构造-岩浆演化与壳幔分异

(1)构造-岩浆演化

根据上述中生代火成岩的时空分布、岩系和岩石组合特征,结合前面讨论的东南大陆岩石圈演化,中国东南大陆中生代火山侵入杂岩和构造演化可概括为表4-5。

本区新生代和早第三纪以拉斑系列的应时拉斑玄武岩-橄榄石拉斑玄武岩组合为主,并出现少量粗面岩-碱性流纹岩(表4-13),如广东三水、河源和苏北盆地,台湾西部以碱性系列玄武岩为主。晚第三纪由拉斑玄武岩系列和碱性玄武岩系列组成,主要出露于三水、河源和南海、海南岛、福建明溪和龙海、浙江新昌和嵊县、江苏江宁方山和六合山等地。台湾省东部为钙碱性系列的安山岩-英安岩组合。第四纪多为碱性玄武岩系列的碱性橄榄玄武岩-蓝晶石-橄榄岩组合,台湾省北部更新世为钙碱性安山岩系列和少量橄榄石粗面岩系列。全新世碱性玄武质火山活动仅发生在海南岛和雷州半岛。

本研究区新生代岩浆活动与大陆裂谷和南海扩张有关(表4-13)。台湾省新生代岩浆活动具有双重性,即台湾省东南部发育一条向东倾斜的俯冲带,西部有裂谷作用,菲律宾海板块隆升到岛上,东部和北部有碰撞造山带(表4-14)。

表4-13中国东南部新生代构造演化与岩浆作用。

表4-14台湾省新生代火成岩系列及构造环境

(2)岩石圈岩石学和地球物理学的综合模型

根据人工地震测深和折射剖面(朱介寿,1986),大地电磁测深资料(刘,1986;熊,1993)和岩石学资料(喷泉,1981;赵海玲,1992),提出了东南大陆的三种岩石圈-岩石学-地球物理综合模式。这三种地壳结构是不均匀的,主要表现为:

1)长江中下游地区为上中下地壳三层结构,武义地区为上下地壳两层结构,浙闽粤沿海为多层结构。中上地壳之间有一个厚度约3km的低速层(vP=5.89),相当于花岗闪长岩。

2)莫霍面深度不同,武义地区34km,长江中下游地区30km,浙闽粤沿海28 ~ 29 km,莫霍面以上5km。

3)地壳变薄主要表现在下地壳变薄,武夷地区为14km,长江中下游地区为9km,浙闽粤沿海地区为6.43km。

4)在浙闽粤沿海地区,中下地壳VP较大(分别为6.57 ~ 7.00 km/s),上地幔vP较小(7.50km/s,熊,1993),表明壳幔过渡带(193)存在与地幔隆起有关的镁铁质岩浆底侵造壳作用。

5)南扬子区存在扬子地块与华夏地块碰撞缝合带的“双陆壳叠加”模式(邓,1992)。中生代类花岗岩长石的铅同位素反映了南扬子区和武夷区基底明显重叠。

三种构造类型的上地幔可分为两层:莫霍面至75km为尖晶石二辉橄榄岩,至75 ~ 120 km为石榴石二辉橄榄岩,60 ~ 95 km为尖晶石向石榴石的过渡带。三种构造类型的主要区别是:①武夷地区软流圈顶部为70 ~ 75 km,长江中下游地区为55 ~ 60~95km。②尖晶石向石榴石相变的边界在武夷地区约80km,长江中下游地区约70km,浙闽粤沿海地区约60km,大地热流值依次增大,分别为0.8 ~ 1.0,1.0 ~ 1.4和1.2 ~ 1.6(分别)。

虽然上述三个综合岩石圈岩石学-地球物理模型都是基于新生代岩石学和地球物理资料,但中生代以来的印支期、燕山期和喜马拉雅期构造-岩浆活动都留下了明显的地球物理痕迹。浙闽粤沿海相对活跃,地壳变薄。中生代岩浆作用是幔源物质的扩张和增殖,而武夷地区相对稳定。岩浆作用以地壳重熔和碰撞增生为主,地幔物质的加入不显著。

(3)东南沿海中生代火山-侵入杂岩类型。

多年来,国内外许多学者利用俯冲火山岩的成分极性来研究中国东南大陆中生代火山-侵入杂岩带的成分极性,并将其归因于西太平洋的向西俯冲,从而确定了俯冲带的深度和倾角,认为这是一条类似于安第斯山式的俯冲火山-侵入杂岩带。

经过研究,王德子(1989)和陶(1992)指出,东南沿海中生代火山-侵入杂岩在形成时代、岩石组合、岩石地球化学特征、岩浆源区和形成时的构造应力环境等方面均不同于安第斯型和岛弧型钙碱性系列岩石,并分别提出将其命名为“浙闽沿海钙碱性系列”。谢斗科(1989,1992)认为中国东部岩石圈在130 ~ 90 Ma扩张,NNE-Sn向开裂。他把这种大陆英安岩-流纹岩系称为“解理-伸展增生构造岩浆地体”,是由于地幔楔向上隆升诱发的伸展作用而形成的,所以拒绝用现代的。

我们赞同上述学者的开拓性观点,即把西太平洋板块的俯冲模式套用到事实证据不确定的大陆上,无助于建立符合中国地质特点的东南大陆中生代岩浆作用新概念和模式。我们必须寻找其他动力机制,并更加关注大陆本身反映的地质事实。也就是说,中国东南部早中生代以来的高钾钙碱性系列火山-侵入杂岩带(145 ~ 90ma)不同于活动大陆边缘和汇聚板块岛弧的中性和中酸性钙碱性系列,而是由一系列NNE-NE向巨型剪切拉张断层或微陆边界断层拉张拆离而形成,微陆最终聚集后地幔底辟参与增生。东南大陆晚中生代岩浆作用是由岩石圈在碰撞停止(155Ma)后向东扎根引起的,是大陆地幔自西向东、由大陆向海洋隆起的离散板块边界。因此,将这一钙碱性系列称为火山-侵入杂岩带大陆扩张裂解钙碱性系列更具有普遍意义。三个不同钙碱性火山-侵入杂岩带的特征见表4-15。

表4-15三种不同类型钙碱性系列岩石特征对比

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