三峡地区三叠纪—白垩纪的原型盆地转换及其对秦岭造山带造山—隆升过程的沉积响应

Sedimentary basin along the orogenic belt recording its process from collision to uplifting is important in the studying the basin-range interaction. The three Gorges takes an important site in the foreland basin system along the northern margin of Yangtze Block, in which the Triassic to Cretaceous sequences developed completely. This area thus plays a key role in unraveling the process of orogenesis and uplifting of the Qinling Orogenic Belt. This project will focus on researching sedimentary record of the evolution of Qinling Orogenic Belt by investigating the depositional system, paleogeography, provenance of the Trissic to Cetaceous strata and shed insight in the following scientific issues： 1. Researching paleogeograpgy, paleoclimate and basin transition from the Triassic carbonatites, evaporites, red beds and delta facies in succesion, the Jurassic fluvial-lacustrine facies to the Cretaceous alluvial fan facies, and their implications to the closing of the Mianlue ocean and subsequent collisional orogenesis and uplifting of southern Qinling Orogenic Belt; 2. Tracing provenance of the Triassic to Cretaceous successions and the sedimentary response to orogenesis and uplifting of the Qinling Orogenic Belt; 3. Investigating the differences between Qinling and Dabie orogens in the process of orogenesis and uplifting during the Indosinian to early Yanshannian by comparing the studied results of Qinling—Dabie Orogenic Belt to further discovery the scientific evidences for recovering diachronous collision or irrgular margins collision of blocks.

造山带周缘盆地的沉积响应和盆山作用是造山带造山—隆升过程研究的重要手段。三峡地区是扬子北缘前陆盆地系统的重要组成部分，区内三叠系—白垩系发育齐全，是揭示秦岭造山带造山—隆升过程的关键地区。项目从三叠系—白垩系的沉积体系、古地理、物源分析研究入手，重点探索各地层沉积记录对秦岭造山带构造演化的沉积响应，试图解决以下科学问题：1、三峡地区三叠纪浅海碳酸盐-蒸发岩-红层-三角洲—侏罗纪河流-湖泊沉积—白垩纪冲积扇的原型盆地的类型、古地理、古气候、盆地转换过程及其与南秦岭勉略洋闭合、碰撞造山、隆升的关系； 2、三峡地区三叠纪—白垩纪的碎屑物源分析及其对秦岭碰撞造山—隆升过程的沉积响应；3、通过三峡地区三叠纪—白垩纪原型盆地、物源分析和盆山相互作用综合研究，结合秦岭、大别造山带周缘盆地的研究结果，探索秦岭—大别造山带印支—早燕山期造山—隆升过程的差异，为恢复造山带不规则边缘碰撞和斜向碰撞提供科学依据。

秭归盆地与当阳盆地毗邻秦岭造山带，是中扬子地区最北端的中生代沉积盆地。两大盆地反映了扬子板块被动大陆边缘盆地到海相-陆相周缘前陆盆地的长期构造演化历史，保存了秦岭造山带印支期碰撞造山与隆升剥蚀过程的连续碎屑记录，记录了中生代化学风化过程和古气候演变。围绕“大陆碰撞到造山带隆升过程的沉积学响应”这一科学问题，对秭归和当阳盆地三叠纪至侏罗纪地层系统开展了地层学，沉积学，显微岩相学，泥岩全岩地球化学和碎屑锆石年代学研究，并取得了以下认识：1、巴东组二段灰岩层凝灰岩夹层中的岩浆锆石U-Pb定年结果表明，巴东组的年龄为中三叠世至晚三叠世早期，纠正了前人认为巴东组均为中三叠世沉积的认识；2、中生代秭归盆地与当阳盆地的主要物源区包括秦岭造山带，扬子板块北缘和江南造山带。来自于秦岭-华北联合板块的碎屑首次出现于早三叠世嘉陵江组的上部，由此限定中扬子北缘与华北大陆初始碰撞的时间应早至早三叠世；3、沉积学研究与盆地构造沉降分析揭示了中扬子北缘在中三叠世初发生构造抬升，综合显微岩相学特征和物源信息认为巴东组为海相前陆盆地的产物；4、早侏罗世桐竹园组含有大量的250-200Ma的碎屑锆石，结合砂岩中丰富的火山岩屑和由下到上增加的低级变质岩岩屑以及南北向古水流证据，认为南秦岭构造带在早侏罗世开始发生大规模的剥蚀作用并向南持续推覆。5、碰撞造山带周缘的沉积盆地中保存的高U/Yb值和△Eu值的造山期碎屑锆石不仅可以精准地指示同碰撞花岗岩源区，更可以用于追溯碰撞造山带的隆升剥蚀历史。此外，本研究系统开展了基于中三叠统-上侏罗统泥岩化学风化指数计算、粘土矿物及铁矿物类型鉴定与相对含量计算、中-上侏罗统古土壤形态学以及古PCO2重建等深时古气候研究工作，1、恢复了研究区中/晚三叠世干湿交替-晚三叠世到早侏罗世湿润-中/晚侏罗世时期干旱为特征的三阶段古气候演化过程； 2、阐明了全球超级季风演化、华南板块跨干-湿气候带运移以及区域周缘古地理变化等因素对区域古气候转变的联合控制作用。