2016年04月08日 星期五

研究亮点

赵衡, 张进等-AJS, JSG, Lithosphere:
潘基亚超大陆陆内剪切系统

来源:地调局地质所 作者:赵衡,张进,科技处 发布时间:2022-12-28

  大型走滑系统是陆内转换构造的重要形式,在调节陆内变形、转换不同类型的构造中发挥着重要作用。其宏大的规模、巨大的位移量和对相关矿产的富集作用引起众多地质学家的关注。目前对新生代以来的大型陆内走滑系统构造关注较多,由于后期变形的强烈改造,早期构造连续性多被破坏,地史时期的大型剪切系统识别和恢复难度较大,但构造恢复对于认识大陆变形方式和机制具有重要意义。

  中国地质科学院地质研究所张进研究团队在近几轮中国地质调查、国家自然科学基金以及国家重点研发计划等项目的资助下,在中亚造山带不同地区开展了系列地质填图工作,在造山带南缘识别/确定出了一系列走向近东西的右行韧性剪切带。详细的大比例尺地质填图、构造解析和构造年代学研究,揭示这些剪切带具有相同的几何学和运动学特征。结合中亚造山带西段已有研究成果,恢复出中亚造山南缘存在一个从晚古生代末到早中生代的长度达5000 km的右行韧性走滑系统,取得下几点进展和认识:

  1. 该走滑剪切系统的出现标志着中亚造山带进入陆内变形阶段。剪切系统西起乌拉尔山脉,穿过哈萨克斯坦山弯构造,向东穿过天山-北山相连;经过阿拉善地区的走滑双冲系统,沿兴蒙造山带向东延伸至大兴安岭以东。该构造带几乎影响了三叠纪之前的所有岩石和构造并强烈改造了早期造山带。它的活动年龄从280 Ma230 Ma,具有向东逐渐变年轻的趋势。该剪切带的形成标志着古亚洲洋的最终闭合,进入陆内变形阶段(图1)。


1 中亚造山带南缘晚古生代末-早中生代右行剪切系统分布

  2. 该走滑剪切系统的确定向东扩展了潘基亚超大陆内部巨型剪切带的影响范围。晚古生代末期在欧洲南部形成著名的华力西造山带和一系列右行韧性剪切带,但是剪切系统向东如何延伸没有明确。研究提出欧洲南部华力西造山带南缘和中亚造山带南缘形成了一条近东西向的巨型右行剪切系统(潘基亚巨型剪切系统Intra Pangea Megashear System)。该剪切系统将乌拉尔造山带的缩短与东部古太平洋构造域的汇聚连接起来,形成潘基亚超大陆中部转换构造。该巨型剪切系统右行走滑位移从西部约2500 km向东逐渐减小,并与最东部古太平洋构造域相连,完成构造转换(图2)。


2 潘基亚大陆内部剪切系统(A 290-280 Ma; B 250-210 Ma

  3. 该走滑剪切系统为潘基亚超大陆的恢复提供限定。晚古生代末期潘基亚超大陆复原存在多个模型,古地磁证据表明北方的劳伦大陆和南方的冈瓦纳大陆之间存在明显的右行扭动,推测存在早期Pangea B非洲西北部和欧洲南部接触向晚期Pangea A 非洲西北与北美洲东南部相连的转变。本研究结果进一步证实Pangea B超大陆存在所需要的大规模右行走滑。变形机制是波罗的海克拉通和西伯利亚克拉通从晚古生代末到中生代早期相互旋转并靠近,潘基亚超大陆北部岩石圈被深部地幔加热而向东扩展,导致了潘基亚巨型剪切系统的发展以及从Pangea BPangea A的大陆内部变形过程(图2,3)。

  本研究将中亚造山带南缘不同地区的晚古生代-早中生代右行剪切带划归为一个具有统一机制的剪切系统,对限定古亚洲洋的闭合时限、陆内变形的方式以及古亚洲洋与古太平洋构造域转换时间和方式提供了关键信息。大型韧性剪切系统在增生型造山的各个阶段都起重要的作用,是增生型造山带的重要特征之一。区域上,从变形的角度提出Pangea BPangea A过渡的关键地质证据,对认识潘基亚超大陆的最终聚合方式提供重要依据。

  本研究受中国地质调查局北方山系西拉木伦与贺根山基础地质调查项目”(DD20190004)和国家自然科学基金项目(42002228, 42002228, 41972224)以及国家重点研发计划重点专项课题中国北方东部复合造山带岩石圈三维格架与成矿地质背景”(2017YFC0601301)的联合资助,相关成果发表在American Journal of ScienceJournal of Structural GeologyLithosphere上,其中American Journal of Science以封面文章的形式报道了研究发现(图3)。


3 American Journal of Science以封面形式报道该研究。Pangea A板块复原图、Intra-Pangea Megashear分布和二叠纪晚期-中生代早期的构造背景(SC-华南、Ka-哈萨克斯坦、In-印支、NCC-华北克拉通、Ta-塔里木、Ju-准噶尔)。

  Zhang, J., Qu, J.F., Zhang, B.H., Zhao, H., Zheng, R.G., Liu, J.F. et al., 2022. Determination of an intracontinental transform system along the southern Central Asian orogenic belt in the latest Paleozoic. American Journal of Science, 322(7), 851-897.

  原文链接:https://www.ajsonline.org/content/322/7/851.

  Zhao, H., Zhang, J., Zhang, B.H., Qu, J.F., Zhang, Y.P. et al., 2022. Structures and chronology of the Yabrai shear zone in the Alxa, NW China: Constraints on the late Paleozoic shear system in central segment of the Central Asian Orogenic Belt. Journal of Structural Geology, 158, 104575.

  原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jsg.2022.104575

  Zhang B.H., Zhang J., Zhao H., Zhang, Y.P, Qu, J.F, Niu, P.F., Wang, Y.N., Hui, J. 2021. Kinematics and Geochronology of Late Paleozoic–Early Mesozoic Ductile Deformation in the Alxa Block, NW China: New Constraints on the Evolution of the Central Asian Orogenic Belt. Lithoshpere, 2021, Volume 2021, 3365581, 1-22

  原文链接: https://doi.org/10.2113/2021/3365581.