本研究綜合大構造、微構造分析、應變分析與鋯石定年法,分析 紅河-哀牢山剪切帶南段構造演化史,研究結果顯示此區經歷了九個 時期的構造變動,依述如下:
(一)印支運動期(Indosinian)(G1):本研究採樣之兩個樣本(AL0726、
03YNRR17),經鋯石定年後顯示平均年代為 235 Ma,正好為印支造 山期。許多相關研究也顯示,印支造山期為中南半島與南中國陸塊相 互碰撞縫合時期(Maluski et al., 1995, 2001; Lepvrier et al., 1997;
Nam et al., 1998, 2003;Wang et al., 2001)。因此,於野外露頭所看到 最老的岩漿入侵事件(G1)可能為印支運動期時所侵入(圖 3-6),即 代表著哀牢山火成鋯石的原岩為印支運動期所形成。
(二)沉積、成岩時期:根據片岩(schist)之鈾-鉛定年結果可知
(08YNRR02A 樣本):碎屑鋯石年代分布為 185 Ma 至 1030 Ma。
因此,可推論最早的沉積年代(185Ma)應晚於印支運動期的火成岩 漿入侵事件(235Ma)。
(三)Dn-1 塑性變形事件:根據本研究野外構造分期中,最早的塑 性變形 Dn-1主要呈現近水平逆衝的葉理,其可能為印度板塊與歐亞板 塊碰撞時,印度板塊持續向北逆衝聚合,使岩層增厚造成重力垮塌(張 進江等人,2003),因此主應力由水平擠壓方向轉為垂直。由所有岩 石的礦物相可知,這些火成岩/沉積岩有歷經角閃岩相之變質事件,
本研究根據由黑雲母、角閃礦物與矽線石所定義之 Sn-2/Sn-1變質層
(metamorphic layering),顯示此變質事件發生早於或同時於 Dn-1,但 晚於 185 Ma(圖 4-1)。Searle 等人(2010)認為紅河剪切帶最早的 塑性變形作用發生於印支期,但本研究結果認為 Dn-1應晚於 185 Ma,
而非在印支期所產生。
(四)高鉀岩體入侵事件(G2):在 08YNRR03B 樣本中,鋯石定年 結果為 30~35 Ma,顯示此區域發生火成事件,但由於未進行地球化 學分析,因此無法判定此火成事件為大規模高鉀岩體入侵事件還是小 規模的岩脈入侵事件。前人研究顯示,30~40 Ma 為含高鉀的火成岩 入侵事件(Chung et al., 1997, 2005, 2008;Guo et al., 2004)。Chung 等人(2005)提出含高鉀的岩石並不侷限在紅河-哀牢山剪切帶裡,
而是由始新世中期到中新世發生高鉀岩漿作用,涵蓋範圍由藏北延伸 到雲南和越南(圖 4-2)。在岩石中發現含有金雲母,代表此岩石由岩 石圈地幔而來,很難去解釋是剪切加熱重熔的假說(Chung et al.,
圖 4-1 樣本 08YNRR02A,依序為鈾鉛定年結果、3D 顯微構造與描繪圖、大地構造結果。
圖 4-2 簡化構造之分布地圖,綠色圖示為從始新世中期到漸新世發生高鉀岩漿事件,
不僅在哀牢山剪切帶內,延伸到羌塘高原皆有分布。(引用自 Chung et al., 2008, fig.1 2008)。
推翻 Liang 等人(2007)與 Leloup 等人(2001a)由鋯石鈾鉛定年結 果,認為紅河-哀牢山剪切帶是約於 36 Ma 所發生之哀牢山左移剪切 事件。Searle(2006)提到花崗岩與剪切活動之間關係(pre-, and syn-shearing),套用本研究結果之年代與 Liang 等人(2007)認為紅 河-哀牢山剪切帶岩漿入侵同時左移剪切為 36 Ma 當例子來討論(圖 4-3):pre-shearing 的狀況下,在 35~30 Ma 花崗岩侵入生成,到了 27 Ma 以後產生左移剪切活動,花崗岩物質會被夾帶到剪切帶中變質與 變形。若在 syn-shearing 狀況下,左移剪切活動在 36 Ma 開始啟動並 且有花崗岩侵入,不斷的剪切直到 22 Ma (Leloup et al., 1995),剪 切帶中的花崗岩被變形且拉長。然而我們採集樣本都在剪切帶中,無 論是在 pre-shearing 或是 syn-shearing 的狀況下,所採集的樣本均受到 變質與變形,因而無法去分辨花崗岩與左移剪切之間的前後關係,這 需要採集剪切帶外的樣本來觀察研究才可以確定。但由 Chung 等人
(2008)可知高鉀岩漿事件不只在紅河-哀牢山剪切帶內,因此本研 究認為 G2高鉀岩漿入侵事件發生於 35~30 Ma,並非與剪切同時期產 生。
(五)Dn 塑性變形事件(G3):本研究結果中,Dn塑性變形事件為本 研究區域最強烈、最明顯的塑性變形事件,由大構造可看出主葉理面 為西北-東南走向且高角度;在 AL0726 樣本的顯微構造中,主葉理面
圖 4-3 花崗岩生成與哀牢山左移剪切活動之間前後關係。以本研究結果與 Liang et al.(2007)& Leloup et al.(2001a)年代為例。(修改自 Searle,2006 )
為 Sn西北-東南向高角度帶左移並且截切過低角度 Dn-1的葉理,由此 確定大構造的 Dn為西北東南走向高角度左移褶皺(圖 4-4)。Dn這 期顯示最大的主應力為水平擠壓力,因此符合 Tapponnier 等人(1982)
所提出板塊碰撞-脫逸模式:當印度碰撞歐亞板塊時,使得中南半島 向東南脫逸,紅河剪切帶的變形作用主要為水平走滑斷層。
許多學者在研究報告中,以不同的研究方式提出紅河-哀牢山剪 切帶發生過左移活動(Tapponnier et al., 1982, 1986;Leloup et al., 1993, 2001b;Wang et al., 1998, 2000;Gilley et al., 2003 ; Yeh et al., 2008 ; Searle et al., 2010)。認為紅河-哀牢山剪切帶發生左移時期約在 35 Ma~17 Ma(Leloup et al., 1993; Schäer et al., 1994; Harrison et al., 1996)。Searle 等人(2010)綜合整理許多前人在紅河剪切帶中的定 年資料(圖 4-5),在哀牢山地區的鈾-鉛定年為 32~22 Ma 之間,與本 研究的鋯石鈾-鉛年代相當一致,並且認為此時期為哀牢山塑性剪切 年代。Leloup 等人(1995)利用氬氬定年,得到哀牢山地區快速冷 卻年代為 25~22 Ma,認為此時期為左移剪切年代(圖 4-6)。在樣本 08YNRR03D 中,得到 23~22 Ma 的年代可能是 G3岩脈入侵事件,此 樣本在顯微構造中只記錄到右移剪切(圖 4-7),且此岩脈截切過 Sn
等構造, 因此紅河-哀牢山剪切帶左移事件必定早於 22 Ma,約 30~22 Ma。
圖 4
4-4 樣本 AL07726,依序為鈾鉛鉛定年結果、3D 顯微構造與描描繪圖、大地構構造結果。
圖 4-5 紅河-哀牢山剪切帶定年整理表(引用自Searle et al., 2010)。
圖
圖 4-7
4-6 哀牢山
7 樣本 08
山剪切帶氬
(引用自 L
8YNRR3D 水
氬氬定年快 Leloup et al
水平面薄片
快速冷卻年代 l., 1995)。
片中,只記錄
代 22~25 M
錄到右移旋 a。
旋動。
(六)花崗岩脈入侵事件:Dn為西北-東南走向高角度之直立褶皺且 帶左移剪切,左移發生的年代在於 30~22Ma 之間。然而在 08YNRR03 的露頭中,我們採集 08YNRR03D 為花崗岩脈,利用鋯石鈾鉛定年得 到年代為 23~22 Ma 左右,並且由顯微薄片觀察只保存受變形的長石 有右移剪切的紀錄(圖 4-7),因此 08YNRR03D 的花崗岩脈必定是晚 於左移剪切後才入侵。由此判斷在 23~22 Ma 左右發生花崗岩脈入侵 事件,而紅河-哀牢山剪切帶左移事件必定早於 22 Ma。
(七)Dn+1 塑性變形事件:在本研究結果中,由大構造分析出 Dn+1
塑性變形事件為近乎南-北走向高角度的直立褶皺。由 08YNRR03B 樣本顯微構造上看來,主葉理面為近乎南北向高角度,與大構造的 Dn+1相同並且切過西北-東南向高角度葉理,從水平面看 Sn+1為右移。
因此 Dn+1期為近乎南-北走向高角度右移之直立褶皺 (圖 4-8),右 移 塑 性 剪 切 時 因 溫 度 較 低 產 生 了 許 多 角 礫 糜 稜 岩 。 在 樣 本 08YNRR03D 花崗岩脈中也可確定 Dn+1變形右移剪切作用是必定晚於 22 Ma(圖 4-9)。因此 Dn+1發生時由於逐漸抬升至地表 10~15 公里 左右,使較高溫礦物或較堅硬礦物而產生脆性絞碎現象。
Dn+1南-北走向高角度右移褶皺是如何形成的呢?為了解其機制,
藉由 Rf-φ 應變分析結果在西段與中段我們發現有清楚右移的 pattern。
我們試著利用實驗找出右移相似的圖形,於是先假若為雙剪切帶並且
平行紅河-哀牢山剪切帶,不管是右移伸張(圖 4-10 A)或是右移壓 縮(圖 4-10 B)都跟應變分析出之橢圓 pattern 不一致。我們將雙剪 切帶順時針旋轉約 45 度為近乎南北走向的雙剪切帶,然而實驗結果 右移伸張的 pattern 與應變分析橢圓結果相當一致 (圖 4-10 C),右 移壓縮顯然是不一致的(圖 4-10 D)。因此我們認為南-北走向的剪 切帶可能是哀牢山北方的鮮水河-小將斷裂帶所影響,推測此現象與 Burchfiel (2004)提到下部地殼流體模式有極大的相關性,變形的 地殼相對於華南陸塊環繞東喜馬拉雅山構造結順時針旋轉,使近乎南 -北走向的鮮水河-小江斷裂帶為左移活動(圖 4-11)。當南-北走向的 鮮水河-小江斷裂帶活動與西北-東南走向的紅河-哀牢山剪切帶相交,
而驅使哀牢山變質岩體而有所彎曲(圖 4-11)。哀牢山與點蒼山位於 整個大型順時針旋轉的左側,而象背山位於右側,因此在哀牢山與點 蒼山(劉怡岑,2009)觀察到的結果為右移伸張,象背山觀察到左移 壓縮(黃愛玲,2008),結果非常符合下部地殼流體模式周圍的應力 擠壓及伸張狀況。哀牢山變質岩體彎曲的 pattern 與樣本 08YNRR03B 水平面薄片旋動的 pattern 一致(圖 4-12),由此推論 Dn+1南-北走向 高角度褶皺與鮮水河小江斷裂帶有非常密切相關係。這也是為什麼西 北-東南走向的紅河-哀牢山剪切帶在哀牢山南段之中斷而有所彎曲。
圖 4-8 樣本 08YNRR03B,依序為鈾鉛定年結果、3D 顯微構造與描繪圖、大地構造結果。鈾鉛定年結果 紅色圈圈中放大可分出藍色: 30~35 Ma 為含高鉀的花崗岩入侵事件;紅色: 23 Ma 則為受到後期岩脈影響。
圖 4-9 樣本 08YNRR03D,依序為鈾鉛定年結果、顯微構造與描繪圖、大地構造結果。由此可推測 Dn西北-東南走向高角度直立褶皺左 移發生必定早於 22 Ma,Dn+1近南-北走向高角度直立褶皺右移發生必定晚於 22 Ma。
圖 4 圖。
4-11 紅河
。
河-哀牢山剪切切帶受到鮮鮮水河小江斷斷裂帶左移移而迫使有有所彎曲之示示意
在哀牢山南段之東段 I 應變橢圓長軸的方位φ呈現西北-東南走向再 轉為東-西向再轉為西北-東南向反覆排列(由西向東觀察),此區也 符合受到南-北走向鮮水河-小江斷裂帶的影響(圖 4-13)。由於在本 研究裡沒有找到比 22 Ma 更年輕的年代,依前人研究 Roger 等人(1995)
認為鮮水河小江斷裂帶左移啟動年代為 12.8 Ma,因此第三期變形作 用(Dn+1)應該晚於 12.8 Ma。
(八)後期花崗岩脈入侵事件(G4):由野外露頭左方有脆裂帶(圖 3-6), 在碎裂帶中可看到許多被變形的花崗岩脈(G4),可判斷出先脆性絞碎 後花崗岩脈再入侵填充或是花崗岩脈與脆性變形同時入侵,並非是較
(八)後期花崗岩脈入侵事件(G4):由野外露頭左方有脆裂帶(圖 3-6), 在碎裂帶中可看到許多被變形的花崗岩脈(G4),可判斷出先脆性絞碎 後花崗岩脈再入侵填充或是花崗岩脈與脆性變形同時入侵,並非是較