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《西北大学》 2014年
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洛南、山阳盆地中新生代沉积与构造演化研究

余尚江  
【摘要】:秦岭造山带在中三叠世勉略洋关闭之后进入陆内造山阶段。由于受到太平洋和喜马拉雅两大构造体系域的控制,其陆内演化过程主要表现为:显著的隆升冷却和剧烈的岩浆活动。岩浆活动促使商丹、洛南-栾川及山阳-凤镇等先期主干断裂复活,沿断裂带形成一系列接受周缘隆升剥蚀而来碎屑物质的山间断裂盆地。因此,该类盆地成为研究秦岭造山带板内演化的天然场所。 本文试图通过秦岭不同构造单元的构造盆地分析秦岭造山带陆内演化,因而分别选取位于南、北秦岭微板块之上的洛南、山阳盆地作为研究区。通过测量地层剖面及分析沉积构造研究盆地沉积充填过程;研究盆地周缘控盆断裂、内部断层和沉积物磷灰石低温热年代学分析,对盆地形成期、后期构造变形及源区隆升剥蚀信息等进行详细分析。 研究结果表明,洛南及山阳盆地为中生代晚期受燕山运动改造而形成的山间断陷盆地。在白垩纪初期,燕山期岩浆活动造成秦岭造山带近东西向的洛南-栾川、山阳-凤镇等主干断裂的复活,形成一系列沿主干断裂发育的山间盆地;进入新生代后,印度板块对亚洲板块俯冲碰撞的应力经扬子板块波及到秦岭东段地区,南北向挤压使得断陷作用得到遏制甚至消失,断陷盆地随同秦岭板块基底共同抬升,逐渐形成现今面貌。 严格受断陷作用控制的洛南与山阳盆地经历了至少3个阶段的演化:(1)早白垩世中晚期至晚白垩世早期的盆地初始裂陷期,充填粗碎屑物质,如红土岭组下段;(2)晚白垩世中期至古新世的扩张充填期,断陷作用强烈,盆地沉降速度快,沉积物多为细粒物质,如山阳组上段;(3)渐新世至今的盆地萎缩期,受喜马拉雅运动的影响,盆地抬升,断陷作用受到遏制,盆地遭受剥蚀。这3个阶段构成了山间盆地完整的沉积旋回。 盆地碎屑磷灰石裂变径迹结果显示,物源区宽坪群、陶湾群在104.4-68Ma期间的抬升冷却率为2.9~6.2℃/Ma,平均为4.05℃C/Ma,剥露速率为0.12~0.24km/Ma,平均为0.18km/Ma;刘岭群在129.6-64Ma期间的抬升冷却率为1.7~4.2℃/Ma,平均为2.95℃/Ma,剥露速率为0.07~0.17km/Ma,平均为0.12km/Ma,反映出当时两盆地所在的北秦岭抬升速率要比南秦岭高。其热史模拟亦论证了盆地演化大致经历了2期构造事件:盆地断陷(物源区隆升)与抬升运动。 盆地的构造变形研究亦表明,晚白垩世至古新世期间洛南与山阳盆地至少发生了2期构造变形:第1期,大规模的正断层兼左行走滑拉分运动,擦痕线理指示多为低角度(20-500),揭示了燕山期秦岭造山带的弧后裂陷事件;第2期,盆地断裂附近的挤压褶皱变形,内部不明显,可能是喜马拉雅运动对秦岭地区作用的结果。
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