印度板块向欧亚板块俯冲碰撞的新模式及其对青藏高原构造演化的影响

青藏高原南部与北部的断裂带走滑方向不同，断裂带在高原东、西两侧的展布规律和构造运动方式也存在极大的差异。通过高原南缘横向地球物理特征的对比，发现该地区东、西两侧深部岩石圈结构存在明显不同，表明印度次大陆向欧亚大陆俯冲碰撞的方式和强度在横向上差异明显。在充分利用高原地质研究最新成果的基础上，提出印度次大陆向欧亚大陆碰撞前地壳增厚及斜向碰撞是造成上述地质现象的根本原因，并由此对青藏高原构造演化的一些特点作了新的解释和探讨。     

印度-亚洲碰撞大地构造

印度-亚洲碰撞是新生代地球上最为壮观的重大地质事件.碰撞及碰撞以来,青藏高原的广大地域发生了与碰撞前截然不同的变形,地貌、环境及其深部结构都发生了深刻地变化.根据青藏高原形成、周缘造山带崛起以及大量物质侧向逃逸的基本格局,作者从大陆动力学视角出发,将"印度-亚洲碰撞大地构造" 与"前碰撞大地构造"区别开来进行研究,将印...     

青藏高原大陆动力学研究若干进展

近10年来,"大陆构造与动力学实验室"在青藏高原大陆动力学研究,尤其在特提斯演化和青藏高原生长方面取得若干进展,包括(1)"青藏高原——造山的高原"理念的提出;(2)青藏高原特提斯体制和构造格架的再造;(3)新特提斯蛇绿岩中原位金刚石和深地幔矿物群的重大发现;(4)新特提斯洋盆俯冲新机制的揭示;(5)印度/亚洲碰撞的早期岩浆和喜马拉雅折返中的作用;(6)喜马拉雅三维碰撞造山机制和折返全过程的初步建立;(7)青藏高原东南缘物质逃逸的新机制——"弯曲与地壳解耦"的提出;(8)青藏高原俯冲型、碰撞型及陆内型片麻岩穹窿;(9)青藏高原东缘汶川强震的构造背景和强震机制;(10)青藏高原碰撞造山成矿模式;(11)印度/亚洲碰撞过程的数值模拟。综述和集成上述成果是为了与同行们交流磋商,进一步共同发展青藏高原大陆动力学理论,向国际地学前沿的冲刺。     

青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中,高原边缘以走滑-挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究,建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。     

青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中,高原边缘以走滑-挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究,建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。     

青藏高原南部晚新生代板内造山与动力成矿

青藏高原晚新生代构造隆升是板块碰撞成因还是板内造山过程 ,关系到高原形成机制、演化过程以及岩石圈动力学与大陆动力学的关系等一系列重大科学问题。近年来在冈底斯发现多个以斑岩铜矿为主的大型和超大型矿床 ,其成矿时代为 2 0～ 12Ma ,与青藏高原构造隆升时代一致 ,也与笔者10年前以大陆动力学和成矿动力学为理论指导的预测结果吻合。青藏高原南部晚新生代大量的地质、地球物理、矿床等方面的证据根本不支持碰撞造山理论 ,如青藏高原内部伸展边缘逆冲、碰撞与隆升之间时差明显 ,壳内低速层和低阻层发育 ,造山与成盆关系密切 ,板内隆升环境下发生大规模构造变形、岩浆活动和动力成矿等。青藏高原南部晚新生代构造隆升作用是在新特提斯开合转换、碰撞造陆之后 ,在下地壳层流作用的驱动下 ,发生板内造山、地壳增厚、热隆伸展和改造成矿的构造成矿过程 ,大规模的板内金属成矿在 3～ 4Ma以来的均衡隆升、成山过程中进一步改造。     

印度板块和亚洲大陆在何时何地碰撞

印度板块和亚洲大陆的初始碰撞时间是所有相关的喜马拉雅-西藏造山体系演化模式的主控条件,并严重影响到对众多与青藏高原隆升和东亚大陆挤出相关的地质过程速率的解释,以及对新生代全球气候变化的理解。尽管印度板块和亚洲大陆汇聚的速率在55Ma突然减缓被广泛地认为是初始碰撞的标志,但这次碰撞所造成的主要构造效应直到20多个百万年以后才显现出来。对印度板块和亚洲大陆相对位置的重新估算,表明它们在55Ma时并没有达到可以彼此发生碰撞的距离。基于来自西藏新的野外证据和对已有数据的重新评估,认为初始碰撞发生在始新世—渐新世之交（约34Ma）,并对55Ma时发生的地质事件提出了另一种解释     

东昆仑阿其克库勒湖地区的逆冲扩展作用

东昆仑西段是我国西北地区地质研究程度较低的地区之一。通过典型剖面的构造分析，可以得出下列几点重要认识：①东昆仑西段具有十分发育的断裂构造系统，逆冲扩展、正滑作用和拆离作用是该区的主要变形事件。②逆冲断裂起始于晚石炭世和晚三叠世—早侏罗世时期，但强烈活动发生在库木库里盆地强烈坳陷的中新世—第四纪时期。③该区北向逆冲扩展作用和南向正滑作用并存的构造格局，和青藏高原北部的总体构造格局相一致，与青藏高原南缘喜马拉雅地区的的构造格局也十分类似，但逆冲扩展方向相反，强烈逆冲扩展作用都发生在中—上新世至第四纪印度板块与欧亚板块强烈碰撞和青藏高原急剧隆升时期。这种方向相反的逆冲扩展和正滑作用揭示青藏高原深层物质向南、北两侧对称式扩展和表层物质向高原腹地重力滑动的运动学特征。因此该区断裂构造系统的建立对研究青藏高原北部的深部作用过程，建立青藏高原隆升的统一的地球动力学模式提供了一种思路。     

大洋俯冲和大陆碰撞沿走向的转换动力学及流体-熔体活动的作用

为了深入探讨大洋俯冲和大陆碰撞沿走向的转换及其动力学特征,同时更好的理解俯冲-碰撞带的流体-熔体活动及其效应,我们建立了一系列三维空间的大尺度、高分辨率的动力学数值模型。模拟结果显示,在板块会聚过程中,流体-熔体活动可以降低周围岩石的流变强度及两个板块之间的耦合作用,并能够促进大陆碰撞带俯冲板块的断离。同时,俯冲-碰撞带的空间转换模型揭示其深部结构存在巨大的沿走向的差异性,大陆碰撞带发生俯冲板块断离,而大洋俯冲板块持续下插。并且上覆板块的地壳物质发生从陆-陆碰撞带向洋-陆俯冲带的侧向逃逸。这种三维空间中沿走向的差异性俯冲-碰撞模式与中-东特提斯构造带相吻合,并揭示其动力学机制。     

南海后扩张期大陆边缘闭合过程及成因机制

南海是西太平洋海域最大的边缘海,然而南海扩张终结后动力学过程研究仍较为薄弱.通过构造变革界面识别、褶皱冲断带沉积记录等方面的系统研究,揭示南海南部和东部陆缘在南海后扩张期的演化历程.研究表明南海南部和东部边缘经历了多个微板块从俯冲到碰撞的演变历程,形成了陆-陆碰撞、弧-陆碰撞、洋-弧俯冲等多个特征迥异的板块边界.南海南部陆缘属于古南海俯冲拖曳构造区,婆罗洲西北沙捞越-曾母地块率先碰撞,随后经历了婆罗洲东北沙巴-南沙地块碰撞、西南巴拉望-卡加延岛弧碰撞.南部多个微板块碰撞导致古南海呈剪刀式从西向东逐渐关闭和消亡,总体形成了以微地块碰撞、深海槽发育和造山带前缘巨厚沉积充填为特色的碰撞陆缘.东部陆缘属于菲律宾海俯冲-碰撞构造区,南海东部洋壳自中新世开始向菲律宾海板块俯冲,弧-陆碰撞仅局限于东部陆缘南北两端.澳洲-印度板块、菲律宾海板块与欧亚板块相互作用控制了南海边缘海闭合过程,南海正在进行的关闭过程主要集中在东缘和南缘,东缘呈现了以南海洋壳消亡为特征的闭合过程,而南缘则呈现以微陆块碰撞为特征的古南海闭合过程.显然,南部后扩张期陆缘演变可为边缘海闭合过程研究提供极佳的范例,同时对我国海洋权益保护和南海大陆边缘动力学研究具有重要意义.      

印度-亚洲大陆碰撞成矿作用主要研究进展

"印度-亚洲大陆主碰撞带成矿作用"973项目(2002～2008年)以青藏高原为研究对象,以构建大陆碰撞成矿理论体系为总体科学目标,经过70多位科技人员历经5年研究,取得了重大研究成果.笔者初步总结了项目在成矿动力学背景、壳/幔深部过程、大陆成矿作用及战略新区预测等方面的研究进展.项目详细再塑了青藏高原碰撞造山过程,创新性提出了碰撞造山二阶段演化模式,即主碰撞聚合(65～41 Ma)、晚碰撞转换(40～26 Ma)、后碰撞伸展(25～0 Ma)二阶段连续演变历程,发现主碰撞期发牛岩浆大规模底侵与地壳垂向增生,晚碰撞期出现地幔物质测向流动与幔源钾质岩浆组合,后碰撞期出现岩石圈减薄与伸展岩浆组合.伴随碰撞过程,应力场出现自挤压(压扭)到伸展(张扭)交替更迭变化.综合研究提出了青藏高原碰撞造山地球动力学模式.创新性地提出了大陆碰撞成矿理论体系新框架,包括三大碰撞成矿作用(主碰撞汇聚成矿作用、晚碰撞转换成矿作用和后碰撞伸展成矿作用)、10种重要的成矿系统和12种大陆特色的矿床类型,揭示了大陆碰撞带的区域成矿规律.初步提出了以大陆型斑岩铜矿新理论为代表的5类矿床成矿新模型,揭示了大陆碰撞带金属成矿机制.在系列地质、矿产综合编图和数据库建没基础上,提出了成矿预测新思路和新方法,提交了7处找矿战略新区,并在若干靶区取得找矿突破,探索出一条科研带动勘查突破、勘查提升理论认识的新路.     

青藏高原的金属矿产

青藏高原地处印度板块与亚欧板块的衔接部位,长期处于岗瓦纳大陆边缘,大约在65 Ma时印度板块与亚欧板块发生碰撞,对过去构造格局和金属矿产等改造,同时产生新的构造格局和金属矿产,因此青藏高原的金属矿产别具一格。本文讨论青藏高原的铬、铁、铜钼、铅锌、锡、金、锑、铯等优势矿产。     

青藏高原多向碰撞—Xie入隆升地球动力学模式

论证了青藏庙的形成与隆升过程中的变形构造格局,岩石圈结构,青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系,高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞隆升过程中,高原边缘以走滑－挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是;上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。     

青藏高原地质研究的回顾与展望

青藏高原是世界上最高最大最年青的高原,被国际地学界公认为世界上研究大陆动力学最理想的天然实验室。特提斯的形成演化及高原的隆起是青藏高原地学研究的两大主题,包含了众多引人入胜的重要科学问题。笔者对其中8个科学问题进行了回顾与展望,它们是:青藏高原的前身——特提斯的形成演化;印度-亚洲大陆碰撞;青藏高原壳幔结构与物质组成;青藏巨厚地壳的成因;青藏高原深部物质的横向流动;地幔柱;高原隆升与生长;成矿作用。     

华北板块和扬子板块碰撞时代的探讨

华北板块和扬子板块各具不同的演化历史和同位素地球化学特征。横贯于华北板块和扬子板块之间有一条蓝片岩－白片岩－榴辉岩系组成的高压变质带。这条高压变质带与区域大地构造线方位一致，展布于原岩建造性质相同的晚元古代地层中，是两个大陆板块碰撞时相互挤压产生的典型矿物和岩石组合，其形成时代可以代表两个板块碰撞的时代。实测同位素年龄数据表明，高压变质矿物蓝内石、多硅白云母等粘土矿物＾４０Ａｒ－＾３９Ａｒ法和榴辉     

喜马拉雅碰撞造山作用与（超）大型订区的形成：科学问题与思考

青藏高原及邻区是中国唯一的一块具有世界规模级的成矿富集区，迄今所发现的大型、超大型矿床／矿集区，在时间抑或空间上均与喜马拉雅碰撞造山作用有着密切的联系，反映了与喜马拉雅碰撞造山作用过程相伴随的青藏高原周边及内部岩石圈薄弱地带的壳幔置换过程、层圈交换作用、流体活动及其地球化学分馏过程，是控制大型、超大型矿床／矿集区形成的主要因素。青藏高原成矿大陆动力学研究是阐明该区矿产资源分布规律和进一步发现大型、超大型矿床（矿集区）的科学基础。     

青藏高原隆升及其环境效应

“青藏高原形成演化及其环境资源效应”项目选择青藏高原为典型地区,特别注意高原与毗邻地区的联系,以从全球尺度探讨高原的各种过程,目标集中在大陆碰撞过程和高原隆升过程,以过程为主线贯通碰撞机制、环境变化和资源分布规律的研究;时间上着重新生代以来,在不同精细时间尺度上定量地描述碰撞和隆升的动态过程及环境变化。运用地球科学、生命科学、环境科学及各学科之间有机交叉、综合研究的方法,开展大陆碰撞动力学、环境变化、现代表生过程及各圈层相互作用等重大理论问题的研究,为青藏高原地区的资源开发和环境调控提供科学依据。按照统观全局、突出重点的原则,项目主要研究内容包括以下4个方面：大陆岩石圈碰撞过程及其成矿效应;高原隆升过程与东亚气候环境变化;青藏高原现代表生过程及相互作用机理;青藏高原区域系统相互作用的综合研究。在完成研究计划任务的基础上,项目取得如下的突出研究成果和创新性进展：印度大陆与欧亚大陆初始碰撞时限;青藏高原南北缘山盆岩石圈尺度的构造关系;青藏高原整合构造模型与成矿成藏评价;新生代高原北部重大的构造变形隆升事件序列;高原周边环境变化事件及高原隆升对亚洲季风发展变化的影响;高分辨率气候动态过程及变化趋势;高原主要生态系统碳过程对气候变化的响应;高原气候变化及冰冻圈变化与预测;高原土地覆被变化、恢复整治及管理。     

青藏高原的地幔动力学研究

青藏高原的形成是印度板块与欧亚大陆碰撞、挤压的结果，但简单的碰撞模型及南西—北东向的挤压无法解释高原现今所有的构造。因此，其他地球动力学因素，尤其是地幔动力学过程逐渐引起人们的关注。简要回顾青藏高原隆升的地幔动力学机制研究历史；较详细地介绍了青藏高原下深部结构的地幔动力学含义；并重点评述在青藏高原隆升的地幔动力学机制研究领域所取得的主要结果。说明在全球构造格局中，青藏高原不仅仅是印度和欧亚大陆会聚、碰撞以及大陆形变的结果，它也是青藏高原大陆岩石层和下伏地幔物质运动的相互耦合、相互作用的产物。     

青藏高原东部壳幔速度结构和地幔变形场的研究

在青藏高原东部地球动力学问题中,笔者在文中主要考虑与地壳上地幔速度结构和地幔变形场有关的问题,它涉及当前流行的下地壳流动模型和壳-幔的耦合-解耦模型。在2000年完成的穿过川西高原和四川盆地的深地震测深剖面,揭示了川西高原的地壳结构具有地壳增厚(主要是下地壳增厚)、地壳平均速度低等特点,显示地壳的缩短与增厚的碰撞变形特征。根据川西高原上设置各爆炸点的记录截面图共同呈现PmP(莫霍界面反射波)弱能量的特点,推断在川西高原的下地壳介质具有强衰减(Qp=100～300)的性质,支持存在下地壳流动的模型。青藏高原东部和川滇西部地区的上地幔各向异性(SKS波快波偏振方向和快慢波延迟时间)的初步结果表明,这两个地区的壳-幔变形特征是不同的,尽管它们在地理位置上属于同一个板块碰撞带。在青藏高原内部的壳幔变形属于垂直连贯变形,它以缩短为主,而高原外部的地壳(或岩石圈)则相对于其下方地幔运动。在高原内部和外部之间存在一个重要的地幔变形过渡带。然而,高原内部的垂直连贯变形与高原内部存在大范围下地壳流动的模型不一致。笔者在该地区开展了近两年的宽频带流动地震观测,试图从地震记录中确定过渡带的位置和探讨它的流变性质。文中扼要回顾已经取得的结果,并介绍正在进行的研究。     

印度大陆和欧亚大陆的碰撞时代

确定印度大陆和欧亚大陆的碰撞时代是青藏高原地质研究中非常重要的构造问题,目前要准确界定两大陆的碰撞时代还存在不少困难。从碰撞定义出发,将发生于印度大陆与欧亚大陆之间的弧—陆、陆—陆碰撞行为划分为初始碰撞、主碰撞和后碰撞3个阶段,每一阶段都具有一个作用过程,可以持续很长一段时间。在综合分析最近古地磁、地层学、古生物学以及岩石学资料后,对两大陆的初始碰撞时限进行了讨论,指出印度和欧亚大陆之间的初始碰撞可能开始于白垩纪晚期,大约在70～65 Ma BP;然后主要从与碰撞事件有关的岩石学和构造变形响应事件出发,初步分析了两大陆的主碰撞和后碰撞时限,提出主碰撞期出现在55～50 Ma BP前后,印度大陆和欧亚大陆之间的陆—陆碰撞行为结束于45～35 Ma BP,随后两大陆转为强烈的陆内汇聚时期。