科学研究

高亮:南极半岛白垩纪构造-岩浆过程的古地磁学制约【JGR-SE,2021】
2021-11-17 阅读:4855

南极半岛位于南极的最北端,靠近南美板块,其形成过程及构造属性仍存在一定争议。Suárez1976)曾提出南极半岛是发育在冈瓦纳大陆边缘,在古太平洋板块俯冲下形成的以中-新生代岩浆弧为主的地体,发育了完整的沟--盆体系。但是Vaughan and Storey2000)等在南极半岛南部识别出大规模脆性-脆韧性东帕默地剪切带后,将南极半岛划分为西部、中部与东部构造域,提出西部构造域可能是古太平洋板块向中部构造域俯冲过程中发育在中部构造域西侧的弧前增生楔或者外来地体。古地磁学能够半定量限制板块的古地理位置与运动过程,是解决南极半岛的构造属性与形成过程的有效手段。

针对这一科学问题,我校海洋学院高亮副教授,赵越教授与中国地质科学院地质力学研究所裴军令研究员、首都师范大学杨振宇教授以及英国南极局地质学家Teal R. Riley等合作,依托国家自然科学基金,国家重点研发计划等项目,在国家海洋局极地考察办公室、中国极地研究中心、智利南极研究所、智利麦哲伦大学等支持下,通过中国南极科学考察、中-智联合南极科学考察,选取南极半岛北部的南设德兰群岛拜尔斯半岛为研究对象,进行了系统的野外地质调查、岩相学、构造古地磁学和岩石磁学研究,取得如下成果:

1.通过系统的古地磁学与岩石磁学研究,从中白垩世塞罗内格罗组中获得了一个~102 Ma的古地磁极。通过与前人在南极半岛、南设德兰群岛与南美板块的古地磁数据对比提出南设德兰群岛在~140 Ma时位于南美安第斯山脉西侧,在~140-120 Ma期间发生大规模南向运动到达南极半岛北部,~120-100 Ma期间运动规模减弱,直到~100-90 Ma南设德兰群岛与南美最南端西侧安第斯山脉经历了相同程度大规模逆时针旋转,而同期的南极半岛内部却缺少类似的构造旋转,此时的逆时针旋转可能是南美板块整体南向运动挤压导致的;

2.结合已有地质证据,提出白垩纪时南极半岛与南美南部在古太平洋板块的俯冲下经历了类似的构造-岩浆过程,包括~140-130 Ma古太平洋板块向海沟方向后撤与岩浆作用向太平洋一侧迁移;~130-120 Ma古太平洋板块平板俯冲与岩浆作用自海沟向内陆扩展以及~120-90 Ma期间古太平洋板块向海沟方向后撤与岩浆作用再次向太平洋一侧迁移,支持南极半岛主体是在古太平洋板块俯冲作用下,发育在冈瓦纳大陆边缘的岩浆弧为主的地体,而南设德兰群岛是外来地体白垩纪时拼贴到南极半岛。另外,本项研究也有助于更加全面理解环太平洋白垩纪构造演化。

图1 南极半岛与南美板块白垩纪古大陆重建以及构造-岩浆演化

 

上述研究成果发表在国际权威刊物《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上:Gao, L., Pei, J. L., Zhao, Y., Yang, Z. Y., Riley, T. R., Liu, X. C., Zhang, S. H., Liu, J. M. (2021). New paleomagnetic constraints on the Cretaceous tectonic framework of the Antarctic Peninsula. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126, e2021JB022503.

全文链接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021JB022503