中上扬子北缘盆－山系统演化与大陆碰撞机制

大陆碰撞造山过程与增生机制是大陆动力学研究领域的重要科学问题之一。华北与扬子之间的拼合过程已经提出了"旋转式"、"斜向"和"楔入"等多种模型。响应陆块之间这些不同的碰撞过程必将形成在结构和演化特征等方面具有明显差异的盆山系统，因此，对沿碰撞带发育的盆山系统演化和耦合关系的研究是探索大陆碰撞过程和增生机制的切入点之一。本项目选择中上扬子北缘前陆褶皱逆冲带与前陆盆地系统为研究对象，以盆山系统演化为主要研究内容，通过构造地质学、沉积学、同位素年代学和力学模拟等多学科综合分析，集焦于盆山体系结构和东西差异、前陆带构造变形性质及其对前陆盆地的控制关系、逆冲带与前陆盆地自东向西的迁移规律等关键科学问题，为研究申请者初步认为的、华北与扬子板块之间在中生代早期可能存在的"斜向"碰撞造山这一在全球具有普遍意义的构造模式的建立提供科学依据，其立项对进一步深入揭示中国大陆的形成演化具有重要的理论意义和实际意义。

大陆碰撞过程与机制是大陆动力学研究领域的重要科学问题之一。华北与华南板块间的拼合过程提出了“旋转式”、“楔入式”和“残留洋关闭”等多种模型，存在着争论。然而，晚三叠世洋盆关闭之后，秦岭-大别山南缘发生了长时期陆内挤压变形和长距离逆冲推覆，缝合带被强烈改造或掩盖。沿缝合带发育的秦岭-大别山南缘前陆褶皱-逆冲带与前陆盆地系统是探索大陆碰撞过程与机制的突破口。因此，本项目以盆山关系研究的思路和方法，通过多学科综合，集焦于盆山体系结构、前陆带构造变形及其对前陆盆地的控制关系、逆冲带与前陆盆地系统迁移规律等关键科学问题进行了探索。研究表明，中晚三叠世秦岭-大别山南缘前陆褶皱-逆冲带北带经历了自东向西的右旋转换挤压式缝合作用，受其控制扬子北缘前陆盆地逐步形成；盆地沉积准确地记录了古特提斯洋东北支的穿时关闭，扬子北缘前陆盆地向西迁移，辫状河冲积平原-三角洲-湖泊沉积体系向西进积；盆地沉积物物源记录了被后期逆冲掩盖的勉略缝合带的早期剥露和造山带剥蚀物质自中国东部主体向西扩散、搬运和沉积过程。因此，我们提出古特提斯洋关闭的斜向俯冲模型。这种碰撞作用最初在秦岭-大别山东端开始，然后向西迁移。在洋盆的斜向关闭过程中，持续的俯冲板片下拽力（>30 m.y.）驱动了在最初开始碰撞的地区发生大陆深俯冲、超高压变质岩形成、洋盆不断关闭和大陆缝合。早、中侏罗世统一的前陆褶皱-逆冲带北带及前陆盆地形成标志着华南与华北板块完全拼合；扬子北缘盆地早侏罗世充填了向南进积的砾质冲积扇、中侏罗世沉积了向西或西南扩散的辫状河三角洲沉积体系。晚侏罗世之后，前陆褶皱-逆冲带发生构造分异，在大别山南缘向南西逆冲，形成弧形构造；此时，雪峰山褶皱-逆冲带向北西扩展，并与大别山南缘弧形构造带斜向汇聚；受这种双向汇聚作用控制，前陆盆地沉积中心向西迁移至黄陵隆起西侧。早白垩世之后，汉南-米仓山和黄陵隆起持续向秦岭-大别山挤入，造山带地壳物质向南西西挤出，在两个隆起之间形成新的大巴山弧形构造，并呈典型的双重构造样式；雪峰山逆冲带继续向北西扩展，并与大巴山弧形构造带汇聚。秦岭-大别山南缘侏罗纪以来变形差异可能与华南陆块顺时针旋转式挤压有关，导致挤压方向由晚三叠世末期北西-南东、转变为早中侏罗世近南北向、晚侏罗世-早白垩世北东-南西和晚白垩世北东东-南西西向；随着收缩变形中心西移，东部大别山穹窿和伸展，并诱发了超高压变质岩剝露。