《Tectonophysics》:Basin development and provenance of the Lower to Middle Jurassic Ban Don Group in Indochina: Implications for the Jurassic Palaeo-Pacific subduction and drainage patterns
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本文针对印支地块东缘侏罗纪古太平洋俯冲体制这一争议性问题,通过对越南中南部下-中侏罗统班敦群开展系统的沉积学、碎屑锆石U-Pb年代学与盆地沉降史分析,揭示了该盆地为早-中侏罗世弧后伸展盆地,并于晚侏罗世遭受挤压改造。研究明确了班敦群的物源主要来自印支地块基底及同期岩浆弧,为重建东亚中生代多板块汇聚边缘的构造演化提供了关键沉积记录。
在漫长的地球历史中,东亚大陆边缘的构造演化始终是地质学家们关注的焦点。特别是中生代时期,古太平洋板块向欧亚大陆之下的俯冲作用,塑造了今天我们所见的宏伟地质格局。然而,由于新生代期间南海的打开及其相关的强烈构造改造,使得我们对侏罗纪时期古太平洋的构造配置知之甚少,这一时期的构造模式、岩浆活动及相关的盆地发育历史仍存在很大争议。在越南中南部及柬埔寨东北部,出露着一套厚达约4公里的海相碎屑岩系——班敦群,它如同一位沉默的“见证者”,记录了下-中侏罗世(约201-166百万年前)盆地从裂陷、充填到挤压褶皱的全过程,为破解这一谜题提供了独一无二的窗口。
为了揭示班敦盆地的性质及其构造背景,由越南石油研究院等单位的研究人员组成的团队,对班敦群开展了详细的野外地质调查、沉积相分析、砂岩碎屑组分统计、碎屑锆石U-Pb定年以及盆地沉降史模拟等综合研究。相关成果发表在构造地质学领域知名期刊《Tectonophysics》上。
研究人员在越南中南部及柬埔寨东北部跨越70,000平方公里的范围内,对班敦群进行了系统采样。研究的关键技术方法主要包括:1)详细的野外沉积相观测与测量,识别出浊积岩、三角洲相、浅海相等多种沉积环境;2)对47件砂岩样品进行显微镜下碎屑组分统计,运用Dickinson三角投图进行物源区构造背景判别;3)对12件砂岩样品中的1537颗碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年,获取丰富的年龄谱系以追溯物源;4)利用回剥分析技术,基于地层厚度、岩性、古水深等参数,计算了盆地的构造沉降历史,并与不同构造背景的盆地模型进行对比。
4.1. 沉积相特征
班敦群自下而上包括达邦组、德灵组、拉那组和亚苏组。沉积相分析表明,盆地早期为河流-三角洲环境,随后水体加深,广泛发育富含鲍马序列的深海-半深海浊积岩,见有槽模、包卷层理等指向西北-东南向古水流方向的沉积构造。向上变为浅海陆棚环境,最终被三角洲和大陆红层覆盖,整体构成一个海进-海退序列。
4.2. 沉积物岩石学与物源
砂岩碎屑组分统计显示,班敦群砂岩主要为岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩,含有大量的火山岩屑和碳酸盐岩屑。物源判别图显示其物源主要与再旋回造山带和岩浆弧有关。
4.3. 碎屑锆石年代学
碎屑锆石U-Pb年龄谱显示,班敦群碎屑锆石主要年龄峰期为早-中侏罗世、二叠纪-三叠纪、奥陶纪-志留纪、古元古代以及新太古代。下部的达邦组和德灵组样品以二叠纪-三叠纪年龄主峰为特征,而上部的拉那组和亚苏组样品则显示出以~1.85 Ga为主的古元古代年龄主峰,并含有更多侏罗纪的锆石。这表明物源从早期主要剥蚀再循环的三叠纪火山-沉积盖层,转变为中晚期大量剥露元古代基底岩石并伴有同沉积期侏罗纪岩浆活动的贡献。
4.4. 沉降分析
盆地沉降史模拟表明,班敦盆地早期的构造沉降速率高达0.077 km/My,与裂谷盆地或前陆盆地的特征类似。盆地沉降持续了约35-38 My,更符合弧后伸展盆地的特征。沉降中心位于东南部,盆地形态呈NW-SE向延伸的“匙形”,这与NW-SE向的弧后伸展机制相容。
综合沉积、物源和沉降历史,本研究认为班敦盆地是早-中侏罗世古太平洋板块向NW俯冲于印支地块之下所形成的弧后伸展盆地。盆地沉积物主要来自其西北侧的印支地块基底(如昆嵩地块)及其三叠纪盖层,以及东南侧与俯冲相关的同期侏罗纪岩浆弧。晚侏罗世,该弧后盆地遭受了广泛的挤压变形和褶皱抬升,形成了现今所见的班敦凸起,这很可能与古太平洋板块俯冲角度变缓或板块汇聚速率变化导致的挤压事件有关。
这项研究首次为印支地块东缘存在侏罗纪弧后盆地提供了坚实的沉积学、年代学和盆地分析证据。它将班敦盆地的演化与东亚大陆边缘的宏观构造背景联系起来,表明侏罗纪时期古太平洋的俯冲作用不仅影响了华南,也深远地影响了其西南侧的印支地块。研究成果对于理解东南亚地区中生代的构造格局、古地理重建以及相关的矿产资源分布具有重要的科学意义。