华南大陆位于欧亚大陆的东南缘,由NW侧的扬子陆块和SE侧的华夏陆块构成(张国伟等,2013;舒良树等,2020)。华南大陆作为新元古代以来全球地质构造演化最为复杂的地区之一,经历了多阶段的超大陆聚合与裂解事件,是创新大陆地质理论、认识大陆演化历史的经典地区之一(Fang et al., 2018; Zhao et al., 2021; 严加永等,2022)。
晋宁运动(或称四堡运动)促使扬子和华夏陆块碰撞拼贴而形成古华南大陆,碰撞拼贴带被称为江南造山带(郭令智等,1980,1996;Wang et al., 2007a; Zhao et al., 2011; 张国伟等,2013)。随着Rodinia超大陆的裂解,古华南大陆开始伸展裂陷,并演化出分离的扬子和华夏陆块,以及夹于其间的南华裂谷盆地等(郭福祥,1994;周继斌,2006;李献华等,2008,2012;王剑等,2001,2006;夏林圻等,2009;杨明桂等,2012;舒良树等,2012;张国伟等,2013)。经历漫长的伸展裂陷演化后,分离的扬子和华夏陆块于早古生代再次汇聚造山形成统一的华南大陆(舒良树,2012;张国伟等,2013)。再次汇聚的华南大陆经历晚古生代、中生代和新生代构造-岩浆-热事件的叠加影响而形成现今的地质构造格局(舒良树等,2020)。
华南大陆经历了碰撞、拼贴、裂解、破坏、再造的复杂构造演化历程(Fang et al., 2018;
严加永等,2022),因而识别和分析扬子和华夏陆块的汇聚边界成为查清华南大陆基底、查明地质块体的构造归属、构建华南大陆地质演化过程的关键。扬子和华夏陆块的汇聚边界在华南东段较为清晰,基本已厘定为萍乡-江山-绍兴断裂(Zhang et al., 2005; Li et al., 2009; 舒良树,2012)。然而,泥盆纪以来的巨厚沉积以及晚古生代以来的构造-岩浆-热事件的叠加改造,造成萍乡-江山-绍兴断裂是否继续向西延伸、以及如何延伸仍然存在较大的争议(周新民,2003;夏元等,2022),即扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界仍存在不同的认识。
目前,扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界主要存在如下观点:1、罗甸-师宗-弥勒断裂(董云鹏等,1999,2002;Guo et al., 2009);2、凭祥-南宁-荔浦-茶陵断裂(刘宝珺等,1993;洪大卫等,2002;陈凌云等,2003;陈懋弘等,2006;饶家荣等,2012;Guo et al., 2018);3、郴州-临武-鹰扬关-岑溪-博白-北海断裂(Wang et al., 2003, 2008; Liu et al., 2018);4、吴川-四会断裂(Wang et al., 2003; Zhang et al., 2007)。上述可能的汇聚边界断裂均位于湘粤桂交界地区,故该地区成为研究扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界的关键地带。
关于扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界,不同的研究者基于各自的方法手段而给出不同的认识,但远未到达形成统一意见的地步。主要的研究方法包括岩相古地理学(陈凌云等,2003;陈懋弘等,2006),碎屑锆石年代学(王鹏鸣等,2012,2013;李敏业等,2014;邹和平等,2014;张雄等,2016;冯洋洋等,2021;刘奕志等,2021;王雅迪等,2021),地幔组分差异(高秦等,2018,2019;秦亚等,2022),地球物理(饶家荣等,2012;He et al., 2013; Guo et al., 2018, 2019;严加永等,2019,2022;师钦俊,2020;符平礼等,2021),构造变形(张成龙等,2020;秦亚等,2021;胡乔帆,2022),花岗岩侵位机制及其捕获锆石等(缑雪清,2020;崔钰,2023)。
岩石地层和岩相古地理等方面的研究成果表明,扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界可能沿凭祥-南宁-柳州-荔浦-恭城一带。关键证据是该带两侧分布的前泥盆纪岩石地层和生物群落明显不同。桂北三江-靖西一带及其以北地区的中、上寒武统以碳酸盐岩夹砂泥岩为主,盛产三叶虫;而荔浦断裂以南桂东地区的震旦-寒武系则为巨厚的砂岩、砂泥岩,生物化石较少(陈凌云等,2003;陈懋弘等,2006)。另一依据则是桂北地区广泛分布下震旦统陡山沱组白云岩,而荔浦断裂以南的桂东地区则未发现同期的白云岩(陈懋弘等,2006)。
碎屑锆石是由先存母岩(或源岩)经过风化剥蚀、搬运、堆积而广泛存在于各种碎屑沉积岩中。随着碎屑锆石U-Pb定年技术的不断发展,碎屑锆石年代学广泛应用于古地理环境、盆山耦合及沉积盆地演化和物源区剥蚀速率等方面(郭佩等,2017)。近年来,不同的研究者在湘粤桂交界地区开展了大量的碎屑锆石年代学工作,并以此来约束扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界。如李青等(2009)认为大瑶山-大明山地区寒武纪沉积盆地的陆源剥蚀区具有华夏陆块基底岩系的属性,扬子和华夏陆块的边界应位于大瑶山-大明山隆起区的西北一侧。张雄等(2016)通过湘南-桂东北地区寒武-奥陶纪沉积岩的碎屑锆石年代学研究认为研究区位于扬子和华夏陆块的碰撞带内。王鹏鸣等(2013)认为湘桂交界的苗儿山地区和湘南金鸡岭地区的震旦纪和寒武纪的浅变质岩具有不同的地球化学和碎屑锆石U-Pb年代学特征,进而认为扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界位于苗儿山和金鸡岭地区之间。刘奕志等(2021)通过对比桂东北永福地区和贺州地区的晚震旦世-寒武纪砂岩的碎屑锆石U-Pb谱系而认为扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界可能从永福和贺州地区之间通过。王雅迪等(2021)对桂北和桂东两个地区的新元古代-寒武纪浅变质沉积岩开展系统的地球化学、碎屑锆石年代学和Hf同位素研究,认为扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界最有可能从桂北龙胜地区与桂东大瑶山地区之间通过。冯洋洋等(2021)通过西大明山地区中寒武统黄洞口组和下泥盆统莲花山组的碎屑锆石U-Pb年代学研究推测扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界应位于西大明山地区以北。Gou et al.(2022)通过对比分析粤桂交界地区和桂北龙胜地区的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征约束扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界位于桂东北鹰扬关地区和桂北龙胜地区之间。由此可知,前人利用碎屑锆石年代学约束扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界的研究仅是点对点的碎片化研究,缺少系统的时空演变规律研究。
幔源岩浆是探知大陆深部地幔物质组成的岩石探针。高秦等(2018,2019)利用广西及邻区基性岩脉(主要是煌斑岩)的地球化学(包括同位素)差异性特征提出扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界大致沿平乐-平南-蒙县-南宁-凭祥一带延伸。但由于分析样品的数量有限,该界线的精度受到限制,需与其它地质证据相佐证(王雅迪等,2021)。近年来,申请者及其团队成员通过桂北龙胜地区和贺州地区丹洲群中的镁铁质-超镁铁质岩中继承锆石U-Pb年龄的不同,以及桂北龙胜地区和贺州地区南华系中碎屑锆石U-Pb年龄的不同,将扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界约束在桂北龙胜和桂东北贺州地区之间(秦亚等,2022;Gou et al., 2022)。
地球物理方法可以探测深至岩石圈地幔的深部结构信息,其中深反射和宽频地震是深部结构探测的最为有效手段(严加永等,2022)。地球物理研究者从重磁、地电、天然地震等方法出发,深入探讨了扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界。如He et al. (2013)利用天然地震固定台站计算了波速比和莫霍面,分析了扬子和华夏陆块的边界。Guo et al. (2018,2019)结合泊松比和重磁资料,给出了扬子和华夏陆块碰撞拼贴带的东界和西界。严加永等(2019,2022)利用综合地球物理资料,认为钦杭结合带可能是扬子和华夏陆块碰撞拼贴带的南东侧边界。符平礼等(2021)利用重磁场分区、重力梯度带、磁场台阶、重磁异常等,确定三江-融安-河池-大新一线为扬子和华夏陆块广西段晋宁期(或四堡期)的陆弧拼接带;龙州-南宁-桂平-信都一线为扬子与华夏陆块广西段早古生代扬子克拉通与云开岛弧汇聚碰撞带。由此可知,不同的地球物理研究者基于各自的研究方法获得的扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界亦未形成统一的意见。
近年来,冯佐海教授率领的研究团队对广布于湘粤桂交界地区的NNE向韧性剪切带开展详细的变形时代、几何学、运动学和动力学研究,并将其与扬子和华夏陆块的早古生代造山事件相联系,通过构造变形样式的不同约束扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界(Qin et al., 2018;
秦亚等,2021;胡乔帆,2022)。此外,湘粤桂交界地区的早古生代花岗岩的侵位机制亦存在较大的差异,冯佐海教授团队通过约束花岗岩的侵位机制来约束扬子和华夏陆块的西南段边界。
尽管前人从各个方面对扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界开展了研究工作,但未进行系统的时空演变规律研究。此外,由于扬子和华夏陆块新元古代碰撞拼合后遭受多期次岩浆-构造-热事件的叠加改造和广泛的后泥盆系覆盖,造成扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界仍存在较大的争议。要透彻认识扬子和华夏陆块的西南段汇聚边界,需选择关键地区作为研究区,结合岩石圈深部-浅部的地质特征、构造变形和区域岩浆岩特征进行系统的时空演化规律研究。
扬子和华夏陆块碰撞拼贴带(即江南造山带)延伸进入广西后,绝大部分地区被古生代以来的地层覆盖,仅在湘桂交界的桂北-湘西地区、桂粤交界的桂东鹰扬关地区和粤桂交界的桂东南云开地区出露有限的前寒武纪变质基底。因此,这些前寒武纪变质基底的形成时代、构造属性和归属,形成演化过程及其相互之间的时空演化关系对限定扬子和华夏陆块的西南段边界具有重要的科学意义。