受控于全球板块构造的两大旋回:Rodinina旋回和Pangea旋回,四川盆地及邻区在南华纪—中三叠世经历两个从区域伸展至区域挤压的构造作用旋回:南华纪—早古生代和晚古生代—三叠纪两个构造旋回(表2-3-1,图2-3-1、图2-3-2)。
(一)南华纪—早古生代区域伸展、裂离-加里东造山作用旋回
在中国南方,从南华纪开始,受Rodinia大陆裂解作用,地球动力学环境发生了巨变,发生普遍的张裂作用。南华纪开始的拉张环境,使扬子地块在发生垂直差异运动的同时,地壳的迅速沉降代替了隆升。
南华纪开始的伸展-裂离作用在四川盆地及邻区,乃至整个中国南方,是区域性的。在扬子地块东南侧逐渐形成了华南裂陷海槽—有限洋盆,此外在川西—滇西地区也形成了张裂大陆边缘盆地,在扬子地块与中朝地块之间则逐渐形成了大别-秦岭-祁连洋盆。据刘宝珺等(1994)研究,华南裂陷海槽—有限洋盆形成于华夏板块和扬子板块的结合带上,是在两大板块晋宁期缝合尚不彻底的背景上形成的,所形成的盆地边界在断裂处多为近东西向,在断裂之间沉积盆地的展布为近南北向,总体呈锯齿状、北东向延伸。
表2-3-1 四川盆地及邻区南华纪—三叠纪区域构造环境演化简表
图2-3-1 南华纪—三叠纪扬子地块NW-SE向区域构造演化模式图
(据何登发,修改)
图2-3-2 南华纪—三叠纪扬子地块南北向区域构造演化模式图
(据何登发,修改)
南华纪扬子板块由晋宁期强烈碰撞挤压转变为强烈拉张断陷,到震旦纪则进入稳定沉陷阶段;板块周缘早震旦世时有程度不同的火山活动,到晚震旦世基本停止;由早震旦世海陆分布明显、火山-陆源碎屑沉积发育的陆缘海环境,进入晚震旦世转变为统一的浅水碳酸盐-硅泥质沉积发育的陆表海-陆缘斜坡环境。华夏板块由晋宁期强烈碰撞挤压到震旦纪转变为强烈拉张断陷状态,强烈火山活动延续整个震旦纪,一直保持着东陆西海、火山-陆源碎屑发育的陆缘海环境。
从震旦纪开始,扬子地块东南侧的华南海盆拉张规模逐渐扩大,至早寒武世中期(筇竹寺期),拉张已达到相当大规模。此后,拉张作用减弱并发生脉动式收缩,中、晚奥陶世时期开始区域性的由拉张反转为挤压隆升,在志留纪末盆地的主体基本消亡。
华南洋向华夏板块的“俯冲作用”主要分三个阶段,即主要发生了三次幕式运动:
第一幕发生在寒武纪末期至奥陶纪之间,称郁南运动。主要表现为云开及武夷地区隆起及武夷—云开一带的中酸性岩浆活动、热事件及混合岩化作用;在郁南地区形成局部范围内的褶皱隆起;造成下奥陶统与寒武系之间的平行不整合或微角度不整合;同时使华夏板块西北缘演化为活动大陆边缘环境,在武夷-云开弧以东的闽西南及粤中地区形成弧后盆地。
第二幕发生在奥陶纪与志留纪之间,称都匀运动。都匀运动在扬子板块上主要表现为隆升运动,波及面较广。在该运动的作用下,扬子板块内部,尤其是在扬子克拉通盆地内,形成一系列北东向至东西向的大型隆起与坳陷,如川中隆起、黔中隆起、湘鄂渝黔坳陷、西大明山-大瑶山隆起等,造成奥陶系与志留系之间的平行不整合或超覆接触。在华夏板块上,表现为褶皱运动,使浙、闽、粤地区的(弧后)盆地封闭、褶皱隆起成山。
第三幕发生在志留纪末,称广西运动,亦是加里东末期运动,它是中国南方加里东期一次最强烈的“褶皱造山运动”。这次褶皱造山运动使扬子板块与华夏板块最终拼接、焊合,形成统一的华南板块;使华南洋“关闭”,仅在广西钦州、防城一带保留有一残余海槽。扬子地块北侧的秦岭洋亦在南华纪开始发育,使得扬子地块北缘在南华纪—早奥陶世长期处于被动大陆边缘,而中奥陶世至志留纪,扬子地块向北发生消减俯冲,但是该次俯冲只是扬子地块和华北地块之间的逐渐接近,而未发生碰撞,南秦岭没有发生造山作用,仅出现过短暂整体抬升,在安康-房县一带保存有一残留海(张国伟等,2001)。
(二)晚古生代—三叠纪区域伸展、裂陷—印支造山作用旋回
加里东旋回末期,扬子板块与华夏板块碰撞后形成了统一的华南板块。在海西旋回早期,中国南方区域应力场由挤压转为拉张,出现全方位伸展、裂陷-裂离现象,这种作用是伴随着古特提斯洋盆的扩张而发生的。该旋回的区域伸展作用,以峨眉玄武岩的喷发为主要特征,罗志立(2009)称其为峨眉地裂运动(图2-3-3)。
图2-3-3 四川盆地及邻区晚二叠世峨眉地裂运动构造特征
(据罗志立,2009)
志留纪末的广西运动,扬子与华夏板块碰撞拼合形成一个完整的南方古陆,统称“华南板块”,早泥盆世仅在其南缘保留钦防海槽成为海侵的通道,其余地区为古大陆。中泥盆世华南板块南缘的北西向黔桂海盆和湘桂海盆内,裂谷作用和火山作用强烈,台盆分异明显,生物礁块发育。华南板块北缘的南秦岭洋也于此时打开。泥盆纪时期,四川盆地及周缘地区处于以川中隆起为核心的古陆状态,主要造成了下古生界的剥蚀作用,且该时期的伸展作用,造成了上扬子边缘的裂陷状态。早石炭世晚期至晚石炭世,断陷作用明显减弱,四川盆地及周缘构造活动相对平静的时期,以碳酸盐台地沉积为主,石炭纪末期,经历了一次短暂的抬升,使上石炭统遭到一定程度的剥蚀。晚古生代南秦岭再次开始新的拉张,并再次演变为被动大陆边缘。
早-中二叠世,为整体沉降阶段,发生海侵作用,海侵淹没了整个四川盆地及邻区,同时在周边裂隙继续发育,在裂陷槽内,深水硅质岩、放射虫硅质岩、页岩发育,在台地上主要发育碳酸盐岩。
中二叠世末期,受峨眉地幔柱作用,造成了四川盆地内部的隆升作用,使得茅口组大量的被剥蚀。晚二叠世—早三叠世,四川盆地周边及内部出现张裂作用,华南板块西邻的松潘-甘孜边缘海扩张,南秦岭洋海水加深向南进漫,出现广旺-开江-梁平海槽、城口-鄂西海槽,海底火山喷发活动频繁,盆地中接受了一套以大隆组为代表的较深水硅质岩、硅质页岩夹中酸性火山岩的沉积。
中三叠世,海水由东向西退出,沉积面貌表现出东高西低的特征,华蓥山以西地区为雷口坡组沉积类型,其转折点位于遵义至利川一带。中三叠世大范围海退程序开始,至中三叠世末到晚三叠世初期印支运动发生。