Question

中、新元古代构造演化模式

Answer 1

北秦岭与华北克拉通南缘中、新元古代构造发展可概括划分为：早中元古代继承、发展古元古代的大陆边缘构造发展阶段和新元古代活动大陆边缘构造发展阶段。根据特征的构造地层单元的形成又可细分为华北陆缘裂谷形成等五个时期（图7-3）。

1.华北陆缘裂谷形成时期

早中元古代时期，华北克拉通南部常缺少大规模的火山、岩浆活动，嵩山群、铁铜沟组硅持、碎屑沉积以及具有拉张构环境火山岩石地球化学特征的安沟群火山岩的有限分布，反映华北克拉通南部沉积、火山作用发生在缓慢扩张的构造环境中。表明太古宙形成的大陆块体开始发生裂解、离散。这样的背景中，在使大陆块发生裂解的作用机制和深部热动力机制的共同作用下，形成了秦岭群边缘裂谷盆地，开始了华北克拉通南部被动大陆边缘发展阶段。

2.熊耳裂谷系的形成时期

大约中元古代，华北克拉通地区进入了稳定的盖层沉积时期。克拉通内部大量碳酸盐岩台地地层的形成与中元古代时期克拉通南部熊耳群大面积的火山岩形成对照，反映了这一地区由地壳表层的拉张盆地沉积向地壳深层的岩浆作用的转变。地质产状和岩石、地球化学特征证明熊耳为大陆裂谷环境形成的陆相、海相火山岩系。产于太华群基底内的张家坪、桂家峪等花岗岩体具有陆内拉张系A型花岗岩特征，这们与熊耳群火山岩在时、空上相伴产出进一步佐证了中元古代时期华北克拉通南部处于拉张构造环境。熊耳群裂谷系产生的动力学机制可解释为：导致太古宙陆块边缘的裂解并产生秦岭边缘裂谷系的板块间相互作用力改向，制动刹车作用使秦岭裂谷系封闭，表现为p-T轨迹达到最大深度并开始抬升的降压过程；华北克拉通南部继续向南拉张的惯性产生了熊耳群裂谷系。因此，华北克拉通南部开始了由被动大陆边缘向活动大陆边缘动力学背景的转变。

3.宽坪边缘海盆形成时期

中、新元古代，华北克拉通表现为陆表海，形成了官道口群、汝阳群等厚度较大的陆表海碎屑—碳酸盐表沉积。在克拉通南部，由于板块间相互作用方式改变，由侧向拉张变为侧向挤压，开始了活动大陆边缘构造发展阶段。在侧向挤压作用下，秦岭裂谷系沉积－火山岩系发生了第一期变形（D₁），变质岩的p-T轨迹表现为降压抬升过程。侧向挤压和地壳拉张减薄导致的地幔异常上隆的共同作用，产生了隆起背景上的裂开环境的宽坪边缘海盆。地幔异常上隆和裂开环境，使宽坪群基性火山岩具有大洋拉斑玄武岩的某些特征，沉积岩表现为从浅海相向深海相的变化。火山岩的岩石系列和沉积物源的总体特征一致反映宽坪群为边缘海盆环境。伴随着沉积盆地被填满，在均衡作用下地幔异常上隆逐渐消失。秦岭群和宽坪群p-T轨迹分别表现为继续降压和抬升下沉。在侧向挤压作用下，依次发生宽坪边缘海盆关闭、秦岭群向北挤压发生陆－弧碰撞，产生德河、蔡凹等呈岩株状产出的小型碰撞花岗岩体。与此同时，在秦岭群的南侧发生了松树沟蛇绿岩的上冲侵位和古洋壳由南向北的俯冲。

图7-3　华北陆缘裂谷形成的五个阶段

Th—太华群；QL—秦岭群；Xr—熊耳坪；Kp—宽坪群；El—二郎坪群

4.二郎坪弧后盆地形成时期

古洋壳由南向北俯冲，秦岭群相对隆起并形成丹凤岛弧火山岩系和宽坪群相对坳陷。在秦岭群隆起和宽坪群相对坳陷之间，形成了二郎坪群弧后盆沉积。随着古洋壳向北俯冲作用的持续，形成了秦岭群第二期变形（D₂）和宽坪群第一期变形（D₁），p-T轨迹上秦岭群表现为进一步降低、抬升，宽坪群和二郎坪群仍然表现为升压、升温的深埋过程。

5.北秦岭地层的整体隆升时期

秦岭群p-T轨迹终止于p=0.6GPa、T=700C、H=22km，终止时间为800Ma—＞452Ma（游振东的资料，1992）。乔端宽坪群p-T轨迹终止于p=0.7GPa、T=680C、H=24km，虽然没有同位素时代资料，但整个轨迹是晋宁期的产物说明终止时间约为700Ma。p-T轨迹没有连续变化直到终到终止于p=0、T=0而与岩石现在处的环境保持平衡，一种可能的的解释，即存在突发的地质作用使秦岭群和宽坪群分别从22km和24km处抬升至地表。因此，北秦岭地层存在整体抬升时期，其时间大约为＞452Ma—＜700Ma，自此，北秦岭与华北克拉通南缘地区进入早古生代俯冲造山时期。