华南早古生代前陆盆地沉积与构造演化

摘要

华南早古生代晚期经历了一次强烈的构造热事件，形成了一条沿NE走向延伸超过2000km的造山带及其西北缘的大型沉积盆地。该沉积盆地为研究早古生代构造热事件的性质以及造山带的演化过程提供了重要素材。本文通过对华南地块东北缘早古生代沉积盆地进行沉积学、砂岩骨架颗粒统计、碎屑锆石年代学和全岩地球化学的综合研究，揭示沉积盆地的性质、形态及其时空演化过程，讨论盆地源区性质和成分，探讨沉积盆地发育与造山带隆升剥蚀之间的关系，揭示区域构造演化特征。主要取得如下认识:
　　(1)研究区上奥陶统及志留系以陆源碎屑岩为主，呈下细上粗的韵律，下部沉积岩以灰黑色、青灰色和灰绿色为主，上部以黄绿色、紫红色和土黄色为主;盆地沉积相由下部浅海相向上部三角洲相过渡。盆地沉积学特征在横向上差异显著，总体由东部向西部粒度变细，岩性由岩屑砂岩向石英砂岩转变。同时，盆地沉积厚度等值线具有明显的不对称性，靠近东南部造山带等值线密，且沉积厚度大;往北西克拉通一侧等值线稀疏，且沉积厚度小。盆地的沉降中心呈狭长带状分布与造山带基本平行，并由靠近造山带方向向克拉通方向迁移。盆地的发育时间与造山带的隆升时间耦合。以上特征表明研究区早古生代晚期沉积盆地为前陆盆地。
　　(2)研究区三个剖面砂岩碎屑组分在Q-F-L三角图解和Qm-F-Lt三角图解上指示沉积岩源区来自再旋回造山带。各组样品的平均Al2O3/TiO2比值介于15-22之间;具有较低的Eu/Eu*比值、Gd/Yb(N)比值、La/Th比值和LREE/HREE比值以及较高的Hf含量;在球粒陨石标准化稀土元素分布模式图上表现出轻稀土富集、重稀土平坦，并且显示明显的负铕异常。指示沉积岩源岩为后太古代花岗岩和/或花岗闪长岩或者来自上地壳。然而碎屑锆石研究表明，盆地北部（即研究区）和中、南部物源明显存在差异，北部地区沉积物主要以900-720Ma的碎屑锆石年龄为主，指示物源以下伏裂谷层序为主;而盆地中部和南部则主要以1100-900Ma的碎屑锆石年龄为主，并且还有少量570-510Ma的组分，指示物源以下伏震旦系至中奥陶统为主。
　　(3)古流向研究表明浙西北地区晚奥陶世至志留纪一直发育自东向西的古水流;高家边组时期黄山剖面出现自东向西的古水流;坟头组时期黄山剖面出现分别向北东和北西方向的双向古水流，而巢湖地区则以自西向东的古水流为主。地球化学研究表明同一时代各组样品的SiO2/Al2O3，Zr/Ti和Zr/Sc比值从靠近造山带的临安剖面往远离造山带的黄山剖面递增，又从黄山剖面向巢湖剖面递减。临安剖面样品具有比黄山剖面和巢湖剖面更低的Th/Sc和La/Sc比值和更高的Co/Th，Eu/Eu*和Cr/Th比值，表明后者相对前者更加偏酸性。古水流和地球化学证据指示前陆盆地存在来自东部造山带和西部前缘隆起的双向物源。
　　(4)研究区常山县东南部下石炭统叶家塘组含砾石英砂岩角度不整合覆盖在上奥陶统之上。上奥陶统产状近直立、下石炭统产状较平缓，表明主要受早古生代构造事件的影响。在常山县西北部则为上泥盆统西湖组与中志留统呈平行不整合接触。因此推测常山地区为前陆盆地楔顶带和前渊带的分界线。根据该原则可推断前陆盆地的楔顶带和前渊带分界线大致在江西境内沿婺源-景德镇-鄱阳-修水向西延伸，至湖南境内转向西南沿常德-怀化延伸至贵州会同-独山，或可延伸至滇桂边界。
　　(5)长坞组沉积时期盆地的构造沉降速率超过了沉积物的供给速率，前渊沉积了巨厚的浅海相泥岩。晚奥陶世末，造山带持续隆升并向克拉通方向传播，前陆盆地物源供应充足，沉积物粒度明显变粗，沉积相也由浅海相转变成三角洲前缘相。高家边组开始出现460-425Ma的碎屑锆石，表明此时同造山岩浆岩已经发生了隆升剥蚀，那么其盖层和围岩必定也发生了大规模的隆升剥蚀。此后同造山碎屑锆石含量明显增加，表明随着造山作用的持续进行，同造山的岩浆岩不断隆升剥蚀的过程。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 研究现状与存在的问题

1．3 研究思路与技术路线

1．4 完成的工作量

2．研究区区域地质概况

2．1 研究区大地构造位置

2．2 研究区区域构造演化简史

2．2．1 结晶基底

2．2．2 华南统一地块的形成

2．2．2 晚新元古代伸展事件

2．3 研究区早古生代晚期地层序列

3．盆地沉积学特征

3．1 典型剖面沉积学特征

3．1．1 临安剖面沉积特征

3．1．2 黄山剖面沉积特征

3．1．3 巢湖剖面沉积特征

3．2 盆地沉积特征横向对比

3．3 沉积盆地古流向特征

3．4 砂岩骨架颗粒特征

3．5 本章小结

4．沉积岩碎屑锆石年代学特征

4．1 样品的采集与实验方法

4．2 样品特征与年代学结果

4．2．1 碎屑锆石样品特征

4．2．2 碎屑锆石年代学结果

4．3 碎屑锆石年代学特征对源区的指示

4．4 本章小结

5．沉积岩地球化学特征

5．1 样品的采集与实验方法

5．2 主微量元素特征

5．3 源区物质成分

5．4 地球化学特征对盆地物源的指示

5．5 本章小结

6．早古生代晚期盆地沉积与构造演化

6．1 早古生代晚期沉积盆地的性质

6．2 盆地与造山带演化

7．结论

参考文献

作者简介

附录