中国南方地壳的构造演化
1.古地磁数据
采自桂林瑶山中泥盆统新都组(D2x)的红色细砂岩样品,经广东省地质矿产局(邢等,1987)测试,其古纬度为北纬5.47。另外,根据1984年云南曲靖下志留统玉龙寺组(S3y)与下泥盆统翠峰山组(D1c)界线的磁性地层学结果,前者古纬度为南纬0.10,后者D1c为南纬0.64。此外,粤北中下泥盆统沉积物(砂岩)的古纬度为9.11(邢玉溪,1985)。广西柳江县下泥盆统红色细砂岩、泥质粉砂岩、紫红色砂岩的古纬度为南纬2.8(吴志等,1987)。从曲靖、刘晶和粤北早泥盆世的区域地质和构造环境分析,三地同属一个地块,生活在古特提斯海域,并逐渐北移。福建莆田东庄和广东沿海地体上二叠统古纬度为北纬10.45。以及12.44,相当于现在的菲律宾南部。另一方面,海南岛的数据更靠南。雅仙地体大茂群(2dm)古纬度为南纬6.7和4.0,平均为5.40,其地质内容与澳大利亚乔治娜盆地相同。琼中地体鹅茶组紫黑色泥质砂岩(P1l)古纬度为南纬4.9(杨树峰等,1989)。华北、东北、日本、台湾省等地的古地磁资料很多,都支持活动镶嵌构造的观点。看来,东亚大陆边缘的构造格局及其增生过程与北美西部相似。
2.古生物学和古气候信息
从晚古生代生物群来看,暖水浅海的底栖生物群,尤其是大量的窄盐度喜温动物,如珊瑚、珊瑚等,在我国南方广泛分布。昆虫、腕足动物、有孔虫、菊石、棘皮动物和藻类。它们大量繁殖,在许多地方形成礁石,如广西大厂龙头山珊瑚层礁、长江周边北山蓝藻层礁、桂林唐家湾层礁、四店层礁、钟山珊瑚层礁、湖南大乐珊瑚层礁、柳江珊瑚层礁、桂县石龙孟珙珊瑚礁、北流大丰门等。此外,湖南、贵州等省也发现了许多泥盆纪生物礁,如城步、赫章、独山等。在广东凡口和云南建基也有生物礁的报道。现代珊瑚只能生活在温度不低于20℃的热带、亚热带正常海域,成礁更靠近赤道带。这些化石分化程度很高,比如腕足动物、珊瑚、珊瑚。和菊石,可鉴定的共有属有60多个,称为特提斯温水生物群(王乃文,1984)。此外,广西泥盆系部分地区有石膏层和含石膏白云岩。据此分析,华南在晚古生代属于热带亚热带气候,这与古地磁资料指出的低纬度是一致的。
这些原本位于南半球的地形逐渐向北漂移。目前已经发现了一些地体大规模向北扩散的地质证据。例如,沿着加利福尼亚混合区(CB)的东部边界,NW25的陡倾断层切断了Yoll Labolly (Yb)的古老缓倾断层和东面的尖桩岩层。该NW25断层将东部这些地体的板块、沿海山脉中的蛇绿岩和Elder Creek地体(EC)中的Otani岩系从Clear湖附近推至约300km以北的Orick地区。另外,根据古生物和古地磁的研究,中央带西部的板块、玄武岩块、放射虫燧石和深海灰岩(Laytonville型)向北移动了几千公里,可能在中央带至少移动了一部分这个距离(毛恒年,1986)。根据1979年中国南海魏玛号测量船获得的磁异常资料,盆地东部的东西向磁异常带5D-11显示盆地的半扩张速率为2.2cm/a至3.0 cm/a,如果我们认为南海盆地的构造演化可以与东特提斯洋盆及其地体的演化相比较,有人认为华南地块自晚古生代以来以5cm/a的速度从南半球向北漂移。在北美,D.Jones、E.Irwing等人根据古生物学和古地磁指出,Ranglia、阿拉斯加、温哥华岛等地是从南半球或赤道附近漂流过来的。因此,我们可以推断,自显生宙以来,地体群的走向一直是由南向北,南半球的冈瓦纳和太平洲正在分崩离析。同时可以推断,显生宙开始或显生宙结束时,全球大陆和地体都集中在南半球,即冈瓦纳和古太平岛,这意味着显生宙地体的运动曾经是由北向南,在那段时间集中在南半球。印支运动以来,大西洋打开,特提斯洋消失,地体和大陆的运动似乎是东西向的。
图2根据测深推断的南海盆地构造单元示意图。
(根据b .泰勒,D.E .海尔斯,1983)
图中虚线代表200米和2公里的等深线;带刺的虚线和实线分别代表非活动俯冲带和活动俯冲带;平行虚线表示残留裂谷的位置;在南海海盆和苏拉威西海盆发现的磁条是有编号的。虚线等值线为巽他陆架(Hamilton,1979)下沉积物的等厚线。盆地内黑线表示正常洋壳边界,三角形表示历史上活火山位置,阴影区表示蛇绿岩套。
中国南海盆地位于欧亚大陆东南缘,是一个发育中的晚中生代-新生代板块扩张和地体聚集的复杂构造区。作者认为,从这个意义上说,它是环太平洋(包括中国)复杂镶嵌地体扩散带的缩影。其构造格架可概括为华南元古界-古生代陆壳微板块区和西北印支期,其中西沙群岛永兴岛1号钻孔资料:新近纪下,有一套同位素年龄为627Ma的强变质花岗片麻岩和混合岩。盖层新近系为珊瑚礁灰岩,厚度达数千米。地壳厚31 ~ 33 km,属大陆地壳。中部为白垩纪-中新世洋壳或过渡壳扩张区;东部和东南部为三个构造区,即晚白垩世以来的过渡地壳或陆壳复合聚合区。这三个地区经历了七个板块构造发展旋回。(赫连之声,1987)。
南海的构造演化实质上是各地质时期块体内部拉伸、聚合和相互作用的过程,导致了三次海底扩张,其盆地的半扩张速率为2.2 ~ 3.0 cm/a,这样就产生了新的洋壳和边缘盆地,从而导致了岩浆活动、俯冲带的形成和地体的旋转,从而描绘了一个复杂的裂解和汇聚过程(图2)。