曾广乾, 陈柏林, 申景辉, 高 允

抚州盆地晚中生代‒新生代构造变形特征、形成背景及地质意义

曾广乾1, 2, 3, 陈柏林1, 2*, 申景辉1, 2, 高 允1, 2

(1.中国地质科学院 地质力学研究所, 北京 100081; 2.自然资源部 古地磁与古构造重建重点实验室, 北京 100081; 3.湖南省地质调查院, 湖南 长沙 410016)

抚州盆地是叠加在赣杭构造带上的一个NE向晚白垩世‒古近纪陆相断陷盆地。通过对盆地内不同产状与运动学性质的小型断裂、节理和褶皱的构造解析, 识别出三期构造应力场, 并结合中新生代中国东部构造演化背景, 厘定盆地构造变形序列及其动力学背景: 第一期NW-SE向引张为成盆期同构造伸展, 可能与古太平洋板块俯冲过程中的板片后撤引发的弧后扩张作用有关; 第二期NNW-近SN向挤压控制了新余组的沉积, 可能与古近纪早期印度板块北向运移与欧亚大陆间的碰撞作用有关; 第三期NE-SW向挤压事件可能与赣江断裂带右行走滑所派生的局部挤压应力场有关, 其动力背景可能为古近纪中晚期印度板块对欧亚板块碰撞引发青藏高原物质向东逃逸。综合前人研究资料, 推断相山铀矿田内的NE向邹家山‒石洞断裂并非导矿、容矿构造, 可能形成于古近纪早期的NNW-近SN向挤压作用, 属成矿后构造。相山地区晚白垩世‒古近纪早期的快速隆升及东西部的差异隆升是这一时期以断陷红盆为标志的地壳伸展与重力均衡调整作用的结果, 抚州盆地现今的展布格局可能为晚期NE向构造挤压导致的地块差异隆升剥蚀所控制。

中新生代; 构造变形; 构造应力场; 铀成矿; 抚州盆地

0 引 言

华南东部发育大量中、新生代盆地, 因其蕴含特殊的大地构造与区域成矿意义而受到广泛关注(余心起等, 2003, 2005; 舒良树等, 2004; 张岳桥等, 2004; 江新胜等, 2006; Shu et al., 2007, 2009; 孟立丰, 2012; 郭福生等, 2013)。前人多从盆地性质、充填序列、古地磁、古生物等方面对这些中、新生代盆地进行分析(Gilder et al., 1991, 1996, 1999; 王保贵等, 1994; 森永速男等, 1999; Li et al., 2016; 李祥辉等, 2018; 巫建华等, 2019; 曹锐等, 2019), 部分学者对其构造变形序列及形成背景进行了有益的探讨(张进等, 2010; 张岳桥等, 2012; Li et al., 2012, 2014a, 2014b; 柏道远等, 2013a, 2013b, 2015; Xu et al., 2016)。然而, 由于这些盆地所处大地构造位置和边界条件的差异, 其构造变形与形成演化不尽相同, 因此对不同盆地构造变形序列的厘定显得尤为重要。

前人研究表明, 华南白垩纪热液型铀成矿作用与陆相红盆形成演化之间具有紧密的时空伴生关系(陈祖伊等, 1983; 陈跃辉等, 1997; 胡瑞忠等, 2004, 2007), 对陆相红盆的构造变形研究, 可以从另一个角度为解释热液型铀成矿作用相关问题提供新的线索。本文以“热液型铀矿成矿动力学和构造空间约束研究”项目为依托, 对相山铀矿田北西侧的抚州盆地进行了系统的调查研究, 厘定了变形序列, 探讨了构造变形的动力学背景。以期为中、新生代区域构造演化提供基础地质资料, 并为构造与铀成矿耦合关系研究提供借鉴。

1 地质背景

抚州盆地处于扬子克拉通与华夏地块的结合部位, 赣杭断裂控制其北界(图1a)。抚州盆地系晚白垩世‒古近纪断陷盆地, (残留)盆地呈北东‒南西向展布, 南西段较窄而北东段开阔, 长约200 km, 宽10～30 km,面积约为3081 km2(陈留勤等, 2013)。盆地北西缘上白垩统以遂川‒德兴断裂(F2)与前白垩纪地层接触, 而南东缘二者以角度不整合接触, 具有白垩纪盆地常见的“东断西超”或“西断东超”(Shu et al., 2009)的几何形态(图1b), 剖面上呈半地堑式或箕状。

盆地周边出露新元古代与南华纪基底地层, 为一套浅变质的砂泥质岩系, 经历多期变质、变形作用。沉积盖层包括泥盆纪‒石炭纪云山组石英砂岩、晚三叠世安源群砂岩和粉砂岩(夹薄煤层)、侏罗纪和早白垩世火山‒碎屑岩。盆地内部上白垩统与下伏岩系均呈角度不整合接触, 反映早晚白垩世之交存在一期挤压事件(Lapierre et al., 1997; Charvet et al., 1999; Li et al., 2014b)。上白垩统自下而上可分为3个组, 即河口组(K2)、塘边组(K2)、莲荷组(K2), 为一套冲积相‒河流相复成分砂砾岩建造(图2)。受控盆正断层倾向下滑引起的基底掀斜影响, 上白垩统岩层总体呈低角度倾向北西的单斜构造, 且沉积时代自南东向北西变年轻, 反映沉积中心不断向主构造带迁移(舒良树等, 2004)。古近系新余组(E1)零星分布, 局限于崇仁县城南东、盆地西南戴坊等地, 为一套淡水湖相复成分砂砾岩建造, 岩层近水平, 与下伏上白垩统呈低角度不整合接触。

盆地周缘志留纪、中侏罗世、早白垩世花岗岩发育, 前二者分别为加里东运动和早燕山运动在本区的岩浆记录, 而后者为早白垩世旋回火山喷发期后的次火山岩侵入, 岩性主要为花岗斑岩和似斑状花岗岩(杨水源等, 2013; 陈正乐等, 2013)。在红盆东侧产出著名的相山铀矿田。

2 构造形变及应力方向分析

构造应力研究以地质分析为基础, 不同的构造形迹承载特定的构造事件信息(曾广乾等, 2019)。充分利用丰富的地质现象以分析目标区构造应力是目前最直接、最可靠的方法(唐永等, 2015)。本次构造应力分析利用地表褶皱、断裂(节理)及其次生构造等, 综合分析, 构建抚州盆地古构造应力场, 恢复其时空演化。各观测点位置见图1。

2.1 褶皱恢复构造应力

褶皱在空间的位态取决于轴面和枢纽的产状, 利用三端元分类可将褶皱分为7种类型。在古应力分析中, 一般将褶皱简单地划分为两种类型, 即轴面近直立和轴面倾斜褶皱。由于轴面倾角近直立的纵弯褶皱受剪切作用相对较小, 褶皱枢纽垂直最大主压应力方向, 故可用于区域构造应力分析(唐永等, 2015)。

抚州盆地上白垩统总体为朝北西缓倾的单斜层, 褶皱构造不甚发育。通过详细的野外地质调查, 并结合前人已有的地质记录, 在盆地内两地识别出NEE向褶皱, 分别为展坪南侧(D58‒D61)和鹿冈南东(D73‒D74), 另测得若干近EW向岩层产状, 但并未发育全形褶皱, 反映NEE-近EW向褶皱作用的叠加改造。

D58‒D61等点处测得上白垩统岩层产状分别为80°～85°/SE13°～25°(北翼)、80°～87°/NW12°～23°(南翼), 枢纽产状为263°/SWW2°(图1c, 图3)。从数据分析来看, 这些褶皱两翼优势产状倾角均小于25°, 褶皱的轴面近直立, 说明两翼较为平缓, 呈现对称褶皱态势, 能够较好地记录形成时期的构造应力场特征。同时在D59、D60点处发育受层面控制、与层理斜交的层间劈理(图3b、c)和顺层摩擦镜面, 指示岩层顶面朝向斜核部的滑动, 反映褶皱形成于纵弯褶皱机制。D73‒D74点处获得上白垩统岩层优势产状分别为76°～96°/SE14°～22°(北翼)、346°～10°/ NW13°～25°(南翼), 枢纽产状为84°/NEE1° (图1d), 亦为NEE向直立水平褶皱。两处NEE向褶皱的发育, 揭示研究区晚白垩世成盆后经历过NNW-近SN向挤压应力场作用。

2.2 断裂恢复构造应力

根据库伦‒纳维叶准则(曾佐勋等, 2008), 断裂最大主应力方向按断层面法线和擦痕确定的平面内与擦痕30°夹角取向。抚州盆地上白垩统中小断裂较为发育, 在结构面留下擦痕、阶步, 并于旁侧或断层带内派生次级构造, 为利用断裂指示应力方向提供了依据。

D24点: 位于盆地北西端展坪南西侧, 为新开挖公路壁, 出露地层为塘边组。点处发育两组小断裂(图1e, 图4a、b)。第一组为NEE向陡倾断裂f1, 产状87°/NW70°, 摩擦镜面上见顺倾向擦痕线理, 断裂旁侧岩层牵引构造指示为逆冲性质(图4c), 反映NNW-近SN向挤压应力作用。第二组为NE向断裂f2, 发育多条, 具上陡下缓的“犁式”特征, 其下部产状为60°/NW24°, 正断错移岩层达1 m视断距, 指示一期NW-SE向伸展的应力事件存在。

F1. 潘桥‒紫云山断裂; F2. 遂川‒德兴断裂; F3. 邹家山‒石洞断裂; F4. 桃源‒石庄断裂; F5. 抚州‒宁都断裂; F6. 徜坑‒芙蓉山断裂。

图2 抚州盆地、沅麻盆地与黄山盆地区域地层柱及古构造应力场演替历史

图3 D58‒D61点NEE向褶皱构造

D40点: 位于盆地中部崇仁县城, 于新开公路岩壁见上白垩统塘边组与古近系新余组角度不整合, 塘边组岩层产状总体为350°/SW25°, 而新余组近水平。发育一NNW向断裂(图1f, 图5), 产状349°/NE44°, 为古近系新余组沉积期同沉积断裂。主要依据有: ①断裂向上未切割古近系; ②下白垩统断距达50 m, 而断裂延长线两侧古近系“错距”仅数米; ③古近系底部岩层倾向断裂, 而往上近水平, 受断裂同沉积控制明显。断裂摩擦镜面上见顺倾向擦痕线理, 且剪切派生劈理与主滑移面的角度关系指示其为正断性质(图5c、d)。综上, 该断裂形成于古近纪早期, 指示这一时期NNW向挤压、NEE向伸展的应力状态。

D72点: 位于盆地南西端鹿冈南东侧, 于公路岩壁上见河口组良好露头, 岩层产状0°/E35°。见一NEE向逆‒平移断裂, 产状87°/SE84°, 断面陡立平直光滑, 具走滑断裂特征(图1g, 图6)。断裂旁侧发育数条次级裂隙, 产状15°/SE42°, 与主裂面真夹角约75°, 被主断裂左行错移, 且部分次级裂隙近主断裂端被拉伸变宽, 推断为主断裂剪切所派生的里德尔剪裂(R¢)(Bartlett et al., 1981)。利用吴氏网投影, 求得该断裂形成时的主应力: σ1方位为209°/SW23°, σ2方位为94°/SE41°, σ3方位为333°/NW30°。

D85点: 位于盆地中部桃源东侧, 在桃源‒石庄断裂(F4)东缘发育一NW向逆断裂, 呈舒缓波状, 测得产状330°/SW22°(图1h, 图7)。地表所见断裂下盘为上白垩统河口组, 上盘河口组与上三叠统紫家河组呈角度不整合接触。桃源‒石庄断裂为区内较大的NW向断裂, 其分割前寒武纪与中生代地层, 在桃源一带断裂东侧上白垩统岩层走向与断裂呈大角度相交, 表明该断裂不具控盆属性而形成于红盆之后。从D85点断裂产状与性质分析, 点处NW向逆断裂应为桃源‒石庄断裂的次级断裂, 反映红盆成盆之后存在一期NE向挤压事件。

D88点: 位于盆地南西段山砀南东侧, 发育数条NE向正断裂(图1i, 图8a、b), 以平缓者居多, 少数较陡, 除图8中最东侧断裂具较大断距外, 其他断裂均无明显位移。东侧断裂产状为50°/SE28°, 正断错移地层约30 m(视断距), 并于上盘形成牵引褶皱。断裂正滑剪切形成一组近水平劈理, 且造成砾石沿劈理面定向排列(图8c、d)。

D89点: 位于盆地南西段山砀南东侧, 于公路壁见塘边组良好露头, 地层总体产状80°/NW12°。发育一组共轭断裂系(图1j, 图9a、b), 测得断裂产状分别为45°/SE61°、40°～50°/NW56°～70°。其中前者发育牵引变形, 视断距1～2 m, 后者断面见顺倾向擦痕线理, 断面产状变陡处所充填石英脉急剧变宽(图9c), 亦指示正断特征, 视断距十厘米至数十厘米。该组共轭断裂系的发育指示一期NW-SE向引张应力场的存在。

图4 D24点NEE向逆断裂与NE向正断裂

图5 D40点NNW向正断裂

图6 D72点NEE向逆‒平移断裂

图7 D85点NW向逆断裂

D87点: 位于盆地南西段湖溪北西侧, 于河口组中发育一NE向断裂(图1k, 图10a), 断面产状为38°/SE82°, 其上发育擦痕与正阶步, 线理产状朝南西以50°侧伏, 指示逆冲兼左行走滑性质。通过吴氏网投影求得断裂形成时的主应力: σ1方位为172°/SE36°, σ2方位为45°/NE40°, σ3方位为286°/NW30°。

D83点: 位于盆地南西段山砀南侧, 塘边组中发育一组NEE向断裂(图1l, 图10b), 优势产状为86°/NW78°, 断裂产状变陡处, 破碎带宽度明显变大, 指示为逆冲性质。

D91点: 位于盆地南西段公溪北侧, 河口组中发育一NE向正断裂(图1n, 图10c), 断面产状为45°/NW80°, 其上盘岩层相对下盘正向断滑约1.5 m, 指示一期NW-SE向伸展事件。

D78点: 位于盆地南西段戴坊北西侧, 于莲荷组中发育一组NEE-EW向断裂(图1m, 图10d、e), 断面产状为70°～90°/SE12°～78°, 断裂破碎带内充填石英细脉, 根据脉体的宽窄变化及下部两条断裂的斜列方式, 判断该组断裂兼具逆冲与右行走滑特征。

D41点: 位于盆地中部崇仁县城, 于塘边组中发育一组NNW-NNE向断裂(图1o, 图10f), 断面产状350°～8°/NE-SE43°～53°, 断裂上下盘均发育牵引变形, 指示其为正断性质。

图8 D88点NE向正断裂

图9 D89点NE向正断裂

(a) D87点NE向裂面上擦痕与正阶步指示逆冲兼左行走滑; (b) D83点NEE向逆断裂; (c) D91点NE向正断裂; (d, e) D78点NEE-EW向平移‒逆断裂; (f) D41点NWW-NNE向正断裂; (g) D62点NNW向右行走滑断裂(节理); (h) D57点NE向正断裂(节理)。

D62点: 位于盆地北西段龙溪北西侧, 在塘边组中发育一NNW向小断裂(节理)(图1p, 图10g), 断面产状350°/SW80°, 断面陡立平直, 断裂剪切带内发育一组劈理, 其与断裂的夹角关系指示为右行走滑性质。

D57点: 位于盆地中部崇仁县城南侧, 该处塘边组中发育一NE向小断裂(节理)(图1q, 图10h), 断面产状为20°/SE79°, 破碎带在断裂变陡处急剧变宽, 指示其正断特征。

2.3 构造应力期次

上述发育于上白垩统中不同产状特征与运动学性质的小型断裂、节理及褶皱反映了抚州盆地不同构造阶段区域或局部应力背景的变化。图1集中表示了各观测点地质要素所恢复的区域(或局部)最大挤压应力(或引张应力)。各点构造变形所反映的主应力可归纳为三个方向: ①NW-SE向引张。包括D24(f2断裂)、D57、D88、D89和D91等点; ②NNW-近SN向挤压。具体包括D58‒D61、D24(f1断裂)、D40、D41、D73‒D74、D78、D83和D87等点;③NE-SW向挤压。包括D62、D72和D85等点。

晚白垩世期间华南为伸展构造体制, 以发育大量沉积断陷盆地为特征, 盆地长轴和地层展布多呈NE-SW方向(余心起等, 2003; 舒良树等, 2004; 徐先兵, 2011)。抚州盆地充填序列表明, 上白垩统为连续伸展沉积(图2), 盆地内识别出的NW-SE向引张应力场, 与控盆边界断裂总体走向垂直, 即与沉积断陷期引张应力场方向相一致, 应该是成盆期同构造伸展作用的反映。前已述及, D40点NNW向正断裂控制了古近系新余组沉积, 表明NNW-近SN向挤压事件发生于古近纪早期。考虑到晚白垩世期间不存在挤压事件, 同时综合前人对其他晚白垩世红盆古构造应力场演替历史的研究, 我们认为将NE-SW向挤压归为最晚期构造变形更加合适。

3 讨 论

3.1 抚州盆地中新生代构造变形的动力背景

华南中新生代构造演化受太平洋构造域和特提斯洋构造域的联合控制(Ren et al., 2002; 梁承华等, 2019)。晚白垩世早期, 随着以上、下白垩统间角度不整合为标志的挤压变形事件的结束, 华南大陆全面进入地壳伸展阶段(Li et al., 2014b)。在NW-SE向伸展应力场作用下, 在沿海地区形成一系列NE-SW走向断陷盆地, 并伴随大规模镁铁质‒超镁铁质岩浆侵入和火山作用(Li, 2000; Zhou and Li, 2000; Zhou et al., 2006; Shu et al., 2009)。以抚州盆地为代表的晚白垩世断陷盆地伸展方向与古太平洋板块晚白垩世的NW-NNW俯冲方向近一致(Koppers et al., 2001, 2003; Sun et al., 2007), 暗示二者之间存在必然的联系。同时注意到晚白垩世A型花岗岩和双峰式侵入/火山岩等岩浆岩多具岛弧性质(Qiu et al., 2004; Chen et al., 2008; Yang et al., 2012), 且展现出从内陆向沿海逐渐变年轻的迁移规律(Yui et al., 2009), 表明它们的形成与古太平洋板块朝北西向欧亚板块之下的俯冲作用密切相关。研究表明在85 Ma前后, 古太平洋板块俯冲角度由早期的10°左右逐渐转变成约80°(Zhou and Li, 2000), 笔者认为华南东南部晚白垩世这一期地壳伸展事件与古太平洋板块俯冲过程中的高角度俯冲或板片后撤引发的弧后扩张作用有关(图11)。

万天丰和朱鸿(2002)、万天丰(2004)指出从早白垩世中期开始至古近纪早期(四川期晚期, 135～52 Ma), 由于印度板块北侧的新特提斯洋壳向欧亚大陆之下的近正向俯冲, 中国东部各地块持续向北运移达纬度十余度。至晚白垩世, 因印度板块北侧洋壳向欧亚大陆进一步下插的难度增大, 板块向北运移速度降至10 cm/a, 由此发生印度板块与欧亚大陆之间的软碰撞(Klootwijk et al., 1992)。这一时期中国东部构造应力场的最大主压应力方向为近SN向。Koppers et al.(2001, 2003)、Sun et al.(2007)通过对太平洋海山岛链的时空分布研究, 揭示太平洋板块的漂移方向曾经发生多次转折, 其中100～43 Ma太平洋板块向NW-NNW俯冲于欧亚板块之下。Yang(2013)提出欧亚板块东侧的Okhotomorsk地块在继晚白垩世早期朝NW向华南地块俯冲、碰撞之后, 89～77 Ma沿着东亚边界以NNW向飘移, 并在东亚边缘形成与San Andreas断裂体系相似的左旋大陆转换边界。考虑到太平洋板块和Okhotomorsk地块的俯冲方向与东亚边界呈小角度相交, 且抚州盆地上白垩统为连续沉积, 我们认为上述板块构造过程对中国东部产生的正向挤压作用应该较小。由此, 我们将抚州盆地古近纪早期NNW-近SN向挤压事件的主要动力学背景归结为印度板块向北运移与欧亚大陆间的碰撞作用(图12a、b)。NNW-近SN向挤压应力终止了晚白垩世的地壳伸展过程, 这期挤压事件在粤北南雄盆地内也有记录。张族坤等(2019)通过对南雄盆地沉积相和物源变化的研究, 认为盆地形成和演化经历了一个由扩张到萎缩的过程, 反映了在晚白垩世‒古近纪华南东部区域经历了由伸展向挤压的构造体制转换, 转换时间为古新世中晚期(约60 Ma)。

图11 晚白垩世华夏地块地壳伸展示意图及动力学模型(据Li et al., 2020修改)

抚州盆地上白垩统中记录的晚期NE向挤压事件, 在中国东部白垩纪盆地中普遍被识别, 如渤海盆地(Allen et al., 1997)、胶莱盆地(Zhang et al., 2003; 申文杰等, 2020)、沅麻盆地(张进等, 2010; 张岳桥等, 2012; Li et al., 2012, 2014b; 柏道远等, 2015)、黄山盆地(Xu et al., 2016)和浙江西部白垩纪盆地(Li et al., 2014a)。43 Ma左右太平洋板块俯冲方向由NNW向NW转变(Koppers et al., 2001, 2003; Sun et al., 2007), 晚期挤压应力场方向与太平洋板块的俯冲方向呈大角度相交, 暗示它应与太平洋板块的俯冲作用无关。Yin(2010)、张岳桥等(2012)、Li et al.(2012, 2014b)、Xu et al.(2016)认为NE向挤压与古近纪晚期(渐新世)印度‒欧亚大陆的俯冲和碰撞有关。张进等(2010)、柏道远等(2015)则认为该期挤压变形的动力学背景为古近纪中期(中新世前后)印度‒欧亚板块的碰撞致使亚洲东部形成一系列右行走滑断裂并派生NE向挤压。万天丰和朱鸿(2002)、Aitchison and Davis(2001)的研究成果表明印度板块在华北期(52～23.3 Ma)发生与欧亚板块的硬碰撞, 但对于放射虫的研究表明二者之间新特提斯洋壳消失的真正时间在渐新世末期(Aitchison and Davis, 2001), 由此青藏高原物质发生大规模的向东侧向挤出(构造逃逸), 形成对华南东部的强烈东向挤压。在此动力体制下亚洲东部先存NNE向断裂普遍发生右行走滑, 如日本海东西缘断裂(Jolivet et al., 1994)、辽河‒伊通‒依兰断裂(万天丰, 1993; 李宏伟和许坤, 2001)、郯庐断裂(Gilder et al., 1999)和溆浦‒靖州断裂、通道‒安化断裂(柏道远等, 2014)等。同样受这一动力学体制影响, 抚州盆地西侧的NNE向赣江断裂带(邓平等, 2003)亦强烈右行走滑, 进而派生NE向局部挤压应力场, 可能是红盆晚期变形的动力来源(图12c、d)。古近纪中晚期NE-SW向挤压应力场还导致江汉盆地、珠江三角洲盆地古近系发生强烈冲断、褶皱, 并被新近系角度不整合覆盖(刘景彦等, 2009; Shinn et al., 2010)。

各地块或板块代号: A. 中朝板块; B. 华南板块(包括扬子与华夏板块); C. 哈萨克斯坦板块; D. 准噶尔板块; E. 塔里木地块; F. 柴达木地块; G. 昆仑地块; H. 羌塘地块; I. 冈底斯地块; J. 喜马拉雅地块; K. 印度板块; L. 思茅‒印度支那板块; M. 保山‒中缅马苏地块; N. 太平洋板块; O. 菲律宾海板块; P. 兴安岭‒蒙古‒天山褶皱带; Q. 澳大利亚板块; R. 伊佐奈歧板块; S. 新特提斯洋板块。

3.2 邹家山‒石洞断裂与铀成矿

魏祥荣等(2006)认为邹家山‒石洞断裂是深切基底的区域性NE向走滑断裂(图13a), 主断裂和旁侧次级断裂均为容矿构造。胡荣泉等(2013)认为邹家山‒石洞断裂是由基底NE向深大断裂向盖层发展起来的一个分支, 并认为该断裂是导矿构造, 而将容矿构造划归为其旁侧的次级断裂。张万良(2014)则提出铀矿体并不产于邹家山‒石洞断裂本身, 断裂没有控制矿体几何形态, 不是矿质直接充填或交代的地质构造单元, 因此不具成矿构造的特点。并根据该断裂在地形上与沟谷叠合、遥感线性影像清晰、断裂构造岩产出断层泥以及沿线温泉分布等一系列特征, 认为其是新构造时期(新近纪‒第四纪)形成的左行平移正断裂, 属矿后构造。陈柏林(2020)总结了邹家山铀矿床的控矿构造特征, 认为矿带受空间上NEE向左行正断的隐性剪切面构造控制(图13b), 这个运动学特征与NE向邹家山‒石洞主断裂左行走滑运动学相矛盾, 所以成矿时邹家山‒石洞断裂还不存在, 即没有贯通。相山地区铀成矿时代在100 Ma左右(夏毓亮, 2019), 成矿之后存在一期明显的近SN向挤压事件, 表现在NNE向矿体边部发生左行走滑, NNW向小断层右行走滑(陈柏林, 2020)。无独有偶, 陈正乐等(2011)系统地研究了相山铀矿田构造应力场, 并根据断裂破碎带的发育程度及其含矿性分析, 亦识别出一期成矿后的近SN向挤压应力作用。总结前人资料不难发现, NE向邹家山‒石洞断裂表现为左行走滑兼正断性质, 其形成时代较晚, 可能与抚州盆地内识别出的古近纪早期NNW-近SN向挤压应力事件有关, 对早期的矿体具有一定的错移和破坏作用(图14b)。

3.3 构造事件与相山铀矿田的隆升剥蚀

张万良等(2009)根据区域构造演化估算了相山地区晚白垩世以来的剥蚀量, 相山峰顶剥蚀厚度约为3000 m, 邹家山一带剥蚀厚度>757 m, 约达1800 m,认为矿田西北部到东南部, 侵蚀厚度逐渐加大。张万良(2012)通过对相山铀矿田磷灰石裂变径迹的研究, 认为自61.1 Ma以来, 相山地区快速隆升, 隆升速率为54 m/Ma, 相山矿田剥蚀的平均厚度约3.3 km。陈正乐等(2012)利用磷灰石的裂变径迹长度和温度参数, 进一步开展了温度‒时间的反演模拟研究, 结果显示相山主峰的快速隆升发生于100～75 Ma之间, 相山南部和东部的快速隆升发生于75～60 Ma之间, 相山西部快速隆升发生于60～40 Ma之间, 表明相山主峰、相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀。这些热年代学反演结果也得到了地质事实的支持: 以徜坑‒芙蓉山断裂(F6)为界, 相山东部次火山岩出露面积远大于西部(陈正乐等, 2012); 张万良等(2007)的研究指出出露于相山东部河口排一带的花岗斑岩中斑晶比相山西部花岗斑岩中斑晶要大, 斑状结构更为明显, 且暗色矿物增多; 其次, 东南部碎斑熔岩的密度小于西北部, 认为东南部岩石风化较强烈, 进而推测相山东南部比西北部经历了更长时间的抬升剥蚀。

1. 上白垩统河口组; 2. 下白垩统鹅湖岭组上段; 3. 下白垩统鹅湖岭组; 4. 下白垩统打鼓顶组; 5. 上三叠统安源组; 6. 南华系; 7.新元古界; 8. 早白垩世花岗岩; 9. 志留纪早期花岗岩; 10. 整合地质界线; 11. 角度不整合地质界线; 12. 一般/主干断裂; 13. 火山塌陷构造; 14. 铀矿带及编号; 15. 隐性控矿构造; 16. 铀矿床; F3. 邹家山‒石洞断裂; F6. 徜坑‒芙蓉山断裂。

地质体的隆升与区域构造事件具有明显的耦合关系: 一般来说, 挤压造山会导致地壳增厚与隆升, 尔后则必然发生地表的剥蚀。区域构造伸展在形成断陷盆地的同时, 也会伴随着肩部块体的构造隆升与剥蚀(王立成和魏玉帅, 2013; 石红才和施小斌, 2014; 戚帮申等, 2016; 凌逸云等, 2018)。在晚白垩世伸展背景下齐岳山断裂以东地区形成了一系列叠置在不同基底或构造单元之上的NE向断陷盆地, 并使肩部岩体快速剥蚀与冷却(张沛等, 2009; 石红才和施小斌, 2014)。李正汉(2018)对鄂东南的热年代学研究表明, 该地区经历了晚白垩世的快速隆升、古近纪早期与中晚期的构造增温事件, 佐证了本文对抚州盆地构造变形序列的厘定和动力学背景的探讨。相山晚白垩世‒古近纪早期的快速隆升与这一时期以红盆为标志的地壳伸展事件密切相关, 拆离断裂在控制上盘红盆沉积的同时, 也减轻了对下盘山体的负载, 由此引发重力均衡调整而导致山体隆升。其隆升过程中呈现出的由东向西传递的趋势, 可能与离控盆拆离断裂东倾的宜黄盆地的距离有关, 而相山西部紧临控盆拆离断裂东倾的抚州盆地, 盆地沉积物的负载也可能是西部隆升启动时间较晚、幅度明显小于东部的控制因素之一(图14a)。

F2. 遂川‒德兴断裂; F3. 邹家山‒石洞断裂; F4. 桃源‒石庄断裂; F6. 徜坑‒芙蓉山断裂。

同时注意到, 晚期NE向挤压构造事件造成了相山及其邻区的差异隆升: 抚州盆地在崇仁‒桃源一线南西出露大片新元古代浅变质岩, 仅在现今地表不整合界线以东3.5 km处的相山新寨村西侧有少量上白垩统残留(与东华理工大学周万蓬教授交流获知), 盆地宽度急剧减小, 明显与晚期NE向挤压事件造就的桃源‒石庄逆断裂(F4)有关。在这一期挤压构造事件中, 桃源‒石庄逆断裂上盘相对下盘具有更大的抬升幅度, 从而导致断裂以南发生更强烈剥蚀, 由此呈现现今盆地展布格局(图14c、d)。

4 结 论

(1) 抚州盆地上白垩统中不同产状与运动学性质的小型断裂、节理及褶皱, 反映盆地形成之后存在NW-SE向引张、NNW-近SN向挤压和NE-SW向挤压三期构造事件。第一期NW-SE向引张为成盆期同构造伸展, 可能与古太平洋板块俯冲过程中的板片后撤引发的弧后扩张作用有关。第二期NNW-近SN向挤压控制了新余组的沉积, 可能与古近纪早期印度板块北向运移与欧亚大陆间的碰撞作用有关。第三期NE-SW向挤压事件可能与赣江断裂带右行走滑所派生的局部挤压应力场有关, 其动力背景可能为古近纪中晚期印度板块对欧亚板块碰撞引发青藏高原物质东向挤出。

(2) 相山铀矿田内的NE向邹家山‒石洞断裂表现为左行走滑兼正断性质, 其形成时代较晚, 为成矿后构造, 可能与古近纪早期NNW-近SN向挤压应力事件有关, 对早期的矿体具有一定的错移和破坏作用。

(3) 相山地区晚白垩世‒古近纪早期的快速隆升及东西部的差异隆升是这一时期以断陷红盆为标志的地壳伸展与重力均衡调整作用的结果。抚州盆地现今的展布格局可能为晚期NE向构造挤压导致的地块差异隆升剥蚀所控制。

湖南省地质调查院柏道远研究员级高级工程师在本文成文过程中给予了多次指导, 匿名审稿专家为本文质量的提升提出了指导性与建设性意见, 在此深表感谢。

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ZENG Guangqian1, 2, 3, CHEN Bailin1, 2*, SHEN Jinghui1, 2and GAO Yun1, 2

(1.100081,; 2.100081,; 3.410016,)

The Fuzhou basin is a late Cretaceous-Paleogene NE-trending continental graben basin, which was superimposed on the Gan-Hang tectonic belt. Based on the structural analysis of faults, joints and folds of different occurrences and kinematic properties in the basin, three stages of tectonic stress fields are identified. Combined with the tectonic evolution backgrounds of Eastern China in the Mesozoic and Cenozoic, the tectonic deformation sequences and their dynamic backgrounds of the basin are determined: the first stage of NW-SE-trending extension was the syntectonic extension in the basin forming period, which may be related to the back-arc spreading caused by the plate retreat during the subduction of the Paleo Pacific Plate; the second stage NNW-SN-trending compression controlled the deposition of the Xinyu Formation, which may be related to the northward migration of the Indian Plate in the early Paleogene and the collision with the Eurasia Plate; the third stage of NE-SW-trending compression event may be related to the local compressive stress field derived from the right lateral strike slipping of the Ganjiang fault zone, and its dynamic background may be the eastward escape of the Tibetan Plateau caused by the collision between the Indian and Eurasian plates in the middle to late Paleogene. Based on previous studies, it is inferred that the NE-trending Zoujiashan-Shidong fault in the Xiangshan uranium orefield is not an ore conducting and ore hosting structure, but might have been formed in the NNW-SN-trending compression in the early Paleogene, which belongs to the post metallogenic structures. Moreover, the rapid uplift and differential uplift of the east and the west parts of the Xiangshan area in the Late Cretaceous to the early Paleogene were the results of crustal extension and gravity isostatic adjustment marked by the graben basin in this period. It is further considered that the present distribution pattern of the Fuzhou basin may be controlled by the differential uplift and denudation caused by the late NE-trending tectonic compression.

Late Mesozoic-Cenozoic; structural deformation; tectonic stress field; uranium mineralization; Fuzhou basin

P542

A

1001-1552(2021)06-1094-017

10.16539/j.ddgzyckx.2021.06.001

2020-10-07;

2021-03-08

国家重点研发计划项目(2017YFC0602602, 2016YFC0600207)、中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费专项(JYYWF20180602, DZLXJK201904)联合资助。

曾广乾(1990–), 男, 博士研究生, 主要从事构造地质学研究。Email: 408164602@qq.com

陈柏林(1962–), 研究员, 博士生导师, 主要从事区域构造、矿田构造和成矿预测研究。Email: cblh6229@263.com