南海大洋钻探新进展:绿片岩相糜棱岩显微构造记录南海陆缘新生代伸展

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所属分类:研究成果
摘要

  南海北部陆缘完整保留了被动陆缘伸展、薄化、破裂过程中的产物,是研究被动大陆边缘形成演化的理想场所。由于观测手段的限制,前人对南海北部陆缘构造特征的研究主要通过地球物理方法,缺乏对基底样品的研究。2017年和2018年IODP 367/368/368X 航次在南海洋陆过渡带至早期洋壳开展了7个站位的钻探,科学家首次在外缘隆起的基底中获得了基性绿片岩相糜棱岩 (图1) 。绿片岩相糜棱岩内显微构造丰富,保存了南海陆缘新生代张裂、减薄过程乃至中生代俯冲历史的重要信息,对研究南海陆缘构造特征和演化历史具有重要的意义。  

  南海北部陆缘完整保留了被动陆缘伸展、薄化、破裂过程中的产物,是研究被动大陆边缘形成演化的理想场所。由于观测手段的限制,前人对南海北部陆缘构造特征的研究主要通过地球物理方法,缺乏对基底样品的研究。2017年和2018年IODP 367/368/368X 航次在南海洋陆过渡带至早期洋壳开展了7个站位的钻探,科学家首次在外缘隆起的基底中获得了基性绿片岩相糜棱岩(图1)。绿片岩相糜棱岩内显微构造丰富,保存了南海陆缘新生代张裂、减薄过程乃至中生代俯冲历史的重要信息,对研究南海陆缘构造特征和演化历史具有重要的意义。  

南海大洋钻探新进展:绿片岩相糜棱岩显微构造记录南海陆缘新生代伸展

  图1 南海水深图和站位位置图           

  为了提取南海陆缘基底岩石中保存的构造信息,中科院南海海洋研究所“构造与模拟”研究团队孙李恒博士生和孙珍研究员对绿片岩相糜棱岩开展了岩石学、矿物地球化学和显微构造的研究,同时将显微构造和区域构造特征相结合讨论了南海陆缘新生代的构造演化过程。

  研究结果显示,绿片岩相糜棱岩经历了两期变形,分别是早期韧性变形和晚期脆性变形,并且两期变形均表现了伸展的构造环境(图2)。广泛发育的石英膨凸式重结晶(BLG)、钠长石显微破裂和细粒化表明韧性变形的温度为300-400℃,与浅部地壳层次的韧性变形相当(5-10km)(图3)。结合地震资料,研究发现绿片岩相糜棱岩的运动学特征与南海北部陆缘新生代区域伸展构造一致(图4)。因此,研究推测绿片岩相糜棱岩可能是中生代厚层沉积物被伸展剥蚀后,经地壳拆离形成(图5)。

 

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2 变形期次示意图S0:原岩;S1:糜棱面理;S2:褶劈理)

 

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  图3 石英和钠长石显微构造 Qz:石英;Ab:钠长石;BLG:膨凸式重结晶) 

 

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4 研究区地震剖面

 

南海大洋钻探新进展:绿片岩相糜棱岩显微构造记录南海陆缘新生代伸展

5 南海北部陆缘绿片岩相糜棱岩形成模式图

  以上研究成果已在国际地学期刊《International Geology Review》上发表。该研究团队还包括中科院广州地球化学研究所黄小龙研究员、蒋映德研究员和美国加州理工学院Joann Stock教授。研究得到了广东省自然科学基金(2017A030312002)、K.C Wong 教育基金(GJTD-2018-13)、中国大洋发现计划、基金委南海深部计划(91628301)及国家自然科学基金项目(41576070、41625007)的联合资助。

 

原文阅读链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00206814.2019.1669079

 

撰稿:孙李恒

编辑:张 钊