【摘要】：緬甸主動(dòng)大陸邊緣位于匯聚板塊邊緣轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶內(nèi),向北與由陸-陸碰撞作用形成的喜馬拉雅造山帶相連,向南與由洋-陸俯沖作用形成的巽他溝-弧系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。因此,緬甸主動(dòng)大陸邊緣既完整保存了溝-弧系統(tǒng)的演化歷史,又記錄了印度-歐亞大陸初始碰撞、喜馬拉雅造山帶早期隆升/剝蝕作用等關(guān)鍵地質(zhì)過(guò)程。同時(shí),緬甸主動(dòng)大陸邊緣發(fā)育海溝、增生楔斜坡、弧前和弧后等多屬性沉積盆地,它們具有復(fù)雜的疊加、轉(zhuǎn)換和改造歷史并控制著不同屬性沉積盆地油氣資源的差異聚集。因此,加強(qiáng)對(duì)緬甸主動(dòng)大陸邊緣的研究不僅具有重要的理論意義還具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。沿緬甸主動(dòng)大陸邊緣,西緬島弧帶和緬甸中央盆地近南北向并行排列,前者將后者分割為弧前和弧后兩個(gè)坳陷帶。西緬島弧帶大部分為盆地沉積巖掩埋,僅有文多、薩林圭兩個(gè)巖基和波帕、蒙育瓦等火山出露至地表;基于對(duì)文多和薩林圭花崗巖年代學(xué)分析,現(xiàn)已查明島弧帶主要形成于晚白堊世-古近紀(jì)。但對(duì)西緬島弧帶的成因,尚存有不同的解釋:部分學(xué)者認(rèn)為其形成于安第斯大陸邊緣環(huán)境,是由緬甸中部巖漿帶拆離而來(lái)且屬于藏南拉薩地塊南緣岡底斯島弧的南延段,另一些學(xué)者則認(rèn)為西緬島弧帶受控于向西后撤的洋-洋俯沖系統(tǒng)。這些解釋模型主要基于西緬島弧帶的巖石學(xué)、全巖地球化學(xué)和少量鍶-釹(Sr-Nd)同位素分析,缺少鋯石等單礦物同位素分析。正因如此,盆地沉積物源研究的學(xué)者在分析碎屑鋯石Hf同位素組成時(shí)出現(xiàn)了兩種極端解釋:一派學(xué)者認(rèn)為緬甸中央盆地上白堊統(tǒng)-始新統(tǒng)沉積物源主要來(lái)自西緬島弧帶,另一派學(xué)者則認(rèn)為始新統(tǒng)-漸新統(tǒng)沉積物源來(lái)自藏南岡底斯島弧且是由古雅魯藏布江-伊洛瓦底江搬運(yùn)而來(lái)。西緬島弧帶成因不明、中央盆地物源不清不僅制約著對(duì)緬甸主動(dòng)大陸邊緣動(dòng)力學(xué)演化和盆地發(fā)育研究,同時(shí)關(guān)系到對(duì)印度大陸與歐亞大陸碰撞前、后一系列關(guān)鍵地質(zhì)事件的討論。例如,有的學(xué)者提出在東南青藏高原存在大型河流襲奪事件,即長(zhǎng)江、湄公河、薩爾溫江、伊洛瓦底江和雅魯藏布江的上游在新近紀(jì)之前曾是古紅河的支流,并且古雅魯藏布江在被布拉馬普特拉河襲奪至前曾與伊洛瓦底江相連。如果存在這樣的河流演化過(guò)程,則緬甸中央盆地必然保存有藏南岡底斯島弧和波密-然烏-察隅巖漿帶的相關(guān)沉積記錄,但如果中央盆地沉積記錄中沒(méi)有相關(guān)巖漿帶的信息,那類(lèi)似這樣河流襲奪事件還能存在嗎?用河流襲奪約束青藏高原的隆升時(shí)間還能成立嗎?研究基于對(duì)緬甸主動(dòng)大陸邊緣關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的思考及其與藏南地質(zhì)演化的系統(tǒng)對(duì)比,選擇以緬甸中央盆地大尺度源-匯系統(tǒng)為研究載體,通過(guò)對(duì)源、渠、匯子系統(tǒng)的詳細(xì)解剖,不僅了解了西緬島弧帶的巖漿起源與活動(dòng)期次、厘清了其與緬甸中部巖漿帶、滇緬巖漿帶、波密-然烏-察隅巖漿帶和岡底斯島弧之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,而且闡明了中央盆地不同地層單元的沉積物源、構(gòu)建了兩種河流體系控制下的盆地沉積作用與物源轉(zhuǎn)換,討論了緬甸主動(dòng)大陸邊緣的動(dòng)力學(xué)演化與盆地轉(zhuǎn)換機(jī)制。這一設(shè)計(jì)能夠順利完成,一方面得利于前期在緬甸主動(dòng)大陸邊緣積累的大量鉆井與露頭樣品,另一方面得利于最新的物源和低溫?zé)崮甏鷮W(xué)分析技術(shù)的使用。具體而言,研究對(duì)西緬島弧帶的3個(gè)鉆井樣品和1個(gè)地表露頭樣品進(jìn)行了巖石學(xué)、全巖地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素、全巖Sr-Nd同位素等分析。巖石學(xué)和全巖地球化學(xué)主、微量元素分析顯示島弧帶主要由I-型和S-型花崗巖和玄武質(zhì)-流紋質(zhì)火山巖組成,它們屬于中-高鈣堿性系列并具有偏鋁質(zhì)到過(guò)鋁質(zhì)特征;大離子親石元素富集和高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損表明它們起源于典型的島弧巖漿。鋯石U-Pb年代學(xué)記錄了四個(gè)樣品的結(jié)晶年齡分別為64.5±0.8 Ma(YB1-84)、103.6±0.8Ma(Y2-86)、106.1±0.9 Ma(Y3-84)和69.0±2.6 Ma(M3A),它們與已發(fā)表資料揭示西緬島弧帶經(jīng)歷了白堊紀(jì)中期(106-98 Ma)、白堊紀(jì)末(70-65 Ma)、早-中始新世(53-38 Ma)和中新世-第四紀(jì)(13.6-0.15 Ma)等四期巖漿活動(dòng)。這四個(gè)樣品的鋯石εHf_((t))值變化范圍分別為+2.6~+16.0、+1.3~+16.5、+1.3~+14.5和+7.1~+15.0,其中樣品Y3-84的~(87)Sr/~(86) Sr_((t))=0.705439、εNd_((t))=0.88,表明西緬島弧帶巖漿主要起源于虧損地幔和初生地殼的部分熔融。西緬島弧帶巖漿巖的同位素特征有別于緬甸中部巖漿帶、滇緬巖漿帶和波密-然烏-察隅巖漿帶,與岡底斯島弧帶相近。在對(duì)潛在物源區(qū)的巖石學(xué)、(同位素)地球化學(xué)和年代學(xué)的對(duì)比、總結(jié)基礎(chǔ)上,研究對(duì)緬甸中央盆地上白堊統(tǒng)-新生界在水平空間(地表露頭)和垂向空間(鉆井樣品)進(jìn)行了砂巖碎屑組成、砂巖全巖地球化學(xué)、碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素、碎屑金紅石和磷灰石U-Pb年代學(xué)、泥巖全巖Sr-Nd同位素等綜合沉積物源分析。這些測(cè)試結(jié)果表明上白堊-始新統(tǒng)來(lái)自原地西緬島弧帶,而中新統(tǒng)-第四系則主要來(lái)自滇緬巖漿帶,少量沉積物源可能來(lái)自緬甸中部巖漿帶;研究同時(shí)認(rèn)識(shí)到漸新統(tǒng)顯示了混合物源的特點(diǎn),代表了緬甸中央盆地物源轉(zhuǎn)換期的產(chǎn)物。需要特別指出的是,緬甸中央盆地上白堊統(tǒng)-始新統(tǒng)來(lái)自岡底斯島弧的可能性不大,因?yàn)?1)岡底斯島弧巖漿活動(dòng)的主要時(shí)期為古近紀(jì)(峰值65-45 Ma)且在日喀則弧前盆地和印度河-雅魯藏布江等沉降單元中記錄到的岡底斯島弧屬性碎屑的鋯石U-Pb年齡峰值分別為~110 Ma和~120 Ma(或~80 Ma),均不同于中央盆地鋯石年齡峰值為~100、~65 Ma和\或~50 Ma的分布特征;(2)白堊紀(jì)岡底斯島弧巖漿鋯石εHf_((t))值介于+10~+15,而中央盆地上白堊-始新統(tǒng)碎屑鋯石εHf_((t))值在-1.0~+15之間變化;(3)中央盆地上白堊統(tǒng)-始新統(tǒng)碎屑金紅石U-Pb年齡峰值為400-600 Ma或\和~100Ma,但岡底斯島弧的金紅石U-Pb年齡峰值為100-200 Ma。顯然,岡底斯島弧的上述屬性不能與中央盆地上白堊統(tǒng)-始新統(tǒng)沉積物源特征完全匹配�；谝陨戏治�,研究提出晚白堊世-始新世中央盆地由橫向水系控制和漸新世-第四紀(jì)由縱向伊洛瓦底江水系控制的演化模型,且誘發(fā)河流體系轉(zhuǎn)變的主要驅(qū)動(dòng)力是與構(gòu)造作用相關(guān)的造山帶隆升和盆地?fù)锨两�。為了進(jìn)一步確定緬甸中央盆地兩個(gè)時(shí)期物源分別來(lái)自西緬島弧帶和東南青藏高原的滇緬巖漿帶,研究恢復(fù)和重建了緬甸中央盆地物源區(qū)的隆升歷史。磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)則顯示上白堊統(tǒng)和始新統(tǒng)樣品主要由晚白堊世(75-68 Ma)和始新世(53-42 Ma)兩個(gè)年齡群組成,兩個(gè)始新統(tǒng)樣品發(fā)生了較高程度的退火和年齡重置,其最年輕磷灰石裂變徑跡年齡(21.8±2.1 Ma和21.3±5.3 Ma)反映了盆地構(gòu)造變形的冷卻歷史。中新統(tǒng)-第四系樣品的磷灰石裂變徑跡年齡則主要由晚漸新世-早中新世(26-21 Ma)年齡群組成,印證了東南青藏高原的抬升冷卻時(shí)限,其余三個(gè)年齡群(早白堊世、晚白堊世末和始新世)解釋為滇緬巖漿帶巖漿就位、冷卻年齡。兩個(gè)中新統(tǒng)樣品磷灰石裂變徑跡年齡小于地層沉積年齡,表明它們經(jīng)歷了沉積階段的埋藏加熱和年齡重置,反映的是盆地構(gòu)造變形的時(shí)限。基于以上年齡數(shù)據(jù)的歸類(lèi)分析和前人成果,研究認(rèn)為:(1)西緬島弧帶經(jīng)歷了晚白堊世末(75-68Ma)、早-中始新世(53-42 Ma)和晚漸新世(30-20 Ma)三期抬升與剝露作用;(2)東南青藏高原滇緬巖漿帶最晚在晚漸新世(26 Ma)已經(jīng)快速隆升且剝蝕速率大致為139.4-287.4 m/m.y.;(3)印緬造山帶在早中新世(~22 Ma)之前已經(jīng)發(fā)生隆升,并具有向東向弧前盆地方向擴(kuò)展的趨勢(shì)(17.1-15.6 Ma)。磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)約束印緬造山帶隆升的時(shí)間與盆地物源發(fā)生轉(zhuǎn)換、縱向古伊洛瓦底江形成的時(shí)間大致吻合,同時(shí)精確確定了弧前盆地發(fā)生擠壓變形的時(shí)間。對(duì)源、渠、匯系統(tǒng)的分析,促進(jìn)了對(duì)緬甸主動(dòng)大陸邊緣及鄰區(qū)動(dòng)力學(xué)演化的新認(rèn)識(shí)。緬甸主動(dòng)大陸邊緣西緬島弧帶最古老巖漿巖結(jié)晶年齡為106 Ma,遠(yuǎn)小于藏南拉薩地塊岡底斯島弧巖漿巖的最古老結(jié)晶年齡(~210 Ma),可見(jiàn)新特提斯洋向西緬地塊和拉薩地塊下的俯沖機(jī)制存在明顯差別。研究認(rèn)為,早白堊世及之前,西緬地塊西緣存在向西、向玫瑰島弧下插的俯沖系統(tǒng);早白堊世末(~115 Ma)玫瑰島弧與西緬地塊最終拼合,俯沖系統(tǒng)極性隨之發(fā)生反轉(zhuǎn),新特提斯洋巖石圈開(kāi)始向西緬地塊下插,誘發(fā)西緬島弧帶巖漿作用。同時(shí),西緬地塊與中緬?cǎi)R蘇地塊之間隨著中特提斯洋的持續(xù)俯沖,兩者之間的殘留海盆地逐漸消亡,緬甸中部巖漿帶開(kāi)始大規(guī)模出現(xiàn)源自古老地殼熔融產(chǎn)生巖漿巖。這一弧-陸碰撞模型及伴隨的俯沖極性反轉(zhuǎn),合理解釋了西緬地塊與拉薩地塊所記錄的新特提斯洋初始俯沖的差異,同時(shí)控制著緬甸主動(dòng)大陸邊緣沉積盆地的發(fā)育,后者存在橫向復(fù)合、垂向疊合和空間轉(zhuǎn)換的復(fù)雜演化過(guò)程。同時(shí),基于對(duì)緬甸中央盆地源-匯系統(tǒng)的分析及與紅河流域和東喜馬拉雅前陸盆地沉積記錄的對(duì)比,研究認(rèn)為青藏高原東南部可能不存在大型河流順序襲奪的過(guò)程,因此,通過(guò)解剖古河流襲奪約束青藏高原的隆升時(shí)間可能并不適用。但磷灰石裂變徑跡和徑跡長(zhǎng)度熱史模擬顯示東南青藏高原最晚在晚漸新世(~26 Ma)即已發(fā)生快速隆升,滿(mǎn)足印度-歐亞大陸碰撞(~55 Ma)后需要~20 Ma的時(shí)間達(dá)到地殼加厚后的熱平衡條件,因此地殼流模型對(duì)高原隆升可能起了重要影響。同時(shí),青藏高原中、下地殼流向西緬地塊下的流動(dòng)可能對(duì)印緬造山帶的隆升以及中央盆地的構(gòu)造反轉(zhuǎn)起了重要作用,但必須指出,印度大陸與西緬地塊的斜向收斂是中央盆地形成與后期改造的核心驅(qū)動(dòng)力。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P542


本文編號(hào)：2792695