黔中隆起古地理演化與構(gòu)造演化

黔中隆起古地理演化與構(gòu)造演化

“貴州電梯”最早于1949年提出。它指的是遵義地區(qū)奧陶志留吉部落的東西走向，以及東西向的云南東部古陸。之后,許多學者從不同的角度闡述了黔中隆起的特征、形成機制、初始隆起的時間、演化等。最早羅繩武(1958)及部分學者提出的黔中古陸形成于寒武紀末期或加里東末期的觀點已經(jīng)被否定,而自劉特民根據(jù)黔中隆起南北兩側(cè)的巖性、巖相特征,提出黔中隆起在下奧陶統(tǒng)湄潭組沉積中—晚期出現(xiàn)水下隆起以來,各學者從不同角度對黔中隆起進行研究并取得了兩點共識:一是認為黔中隆起的形成共經(jīng)歷了水下隆起和陸上隆起兩個階段;二是黔中隆起由水下階段到陸上階段的轉(zhuǎn)變則是都勻運動的結(jié)果[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16]。而之后的爭論主要圍繞水下隆起的開始時間和都勻運動發(fā)生的具體時間,對于水下隆起的時間主要有早奧陶世和中奧陶世兩種認識;對于陸上隆起出現(xiàn)的時間也有兩種意見,即中奧陶世和晚奧陶世[1,2,3,9,11,1,2,3,9,11]。關(guān)于“黔中隆起”的形成機制主要有以下幾種觀點:一是認為先存在一個水下隆起,而后由于都勻運動造成的地殼抬升而演變成古陸;二是認為黔中隆起形成于太康運動造成的地殼抬升,而真正顯示出“黔中隆起”的形態(tài)是在早志留世石牛欄期及韓家店期。周明輝認為,云貴上升運動形成黔中北東向隆起,都勻運動使黔中水下隆起迅速上升為陸。何熙琦等認為,南華紀—志留紀期間,由于揚子板塊東南緣的湘黔桂深水盆地發(fā)生構(gòu)造沉降而導致盆緣隆升,從而導致黔中隆起的形成;牛新生等認為黔中隆起是起自于郁南運動、隆升于都勻運動、合并于廣西運動的受多期運動控制的繼承性古隆起。黔中隆起的隆起時間和形成機制一直是學者爭論的焦點,前人的研究也取得了很多共識,都勻運動與黔中隆起的具體關(guān)系,黔中隆起的性質(zhì)是縱彎褶皺、橫彎褶皺、邊緣隆起、還是次級平緩褶皺,黔中隆起與古生代各構(gòu)造運動的聯(lián)系等等方面都是黔中隆起研究的薄弱環(huán)節(jié)。筆者通過古生代各種構(gòu)造運動的性質(zhì)對黔中隆起的演化及其性質(zhì)進行研究,闡述了黔中隆起的性質(zhì)、與都勻運動的關(guān)系及其后期構(gòu)造對黔中隆起的改造,得出黔中構(gòu)造的隆起經(jīng)歷了5個時期,初始于郁南運動,定型發(fā)展于都勻運動,鼎盛發(fā)育在廣西運動,衰退與消亡在紫云運動與東吳運動。1黔中起落架的構(gòu)造環(huán)境對地質(zhì)構(gòu)造黔中隆起是上揚子板塊的一個東西向早古生代隆起帶,展布于貴州中西部赫章、大方、織金、修文、開陽一帶,面積2.49×104km2,南北為黔南坳陷和滇黔北部坳陷所夾,西南與滇東隆起之間,被埡都—紫云斷裂所走滑錯斷,東北接武陵坳陷(圖1)。武陵運動時期揚子古陸與華夏古陸對接碰撞,形成華南統(tǒng)一大陸,之后以陸內(nèi)裂解變形為主,加里東運動、印支運動均是陸內(nèi)造山運動,不存在華南洋。貴州位于華夏與揚子拼接西部,構(gòu)造演化受該拼接帶影響明顯。黔中隆起形成與發(fā)展主要經(jīng)歷了早古生代郁南運動、都勻運動、廣西運動、紫云運動及晚古生代東吳運動。黔中隆起南、北、西南的邊界均為斷裂,南側(cè)為鎮(zhèn)遠—貴陽斷裂,北側(cè)為赫章—遵義斷裂,西南側(cè)為埡都—紫云斷裂,邊界斷層的性質(zhì)及其活動對黔中隆起的發(fā)展、演化影響明顯。南部邊界斷層鎮(zhèn)遠—貴陽斷裂(F2)是中奧陶世發(fā)育的一條同沉積斷裂,主體走向為北東東向,斷面傾向南南東,傾角60°～70°,全長400余km,對黔中隆起的形成演化起到明顯的控制。黔中隆起的西南邊界埡都—紫云斷裂(F3)是走向北西切割基底的同沉積斷裂,整個古生界表現(xiàn)為正斷層(圖2),中奧陶世末期,斷裂對兩側(cè)的沉積控制明顯,在埡都—紫云斷裂北側(cè)大片志留系缺失,為下奧陶湄潭組出露,而南西側(cè)朱砂廠、草子坪、埡都—狗飛寨一帶,志留系卻保存相當厚度,厚逾200m,同生斷層地層斷距約600m,約束了黔中隆起的陸上發(fā)育階段,紫云運動前后形成了NW向的槽狀裂陷,構(gòu)成黔中隆起的西南邊界,燕山期反轉(zhuǎn)為左行剪切,錯斷滇中隆起和黔中隆起。黔中隆起的北部邊界赫章—遵義斷裂(F4)雛形于都勻運動的同沉積隱伏斷裂,晚奧陶世澗草溝期開始明顯活動,斷裂帶內(nèi)沿威寧—赫章—畢節(jié)—金沙—遵義一線發(fā)生差異性升降,其中南盤上升成陸,控制了黔中隆起南部的抬升。黔中隆起通過古生代同沉積邊界斷裂與周緣坳陷、隆起相互耦合,它的性質(zhì)、變形機制及其演化都受到邊界斷裂的調(diào)節(jié)。2“貴州電梯”的性質(zhì)2.1晚寒武—黔中隆起形成時間黔中隆起分為早期水下隆起和晚期陸上隆起兩階段已經(jīng)得到了公認,而之后的爭議主要是水下隆起的時間與水陸發(fā)展轉(zhuǎn)換期都勻運動的時間。筆者認為,晚寒武—早奧陶世郁南運動階段,黔中地區(qū)形成了平緩的水下隆起,即黔中隆起雛形;陸上發(fā)育開始于晚奧陶世澗草溝期,鼎盛發(fā)育在晚奧陶世五峰期至早志留世龍馬溪期。陡山陀期,在黔中淺水陸架東部的開陽—甕安一帶,發(fā)育一個水下小隆起,寬約40km,長約70km。這一帶海水較淺,出現(xiàn)淺灘礫、砂屑磷塊巖夾粘土巖沉積。其周邊則為相對深水環(huán)境的炭質(zhì)粘土巖、含磷硅質(zhì)巖。對于這個局部隆起,有人認為是“黔中隆起”的最早水下隆起。筆者認為,這個隆起還不能代表黔中隆起的早期水下隆起,一是隆起范圍較小,二是隆起位于黔中隆起的東緣。尤其重要的是在此時期區(qū)域上并沒有發(fā)生較強的構(gòu)造運動。這個局部隆起應該是由于南華紀盆地的裂陷,屬于中上揚子古陸地區(qū)的黔中隆起,東緣靠近南華紀盆地,受局部沉積-隆起“蹺蹺板”效應影響,在水下形成的一個小型隆起。晚寒武—早奧陶世,揚子板塊南部的云開地塊、桂滇-北越地塊發(fā)生擠壓作用,形成了橫貫廣西中部的大明山—大瑤山寒武系東西向線型褶皺帶,此次事件稱為郁南運動。晚寒武世,滇東古陸不斷向東推進,同時引起“水下隆起”有向東推進的特點,表明了晚寒武世晚期沉積環(huán)境總體處于海退變淺的基本特點(圖3)。晚寒武世末期滇黔古陸達到最大,包括黔西至黔西南已為大片古陸,形成滇黔桂古陸的雛形,這個古陸向東與黔中水下隆起相聯(lián)系。從古陸分布與沉積特征看出,郁南運動表現(xiàn)得最為明顯在晚寒武紀晚期,這階段的黔中地區(qū)表現(xiàn)為水下微隆起而與西部滇黔古陸相連。因此,晚寒武世晚期郁南運動奠定了黔中隆起的最早雛形。紅花園期的紅花園組厚度變化具有相當?shù)囊?guī)律性,在上覆巖層為湄潭組的地區(qū),紅花園組普遍較薄,一般0～40m;而在上覆巖層為大灣組的地區(qū),紅花園組普遍較厚,可達百m以上。這種厚度變化的規(guī)律除顯示巖相有所變化外,更主要的是剝蝕作用所致,即在黔中一帶,紅花園組沉積之后,存在一個較為普遍的沉積間斷面。這個沉積間斷面在貴陽烏當一帶已基本得到證實。101地質(zhì)隊區(qū)調(diào)分隊在1∶50000福泉馬場坪幅調(diào)查時也發(fā)現(xiàn),在兩哨口—甘粑哨一線以西,大灣組直接超覆在桐梓組之上,其間缺失紅花園組。而且,在西側(cè)毗鄰的滇東一帶,下奧陶統(tǒng)的碎屑沉積(紅石崖組、湯池組)普遍假整合于下伏老地層之上。這些證據(jù)均表明紅花園期末的構(gòu)造上隆波及黔中地區(qū),使黔中一帶首次上隆于海面之上遭受剝蝕。中奧陶世十字鋪期開始出現(xiàn)緩慢隆起,在寶塔期隆起有所擴大。中奧陶世寶塔期都勻運動造成地殼抬升,使本區(qū)的古地理格局發(fā)生了重大變化。在晚奧陶世澗草溝期時,都勻運動造成的地殼上升加快,在滇東、桂西、黔中和黔南的廣大地區(qū)形成一片大范圍的古陸,即滇黔桂古陸。晚奧陶世五峰期至早志留世龍馬溪期,都勻運動活動最為強烈,滇黔桂古陸繼續(xù)向北擴大,古陸北界達畢節(jié)—松林—湄潭—江口一線,該線以南,缺失五峰期至早志留世龍馬溪期沉積,此時是都勻運動引起的黔中隆起發(fā)育的“鼎盛期”。2.2運動區(qū)域及構(gòu)造貴州中南部地區(qū),下志留統(tǒng)普遍超覆于下奧陶統(tǒng)(局部地區(qū)為中奧陶統(tǒng))之上,其間上奧陶統(tǒng)、中奧陶統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)也不同程度地缺失,同時早志留世早期(龍馬溪期)也大部分缺失。都勻運動造成地層缺失明顯。在貴州,志留系與奧陶系的接觸關(guān)系可分為3個區(qū)(圖4):(1)黔北區(qū)。志留系與奧陶系為連續(xù)沉積,整合接觸關(guān)系,大致在遵義、鳳岡、思南、印江一線以北,下志留統(tǒng)龍馬溪組齊全,下伏上奧陶統(tǒng)五峰組亦完整無缺。(2)黔中區(qū)。分布在上述一線以南,志留系與奧陶系為假整合接觸。本區(qū)的下志留統(tǒng)龍馬溪組由北向南厚度變薄,層位自下而上逐漸缺失,呈現(xiàn)由北往南的超覆,以至完全尖滅缺失。下志留統(tǒng)龍馬溪組或石牛欄組之下的奧陶系剝蝕程度較弱,最高層位多為中奧陶統(tǒng)或下奧陶統(tǒng)大灣組的上部。(3)黔南區(qū)。分布于貴陽、黃平一線以南地區(qū)。本區(qū)下志留統(tǒng)底部層位均為石牛欄階的下高寨田群或下翁項群,龍馬溪組完全缺失。都勻運動在貴州南部是一次活動較強、影響范圍較廣的構(gòu)造運動,受南部云開地塊向桂滇-北越地塊的持續(xù)擠壓的遠程效應,黔中及其鄰區(qū)受近南北向應力場而發(fā)生變形。這期運動使黔中、黔南等地區(qū)升起為陸,缺失晚奧陶—早志留世早期沉積,中、下奧陶統(tǒng)剝蝕強烈,黔南只在長順、惠水、平塘等局部地區(qū)見到中奧陶世十字鋪組和寶塔組,與此同時形成了寬緩褶皺及相應的斷裂。前人研究認為,本期運動所形成的構(gòu)造主要有兩組:一組為北東東或近東西向構(gòu)造,以黔中背斜為代表,另一組為南北向,以麻江背斜為代表,并同時發(fā)育有近南北向和近東西向斷層。對于都勻運動形成的古構(gòu)造,筆者研究認為近東西向或北東東向(黔中隆起主體)是由都勻運動所形成,因為都勻運動加速黔中隆起的隆升,其區(qū)域擠壓應力場近南北向,不可能形成兩組近直角的構(gòu)造組合,即以麻江背斜為代表的一些背斜形成于隨后的廣西運動,而不是都勻運動形成的古構(gòu)造(圖5)。2.3晚奧陶世期廣西區(qū)域構(gòu)造格局變化黔中隆起隆升的力學機制可大致總結(jié)為3種觀點:何熙琦等認為,南華紀—志留紀期間揚子板塊東南緣的湘黔桂深水盆地發(fā)生構(gòu)造沉降導致盆緣隆升;有些學者將黔中隆起的最后隆升歸結(jié)于揚子板塊與華夏板塊的碰撞;牛新生等認為,黔中隆起是一個起自于郁南運動、隆升于都勻運動、合并于廣西運動的受多期運動控制的繼承性古隆起。前兩種觀點都存在明顯的缺點,盆緣隆起理應是平行盆地邊緣呈脊狀形態(tài),但黔中隆起并不是這樣,而揚子板塊與華夏板塊碰撞的方向為NW-SE,亦不能解釋近東西向的黔中隆起。筆者認為,黔中隆起是南部云開地塊與桂滇-北越地塊及揚子板塊與華夏地塊共同擠壓脈動式收縮造成的平緩縱彎繼承性古隆起。在加里東期,現(xiàn)今的廣西地區(qū)可劃為揚子板塊、桂滇-北越地塊和云開地塊以及華夏古陸(圖6),郁南運動時期,云開地塊向北移動,和桂滇-北越地塊相互作用,形成了橫貫廣西中部的大明山—大瑤山寒武系東西向線形褶皺帶,在滇黔兩省,受郁南運動影響,滇中古陸與牛首山古陸連接擴大為滇黔古陸。同時,由于桂滇-北越地塊和云開地體拼合擠壓造成近南北向的應力場,在黔中地區(qū)形成了一個近東西向平緩的縱彎褶皺,即黔中水下隆起。中國南方的華夏古陸與揚子古陸發(fā)生對接碰撞(約1100～1000Ma,稍晚于Greville造山運動),形成廣義的華南板塊,兩者的拼合帶位于江南隆起的南緣1,由于華夏板塊與揚子板塊的拼接并不牢固,在南華紀—三疊紀發(fā)生了復雜的陸內(nèi)裂解與變形,甚至在侏羅世也有活動。晚奧陶世末期,沿紹興—十萬大山碰撞帶,揚子板塊和華夏板塊陸內(nèi)拼合擠壓脈動式收縮,黔中及周緣地區(qū)受上述兩個方向的共同擠壓作用,形成了以黔中背斜、烏當-二比向斜為代表的東西向構(gòu)造,其中,來自滇桂方向的擠壓明顯強于和先于來自南東方向的擠壓。同時,晚奧陶世赫南特亞階期間,由于南極區(qū)冰蓋的積聚擴增,出現(xiàn)了全球性的海平面下降,這一事件也相應促進了黔中地區(qū)的相對隆升。3黔中起落架的地質(zhì)背景及演化晚奧陶世五峰期末,受都勻運動的影響而被抬升露出水面,黔中隆起發(fā)育到鼎盛期,之后黔中隆起作為獨立意義的構(gòu)造單元,依次受到廣西運動、紫云運動和東吳運動的改造。在黔中及其鄰區(qū),廣西運動造成的地層缺失極為明顯,表現(xiàn)為泥盆系不同時代的地層超覆在早古生代不同時代的地層之上而形成的區(qū)域不整合面。晚志留世的廣西運動,揚子陸塊與華夏陸塊聚合對接,形成了黔東南以麻江NNE向平緩褶皺為代表的褶皺帶,“江南古陸”全區(qū)隆起成陸,使得黔東海灣消失,黔中隆起與雪峰山隆西緣起連成一片,并與“黔中隆起”合二為一成為“上揚子古陸”。廣西運動之后,“黔中隆起”作為獨立意義的構(gòu)造單元此時消失,而與“江南古陸”相連接進入聯(lián)合發(fā)展時期。發(fā)生在泥盆紀末的紫云運動對黔中地區(qū)的改造主要表現(xiàn)在黔南海盆的進一步萎縮,早泥盆世中期海侵由南向北進行(圖7),畢節(jié)—貴陽—鎮(zhèn)遠一線以北為上揚子古陸的組成部分,由此構(gòu)成南海北陸、北高南低的構(gòu)造格局,剛好與早奧陶世—中志留世相反,黔中隆起從此由南“隆”轉(zhuǎn)向北“隆”,構(gòu)成“蹺蹺板”式演化格局。中、晚泥盆世至早石炭世仍然為南海北陸的基本構(gòu)造格局。東吳運動是華南地區(qū)晚古生代影響較大的一次地殼運動,被視為中上二疊統(tǒng)分界的依據(jù)。He等研究認為,造成東吳運動的直接原因是峨眉山玄武巖噴發(fā)前地殼的快速大幅抬升和穹狀隆起。此時,“黔中隆起”及其周緣一度短暫隆升成陸,海水向東退卻,西部發(fā)育廣泛的玄武巖噴溢,此時的古地理格局發(fā)生了較大變化,沉積相帶由早、中二疊世的近東西走向變?yōu)橥矶B世的近南北走向,“江南古陸”西段為臺地相,向東海水逐漸加深。筆者在鎮(zhèn)遠白墳采集了產(chǎn)于黔中隆起南緣邊界斷裂帶內(nèi)的鉀鎂煌斑巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb微區(qū)定年,所有測試均在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室進行,測試數(shù)據(jù)見表1,陰極發(fā)光圖像顯示(圖8),盡管這些鋯石內(nèi)部振蕩環(huán)帶并不發(fā)育,但有些鋯石具有較好的晶形,主要還是巖漿結(jié)晶時形成的巖漿鋯石和被捕獲的圍巖中的早期巖漿鋯石。測試結(jié)果表明,其加權(quán)平均年齡為(261.3±8.0)Ma,應代表了鉀鎂煌斑巖的結(jié)晶年齡(圖9),表明該地區(qū)存在二疊紀的超基性巖漿活動,與川滇黔三省廣大地區(qū)廣泛分布的峨眉山玄武巖(約260Ma)一致,暗示與峨眉山玄武巖噴發(fā)相關(guān)的裂谷作用可能對黔中隆起的演化起到了重要的控制作用,其中4個鋯石的諧和年齡給出(2509±80)Ma的平均值可能反映了揚子基底中大量太古宙物質(zhì)的存在,3個年齡為(129±2.9)Ma鋯石指示后期Pb丟失或樣品污染。東吳運動之后,黔中地區(qū)巖相界線由東西向展布轉(zhuǎn)為南北展布,黔中隆起與上揚子地區(qū)的構(gòu)造演化徹底融為一體,黔中隆起對黔中及周邊沉積古地理格架的控制作用徹底消失,標志黔中隆起的演化的徹底結(jié)束。之后黔中隆起與周緣各個構(gòu)造單元經(jīng)歷同樣的印支期抬升,燕山期劇烈造山運動形成以NE、NS走向為主的褶皺、斷裂,由此奠定本區(qū)的基本構(gòu)造格局。4中奧陶世海侵及沉積相黔中隆起是揚子板塊內(nèi)部在古生代發(fā)育的一個隆起構(gòu)