UNDERSTANDING BLOCK ROTATION ALONG STRIKE-SLIP FAULT ZONES IN YUNNAN (CHINA): PALEOMAGNETIC AND STRUCTURAL APPROACH

Data from this study report on the paleomagnetism of sedimentary and volcanic rocks cropping out near the Gaoligong and Ailao-Shan Red River Shear Zones. Fifty paleomagnetic sites were analyzed collecting 503 samples, during the first year of Ph.D., at variable distances (up to ca. 25 km) from mylonites exposed along the Gaoligong fault. Jurassic-Cretaceous red bed sites yield systematic CW rotations with respect to Eurasia reaching the peak values of 176 degree close to the fault, and progressively decrease moving eastward, up to be virtually annulled ca. 20 km E of mylonite contact. West of the Gaoligong fault, Pliocene-Holocene sites from the Tengchong volcanic field do not rotate. Thus, data show that the Gaoligong Shear Zone activity yielded significant CW rotations that were likely coeval to the main Eocene-Miocene episodes of dextral fault shear. The Gaoligong zone rotation pattern conforms to a quasi-continuous crust kinematic model, and shows blocks of less then or equal 1 km size close to the fault, which become bigger moving eastward. Rotation and width values of the rotated-deformed zone translate to a 230-290 km Gaoligong Shear Zone dextral offset, which shows that fault shear plays a significant role in Indochina CW block rotation.During the second year of Ph.D., forty-four Triassic-Cretaceous sites (425 samples) were collected at both sides of the Ailao-Shan Red River Shear Zone (ARRSZ), within the Chuandian, Lanping and Northern Simao blocks. Nearly all sites yielded measurable and stable magnetization components, but magnetization acquisition timing was different in the three blocks. Sites from the Chuandian block show a normal polarity and were remagnetized after folding. In the northern Simao block the magnetization was acquired before folding (about 33 Ma ago), but the ubiquitous normal polarity in Jurassic-Cretaceous sites suggests a pre-folding magnetic overprint. The data show variable and different rotation that do not display evidence of a rigid block rotation, but suggest that the northern Simao block is made of small (few km size) sub-blocks rotating CW, separated by non-rotating domains of similar size. Finally, a high-temperature (640-680 degree C) magnetization component suggests a similar rotational behaviour (CW-rotating and non-rotating sub-blocks) in the centre of the Lanping block. Conversely, a 300-640 degree C component was later acquired at 28% unfolding and subsequently underwent no rotation. The sites close (less than 25 km) to the ARRSZ yield great rotations of nearly 180 degree, which confirm past occurrence of significant strike-slip shear along the ARRSZ itself. Conversely, sites located at 10-15 km distance from the Chongshan Shear Zone show ca. 90 degree CCW rotations that imply a left-lateral shear along the fault zone, consistently with recent geological evidence. Summarizing, data from my Ph.D. study, together with previous evidence of rotations documented both near the fault zones and within the blocks themselves, show that crustal deformation of the Yunnan is extremely complex and still puzzling. The Baoshan and Lanping-Simao blocks underwent strong internal deformation and were likely fragmented in smaller independent sub-blocks whose kinematics and tectonics are still a matter of speculation.

I dati raccolti durante i tre anni di attività di Dottorato di Ricerca riguardano il paleomagnetismo di rocce sedimentarie e vulcaniche affioranti lungo due importanti zone di taglio che caratterizzano la provincia dello Yunnan (Cina): la faglia Gaoligong e la faglia del Red River. Durante il primo anno, sono stati campionati 50 siti (per un totale di 503 campioni) a distanze variabili (fino a ca.25 km) dalle miloniti affioranti lungo la zona di taglio Gaoligong. I red beds di età Giurassico-Cretaceo, registrano rotazioni orarie rispetto al blocco Euro-Asiatico, che raggiungono il picco massimo (176 gradi) in prossimità della faglia e diminuiscono progressivamente spostandosi verso est. Ad ovest della faglia Gaoligong invece, i siti di età Pliocene-Olocene, affioranti nel campo vulcanico di Tengchong, non evidenziano significative rotazioni. Pertanto, i dati dimostrano che l'attività della zona di taglio Gaoligong ha prodotto rotazioni orarie significative probabilmente coeve ai principali movimenti tettonici avvenuti nell Eocene-Miocene. Il modello di rotazione dei blocchi crostali lungo la zona di taglio Gaoligong, risponde ad un modello cinematico crostale quasi - continuo , con blocchi di dimensioni minori o uguali a 1 km vicino alla faglia, la cui dimensione aumenta allontanandosi verso est. I valori di rotazione e di dimensione della zona di deformazione, si traducono in un rigetto orizzontale della faglia Gaoligong di circa 230-290 km. Al fine di investigare ulteriormente il ruolo delle faglie nella cinematica dello Yunnan, durante il secondo anno di dottorato, sono stati campionati altri 44 siti di età Triassico -Cretaceo (per un totale di 425 campioni) su entrambi i lati della zona di taglio del Red River e all interno dei blocchi Chuandian, Lanping e Simao settentrionale. Quasi tutti i siti hanno prodotto componenti di magnetizzazione misurabili e stabili, ma la cronologia di acquisizione della magnetizzazione appare diversa nei tre blocchi. I dati evidenziano una rotazione variabile e differenziale che, anche in questo caso, non supporta un modello di rotazione rigida dei blocchi come proposto da autori precedenti, ma piuttosto suggerisce che: 1) il blocco Simao è costituito da blocchi minori (pochi km) che ruotano in senso orario, separati da domini non rotanti di dimensioni simili; 2) una componente di magnetizzazione di alta temperatura (640-680 gradi C) suggerisce un comportamento rotazionale simile (blocchi secondari con rotazione oraria, antioraria e non-ruotati), anche al centro del blocco Lanping; al contrario, una componente di media temperatura (300-640 gradi C) acquisita successivamente al 28% della fase di piegamento non ha registrato alcuna rotazione. I siti vicini (entro i 25 km) al sistema di faglie della Red River, localizzati nel blocco Lanping producono invece grandi rotazioni dell'ordine di 180 gradi. Anche i siti localizzati a 10-15 km di distanza dalla zona di taglio Chongshan mostrano rotazioni antiorarie di circa 90 gradi, in accordo con il movimento sinistro della faglia. I dati del presente lavoro, per la prima volta mostrano che le tre faglie Gaoligong, Chongshan e Red River influenzano significativamente le rotazioni di piccoli blocchi crostali nelle immediate vicinanze delle grandi faglie trascorrenti. Tuttavia, il verificarsi di ulteriori rotazioni (dell ordine di 20 gradi) all interno dei blocchi Baoshan e Lanping - Simao, a distanze di oltre 20 km dalle faglie, lascia ancora aperto il quadro della deformazione e delle rotazioni di blocchi crostali che caratterizzano la provincia dello Yunnan.