沅水区域大地构造背景

沅水流域在大地构造上位于扬子微板块的东南缘,由四个Ⅱ级构造单元组成(图4-1),其主要特征简述如下。

4.1.1 雪峰地块(Ⅱ₁)

位于新晃、吉首、张家界、临澧一线之东南,靖州、安江、溆浦、安化一线之西北。该区为扬子微板块中长期相对隆升区,以区域性大断裂与相邻Ⅱ级构造单元相衔接。分布地层主要为中元古界蓟县系和新元古界青白口系,次为南华系,以及零星分布的古生界。在地块中部的沅陵、麻阳、芷江以及常德、桃源一带,展布中、新生界红层,组成新月型红岩盆地。据省局物探队深部地球物理勘查资料,地块北部常德-桃源一带,岩石圈厚200~300千米,地块的西南部则变薄为150~120千米,具北厚南薄之态势(图4-2)。壳下岩石圈电阻率最大,为几百至几千欧姆,莫霍面温度485℃,属高温高速高阻刚性地幔块体。在中、新元古代,华南微板块向扬子微板块不断俯冲(图4-3),受区内刚性地幔块体的阻挡,在上地壳中引发了武陵(Qb/Jx)、雪峰(Nh/Qb)地壳运动,导致蓟县系(Jx)形成了近东西向紧闭褶皱和向北推覆的断裂带,青白口系(Qb)则形成了北东向宽缓的褶皱和向西北推覆的断裂带,两组构造共同作用,构筑了向西北突出的北东-东西向武陵雪峰古弧形构造带。直到加里东期,由于两个板块碰撞对接结束,雪峰地块才趋于稳定和定型,并制约着后期地壳运动及其相应的沉积建造的分布。

图4-1 湖南金刚石分布略图

武陵造山运动,伴有来自地幔的海底喷发基性超基性岩浆活动。雪峰运动,伴有成群成带的幔源基性岩浆入侵于青白口系背斜轴部及其倾伏端以及断裂带中。

蓟县系、青白口系均属含金矿源层。由于遭受武陵、雪峰、加里东等多期地壳运动,形成多期的沉积变质热液石英脉型金矿。两系均是沅水砂金矿的主要供源层。

4.1.2 武陵地块(Ⅱ₂)

位于雪峰地块的西北部。自武陵、雪峰地壳运动后,长期处于以沉降为主的沉积阶段。在整个古生代,沉积了巨厚的碳酸盐岩建造,直到席卷全省的印支运动,才结束了本区海相沉积的历史,开始了陆相沉积的新阶段。后经燕山运动,将侏罗系及其以前所有的地层一同卷入褶皱,形成北北东向八面山褶皱与东西向侏罗山式箱状褶皱构造的联合,组成向西北突出的北北东-东西向新的弧形构造。

图4-2 湖南省岩石圈上地幔熔融层推断等厚度图

图4-3 凤凰-茶陵地学断面推断略图

武陵地块是湖南地壳最厚的地区,平均厚度为44.7千米,平均波速为6.39千米/秒,密度为2.89克/立方厘米,岩石圈厚度为230~150千米,以厚壳厚幔为特色,属高速、高密度、中高阻地幔块体。

自武陵地壳运动后,武陵地块区只有升降运动,没有造山运动,是湘西最稳定的地块区。

4.1.3 新化-洞口板块边缘韧性挤压推覆构造带(Ⅱ₃)

位于雪峰地块与城步-桃江板块俯冲带之间,主要地层有南华系、震旦系及下古生界,属雪峰运动期后的古海沟沉积,是在扬子微板块基底上发育的类地槽型沉积。由于邻近板块俯冲带和碰撞带,故该区所有地层均产生了北北东向褶皱和断裂。区域变质作用使南华系含砾碎屑岩绢云母化强烈,流劈理发育古,生界地层因遭受区域变质难以划分。板块俯冲使下地壳发生重熔,产生了加里东期中酸性岩浆侵入。印支期酸性岩浆侵入活动更加强烈,并派生了一系列中、基性二分煌斑岩岩脉。该区地壳厚度39.6千米,平均波速8.2千米/秒,平均密度3.36克/立方厘米。莫霍面北浅(38~39千米)南深(42~43千米),均以2°~3°向西倾斜。岩石圈厚170~250千米,电阻率很高,达几千欧姆,属高速高阻刚性地块。

4.1.4 洞庭地块(Ⅱ₄)

位于雪峰、武陵地块以东的洞庭湖盆地区。由于软流圈的上涌,导致该地块中部的地壳和岩石圈变薄,分别为30~31千米和50~75千米,但在地块边缘则逐渐加厚到32千米和150千米。

该地块区从中元古代蓟县系沉积后,一直到侏罗纪末才接受沉积,属长期隆起区。

上地幔电阻率一般为100~500欧姆,局部为几千欧姆,属塑性地幔块体夹刚性地幔肾。

大约在130Ma以来,由于软流圈地幔热流上涌,导致地壳裂陷,由隆起区变为断陷盆地,接受中、新生代6000米的沉积物,覆盖于中元古界蓟县系组成的基底之上,至今依然接收着四水和长江分流冲来的沉积物。