晚二叠世—早三叠世鄂西海槽沉积演化及其大地构造意义—兼论华南PTB斑脱岩的来源

论文摘要

位于华南北缘的晚二叠世-早三叠世鄂西海槽受继承性断裂系——建始-恩施断裂系的控制,其沉积序列以一套碳硅质泥页岩为主,夹多层火山成因的斑脱岩。由于其形成于特殊地质历史时期（Pangea超大陆聚合、二叠纪与三叠纪之交生物大绝灭）,其地层序列蕴含着许多仍处于激烈争论中的重大地质事件的信息。通过对鄂西海槽中部和西部边缘的地层序列进行细致的沉积学、岩石学、矿物学、全岩地球化学（主、微量、稀土元素）、（碎屑岩和斑脱岩）锆石U-Pb地质年代学、微量元素以及Lu-Hf同位素地球化学的研究,本论文对其地层序列进行了重新解剖,对其碎屑沉积物以及斑脱岩火山物质的来源进行了追索。基于此,本研究重点探讨了鄂西海槽沉积-大地构造演化、华南板块与华北板块碰撞的时间约束以及华南二叠系与三叠系界线附近斑脱岩的大地构造属性和火山源区。鄂西海槽沉积序列由上二叠统大隆组和下三叠统大冶组下段组成,其中大隆组以位于风暴浪基面之下的深水台盆相沉积为主,主要发育高TOC含量的碳硅质泥页岩,大冶组下段则以位于碳酸盐台地斜坡或缓坡以下、风暴浪基面以上的浅水台盆相沉积为主,主要发育低TOC含量的泥岩和灰岩。鄂西地区晚二叠世吴家坪期晚期（255 Ma）从吴家坪组碳酸盐台地相灰岩的基础上开始发生相分异,在研究区西侧形成典型的碳酸盐台地边缘相带,可见巨厚的台地边缘生物礁灰岩,而研究区的主体部分则以发育大隆组深水台盆相碳硅质泥页岩为特征,代表了鄂西海槽的形成和扩张期。晚二叠世长兴期晚期到早三叠世印度期,鄂西海槽停止扩张,转而进入快速充填消亡期,海槽沉积序列以大冶组浅水台盆相的（钙质）泥岩和（泥质）灰岩为主。到早三叠世印度期晚期（250 Ma）全区均被浅水台地相碳酸盐岩所覆盖,指示鄂西海槽已基本填平补齐。鄂西海槽泥岩全岩地球化学特征显示其主要来自活动大陆边缘物源区,并在La-Th-Sc体系上显示与华北板块和秦岭构造带平均上地壳组分的亲缘性,而非主要来自华南板块。碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示鄂西海槽碎屑锆石UPb年龄主要集中在250-330 Ma的主年龄区间以及400-650 Ma、1030-1300 Ma、1600-2000 Ma和2300-2800 Ma的次级年龄区间。通过与华南板块、秦岭构造带以及华北板块的构造-岩浆事件进行对比,并结合锆石微量元素以及Hf同位素特征,鄂西海槽碎屑锆石的主要源区被标定为秦岭构造带,华南板块和华北板块是次要源区。碎屑物源分析表明华南板块与华北板块在不晚于晚二叠世吴家坪期晚期（255 Ma）已经沿着东秦岭构造带南缘发生碰撞。华南板块与华北板块的碰撞事件控制了鄂西海槽基底断裂的活动,从而控制着鄂西海槽的沉积-大地构造演化。晚二叠世吴家坪期晚期,华南板块与华北板块沿着东秦岭构造带南缘发生的碰撞事件诱发了建始-恩施断裂系的再活化以及鄂西海槽的形成。到了早三叠世印度期,随着大陆汇聚的进一步发生,鄂西海槽的闭合表现为基底抬升、水体快速变浅并被迅速充填,随之变成了扬子碳酸盐台地的一部分。对鄂西地区双河剖面中新发现的三层P/T界线附近斑脱岩锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别得出了252.2±3.6 Ma、251.6±4.9 Ma和250.4±2.4 Ma的加权平均年龄。对华南P/T界线附近斑脱岩锆石进行的系统的微量元素以及Hf同位素特征的研究表明其主要源自同时代思茅-印支汇聚大陆边缘的中性和长英质火山事件,同时代的秦岭汇聚大陆边缘也是一个潜在的火山事件源区。

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文章来源

类型: 博士论文

作者: 郑斌嵩

导师: 牟传龙,颜佳新

关键词: 晚二叠世早三叠世,鄂西海槽,沉积演化,华南板块与华北板块碰撞,斑脱岩来源

来源: 中国地质大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学

单位: 中国地质大学

基金: 中国地质调查局成都地质调查中心所承担的《鄂西地区重点层系页岩气评价及有利区优选》(合同编号:HBYYQ-GC1075,湖北省页岩气开发有限公司)

分类号: P512.2;P588.1

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000248

总页数: 135

文件大小: 22436K

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