华南花岗岩及其成矿作用的地球动力学背景

2025-02-23 06:56:58

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回答1：

从20世纪70年代以来流行用沟-弧-盆大陆增生模式解释华南大地构造演化，认为华南花岗岩同古太平洋板块俯冲到欧亚大陆板块之下并顺序向东南方向迁移的岩浆弧有成因联系（Jahn et al，1976；郭令智等，1983）。

但是现在发现了愈来愈多的事实同这个模式矛盾：①侏罗-白垩纪花岗岩不呈带状而呈面型展布，其出露宽度深入内陆超过1000 km。而一般俯冲带岩浆弧的宽度不超过100 km（Jahn等，1990；Collins 和 Vernon 1994）。②在大陆内部广泛分布的是早中生代（＞150 Ma）以地壳重熔为主的S型花岗岩，晚中生代（145～75 Ma）体积有限的壳幔混合成因的火山-侵入杂岩仅分布在中下扬子和浙闽粤沿海地区，属于以英安岩-流纹岩为主的高钾钙碱性酸性岩石系列，既不同于以玄武岩-安山岩为主的岛弧型钙碱性系列，也不同于以玄武岩-安山岩-英安岩为主的安第斯型钙碱性系列。李文达等（1998）称其为大陆扩张-裂解型钙碱性系列。这些花岗岩和火山岩成分大多集中在最低熔成分附近。③如上所述，华南花岗岩的Nd模式年龄值集中在1.0～2.0 Ga范围内，平均为1.5 Ga，同本区出露的前寒武纪基底岩石的年龄以及火山岩、变质岩和花岗岩中继承锆石的平均年龄基本一致，说明其源岩主要为古-中元古代的基底岩石，甚至不排除有新太古代岩石的来源。由这些基底岩石部分熔融形成的岩浆岩缺乏与板块消减作用相关的俯冲型岩浆岩的组成极性（李文达等，1998；刘红涛等，2002）。④日本海是在第三纪以后才张开的，在此之前，琉球群岛、日本列岛还是欧亚大陆边缘的一部分，所以中生代时期的亚洲大陆边缘至少应在现在大陆东延300 km处，即相当于现今日本和中国台湾所处的位置。因此，华南中生代岩浆活动所处的位置应为大陆边缘靠内陆一侧，不同于安第斯型活动大陆边缘（陶奎元，1992）。⑤日本三波川-领家双变质带的同位素年龄为120～110 Ma（Otuki，1992），中国台湾中央山脉东侧玉里带的高压蓝片岩和含绿辉石岩的⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar年龄为110～100 Ma（Lo和Yui，1996），双变质带和高压蓝片岩是大洋板块向亚洲大陆之下俯冲的产物，说明古太平洋板块（Izanagi板块）的俯冲作用大约发生在晚侏罗世末—早白垩世初（135 Ma左右，Otsuki，1992）；不无巧合的是，广东麒麟新生代玄武质角砾岩筒中辉长岩质麻粒岩捕虏体Sm-Nd等时线年龄为（112.3 ＋7.81）Ma（徐夕生等，1999），证明中国东南大陆边缘底侵作用亦发生在这一时期，同太平洋板块向亚洲大陆俯冲的时间一致。⑥如果要使俯冲板块在远离台湾中央山脉700 km的湘赣地区，达到110 km至200 km左右的深度，大洋板块俯冲的角度当在10°左右（Zhou和Li，2000），显然已超出了地质上的置信程度；近年来地震层析的资料显示，太平洋板块沿日本海沟俯冲的角度在25°左右（Van der Voo等，1999，邵济安等，2001），并且到大致对应长春-沈阳一线的位置，发生陡直的冷板片下插，直达核幔边界的位置，说明大洋板片的俯冲不可能离远海沟达1000 km。为了解释华南如此宽阔的岩浆弧，周新民和李武显（2000，2002）推测晚中生代古太平洋板块沿台湾中央山脉东侧玉里带一线向亚洲大陆俯冲时俯冲的角度随时间而变化，中侏罗世时俯冲角度大约为10°，至白垩纪约为40°～50°。即便承认沿同一条俯冲带大洋板块俯冲角度可以随时间而变化，但是现今中国东南大陆边缘包括广泛的大陆架在内，并不存在或未证实存在180～120 Ma间的俯冲带岩石组合。

正是因为考虑到上述事实，近年来人们提出了各种不同的假设，试图解释华南中生代花岗岩形成的地球动力学环境。例如，地幔上涌、地壳减薄及因太平洋板块相对中国大陆迅速向北移动而在中国东部大陆上产生的剪切断裂体系所伴生的张陷作用（陶奎元，1992）；由早中生代板块拼贴碰撞向中新世末大陆伸展裂解机制的转换（毛建仁，1994，李文达等，1998）；陆内俯冲与陆壳-岩石圈的巨大增厚（邓晋福等，1996，2000）；晚侏罗世晚期-白垩纪初西太平洋古陆与亚洲大陆强烈的斜向碰撞（任纪舜等，1999）；中晚侏罗世时太平洋板块的消减作用和玄武岩浆底侵作用、地壳深熔作用相结合（Zhou和Li，2000，周新民和李武显，2002）；晚侏罗世—早白垩世亚洲东部岩石圈发生巨量减薄、山根垮塌，导致软流圈地幔侧向上升补偿（董树文等，2000），等等。由此可见，关于华南中生代花岗岩成因的构造机制，人们的认识还远未趋于一致，存在许多分歧和争论。本文基于前述的基本地质事实亦作如下的初步推断。

1）新元古代初（10Ga 左右）扬子板块同华夏板块大致沿现在江山-绍兴断裂带和HZH带的位置碰撞拼合，相应的形成新元古代花岗岩。新元古代末（820 Ma左右）大致沿碰撞对接带发生裂解，在陆壳背景上形成一个由浙、赣到桂、越（南）呈剪刀状张开的冒地槽，向赣东北、浙西北方向变浅、变窄，向赣南、湘南、粤、桂方向变深、变宽，出现深水海槽与海底隆起相间排列的构造格局（任纪舜等，1990）。也就是说，Rodinia超大陆的聚合和裂解控制了华南新元古代的构造演化和花岗岩浆活动。

2）早古生代末扬子板块与华夏板块继续相向运动。大致仍沿着HZH带这条古缝合带发生陆内的A型俯冲，导致其间的海槽最后消亡，褶皱隆起，形成大规模的加里东期花岗岩，只在其西南端广西钦州地区剩下一个残余海槽。从加里东期花岗岩和变形、变质作用主要集中在HZH带东南一侧的云开-武夷、诸广-武功等地区来看，华夏板块的西北边缘当时似乎具有活动大陆边缘的性质（丘元禧等，1996）；至今在这里不曾发现加里东期的沟弧盆系、蛇绿岩、双变质带，同典型的碰撞造山带显著不同。这可能是因为扬子板块与华夏板块之间的海槽仅是一条十分狭窄的海道，而且在张开之后不久即开始闭合，在其中还堆积了巨厚的沉积物，从而避免了扬子板块与华夏板块之间的直接相撞（刘宝珺等，1993），或许这就是一种典型的“软碰撞”（任纪舜，1991）。钦州残余地槽则迟到三叠纪才完全闭合，造成桂东南地区的二叠-三叠纪花岗岩。

3）三叠纪时由于古特提斯洋向西北俯冲导致华南板块沿秦岭—大别山一线同华北板块最终碰撞拼合形成统一的中国大陆，同时在桂东南地区扬子板块同华夏板块最终拼合。上述拼合事件均属于劳亚超大陆聚合的一部分。如此强烈的碰撞作用和此后由此派生的沿基底断裂发生的推覆剪切可能导致局部的地壳加厚。这种加厚作用可使Moho面向下弯曲，从而形成Moho面起伏不平的形态。过于加厚的大陆岩石圈地幔在重力上变得不稳定，在对流和突发作用下被拆沉，并由较热的软流圈地幔所取代（Bird，1979；Kay and Kay，1993；Collins and Vernon，1994；邓晋福等，1996）。被拆沉的岩石圈地幔迅速下沉，热的软流圈则沿着地壳和地幔间的拆离面上升，从而使中、下地壳迅速受热发生熔融，形成板内大规模的三叠纪-中侏罗世S型花岗岩，包括在基底断裂控制下形成的南岭东西向花岗岩。但是在早-中侏罗世，南岭局部地区如赣南、粤西、桂东南等地已经开始了伸展裂解作用，发育了A型花岗岩、双峰式火山岩及玄武岩等（李献华等，2001；郭新生等，2001；陈培荣等，2002）。

4）中侏罗世开始，华南发生了由挤压向拉张的构造转换，标志是发育了40个左右近东西向的早、中侏罗世沉积盆地。盆地内广泛发育了中侏罗世双峰式火山岩、拉斑玄武岩、层状基性-超基性杂岩，盆地边缘发育 A 型花岗岩（李文达等，1998；陈培荣等，1999；舒良树和周新民，2002）。这可能正是中侏罗世末（160～150 Ma）劳亚超大陆开始裂解（Veevers，1994），在中国东部引发岩石圈大规模拆沉、减薄、软流圈地幔上隆所导致的结果（吴福元等，2000；邵济安等，2001）。大规模的裂解也伴随着地壳的减压熔融，形成华南燕山早期的弱过铝S型花岗岩。145～120 Ma岩石圈拉张、减薄达到高潮，伴随着出现花岗岩浆活动和成矿作用的高峰。

5）晚侏罗世末—早白垩世初（135 Ma左右），古太平洋板块（Izanagi板块）向欧亚大陆作北西向斜向俯冲（Otsuki，1992），使中国东部的构造体制从古生代的东西方向彻底改变为中生代的北东—北北东方向（任纪舜等，1999），并在政和-大埔断裂以东的沿海地区造成以挤压和挤压-剪切为主的动力学环境，而华南内陆则仍以伸展体制为主（李献华等，1997；Li等，2000），可能是继续受劳亚大陆裂解控制的结果。HZH带作为一条古老缝合带，这时可能被重新活动，变成东南部强烈活动地区同西北部相对稳定地区之间的边界。在HZH带以东的广大地区发育一系列的北东—南西向陡倾断裂，均同晚三叠世至早白垩世的左旋拉分陆相盆地共生，证明这些断裂具有左旋性质。因板块俯冲诱发的底侵作用，导致大量地幔物质注入浙、闽、粤沿海地区，并同地壳物质在广阔的区域范围内相互作用，形成大面积的I 型花岗岩。而左旋走滑断裂则为花岗岩浆的定位提供了理想的条件，从而造成花岗岩冈左旋剪切断裂、拉分盆地在空间上密切共生（Gilder等，1996）。

6）晚白垩世早期（110 Ma）俯冲作用结束地壳趋于稳定，浙闽粤沿海地区的地球动力学环境也由挤压转向拉张。人工地震测深显示，沿福州-泉州-汕头一线，Moho面明显隆起，地壳减薄，具大陆地壳向海洋地壳过渡的边缘地区构造特征。下地壳横向变化剧烈，在下地壳下部尚有一数公里的高速致密壳-幔混合物质，可能是上地幔热物质上涌并迁移到下地壳的结果（廖其林等，1988；滕吉文等，1994）。广东普宁（徐夕生、周新民，1995）和澎湖列岛（S.L.Chung等，1996）的新生代玄武岩中发现的辉长岩-麻粒岩捕虏体，可能就是上地幔物质底侵作用的实物证据。在来源于地幔的挥发分和岩浆的底侵作用下形成浙闽海岸带的晚白垩世A型碱性花岗岩；从而展示出中生代花岗岩岩浆活动总体上由西北内陆向东南沿海从三叠纪到晚白垩世由S型到I型最后到A型的时空分布样式。

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