华南东南晚古生代造山作用研究

Late Paleozoic time is an important geologic period during long evolution of the earth, when wide large igneous province (related to plume) was formed, supercontinent Pangea was assembled and Variscan orogeny occurred over the Europe and North America. This project will study the late Paleozoic orogeny in the southeastern South China using samples of granites/granitic gneisses, volcanic rocks, metamorphic rocks and detrital zircons in the sedimentary rocks in the Fujian, Guangdong, Hainan Island, southern Hunan and southern Jiangxi provinces. Based on the field survey, petrologic and geochemical studies, geochronological dating of accessory minerals and analyses of metamorphic and sedimentary environment, this project will determine the distribution area and accurate ages (or episodes) of late Paleozoic magmatism and metamorphism, the origin and tectonic setting of igneous rocks, the environment of metamorphism, and the nature and type of late Paleozoic orogeny in the South China, and then reveal the relationship between the orogeny in South China and the assembly and breakup of the Pangea supercontinent.

晚古生代是地球演化历史上一个地幔柱发育、古生物集群性死亡、Pangea超大陆形成的重要地质时期。本项目将以出露于福建、广东、海南岛、湘南、赣南等地的石炭系-二叠纪的花岗岩/花岗片麻岩、火山岩、变质岩以及沉积岩中晚古生代碎屑锆石作为研究对象，研究华南晚古生代造山带的形成和演化过程。通过野外调查和室内研究确定华南晚古生代岩浆活动和变质作用分布的范围；利用锆石、独居石、金红石和榍石等矿物的U-Pb定年，精确限定晚古生代岩浆活动和变质作用的时间和/或期次；根据岩石学、地球化学和Nd-Hf-O同位素分析，确定岩浆岩的成因和它们形成的构造背景；确定变质岩的形成条件和PTt轨迹，并反演变质作用发生的环境。将这些研究成果与晚古生代沉积环境变化相结合，讨论华南东南部晚古生代造山作用的性质和类型，建立造山过程与不同阶段岩石成因间的关系，揭示华南晚古生代造山作用与Pangea超大陆的形成和裂解之间的内在联系。

晚古生代是地球演化历史上一个重要时期，它见证了峨眉山-西伯利亚等地幔柱喷发、生物大灭绝、Pangea超大陆的形成等重要地质事件。然而在华南，除了扬子西缘的峨眉山地幔柱岩浆活动，其他地区的岩浆活动和变质作用鲜有报道。本项目的研究在福建、赣中、海南等地发现了晚古生代的岩浆活动和变质作用。福建北部周宁地区的石炭纪（317-313Ma）的S型花岗岩具有高SiO2、K2O和富铝（ACNK=1.02~1.34）特征，其锆石Hf(t)变化于-1.3 ~ -8.1，O同位素在13‰左右，指示它们起源于古老的变质沉积岩；该地区的245-247Ma二长闪长岩-二长花岗岩杂岩具有高的Sr，Ba，La/Yb，Sr/Y，没有Eu异常，相似于埃达克质岩石，而与广泛分布的印支期S型花岗岩明显不同；其锆石Hf同位素与石炭纪花岗岩相似，但O明显低于S型花岗岩（在8.7‰左右），显示了它们起源于较深的上地幔和俯冲到地幔深部的地壳组分。这二个时代的岩浆岩分别形成于造山早期的挤压背景和晚期的拉张背景。在赣中相山地区新发现的麻粒岩形成于274Ma的低压高温条件下 (880-887℃, 0.64-0.70GPa)，具有逆时针的PTt轨迹，表明变质作用发生在一个拉张背景，并有基性岩浆的底侵作用。对福建沿海东山变质带变质沉积岩的源区分析揭示了华夏地块东部普遍存在一个古元古代基底。而与其他地区不同时代沉积岩碎屑组分变化的对比显示，从二叠纪开始古元古代碎屑物质大量出现，指示之前（晚石炭纪）发生了挤压造山作用，造成了基底的隆升和剥蚀。这与岩浆岩和变质岩的研究结果相吻合。结合二叠纪以来沉积岩中大量出现的晚古生代碎屑物质，表明在华南东部沿海地区确实发生过至少二期晚古生代造山作用，分别在365Ma左右和315-250Ma。但该造山带现在多被剥蚀和被中生代沉积岩和火山岩覆盖。