华南南部边缘中、新生代构造应力场的磁组构探测及其构造意义分析

There are continuous disputes on the Meso- to Cenozoic tectonic evolution of the southern margin of the South China plate, including the Indosinian Orogeny, the Yanshanian Orogeny, and the opening of the South China Sea. One of the main aspects focuses on the orientation of the relative movement between the plates involved in these tectonic episodes, which can be determined by resorting to the stress fields such induced. However, the traditional tectonic indicators, such as ductile, brittle, and fault-slip structures, usually derive one aspect of the stress field, i.e., the orientation or time, and can not make evaluation on the later tectonic disturbances. Here, one new practice is proposed to extract stress information from syn-sedimentary structures preserved in the strata using magnetic fabric method (anisotropy of magnetic susceptibility, AMS). The reasoning lies in that the deposits in the tectonic basin usually suffered from the layer parallel shortening or stretching (LPS) after settling down but before lithification and folding. Upon this, the oblate detrital particles will tend to rotate from their primary horizontal position into vertical flattening plane, and transit from sedimentary to tectonic fabrics, forming diagnostic magnetic lineation or foliation that can be used to infer the stress orientations due to coaxial nature, and the corresponding times due to the para-synsedimention, of this kind of homogeneous and viscous deformation. The virtue of this method is that correction can be made for tectonic disturbances by unfolding and paleomagneitc rotation. Our prelimineary research indicates that some strata of the Mesozoic or Cenozoic on this margin present LPS fabrics that yeild regional stress orientations. Therefore, this project is feasible.

华南南部边缘中、新生代先后经历了印支造山、燕山造山、南海扩张等板块作用，现有研究争议焦点之一在于板块间聚敛、离散方向。理清不同地质时代的应力场是解决问题的有效途径。然而传统构造（韧性、脆性、断-滑等构造）方法通常不能同时获得应力场方位以及对应的地质时间，并且不能评估后期构造扰动。本申请计划用磁组构（AMS）方法来提取地层中保存的同沉积构造应力场信息，并且通过褶皱恢复、古地磁方向旋转对可能的后期构造扰动进行校正，是对该地区新的尝试。构造成因盆地中沉积地层，在沉积之后，固化成岩、褶皱之前，如果受到平行层理的挤压或拉伸（LPS）作用，片状碎屑矿物受力会向压扁面内旋转，从而使原始沉积组构向构造组构转变。这在磁组构上表现为特征性磁线理或面理，可以用来指示挤压或者伸展方向。我们的初步研究表明，该地区中、新生代一些地层保存了LPS组构，反映了区域构造应力场方向，因此本项目是可行的。

华南南部边缘中、新生代处于特提斯洋、太平洋构造的交叉处，探索该区域当时的应力场分布可以为这两个构造域的地质作用提供一些基本的证据。为此需要寻找一些应力场的载体，其必须能够涵盖整个中、新生代，还要求能够记录当时的应力场，并且该应力场信息必须是原始的，没有经过后期改动。一些分布华南南部边缘的中、新生代地层能够满足这些要求。这些地层包括南盘江盆地中三叠统、上三叠统，十万大山盆地上三叠统、侏罗系、白垩系，海南岛南沙盆地白垩系、琼北盆地新生界地层等。这些地层基本上涵盖了中新生代的地质时代，如果其所在的盆地是构造作用的产物，其应当能够记录一些当时形成时的地质信息。.用地层来反映应力场，其原理源于碎屑颗粒的定向排列。其排列可能源自两种地质过程，其一为水流作用，其二为构造应力场作用。其中前一种地质作用在各个地层段具有离散性，容易与后一种地质作用区分开来。应力场作用于未固结沉积，可以导致其发生韧性变形。体现在组成其的矿物发生定向排列，如挤压可以导致矿物向压扁面内旋转，伸展可以导致碎屑颗粒向伸展方向排列。由于这种软沉积变形实在沉积物处于基本平行层理的情况下形成的，因此能够很好的记录当时的情况。固结后，这种定向排列即表现为岩组构，可以用磁组构来反演。.本项目在执行期间，对上述几个盆地中地层进行了系统的取样，共取得定向样品大约5000多个，同时也采集了大量的野外构造数据。初步对其中一些样品进行了古地磁测试工作，其中部分盆地的样品获得了较好的成果。南盘江盆地中三叠统获得了典型应力作用的磁组构样式，反演得到的应力场为NNE-SSW的挤压作用。该方向的构造挤压作用于区域构造反映的应力场是基本一致的，反映的是典型特提斯洋构造域作用。海南岛南沙盆地中的下白垩统地层也获得了典型的构造挤压形成的磁组构样式，反映的挤压应力方向为WNW-ESE，该方向的挤压作用与在盆地中采集的断滑构造是一致的，反映的是典型的太平洋构造域作用。此外，对一些塑性变形的岩石进行Ar-Ar定年工作，表明上述两个构造应力场作用的时间为中三叠世（40Ar/39Ar sericite：231.59±2.23 Ma、238.2±4.31 Ma）、早白垩世（40Ar/39Ar sericite：137.34±2.18 Ma）。