Late Mesozoic extensional tectonics in South China
La tectonique extensive à la fin du Mésozoïque en Chine du Sud
华南晚中生代伸展构造
Résumé
Late Mesozoic extensional structures are widespread in eastern Eurasia (from Transbaikalia region in Russia to
inland South China). They constitute the largest crustal extensional province in the world. This thesis selected
extensional structures developed in three different tectonic settings in the South China block. Detailed studies
including structural geology, anisotropy of magnetic susceptibility and geochronology (zircon and titanite U-Pb,
monazite U-Th-Pb, and mica Ar-Ar) were conducted. The expression of these extensional structures is not the same
for each area: (1) the Tongbai-Dabie HP/UHP orogenic belt along the northern edge of the South China block was
reworked by Cretaceous extensional antiform or metamorphic core complex. Coeval with migmatization and
syn-tectonic magmatism, the extensional regime started at ca. 145 Ma, and approached its climax at ca. 130 Ma that
was signaled by removal of the orogenic root. Locally, a late (110-90 Ma) extensional event was also recorded; (2) the
Dayunshan-Mufushan batholith intruding the Neoproterozoic Jiangnan orogen is composed of two phases of granitic
intrusions with Late Jurassic (ca. 150 Ma) and Early Cretaceous (ca. 132 Ma) ages, respectively. The late pluton
emplaced under a NW-SE extensional setting corresponding to the Early Cretaceous crustal thinning process, with a
detachment fault developed along its western margin; (3) the Huangling anticline within the Yangtze craton is a nearly
N-S striking asymmetric dome formed between the Late Jurassic and Early Cretaceous. The sedimentary cover on the
two flanks was involved in a series of oppositely-directed collapse folding and layer-parallel slipping. These examples
of Cretaceous extensional structures in different tectonic levels (exhumation of middle-lower crust by strong
stretching, syn-tectonic emplacement of granitic pluton with limited stretching, deformation of sedimentary cover
under a weak extension) indicates that South China also was involved into the regional extensional regime coeval
with the destruction of the North China craton. These results provide first-hand new structural evidence for further
discussing the temporal-spatial framework and geodynamic setting of the Cretaceous extensional tectonics on the
eastern margin of Eurasia.
Les structures extensives d'âge Mésozoïque tardif (Crétacé) sont très répandues en Eurasie orientale, depuis la
Transbaïkalie en Russie jusqu'à l'intérieur de la Chine du Sud. Elles constituent la plus grande province de distension
crustale dans le monde. Cette thèse a sélectionné des structures développées dans trois endroits différents du bloc de
Chine du sud en utilisant les méthodes de la géologie structurale, de l'anisotropie de la susceptibilité magnétique et de
la géochronologie (U-Pb sur zircon et titanite, U-Th-Pb sur monazite et Ar-Ar sur micas et amphiboles). L'expression
des structures extensives diffère selon les endroits étudiés: (1) la ceinture orogénique de HP/UHP Tongbai-Dabie, le
long de la bordure nord du bloc de Chine du sud a été remaniée par au Crétacé par la formation d'un antiforme ou d'un
dôme métamorphique extensif. Contemporaine de la migmatisation et du magmatisme syn-tectonique, le régime
extensif a commencé à environ 145 Ma et s'est approché de son point culminant vers 130 Ma. Ce qui a été interprété
comme le résultat de la suppression de la racine orogénique. Localement, un nouvel épisode de distension vers 110-90
Ma a également été enregistré; (2) le batholite de Dayunshan-Mufushan intrudif dans l'orogène Neoproterozoic
Jiangnan se compose de deux phases d'intrusions granitiques d'âge Jurassique (ca. 150 Ma) et Crétacé inférieur (ca.
132 Ma). Le pluton le plus récent s'est mis en place dans un contexte d'extension NW-SE correspondant au processus
amincissement crustal du Crétacé inférieur, avec une faille de détachement développée le long de sa bordure ouest; (3)
l'anticlinal de Huangling dans le craton du Yangtze est un pli asymétrique d'axe N-S formé entre le Jurassique et le
Crétacé inférieur. Sur les deux flancs, la couverture sédimentaire a participé à une série de plis d'effondrement de
vergence opposée et de glissements banc-sur-banc des couches. Les exemples étudiés ci-dessus représentent une série
de structures d'extension d'âge Crétacé développées dans différents niveaux structuraux: exhumation de croûte
inférieure et moyennede accommodée parun fort étirement, mise en place syn-tectonique de plutons granitiques avec
étirement limité, déformation de la couverture sédimentaire sous une faible extension. Ils indiquent que la Chine du
Sud a également participé au régime extensif bien connu en Chine du Nord. Ces résultats apportent des données
nouvelles de première main permettant de discuter le cadre tectonique et géodynamiques spatio-temporel du régime
extensif du Crétacé sur la marge orientale de l'Eurasie.
欧亚大陆东缘晚中生代伸展构造发育十分显著, 表现为大量的伸展穹隆(变质
核杂岩, 岩浆穹隆或同构造岩浆岩, 以及相应的拆离断层或韧性正断层)和断陷盆
地. 本论文选取华南板块三个不同构造部位发育的晚中生代伸展构造: (1)华南板
块北缘高压/超高压造山带中的桐柏山和大别山, 以及红安地块西南部的双峰尖和
大磊山; (2)江南造山带中段的大云山-幕阜山复式岩体; (3)扬子克拉通之上的黄陵
背斜, 进行了详细的构造地质学、磁化率各向异性(AMS)和年代学(锆石和榍石
U-Pb, 独居石U-Th-Pb, 角闪石、云母和钾长石40Ar/39Ar)研究.
研究表明不同构造部位的伸展构造表现并不完全一致. 桐柏山核部的桐柏杂
岩和大别山中部的中大别杂岩构成了两个叠加在三叠纪高压/超高压造山带之上的
白垩纪伸展构造, 在构造样式上分别表现为巨型的A型伸展背形和造山带规模的
变质核杂岩. 拆离断层围绕于杂岩的周缘, 杂岩与拆离断层的主期变形以NW-SE
向的矿物拉伸线理和上部向NW的运动学为特点. 伴随同时期的混合岩化作用和同
构造的侵入体, 这一伸展作用可能开始于约145 Ma, 至130 Ma以造山带山根的垮
塌为标志达到峰期. 此外, 桐柏山、双峰尖、大磊山和大别山还共同记录了稍晚一
期(110-90 Ma)伸展构造. 大云山-幕阜山岩基由晚侏罗世(150 Ma左右)和早白垩世
(132 Ma左右)两期侵入体组成, 其中晚期侵入体是在NW-SE向伸展作用下同构造
侵位的, 以岩体西部边缘发育单向拆离断层为特点, 对应于早白垩世的地壳减薄
过程; 而早期侵入体则记录了NE-SW向应力场, 推测其可能代表了晚侏罗世挤压
作用下地壳的加厚过程. 黄陵背斜表现为发育于盖层中近N-S向的不对称穹状构造,
两翼西陡东缓, 相应的岩石变形以相背的重力滑脱和层滑特点, 构造叠加关系和
冷却史均一致指示其形成于晚侏罗-早白垩纪之间. 这一系列由深至浅的白垩纪伸
展构造(具极强伸展强度的中下地壳折返, 具有限伸展幅度的同构造花岗岩侵位,
沉积盖层记录的极弱伸展变形)表明华南地区同样经历了与华北克拉通破坏过程中
相对应的区域伸展作用.通过区域上的对比研究, 认为欧亚大陆东缘晚中生代伸展构造呈大范围“面
状”发育(从俄罗斯泛贝加尔一直至我国华南内陆地区均有分布), 构成了全球最大
的地壳伸展区, 其记录了大区域上的NW-SE 向伸展作用, 并且这一伸展作用似乎
具有向华南内陆减弱的趋势. 这些伸展构造使地壳不同层次的岩石沿拆离断层折
返至地表, 从而使中下地壳结构发生了强烈的改造. 各个研究区所涉及的伸展穹
隆及其相关的拆离断层所表现的伸展峰期时间均在早白垩世, 集中于130-126 Ma
之间. 绝大多数的伸展穹隆发育在岩石圈薄弱带位置(或叠加在先存造山带之上),
岩石圈根部不同规模的拆沉是这个巨型伸展区形成的主导机制. 本论文为探讨欧
亚大陆东缘晚中生代伸展构造发育的时空格架及其动力学背景提供了直接的构造
证据.