第四纪洞庭盆地构造性质及动力机制探讨

通过地表观察和第四系钻孔对第四纪洞庭盆地及周缘隆起区的地貌、沉积和断裂构造等进行调查研究,进而厘定洞庭盆地构造活动特征暨构造性质,并探讨其动力机制。研究表明,早更新世-中更新世中期洞庭盆地具断陷性质,具体表现在:①在边界正断裂控制下盆地及其次级凹陷强烈沉降并充填厚度较大的河、湖相沉积;②临澧次级凹陷发育典型封闭性断陷湖盆沉积;③NNE向、NW向、EW向、SN向等多组方向控盆断裂的发育指示区域伸展构造体制。中更新世晚期以来洞庭盆地具坳陷性质,主要表现在:①中更新世晚期洞庭盆地与周缘隆起区发生较大幅度的构造抬升并遭受剥蚀,同时产生构造掀斜与褶皱变形;②晚更新世-全新世洞庭盆地坳陷沉降并接受沉积。分析提出洞庭盆地第四纪构造活动机制:早更新世-中更新世中期盆地的断陷沉降与地幔上隆背景下的深部物质迁出有关;中更新世晚期盆地构造抬升、掀斜和褶皱变形与深部迁出物质的回返以及板块尺度的物质运动和挤压作用有关;晚更新世和全新世盆地坳陷沉降与区域挤压应力下的坳陷或拱坳变形有关,可能同时伴有NE向的深部物质流动与拉张;不同级次和不同规模范围的深部物质迁移运动,造成了第四纪洞庭盆地与其内部次级构造单元之间的叠加关系。     

湘东南印支期花岗岩成因及构造背景

湘东南地区以印支期主俯冲断裂——茶陵-郴州大断裂为界,分为东部炎陵-汝城隆起区和西部衡阳-桂阳坳陷区。区内印支期花岗岩总体属高钾钙碱性过铝质花岗岩,并可根据岩石特征分为2组。第1组产于衡阳-桂阳坳陷区NW向深断裂中,由角闪石黑云母花岗闪长岩、角闪石黑云母二长花岗岩和黑(二)云母二长花岗岩等组成,SiO2平均含量总体较低,为69.68%;大多为弱过铝,ASI值0.96~1.29,平均为1.08;具有相对较低的ISr值(0.7080~0.7168)和t2DM值(1.48~1.72Ga)以及相对较高的εNd(t)值(-8.90~-5.83)。第2组位于炎陵-汝城隆起区及衡阳-桂阳坳陷区将军庙次级隆起带中,由黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩组成,SiO2平均含量相对较高,为72.23%;总体为ASI值大于1.1的强过铝花岗岩,ASI值1.01~2.60,平均达1.30;具有相对较高的ISr值(0.7159~0.7345)和t2DM值(1.81~1.97Ga)以及相对较低的εNd(t)值(-12.0~-9.85)。根据上述特征,结合岩石圈结构和A/MF-C/MF图解分析,第2组花岗岩源岩主要为中地壳结晶片岩、片麻岩等,第1组花岗岩源岩除中地壳岩石外,可能还有少量下地壳基性麻粒岩成分以及幔源组分的加入,说明存在幔源岩浆的底侵作用。根据多种氧化物与微量元素构造环境判别图解,结合地质特征、构造演化背景等,认为印支期花岗岩形成于同造山阶段的后碰撞构造环境,地壳加厚及其后的减压导致中地壳重熔是岩浆形成的主导因素,幔源岩浆底侵使坳陷区与深大断裂带内的岩体中混入下地壳成分及少量地幔物质。已有研究表明湘东南燕山早期花岗岩形成于后造山构造环境,因此印支期与燕山早期两阶段花岗岩的构造环境彼此之间提供了制约。     

第四纪洞庭盆地沅江凹陷东缘鹿角地区构造—沉积演化研究

沅江凹陷为第四纪洞庭盆地东部的一个次级凹陷。通过地表地质调查和钻孔资料,在沅江凹陷东缘北部鹿角地区第四纪构造、沉积及地貌特征研究基础上,探讨并提出其构造-沉积演化过程：早更新世早期洪湖-湘阴断裂和荣家湾断裂相继活动,断裂以西地区断陷沉降并沉积,以东地区则构造抬升而遭受风化剥蚀。早更新世末期凹陷区东部构造反转抬升并遭受侵蚀。中更新世早期和中期凹陷区断陷沉降并接受沉积。中更新世晚期研究区整体抬升而遭受剥蚀。晚更新世西部主凹陷区在稳定或弱沉降并形成泥质沉积,东部间歇性抬升。在上述中更新世晚期开始的构造抬升的同时,研究区东部产生了自东向西、自南向北的构造掀斜。全新世构造总体稳定,西部洞庭湖区形成湖冲积。区域上,第四纪洞庭盆地构造性质经历了早期断陷到晚期坳陷的转变。     

洞庭盆地澧县凹陷第四纪沉积特征与古地理演化

澧县凹陷内第四系厚度达200m左右,由早更新世-中更新世中期沉积和全新统组成。早更新世-中更新世中期沉积除顶部为粘土外,主体为砾石层,在凹陷中央夹粉砂、细砂和少量粘土。全新统分布于凹陷南部,为湖冲积粘土。早更新世澧县凹陷区断陷沉降,于河道和冲积扇环境下接受沉积;中更新世凹陷逐渐扩张,沉积范围扩展至凹陷外缘,凹陷主体部位自边缘向中央依次为冲积扇和扇前浅湖环境。中更新世中后期因盆地扩张,自凹陷中央至边缘地带均为静水湖泊环境。中更新世晚期至晚更新世,凹陷及周缘因构造抬升而遭受剥蚀而缺失沉积。全新世凹陷南部受澧水及区域湖面上升影响而发育湖冲积沉积。     

湘东南印支期褶皱特征及形成机制

湘东南地区以王仙岭-坪石一线为界,分为东部隆起区和西部坳陷区,分别发育两种不同类型和成因的印支期褶皱.东部隆起区大面积出露前泥盆纪褶皱基底并发育隔槽式褶皱,由泥盆纪跳马涧组与褶皱基底间的不整合界面所显示,表明褶皱基底参与了褶皱作用;露头显示褶皱过程中盖层未沿不整合界面产生明显滑脱.基于上述事实,认为隔槽式褶皱形成于基底(厚皮式)横向收缩与压扁作用,并从理论上论证了隔槽式褶皱不可能是盖层沿基底滑脱的产物,修正了前人的薄皮式观点.西部坳陷区主要出露中泥盆世-中三叠世地层并发育类侏罗山式褶皱,褶皱具有波长小且大小不一、垂向上不协调等特征,并伴生大量走向断裂,说明褶皱受不同层位软弱层顺层滑脱作用控制,其深层机制与区域断裂逆冲活动有关.     

区域构造体制对湘东南印支期与燕山早期花岗岩成矿能力的重要意义

湘东南是华南重要的中生代有色金属矿集区。区内,印支期王仙岭岩体与燕山早期千里山岩体紧密相邻,前者成矿差,后者则发育多个大型、超大型矿床。两岩体的地层及构造地质条件相近,都具有W、Sn多金属成矿花岗岩的岩石地球化学特征。王仙岭岩体内蚀变作用明显比千里山岩体普遍且强烈,W、Sn含量总体上明显高于千里山岩体。千里山岩体边缘有较多岩脉发育,岩体与碳酸盐岩围岩接触带矽卡岩化强烈;而王仙岭岩体边缘岩脉缺乏,岩体与碳酸盐岩围岩接触带以大理岩化为主。基于以上地质、地球化学表现,以及地球化学图解和区域构造演化背景分析,确定千里山岩体与王仙岭岩体的成矿差异,主要是由于两者侵位时的构造体制(应力场特征)不同所致:千里山岩体形成于后造山环境下的伸展构造体制,岩浆或岩体中的成矿物质能随流体沿断裂裂隙向周围有效扩散并于局部聚集、沉定而成矿;王仙岭岩体则形成于后碰撞环境下的弱挤压构造体制,侵位时断裂裂隙构造不发育,流体与成矿物质被封闭在岩体内部,因此未发生有效的成矿作用。据此推断,构造体制差异可能是造成湘东南印支期与燕山早期花岗岩成矿能力悬殊的关键原因之一。文章最后简单阐述了上述认识对区域找矿工作的启示意义。