龙门山南段前缘地区活褶皱-逆断层运动学机制——以芦山地震为例

2013年4月20日发生在龙门山南段的芦山MS7.0地震是继发生在龙门山中北段的汶川MS8.0地震之后的又一次强震。本文通过震后地表变形特征、余震分布、震源机制解、石油地震勘探剖面、历史地震数据等资料,结合前人对龙门山南段主干断裂、褶皱构造特征的研究以及野外实地考察,应用活动褶皱及"褶皱地震"的相关理论,初步分析芦山地震的发震构造模式。认为芦山地震为典型的褶皱地震,发震断裂为前山或山前带一隐伏断裂。构造挤压产生的地壳缩短大部分被褶皱构造吸收。认为龙门山南段前缘地区具有活褶皱-逆断层的运动学特征,表明龙门山逆冲作用正向四川盆地内部扩展。     

龙门山断裂带北段晚第四纪活动性讨论

在野外考察的基础上 ,结合所采集的各条断裂之上的覆盖物或断层带物质的热释光 (TL)或电子自旋共振 (ESR)样品年龄 ,对龙门山断裂带北段的晚第四纪活动性进行了分析 ,认为 :后山断裂在第四纪早 -中期曾有过活动 ,晚更新世以来已不再活动 ;中央断裂早更新世或前第四纪是活动的 ;前山断裂在白龙江以北变成一些小的、零星分布的断裂 ,它们在第四纪早期以前有过活动。而已有研究表明龙门山断裂带中段和西南段晚第四纪以来仍在活动。造成龙门山断裂带不同段落新活动时代不同的主要原因 ,可能是区域应力场的变化所导致的活动地块边界的变化。龙门山断裂带的北段现在已不构成活动块体的边界 ,加之岷山隆起对龙门山断裂带东北段的屏障作用 ,使得龙门山断裂带北段活动减弱。而龙门山推覆构造带中南段和岷山隆起构造带共同成为块体持续挤压作用的东界。这为研究青藏高原的运动学及动力学等问题提供了重要信息     

龙门山推覆构造带中段山前断裂晚第四纪活动的地质与地球物理证据

龙门山逆冲推覆构造带中段山前断裂的存在和最新活动时代一直是个争论的问题.石油地震探测资料和浅层地震剖面揭示该断裂的存在,并断错了第四系;野外调查表明,龙门山中段山前存在明显的线性地貌特征,山前断裂断错晚了更新世晚期的洪积台地;探槽剖面揭示距今约1500 a之前在山前断裂上曾发生过一次地表破裂型事件,而该断裂未来具备发生强震的潜势.断错地貌的差分GPS测量和年代学分析显示山前断裂晚第四纪垂直滑动速率大于0.36 mm/a,其与龙门山中段主干断裂活动强度相当,说明龙门山山前断裂在龙门山逆冲推覆构造带的变形中也承担着重要的作用.该研究不仅能为成都平原的地震危险性评价提供基础资料,也有助于全面理解青藏高原东缘的隆升机制.     

四川西部暨龙门山地区的Pn波速度和各向异性

利用天然地震的走时数据和层析成像方法反演了四川西部及邻近地区的Pn波速度和各向异性,据此分析了龙门山的上地幔结构和汶川地震的深部构造特征.研究结果揭示了龙门山断裂两侧Pn波速度的差异:松潘-甘孜造山带速度偏低,四川盆地速度偏高;前者易于发生流动和韧性变形,后者显示出较强的刚性,反映出活动造山带和稳定地块岩石层地幔的不同性质.高速区和低速区的分界对应于龙门山断裂,大体上以汶川为界,北段相对平直且与余震的震中分布相一致,南段向四川盆地一侧凹进弯曲,汶川8级地震的震中位于北段和南段之间速度结构横向变化最大的区域,也是龙门山深层构造应力最易于集中和最易于产生应力差的地区,具有十分明显的深部构造特征.Pn波各向异性反映出的深部物质流动与青藏高原的向东运动相吻合,但是明显受到四川盆地刚性岩石层的阻挡,这一作用过程为龙门山地区的应力积累和汶川8级地震的发生提供了深部动力来源.龙门山断裂与上地幔顶部的各向异性无明显的对应关系,估计该断裂的活动仅限于地壳内部,而深部物质的流动与川滇地块沿着鲜水河断裂的旋转挤出有一定的相关性,据此推测龙门山断裂和鲜水河断裂具备不同的深层动力条件.     

龙门山后山断裂汶川M_S8.0地震地表破裂带

2008年汶川Ms8．0地震发生之后,多方研究者开展了汶川震区地表破裂实地调查。已发表的调查结果论证汶川地震地表破裂带沿龙门山构造带中央断裂和前山断裂分布。本文作者近期沿龙门山后山活动断裂开展了踏勘性调查。调查结果表明,除龙门山中央断裂带和前山断裂带出现汶川地震的地表破裂带之外,位于龙门山构造带后山断裂（汶川-茂县断裂）存在另一条长约100km、     

2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变

利用区域GPS和水准测量资料,结合地震构造背景的分析,本文研究2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带地区的震间地壳形变,探讨引起这种形变的活动构造与动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.主要结果表明：1997～2007年期间,自龙门山断裂带中段朝北西约230 km的地带内存在垂直于断裂的水平缩短变形、以及平行于断裂的水平右旋剪切变形,缩短率为1.3×10^-8/a （即：0.013 mm/km/a）,角变形速率为2.6×10^-8/a;同一地带在1975～1997年期间还表现出垂直上隆变形,上隆速率在龙门山前山断裂与中央断裂之间仅0.6 mm/a,而至龙门山后山断裂及其以西达2～3 mm/a.这些反映了在汶川地震之前至少10～30余年,龙门山断裂带中段的前山与中央断裂业已闭锁、并伴有应变积累.造成这种形变的主要原因是：以壳内的低速层为“解耦”带,巴颜喀拉地块上地壳朝南东的水平运动在四川盆地西缘受到华南地块的阻挡、转换成龙门山断裂带中段的逆冲运动;由于该断裂段的震间闭锁,致使西侧的巴颜喀拉地块的上地壳发生横向缩短以及平行断裂的右旋剪切变形.然而,龙门山断裂带北段在1997～2007年期间除了有大约0.9 mm/a的右旋剪切变形外,横向的缩短变形极微弱,这可能与该断裂段西侧的岷江、虎牙、龙日坝等断裂带吸收了巴颜喀拉地块朝东水平运动的大部分有关.另外,汶川地震前,横跨龙门山断裂带中段与北段的地壳形变特征的差异,与汶川地震时能量释放的空间分布吻合.     

龙门山断裂带中上地壳速度结构的短周期环境噪声成像

本文利用在龙门山断裂带周边布设的57个台站自2008年11月至2009年11月为期一年的垂直分量连续地震环境噪声数据,通过短周期地震环境噪声成像方法,获得了龙门山断裂带中北段地壳25km深度范围的S波精细速度结构.结果表明:(1)龙门山断裂带周边区域10km以上的速度结构与地表断裂的分布形态具有良好的一致性,速度结构控制了龙门山主要断层的深部延展特征;在15km及以下深度,S波速度结构呈现沿龙门山和沿岷山隆起走向的交叉构造格局,由此造成的速度结构差异可能影响了汶川地震的破裂过程;(2)速度结构随深度的分布特征为龙门山断裂带主要断层的深部延伸形态给出了良好的约束,结果进一步确认了龙门山断裂中段的高角度铲型断裂构造特征;(3)研究区的南端发现了龙门山断裂下方20km以下深度具有与松潘地块中地壳低速层相关的低速结构的迹象,这可能是汶川地震破裂带南段22km左右深度存在脆韧转换带的一个证据.研究结果显示出密集台阵和短周期环境噪声成像方法在地壳浅部精细结构和断层探测研究中具有巨大潜力.     

龙门山构造带壳幔电性结构特征及其与汶川、芦山强震关系

青藏高原东缘龙门山构造带是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索龙门山构造带活动构造特征及其与发震构造的关系,本文通过布置垂直龙门山构造带南段芦山地震震源区的大地电磁测深剖面,运用多种数据处理手段,得到研究区可靠的电性结构,并通过与已有龙门山中段和北段剖面进行对比分析.研究表明：（1）青藏高原东缘岩石圈存在明显的低阻异常带--松潘岩石圈低阻带,该低阻异常带沿龙日坝断裂-岷山断裂-龙门山后山断裂分布,形成松潘-甘孜地块向扬子地块俯冲的深部动力学模式,通过统计研究区的历史强震,发现震源主要沿低阻异常带东侧分布,同时,低阻异常带也是低速度、低密度异常带,松潘岩石圈低阻带可能是扬子地块的西缘边界;（2）青藏高原物质东移过程中,受到克拉通型四川盆地的强烈阻挡,龙门山构造带表层岩块和物质发生仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造,中下地壳和上地幔顶部物质向龙门山构造带岩石圈深部俯冲,印支运动晚期,扬子古板块持续向华北板块俯冲,在上述构造运动作用下,呈现出刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔状构造;（3）根据电性结构推断,芦山地震受到深部上里隐伏壳幔韧性剪切带向上扩展的影响,构成芦山地震的深部主要动力来源;汶川地震的发生,在龙门山南段形成应力加载区,是触发或加快芦山地震孕育发生的另一个动力来源.     

龙门山断裂带现今构造应力场特征及分段性研究

龙门山断裂带位于青藏高原与华南地块之间.由后山断裂、中央断裂、前山断裂和山前隐伏断裂四条主断裂组成.其活动性具有明显的分段性.本文在前人研究成果的基础上,从构造应力的角度对龙门山断裂带的分段性进行分析研究,以茂县—汶川区段和大邑—映秀区段为界将龙门山断裂带划分为三段:北段、中段和南段,且中段是南、北两段的过渡部位.从应力的量值看,龙门山断裂带整体应力状态表现为σH＞σh＞σv,表明水平应力作用占主导.50～100m深度范围内,北段的应力值明显高于南段.100～200m深度范围内,南段的应力值反而高过北段.且龙门山断裂带南段的应力作用强度高于北段,随深度的增加越发明显.从应力方向看,龙门山断裂带南段最大主压应力方向为NW-NWW向,而北段为NE-NEE向.北、中两段的分界区段应力方向体现了由南段NWW向到北段NEE向转换的特征.应力方向由南到北发生NW向到NE向转变的特征与该区震源机制解反映的主压应力方向较为一致.龙门山断裂带北段受岷山隆起及虎牙断裂影响明显,深部构造或与中南段分离,脱离松潘—甘孜褶皱带的控制,大地震释放的应力比较充分,而南段应力并未充分释放,且震后应力已有一定程度的恢复和重积累,积累能量的程度随深度增加而增强.     

龙门山断裂带中北段的地壳电性结构及其动力学模型

2012年在四川龙门山断裂带的茂县—绵竹段进行了点距约3km、横跨断裂带的大地电磁探测,精细处理并反演获得长70km,深50km的2维电性剖面。通过与同位置的反射地震资料对比进行综合解释,刻画出龙门山断裂带中北段的地壳结构:1)四川盆地上覆地层为低阻,电性结构稳定并叠置于坚固的扬子中下地壳之上;龙门山3条主断裂均表现为低阻—中低阻,其构造形态都沿NW向倾斜,并由陡变缓向下延伸,浅部最陡处60°,深部最缓处30°。2)龙门山断裂带上地壳整体逆冲推覆于扬子板块的刚性基底之上,不仅形成由陡趋缓的3条主断裂,而且多期次的地震活动造成隐伏次级断裂发育;映秀-北川断裂之下具有明显NW倾斜且陡立的电性梯度带,2008年汶川地震余震在该区域内集中分布,其中安县-灌县断裂下盘发育大型隐伏的基底断裂,可能为发震断裂,地震能量沿隐伏次级断裂向上传递导致映秀-北川断裂遭破坏最为严重。3)青藏高原东缘的中下地壳下插,使高阻的扬子中下地壳嵌于龙门山逆冲推覆带和青藏高原东缘中下地壳之间,形成"鳄鱼口"样式的构造格架。龙门山的隆升是由上地壳的逆冲推覆脆性变形和中下地壳的壳内高导物质流的韧性变形共同作用的结果。同时提出,由于中下地壳物质流在龙门山不仅受阻于刚性的扬子块体,而且下插于扬子板块上地幔,形成一种可能的类似"传送带"的动力模式,带动了其上盘发生持续的逆冲推覆脆性变形。     

青藏高原东缘岩石圈物性结构特征及深部构造涵义

青藏高原东缘是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索青藏高原东向挤出其东部壳幔结构响应及深部地质构造依据,本文利用卫星测高重力数据、数字地震台网("喜马拉雅"项目一期)634个台站的观测数据、以及跨越龙门山构造带、攀西构造带的两条长周期大地电磁测深资料,获得了青藏高原东缘视密度物性结构、P波速度异常结构、以及电性成像结构.物性成像结果表明:(1)松潘地块、川滇地块中-下地壳、上地幔具有低密度、低速、高导的韧性物性结构,部分地区这种韧性物性结构甚至可到达150 km处;(2)四川盆地下方扬子克拉通岩石圈具有稳定的高密度、高速、高阻的刚硬物性结构,其结构向下可延伸至150 km深处;(3)青藏高原东缘横向和垂向的物性结构差异,为揭示龙门山构造带、川滇地块隆升机制提供了物质基础和动力学依据;(4)岩石圈物性结构中,沿岷山一龙门山一锦屏山一玉龙雪山构造带一线存在明显的密度、速度梯级带,其东西两侧呈明显物性二元结构,该物性梯级带可能反映了中上扬子地块西边界位置.     

台湾-阿尔泰地学断面阿尔金-龙门山剖面的地壳纵波速度结构

通过分析阿尔金—龙门山地学断面的地震资料,建立了该剖面的地壳纵波速度结构。研究结果表明,阿尔金北侧的塔里木盆地地区莫霍面为50km,而在其南侧的祁连地块莫霍面突然加深至73km,在柴达木盆地莫霍面又抬升至58km左右,然后,在松潘甘孜地块莫霍面降至70km,并呈现为台阶状向龙门山方向抬升到60km左右,最低速层,而在其南部地区则没有低速层出现,推测低速层为地壳中部的局部熔融物质,阿尔金—龙门山剖面上的两个莫霍面坳陷区分别与祁连地块和松潘—甘孜地块上的两个莫霍面坳陷区相对应,指示出这个两个地块具有较深的山根,青藏高原北部的巨厚地壳很可能是由于中生代以来发生的印度板块与亚洲板块碰撞时受到来自东西及南北方向的挤压,使地壳缩短所致。     

青藏高原东缘龙门山逆冲构造深部电性结构特征

通过对汶川地震前观测的碌曲—若尔盖—北川—中江大地电磁剖面的数据处理和反演解释,揭示了沿剖面的松潘—甘孜地块、川西前陆盆地、龙门山构造带及秦岭构造带50 km深度的电性结构特征及相互关系,表明青藏高原东缘向东挤压,迫使向东流动的地壳物质沿高原东缘堆积,并向扬子陆块逆冲推覆.龙门山恰好位于松潘—甘孜地块与扬子陆块对挤部位,主要受松潘—甘孜地块壳内高导层滑脱和四川盆地基底高阻体阻挡的约束,地壳深部存在着西倾且连续展布的壳内低阻层,表明龙门山深部确实存在着逆冲推覆构造,其逆冲断裂系中的三条断裂不仅以不同的倾角向西北倾斜,并且向深部逐渐汇集,但茂县—汶川断裂可能在深部与北川—映秀断裂是分离的.龙门山两翼的四川盆地和松潘甘孜褶皱带的电性结构既具有明显差异性,又具有一定的相关性.四川盆地显示巨厚的低阻沉积盖层和连续稳定的高阻基底的二元电性结构,而松潘—甘孜地块则表现为反向二元结构,即上部大套高阻褶皱带,下部整体为低阻的变化带,龙门山逆冲构造带本身又表现为松潘地块逆冲上覆在四川盆地之上,构成上部高阻褶皱带、中部低阻逆冲断裂带和底部盆地高阻基底的三层电性结构.对比龙门山逆冲构造断裂带的西倾延伸上下盘两侧的两个反对称的二元电性结构,松潘区块深部推断的结晶基底与龙门山断裂带下盘推断的下伏盆地结晶基底又存在某种内在对应关系,推断可能存在一个西延至若尔盖地块的泛扬子陆块.因此,龙门山构造带地壳电性结构研究对于揭示青藏高原东缘陆内造山动力过程,探索汶川大地震的深部生成机理都具有重要意义.     

龙门山南段前陆区晚第四纪构造变形样式

龙门山中南段前陆区是青藏高原东缘唯一发育新生代薄皮构造与沉积盆地的地段,研究其最新构造变形样式有助于深入理解青藏高原向东扩展的构造机理.论文通过青衣江河流阶地测量与古青衣江洪积扇形态重建,研究了龙门山南段前陆区晚第四纪活动构造格局及其活动性,取得了如下认识：（1）青衣江河流阶地纵剖面显示,龙门山南段前陆地区晚第四纪变形主要为褶皱作用,总体地壳缩短速率为2.5~3.9 mm·a^-1,远大于山区冲断带0.48~0.77 mm·a^-1的地壳缩短速率,地壳缩短主要由前陆地区吸收;（2）青衣江古洪积扇错断变形显示,龙门山南段前陆区活动构造表现为北西—南东向地壳缩短与近东西向的地壳缩短的叠加作用,两者分别受控于巴颜喀拉块体南东向推挤作用与川滇块体向东推挤作用;（3）自中新世初川滇块体向南东挤出,四川盆地西南角起到分流青藏高原物质的作用,其西南侧物质通过鲜水河—小江断裂带的左旋错动向南东方向分流,其西北侧物质通过龙门山断裂带的右旋错动向北东方向分流,迎面受到了最大的推挤作用,进而向前陆扩展形成了薄皮褶皱构造带.     

Wave coupling between the Tianshan orogen and the deformations in its south and north foreland basins in Cenozoic

Attention has been paid to the deformations in the south and north foreland basins of the Tianshan Mountains and their relations to the tectonic movements of the mountains. Based on the seismic data interpretation and field work,the tectonic features,tectonic styles,controlling factors of deformation,deformation time,and their relationships in the three tectonic units were comparably studied. The Ce-nozoic deformations in the two foreland basins were characterized by zonation from south to north,segmentation from west to east,and layering from deep to shallow. The tectonic styles are compres-sive ones,including both basement-involved and cover-detaching. The two foreland basins underwent several times of deformation in Cenozoic and the deformations were transmitted from the Tianshan orogen to the inner basin. The deformation dynamics of the south and north foreland basins of the Tianshan Mountains can be represented by dynamics of orogenic wedges. In terms of the deformations of the wedges with wave-like features,the concept of a wave orogenic wedge was put forward,and a double wave orogenic wedge model was established.     

龙泉山背斜的地壳缩短与隆升——来自河流阶地变形的证据

位于龙门山逆冲推覆构造带东侧的龙泉山背斜,构成了四川前陆盆地的前陆隆起。通过室内航空相片对凯江跨背斜段的地貌面的解译,结合野外考察可知凯江发育3级阶地,其中T₁、T₂为堆积阶地,T₃为基座阶地。在野外用差分GPS测量了阶地的空间坐标信息,同时采集了各级阶地堆积物的测年样本,并经实验分析约束了阶地的形成年龄。另外,对石油地震剖面解译揭示出龙泉山背斜北段地壳缩短和隆升主要是通过褶皱膝折带迁移机制进行的,滑脱层的深度约6km。利用面积守恒准则计算出龙泉山背斜晚更新世以来的地壳缩短速率约为(1.36±0.41)mm/a、隆升速率为(0.64±0.19)mm/a。通过滑脱层的推覆抬升机制形成的龙泉山背斜,给青藏高原东缘变形模式中的逆断层推覆地壳缩短造山增加了证据。     

The Rotational Structure along the Eastern Segment of the Altyn Tagh Fault and Its Implications in Dynamics

As a result of the left-lateral strike-slipping of the Altyn Tagh fault in Neotectonic period, a contra-rotational structure, namely the Zhaobishan vortex structure, has developed at the juncture of the main Altyn Tagh fault and the northern fringe fault of the Qilian Mountains.Preliminary analysis on the deformation and evolution of the Zhaobishan vortex structure. In combination with the previous data, suggests that the tectonic transform between the Altyn Tagh fault and the northern fringe fault of the Qilian Mountains attributes to the deformation of the rotational structure. The existence of a series of rotational structures along the Altyn Tagh fault and on the northeastern edge of the Qinghai-Xizang(Tibet) plateau indicate that as the substance in the northern Qinghal-Xizang (Tibet) plateau moves clockwise around the eastern tectonic knot of the Himalayas, rotational structures become the principal mode on the northern marginal zone of the Plateau of transforming and absorbing tectonic deformation.     

龙门山南段芦山震区浅层沉积与构造变形——对深部发震构造的约束

2013年4月20日在龙门山南段发生M_W6.7强震,造成重大人员伤亡和财产损失.芦山地震发生后,针对发震断层是高角度还是低角度断层?断层的归属、性质和地震构造模型等问题,一直存在不同的认识和争议.本次研究采用了芦山震区的三条高精度二维人工地震反射剖面,结合区域地质、钻井资料,对芦山震区浅层沉积与构造变形进行综合解释;研究同时综合了震源机制解、小震重定位结果以及深地震探测剖面,并结合龙门山地区古生代以来的构造演化史,对震区地质构造进行解析.研究认为龙门山南段主要发育了三套不同层次的滑脱层并控制了上地壳形变,呈现多层滑脱、多期变形、构造叠加的复杂特征.2013年芦山地震的主要活动断层发育在深部约20 km滑脱层之上,倾向NW、倾角较陡大约在45°~50°,并产生反冲断层形成Y字状结构.地震地质解释表明,芦山地震的同震活动断层没有突破中生界和新生界,并非先前认为的双石—大川断裂(F4)或山前大邑隐伏断裂(F6);芦山地震的发震断层为一基底盲冲断层;深地震反射结果进一步揭示芦山地震的发震断层为一早期(古生代)形成的正断层.研究认为芦山地震发震构造符合简单剪切断层转折褶皱模型(Simple-shear Fault-Bend Fold),2013年芦山地震为一次非特征型地震.晚新生代以来在青藏高原向四川盆地强烈挤压持续作用下,早期正断层重新活动并产生了芦山地震.这种深部隐伏断层活化产生的特殊型地震,无疑增加了龙门山地区地震灾害的风险和不确定性.     

THE LATE QUATERNARY TECTONIC DEFORMATION REVEALED BY THE TERRACES ON THE BAIYANG RIVER IN THE NORTHERN QILIAN MOUNTAINS

The Qilian Mountains, as a major orogenic belt in the northeastern margin of the Tibetan plateau, is the forefront of the expansion of the plateau to the northeast, where thrusts and folds dominate tectonic deformation. The Baiyang River starts from the inner Qilian Mountains, flowing northward across various structures, and finally into the Jiuxi Basin. This work focused on exhaustive investigations to the terraces on this river to characterize the Late Quaternary tectonic deformation in this region. The results show that (1)these river terraces on the Baiyang River are segmented, of which multiple levels developed at steep terrains and anticlines in the basin. Bounded by the Niutou Mountains, mainly 2-3 and 4-5 levels of terraces formed in the upper and lower reaches, respectively. (2)The longitudinal profiles along the river suggest a vertical motion rate of the Changma fault as (0.32±0.09)mm/a and crustal shortening rate (0.12±0.09)mm/a. There was no vertical activity since the formation of T₅ surface (13ka)on the Hanxia-Dahuanggou fault. At the terrace T₅ (9ka)on the Laojunmiao anticline, fold uplift amounts (6.55±0.5)m and shortening amounts (3.47±0.5)m, yielding uplift and shortening rates (1.23±0.81)mm/a and (0.67±0.44)mm/a, respectively. The Baiyang River anticline began to be active about 300ka with uplift and shortening rates (0.21±0.02)mm/a and (0.14±0.03)mm/a, respectively since 170ka. (3)In the Qilian Mountains, there were two different deformation characteristics in response to the expansion of the Tibetan plateau. Shear deformation dominates the inner Qilian Mountains, which is manifested as lateral extrusion of blocks. In the northern margin of Qilian Mountains and Jiuxi Basin, the deformation is dominated by compression, expressing crustal shortening and uplift, and the shortening within the basin accounts about half of the total deformation.     

The Pengguan tectonic dome of Longmen Mountains, Sichuan Province: Mesozoic denudation of a Neoproterozoic magmatic arc-basin system

Neoproterozoic igneous and metamorphic complexes occur as tectonic domes in the Longmen Mountains of the western margin of the Yangtze Block, and are important in reconstructing the Rodinian supercontinent and constraining the timing and mechanism of tectonic denudational processes. The Pengguan dome consists of granitic intrusions and metamorphic rocks of the Huangshuihe Group and is tectonically overlain by ductilly deformed Sinian to Paleozoic strata. The plutonic intrusions consist of granites with abundant amphibolite enclaves. New LA-ICP-MS zircon U-Pb dating yielded an emplacement age of 809±3 Ma and a protolith age of 844±6 Ma for the granite. The granitic rocks have geochemical signatures typical of A-type granites, indicating their formation under an extensional environment, by melting of newly formed tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) rocks. A detachment fault, characterized by variable ductile shear deformation of S-C fabric and ESE-ward kinematics, separates the Pengguan dome from the Sinian-Paleozoic cover. 40Ar/39Ar dating of muscovite from the mylonite in the detachment fault of the dome demonstrates that ductile deformation occurred at ~160 Ma. This study indicates the existence of a Neoproterozoic magmatic arc-basin system, which was denudated by a Jurassic middle crustal ductile channel flow along the Longmenshan thrust belt.