邱亮：东北亚古太平洋板块俯冲：上驮板块侏罗纪前陆逆冲系统的沉积-构造变形记录 【GSA Bulletin, 2022】

发布时间：2022-05-23       阅读：4次

板块俯冲过程中，发育于上驮板块的褶皱逆冲带和前陆盆地保存了重要的构造信息和沉积记录，能为重建古老俯冲系统提供关键约束。针对古太平洋板块在中生代向华北克拉通之下的俯冲，前人在岩浆活动、地球物理调查和数值模拟方面已开展了广泛研究，但沿东北亚边缘有关弧后前陆盆地系统演化的连续构造记录并不多见，俯冲发生的时间、地表的构造样式、上驮板块收缩和伸展的转换时期、俯冲板片的行为等仍有争议。特别是郯庐断裂以东，由于相关的沉积物和脆性的上地壳已被剥蚀，梳理大洋板块俯冲造成的递进变形过程变得复杂。

针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院、“岩石圈构造”求真群体的邱亮副教授、颜丹平教授及其研究团队，联合国内外合作者和实验室，通过对东北亚辽东半岛南部石灰窑、岗子店、元台三个关键地区进行野外地质填图、构造解析、钻孔三维重建、碎屑/岩浆锆石年代学等多方法综合研究（图1），重建了辽东半岛南部上驮板块边缘中生代弧后前陆盆地系统由挤压向伸展转变的演化历史，提出了将该地区构造-沉积演化与古太平洋板块俯冲关联的动力学模式，取得以下主要认识：

（1）辽东半岛中生代构造样式和变形期次：在石灰窑地区，地质填图和构造解析揭示了上盘往北西推覆的逆冲断层截切较早往北东推覆的逆冲断层，随后都被正断层叠加；在岗子店地区，40个钻孔联合构建的8个剖面揭示了向北西西或向西推覆的逆冲断层；在元台地区，往北西推覆的四个构造窗和一个逆冲双重构造组成的逆冲系统被后期斑岩和辉绿岩侵入（图2）。来自三个地区的数据整合使我们厘定了一个角度不整合面和至少两期中生代的变形（D₁和D₂）。D₁期之前的构造以新元古代-寒武纪基底和中侏罗统碎屑岩前陆盆地之间的不整合面为标志。D₁期以NE-SW走向的逆冲断层为代表，将元古界或寒武系推至中侏罗统之上。D₂期由不同走向高角度正断层所定义。

（2）构造变形的时间限定：未变形的斑岩岩脉和辉绿岩，侵入了元台逆冲系统的中侏罗统碎屑岩，其锆石U-Pb年龄约124 Ma和117 Ma（图3）。此外，首次发现了一个由D₂正断层所控制充填粉砂岩的小型地堑，获得了碎屑锆石最小峰值年龄（MDA）为129 Ma（图3）。因此，D₁和D₂变形事件可以分别被限定在晚侏罗世和早白垩世（D₁：约174-124 Ma之间，D₂：约129 Ma之后）。这些粉砂岩的物源与该地区其它白垩纪盆地的沉积物相似，表明该地区伸展始于早白垩世或之后。

（3）对古太平洋板块俯冲动力学的记录：针对板块俯冲过程中上驮板块边缘的变形，D₁期构造控制了中侏罗统盆地的形成，并将其卷入到往北西推覆的逆冲推覆构造中。我们重建了辽东半岛南部的弧后前陆褶皱逆冲带和盆地系统及其后续的伸展盆地（D₂期），并解释为古太平洋板块俯冲过程中板块俯冲角度变平缓或后撤的结果（图4）。同时，对D₁期变形时间上的限定，将古太平洋俯冲的开始时间大致限制在Toarcian-Aptian（约174-124 Ma）。

图1.辽东半岛构造纲要图和地层柱状图

图2. 上图（A-C）：岗子店地区地质图和地层柱状图；下图（A-H）：钻孔资料联合编制的剖面图

图3. 侵入元台逆冲系统的岩脉和碎屑岩的碎屑锆石U-Pb年龄协和图和年龄谱

图4. 基于上驮板块东部的辽东半岛石灰窑-岗子店-元台地区的沉积-构造记录建立的古太平洋板块俯冲的动力学模式

上述研究发表在《Geological Society of America Bulletin》上：Qiu, L.^*, Kong, R., Yan, D.P.^*, Mu, H.X., Sun, W., Sun, S., Han, Y., Li, C., Zhang, L., Cao, F. and Ariser, S., 2022. Paleo-Pacific plate subduction on the eastern Asian margin: Insights from the Jurassic foreland system of the overriding plate. GSA Bulletin, https://doi.org/10.1130/B36118.1.

全文链接：https://doi.org/10.1130/B36118.1