南海陸緣早白堊世至早新生代伸展事件獲揭示
中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（OMG）構(gòu)造與模擬學(xué)科組博士研究生孫李恒，研究員孫珍、張運(yùn)迎，副研究員趙中賢等對(duì)IODP 367/368航次1504站位采集到的基底綠片巖相糜棱巖開(kāi)展了顯微構(gòu)造、地球化學(xué)和碳酸鹽U-Pb定年的研究，發(fā)現(xiàn)自早白堊世以來(lái)南海陸緣至少經(jīng)歷了兩期主要的伸展事件，這兩期伸展事件共同導(dǎo)致了南海陸緣的減薄。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際地學(xué)期刊Marine Geology（《海洋地質(zhì)》）上。
南海北部陸緣在晚中生代之前受俯沖作用的影響，然而在晚白堊世俯沖反轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)陸緣。巖石學(xué)和地球物理證據(jù)表明，南海被動(dòng)陸緣在晚白堊世以后經(jīng)歷了多期伸展，并伴有明顯的陸殼減薄。在這種強(qiáng)烈的伸展背景下，南海陸緣最終在早漸新世破裂，隨后海底擴(kuò)張開(kāi)始。相比于被動(dòng)陸緣的廣泛研究，我們對(duì)南海活動(dòng)陸緣的構(gòu)造演化關(guān)注較少，這導(dǎo)致了南海陸緣破裂前的構(gòu)造事件缺乏準(zhǔn)確的時(shí)間限制。2017年IODP 367/368航次在南海北部陸緣洋陸過(guò)渡帶的外緣隆起處發(fā)現(xiàn)了基底綠片巖相糜棱巖，推測(cè)其位于中生代俯沖帶的弧前區(qū)域。因此，綠片巖相糜棱巖可能包含了南海中-新生代構(gòu)造演化的重要信息，這為揭示南海從主動(dòng)陸緣到被動(dòng)陸緣的構(gòu)造特征和演化提供了寶貴的機(jī)會(huì)。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)基底綠片巖相糜棱巖開(kāi)展了詳細(xì)的顯微構(gòu)造研究，結(jié)果表明綠片巖相糜棱巖經(jīng)歷了早期韌性變形和晚期脆性變形兩階段的拉伸作用。同時(shí)，根據(jù)與糜棱面理的交切關(guān)系，識(shí)別出糜棱變形前、同糜棱變形和糜棱變形后碳酸鹽脈。碳酸鹽脈U-Pb定年和δ13C、δ18O、87Sr/86Sr分析表明：糜棱變形前碳酸鹽脈年齡為210 ± 20和195 ± 32 Ma；同糜棱變形碳酸鹽脈的年齡為135 ± 12 Ma（早白堊世）；糜棱變形后碳酸鹽脈體形成于始新世或更晚。將顯微構(gòu)造和碳酸鹽脈體年齡相結(jié)合，研究得出早期韌性變形代表了早白堊世的伸展事件，而晚期脆性伸展變形與新生代被動(dòng)陸緣伸展相對(duì)應(yīng)。
結(jié)合地質(zhì)背景，研究人員認(rèn)為南海陸緣基底在擴(kuò)張前至少經(jīng)歷了兩個(gè)伸展階段: 第一階段發(fā)生在早白堊世，由古太平洋板塊的后撤引起; 第二次發(fā)生在早新生代，為被動(dòng)裂谷作用。活動(dòng)大陸邊緣和被動(dòng)大陸邊緣的多次伸展事件共同導(dǎo)致南海陸緣減薄。
參與本項(xiàng)工作的還有昆士蘭大學(xué)教授趙建新，南海海洋所研究員孫龍濤、副研究員張翠梅、博士研究生張哲和朱筱曦。該研究得到了K.C Wong 教育基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專(zhuān)項(xiàng)、廣州市科技項(xiàng)目、中國(guó)自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的聯(lián)合資助。
相關(guān)論文信息：Sun, L.H., Sun, Z*., Zhang, Y,Y., Zhao, Z.X*., Zhao, J.X., Zhang, C.M., Zhang, Z., Sun, L.T., Zhu, X.X., 2021. Multi-stage carbonate veins at IODP Site U1504 document Early Cretaceous to early Cenozoic extensional events on the South China Sea margin. Marine Geology 422, 106656. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106656
圖1 研究區(qū)地質(zhì)概況和樣品位置
圖2 綠片巖相糜棱巖兩期變形示意圖
圖3 碳酸鹽脈原位U-Pb年齡
圖4 南海陸緣早白堊世至早新生代構(gòu)造演化模型
