質(zhì)直接充填或交代的地質(zhì)構(gòu)造單元, 因此不具成礦構(gòu)造的特點。并根據(jù)該斷裂在地形上與溝谷疊合、遙感線性影像清晰、斷裂構(gòu)造巖產(chǎn)出斷層泥以及沿線溫泉分布等一系列特征, 認(rèn)為其是新構(gòu)造時期(新近紀(jì)?第四紀(jì))形成的左行平移正斷裂, 屬礦后構(gòu)造。陳柏林(2020)總結(jié)了鄒家山鈾礦床的控礦構(gòu)造特征, 認(rèn)為礦帶受空間上NEE向左行正斷的隱性剪切面構(gòu)造控制(圖13b), 這個運動學(xué)特征與NE向鄒家山?石洞主斷裂左行走滑運動學(xué)相矛盾, 所以成礦時鄒家山?石洞斷裂還不存在, 即沒有貫通。相山地區(qū)鈾成礦時代在100 Ma左右(夏毓亮, 2019), 成礦之后存在一期明顯的近SN向擠壓事件, 表現(xiàn)在NNE向礦體邊部發(fā)生左行走滑, NNW向小斷層右行走滑(陳柏林, 2020)。無獨有偶, 陳正樂等(2011)系統(tǒng)地研究了相山鈾礦田構(gòu)造應(yīng)力場, 并根據(jù)斷裂破碎帶的發(fā)育程度及其含礦性分析, 亦識別出一期成礦后的近SN向擠壓應(yīng)力作用?？偨Y(jié)前人資料不難發(fā)現(xiàn), NE向鄒家山?石洞斷裂表現(xiàn)為左行走滑兼正斷性質(zhì), 其形成時代較晚, 可能與撫州盆地內(nèi)識別出的古近紀(jì)早期NNW-近SN向擠壓應(yīng)力事件有關(guān), 對早期的礦體具有一定的錯移和破壞作用(圖14b)。

3.3 構(gòu)造事件與相山鈾礦田的隆升剝蝕

張萬良等(2009)根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化估算了相山地區(qū)晚白堊世以來的剝蝕量, 相山峰頂剝蝕厚度約為3000 m, 鄒家山一帶剝蝕厚度>757 m, 約達(dá)1800 m,認(rèn)為礦田西北部到東南部, 侵蝕厚度逐漸加大。張萬良(2012)通過對相山鈾礦田磷灰石裂變徑跡的研究, 認(rèn)為自61.1 Ma以來, 相山地區(qū)快速隆升, 隆升速率為54 m/Ma, 相山礦田剝蝕的平均厚度約3.3 km。陳正樂等(2012)利用磷灰石的裂變徑跡長度和溫度參數(shù), 進(jìn)一步開展了溫度?時間的反演模擬研究, 結(jié)果顯示相山主峰的快速隆升發(fā)生于100～75 Ma之間, 相山南部和東部的快速隆升發(fā)生于75～60 Ma之間, 相山西部快速隆升發(fā)生于60～40 Ma之間, 表明相山主峰、相山東部及南部較西部經(jīng)歷了較長時間的剝蝕。這些熱年代學(xué)反演結(jié)果也得到了地質(zhì)事實的支持: 以徜坑?芙蓉山斷裂(F6)為界, 相山東部次火山巖出露面積遠(yuǎn)大于西部(陳正樂等, 2012); 張萬良等(2007)的研究指出出露于相山東部河口排一帶的花崗斑巖中斑晶比相山西部花崗斑巖中斑晶要大, 斑狀結(jié)構(gòu)更為明顯, 且暗色礦物增多; 其次, 東南部碎斑熔巖的密度小于西北部, 認(rèn)為東南部巖石風(fēng)化較強烈, 進(jìn)而推測相山東南部比西北部經(jīng)歷了更長時間的抬升剝蝕。

1. 上白堊統(tǒng)河口組; 2. 下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組上段; 3. 下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組; 4. 下白堊統(tǒng)打鼓頂組; 5. 上三疊統(tǒng)安源組; 6. 南華系; 7.新元古界; 8. 早白堊世花崗巖; 9. 志留紀(jì)早期花崗巖; 10. 整合地質(zhì)界線; 11. 角度不整合地質(zhì)界線; 12. 一般/主干斷裂; 13. 火山塌陷構(gòu)造; 14. 鈾礦帶及編號; 15. 隱性控礦構(gòu)造; 16. 鈾礦床; F3. 鄒家山?石洞斷裂; F6. 徜坑?芙蓉山斷裂。

地質(zhì)體的隆升與區(qū)域構(gòu)造事件具有明顯的耦合關(guān)系: 一般來說, 擠壓造山會導(dǎo)致地殼增厚與隆升, 爾后則必然發(fā)生地表的剝蝕。區(qū)域構(gòu)造伸展在形成斷陷盆地的同時, 也會伴隨著肩部塊體的構(gòu)造隆升與剝蝕(王立成和魏玉帥, 2013; 石紅才和施小斌, 2014; 戚幫申等, 2016; 凌逸云等, 2018)。在晚白堊世伸展背景下齊岳山斷裂以東地區(qū)形成了一系列疊置在不同基底或構(gòu)造單元之上的NE向斷陷盆地, 并使肩部巖體快速剝蝕與冷卻(張沛等, 2009; 石紅才和施小斌, 2014)。李正漢(2018)對鄂東南的熱年代學(xué)研究表明, 該地區(qū)經(jīng)歷了晚白堊世的快速隆升、古近紀(jì)早期與中晚期的構(gòu)造增溫事件, 佐證了本文對撫州盆地構(gòu)造變形序列的厘定和動力學(xué)背景的探討。相山晚白堊世?古近紀(jì)早期的快速隆升與這一時期以紅盆為標(biāo)志的地殼伸展事件密切相關(guān), 拆離斷裂在控制上盤紅盆沉積的同時, 也減輕了對下盤山體的負(fù)載, 由此引發(fā)重力均衡調(diào)整而導(dǎo)致山體隆升。其隆升過程中呈現(xiàn)出的由東向西傳遞的趨勢, 可能與離控盆拆離斷裂東傾的宜黃盆地的距離有關(guān), 而相山西部緊臨控盆拆離斷裂東傾的撫州盆地, 盆地沉積物的負(fù)載也可能是西部隆升啟動時間較晚、幅度明顯小于東部的控制因素之一(圖14a)。

F2. 遂川?德興斷裂; F3. 鄒家山?石洞斷裂; F4. 桃源?石莊斷裂; F6. 徜坑?芙蓉山斷裂。

同時注意到, 晚期NE向擠壓構(gòu)造事件造成了相山及其鄰區(qū)的差異隆升: 撫州盆地在崇仁?桃源一線南西出露大片新元古代淺變質(zhì)巖, 僅在現(xiàn)今地表不整合界線以東3.5 km處的相山新寨村西側(cè)有少量上白堊統(tǒng)殘留(與東華理工大學(xué)周萬蓬教授交流獲知), 盆地寬度急劇減小, 明顯與晚期NE向擠壓事件造就的桃源?石莊逆斷裂(F4)有關(guān)。在這一期擠壓構(gòu)造事件中, 桃源?石莊逆斷裂上盤相對下盤具有更大的抬升幅度, 從而導(dǎo)致斷裂以南發(fā)生更強烈剝蝕, 由此呈現(xiàn)現(xiàn)今盆地展布格局(圖14c、d)。

4 結(jié) 論

(1) 撫州盆地上白堊統(tǒng)中不同產(chǎn)狀與運動學(xué)性質(zhì)的小型斷裂、節(jié)理及褶皺, 反映盆地形成之后存在NW-SE向引張、NNW-近SN向擠壓和NE-SW向擠壓三期構(gòu)造事件。第一期NW-SE向引張為成盆期同構(gòu)造伸展, 可能與古太平洋板塊俯沖過程中的板片后撤引發(fā)的弧后擴張作用有關(guān)。第二期NNW-近SN向擠壓控制了新余組的沉積, 可能與古近紀(jì)早期印度板塊北向運移與歐亞大陸間的碰撞作用有關(guān)。第三期NE-SW向擠壓事件可能與贛江斷裂帶右行走滑所派生的局部擠壓應(yīng)力場有關(guān), 其動力背景可能為古近紀(jì)中晚期印度板塊對歐亞板塊碰撞引發(fā)青藏高原物質(zhì)東向擠出。

(2) 相山鈾礦田內(nèi)的NE向鄒家山?石洞斷裂表現(xiàn)為左行走滑兼正斷性質(zhì), 其形成時代較晚, 為成礦后構(gòu)造, 可能與古近紀(jì)早期NNW-近SN向擠壓應(yīng)力事件有關(guān), 對早期的礦體具有一定的錯移和破壞作用。

(3) 相山地區(qū)晚白堊世?古近紀(jì)早期的快速隆升及東西部的差異隆升是這一時期以斷陷紅盆為標(biāo)志的地殼伸展與重力均衡調(diào)整作用的結(jié)果。撫州盆地現(xiàn)今的展布格局可能為晚期NE向構(gòu)造擠壓導(dǎo)致的地塊差異隆升剝蝕所控制。

湖南省地質(zhì)調(diào)查院柏道遠(yuǎn)研究員級高級工程師在本文成文過程中給予了多次指導(dǎo), 匿名審稿專家為本文質(zhì)量的提升提出了指導(dǎo)性與建設(shè)性意見, 在此深表感謝。

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Late Mesozoic-Cenozoic Deformation Characteristics of the Fuzhou Basin and its Regional Tectonic Settings and Significances

ZENG Guangqian1, 2, 3, CHEN Bailin1, 2*, SHEN Jinghui1, 2and GAO Yun1, 2

(1.100081,; 2.100081,; 3.410016,)

The Fuzhou basin is a late Cretaceous-Paleogene NE-trending continental graben basin, which was superimposed on the Gan-Hang tectonic belt. Based on the structural analysis of faults, joints and folds of different occurrences and kinematic properties in the basin, three stages of tectonic stress fields are identified. Combined with the tectonic evolution backgrounds of Eastern China in the Mesozoic and Cenozoic, the tectonic deformation sequences and their dynamic backgrounds of the basin are determined: the first stage of NW-SE-trending extension was the syntectonic extension in the basin forming period, which may be related to the back-arc spreading caused by the plate retreat during the subduction of the Paleo Pacific Plate; the second stage NNW-SN-trending compression controlled the deposition of the Xinyu Formation, which may be related to the northward migration of the Indian Plate in the early Paleogene and the collision with the Eurasia Plate; the third stage of NE-SW-trending compression event may be related to the local compressive stress field derived from the right lateral strike slipping of the Ganjiang fault zone, and its dynamic background may be the eastward escape of the Tibetan Plateau caused by the collision between the Indian and Eurasian plates in the middle to late Paleogene. Based on previous studies, it is inferred that the NE-trending Zoujiashan-Shidong fault in the Xiangshan uranium orefield is not an ore conducting and ore hosting structure, but might have been formed in the NNW-SN-trending compression in the early Paleogene, which belongs to the post metallogenic structures. Moreover, the rapid uplift and differential uplift of the east and the west parts of the Xiangshan area in the Late Cretaceous to the early Paleogene were the results of crustal extension and gravity isostatic adjustment marked by the graben basin in this period. It is further considered that the present distribution pattern of the Fuzhou basin may be controlled by the differential uplift and denudation caused by the late NE-trending tectonic compression.

Late Mesozoic-Cenozoic; structural deformation; tectonic stress field; uranium mineralization; Fuzhou basin

P542

A

1001-1552(2021)06-1094-017

10.16539/j.ddgzyckx.2021.06.001

2020-10-07;

2021-03-08

國家重點研發(fā)計劃項目(2017YFC0602602, 2016YFC0600207)、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項(JYYWF20180602, DZLXJK201904)聯(lián)合資助。

曾廣乾(1990–), 男, 博士研究生, 主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究。Email: 408164602@qq.com

陳柏林(1962–), 研究員, 博士生導(dǎo)師, 主要從事區(qū)域構(gòu)造、礦田構(gòu)造和成礦預(yù)測研究。Email: cblh6229@263.com