发展板块构造理论:从洋壳俯冲带到碰撞造山带

地壳俯冲和大陆碰撞是板块构造理论的核心,而认识大陆碰撞造山带的形成和演化,是发展板块构造理论的关键.根据俯冲地壳的性质,业已认识到不同类型的板块俯冲带.根据碰撞块体的性质及其衍生岩石的成分,已经认识到大陆碰撞形成了两种类型的造山带.弧陆碰撞造山带既含有古老地壳物质,也含有新生地壳物质,它们在碰撞后阶段的再造就能够产生不同地球化学成分的岩浆岩.而对于两个相对古老大陆之间的碰撞所形成的造山带来说,碰撞后岩浆作用只是俯冲带古老地壳的再造.碰撞造山带在岩石圈拉张作用下发生活化再造,不仅再造作用在构造体制上具有继承性,而且再造产物岩浆岩在地球化学成分上也具有继承性.因此,研究碰撞后体制下的造山带再造,认识大陆碰撞造山带深部物理化学差异、俯冲地壳性质与碰撞后岩浆岩之间的成因联系,建立碰撞后阶段大陆构造演化的基本规律,是构建大陆动力学体系、发展板块构造理论的关键.     

秦岭-大别造山带南缘勉略构造带与勉略缝合带

秦岭-大别造山带南缘的勉略构造带是中国大陆构造中划分南北、连接东西的重要构造带. 同时还是秦岭-大别造山带中除商丹缝合带外另一条古板块缝合带. 多学科综合研究, 确定勉略构造带现今构造几何学结构与运动学特征和恢复重建原秦岭-大别造山带等中央造山系这一板块俯冲碰撞带的形成演化, 不仅对中央造山系, 而且对探讨中国大陆于印支期完成其主体拼合都具有重要意义, 也是探索中国大陆板块构造与大陆动力学的良好天然实验室与研究基地.     

中国华南大陆构造与问题

在前人成果基础上,通过以构造为主的多学科综合调研,重新审视认知华南大陆构造及其形成演化．厘定新元古代以来该大陆具有二大地块、三大类型构造单元与四大变形构造系统,由此构成华南大陆构造基本格局．研究揭示其不同构造演化阶段具有不同性质和机制及构造特征,经历了四个不同属性特点的演化阶段,包括：（1）新元古代古板块构造的拼合与裂解,尤其陆内伸展裂谷构造;（2）显生宙以来在板块构造围限下的早古生代与中生代初两期陆内造山作用,形成两期复合的陆内造山构造区;（3）统一华南大陆内扬子克拉通与陆内造山的长期并行演化和克拉通的多期逐次迁移活化;（4）中新生代现代全球板块构造体制下的板块构造与陆内构造的复合差异演化及动力学特征．本文旨在综合多学科研究,对比中国大陆与全球地质,总结华南大陆构造的基本特征、属性以及所反映的具有普适性的大陆特性和构造规律并梳理有待进一步探讨的主要科学问题,从而系统地探讨大陆构造与成因及动力学机制,探索回答板块构造尚不能解决的大陆问题,深化发展板块构造,为构建大陆构造与大陆动力学理论系统做出努力．     

桐柏-红安造山带的构造演化:从大洋俯冲/增生到陆陆碰撞

桐柏-红安造山带位于秦岭与大别-苏鲁造山带之间,因其完好地保存了古生代增生造山体系和古生代末-中生代碰撞造山体系而成为了解华北-华南陆块之间构造演化的关键地区.近20年来的可利用研究资料表明,桐柏-红安造山带显生宙的总体构造演化框架包括以下4个主要阶段:(1)早古生代(490~420 Ma)大洋俯冲、岛弧增生与弧陆碰撞,从而于早古生代末在华北陆块南缘形成一个新的安第斯型大陆边缘;(2)晚古生代(340~310 Ma)大洋俯冲与增生,进而在商丹-松扒断裂南侧形成变质时代相同,但变质作用类型不同的"双变质带",即被分割的武关-龟山中级变质杂岩带和熊店高压榴辉岩带;(3)晚古生代末-早中生代(255~200 Ma)大陆俯冲与陆陆碰撞,通过华南大陆岩板东深西浅的俯冲和多层次拆离/折返形成桐柏高压变质地体和红安高压/超高压变质地体;(4)晚中生代(140~120 Ma)伸展、大规模岩浆侵位与构造挤出,造成桐柏-红安-大别高压/超高压变质地体最终出露地表及东宽西窄的构造格局.然而,对每一构造演化阶段的具体细节以及早期地质历史的认识方面还存在着诸多争议和(或)难以解释的问题.未来的研究除在桐柏-红安造山带继续开展深入细致的工作外,还需与西部"软碰撞"的秦岭造山带和东部"硬碰撞"的大别-苏鲁造山带的研究紧密结合,以期建立适合于整个秦岭-桐柏-红安-大别-苏鲁造山带从古生代到中生代的经典构造演化模型.     

大陆造山带碰撞-俯冲-折返-垮塌过程的岩浆作用及大陆地壳净生长

地球上的造山带可以划分为增生型造山带和碰撞型造山带,造山带岩浆作用发生在从大洋俯冲、大陆碰撞到造山带垮塌的每一个阶段.陆-陆碰撞的必要条件是大陆俯冲带的存在.一般假设,大陆岩石圈深俯冲的前提是大洋岩石圈俯冲及其在陆-陆碰撞时对紧随被动大陆边缘岩石圈的重力拖曳.大陆俯冲和碰撞的结果是地壳加厚和隆升,但是所产生的造山带岩浆作用发生在什么时间则取决于岩石圈加热机制.增生型造山带没有发生大陆之间强烈碰撞和深俯冲,一般缺少大规模的地壳叠置加厚和隆升,缺少与大陆深俯冲有关的超高压榴辉岩相变质岩,虽然大洋俯冲阶段可以形成巨厚的陆弧地壳,但同碰撞和碰撞后岩浆作用是否存在值得怀疑.碰撞型造山带由于大陆深俯冲和地壳强烈加厚,超高压变质的洋壳和大陆地壳在折返过程中减压熔融,形成同碰撞岩浆作用,在造山旋回晚期去根和垮塌过程中,由于岩石圈伸展和软流圈地幔上涌,形成碰撞后岩浆作用,并标志造山旋回的结束.因此,碰撞造山带的岩浆作用可以发生在大陆深俯冲的同时、俯冲洋壳与陆壳断离后的折返和隆升、造山带的去根和垮塌过程,从大陆碰撞到造山带垮塌和剥蚀(造山旋回结束)的时间跨度为50~90百万年.大陆碰撞造山带是深入了解大陆深俯冲、折返隆升及其造山带垮塌过程的重要场所,而碰撞造山过程中的岩浆作用对大陆地壳生长和再造有重要意义.     

秦岭造山带花岗质岩浆作用与造山带演化

秦岭复合造山带是探讨多期岩浆与造山作用关系的典型地区,已进行了不少研究和总结,但一些认识仍然不同.本文试图在前人研究的基础上,再做一些总结和讨论.依据最新的锆石年龄分期、相应的岩石组合和变形特征等,秦岭造山带花岗质岩浆作用主要可以分为新元古代(979~711 Ma)、古生代(507~400 Ma)、早中生代(250~185 Ma)和晚中生代(160~100 Ma).其中,新元古代花岗质岩浆作用分为979~911,894~815和759~711 Ma三个阶段,分别对应强变形S型(花岗质片麻岩)、弱变形I型到无变形A型花岗岩,显示同碰撞(979~911 Ma)到后碰撞(894~815Ma)和碰撞后(759~711 Ma)伸展裂解的花岗岩浆演化特点,可能是扬子-塔里木克拉通等中国古老陆块新元古代构造岩浆事件在秦岭古老地块的反映,该地块卷入到显生宙秦岭造山带中,故新元古代岩浆事件并非为秦岭造山作用的产物.古生代花岗质岩浆作用也可划分为507~470,460~422和415~400 Ma三个演化阶段,早期阶段伴随超高压变质作用;三个阶段分别解释为俯冲、同碰撞和后碰撞环境.早中生代花岗质岩浆作用可分为两个阶段:早期(250~235 Ma)以石英闪长岩、花岗闪长岩等I型为主;晚期(235~185 Ma)以花岗闪长岩、二长花岗岩为主,显示I,I-A和A型花岗岩的演化特点,并出现环斑结构花岗岩.秦岭早中生代花岗质岩石的年龄和主要地球化学指标(如A/CNK、K2O/Na2O和εNd(t))显示,垂直俯冲-碰撞带方向没有极性变化,因此,不宜用俯冲解释全部花岗岩,而解释为形成于勉略洋俯冲到闭合—扬子克拉通与秦岭地块碰撞环境.晚中生代花岗质岩浆作用也可分为160~130和120~100 Ma两个阶段,显示从I型—I-A过渡型—A型的演变趋势,与中国东部侏罗纪与白垩纪之交的挤压向伸展转变的花岗质岩浆演化趋势一致,可能属于同一环太平洋岩浆带,与古太平洋俯冲的远程陆缘或陆内效应有关.     

桐柏造山带几何学、运动学和演化

桐柏造山带由6个次级构造单元组成, 由南到北依次为桐柏片麻岩隆起带(TGR)、鸿仪河-罗庄榴辉岩带(HLE)、毛坡-胡家寨火山岩单元(MHI)、周家湾复理石单元(ZFB)、杨庄绿片岩单元(YGB)和董家庄大理岩单元(DMB). 桐柏造山带的几何学和运动学图像包括: 由后期隆升过程形成的穹隆构造、超高压岩石折返形成的顶部向北(top-to-north)的韧性剪切构造、与南北向挤压有关的顶部向南(top-to-south)的韧性剪切构造、左行平移剪切构造以及地壳较浅层次的东西向褶皱构造等几部分. 根据桐柏-大别地区已有的和本次获得的构造年代学数据, 可将研究区变形构造划归4个变形阶段. 从多期俯冲-碰撞造山带的观点出发, 根据各构造单元的岩石学特征及其展布, 结合几何学、运动学和构造年代学特征, 桐柏造山带构造演化可分为4个阶段即: 约400~300 Ma的洋壳俯冲阶段、 270~250 Ma的大陆碰撞阶段、250~205 Ma的大陆深俯冲和折返阶段以及200~185 Ma的隆升阶段.     

大陆碰撞带成矿作用:年轻碰撞造山带对比研究

新特提斯俯冲带之上的年轻碰撞造山带是进行大陆碰撞成矿研究的天然实验室和理想对象.本文以比利牛斯、阿尔卑斯、扎格罗斯、喜马拉雅四个地球上最年轻的大陆碰撞造山带为例,通过对这些造山带结构组成、演化过程和成矿系统等方面的概述,划分碰撞造山带类型,探讨不同类型碰撞带成矿同异性及缘由.对比研究表明,四个碰撞造山带可划分成简单碰撞和复合碰撞两种类型.前者以比利牛斯和阿尔卑斯为代表,表现为狭窄线状造山带和对称式造山带结构,缺乏弧岩浆活动,发育以中上地壳物质活动为主的成矿系统(密西西比河谷型铅锌矿床和造山型金矿床).后者以扎格罗斯-伊朗高原和喜马拉雅-青藏高原为代表,在欧亚大陆南缘表现为宽阔的造山高原和不对称式造山带结构,大陆边缘弧岩浆活动显著,产有大规模成矿系统(岩浆碳酸岩型稀土矿床、碰撞型斑岩铜矿床、造山型金矿床、密西西比河谷型铅锌矿床和伸展构造有关的锑金多金属矿床).尽管在简单碰撞带形成之前也有新特提斯洋壳的俯冲,但是没有形成大陆弧.而复合碰撞带在大陆俯冲之前有大陆边缘弧的形成,大陆碰撞引起增生造山带再活化,其中新特提斯洋壳俯冲作用为随后大陆碰撞带成矿提供了金属预富集.     

中国（东亚）大陆构造与动力学——科学与技术前沿论坛“中国（东亚）大陆构造与动力学”专题进展

集结“中国（东亚）大陆构造与动力学”为主题的科学与技术前沿论坛的11个论题,梳理了中国（东亚）大陆构造与动力学领域的四大关键问题：（1）古大陆、古环境、古构造及中国（东亚）古大陆的形成;（2）中国大陆增生与碰撞造山系的造山过程;（3）中国大陆的盆．山体系及近海新生代盆地的形成演化;（4）中国大陆的现代地壳活动及深部结构．综述了中国（东亚）大陆在长期地质历史中的聚合、裂解、碰撞和造山的过程,突显中国大陆构造体制的长期性、复杂性、叠置性、再造性和与洋．陆转换的成因联系．中国（东亚）三大构造域的关系、地体边界的超高压变质带和深地幔作用、印度／亚洲碰撞和青藏高原的隆升、近海新生代盆地的形成,大型断裂与地震、华南大地构造等问题已成为当前中国大陆构造及动力学领域关注的热点．     

论秦岭造山带及其立交桥式构造的流变学与动力学

当前受国内外地学界广泛关注的秦岭印支造山带，其前身是地球自转速度缓慢变化过程中派生的纬向剪切力和重力共同作用下，于惯性力最大的上地壳所产生的受东西向走滑正断层控制的盆\|山系,而不是洋壳俯冲形成的沟\|弧\|盆系；其造山机制是南秦岭断陷盆地上地壳底部刚硬的结晶基底，对北秦岭断隆山软弱的中地壳塑性层俯冲所造成的壳内冲叠造山带，而不是整个岩石圈对软流层俯冲导生的板块碰撞造山带；其动力是212 Ma前发生于加拿大安大略省直径100 km撞击坑的陨击事件，促使地球自转速度急剧变慢所派生的由南向北的强烈挤压作用，而不是地幔对流带动板块漂移碰撞；其超高压变质带是壳内俯冲动力作用所致，而不是陆壳俯冲到100 km以深温压环境的产物；其立交桥式构造，是异常地幔响应了地壳上部新产生的不同方向的中\|新生代断陷盆地引起的重力失衡作用的结果，而不是地幔柱主动隆升造成与原来东西向造山带的非耦合关系.     

中亚造山带东南缘二叠纪-三叠纪花岗质岩浆演化对增生-碰撞过程的制约

全球许多造山带都不同程度地经历了增生和碰撞造山阶段,作为全球最大的显生宙增生型造山带,中亚造山带是如何从俯冲增生演化到碰撞拼合是一个值得探究的问题.文章报道了位于中亚造山带东南缘内蒙古中部地区二叠纪-三叠纪花岗岩新的锆石U-Pb年龄(266～235Ma)、地球化学和同位素数据,并系统梳理了区域内已有资料,从岩浆性质随时间演化的角度,厘定出该地区从早二叠世俯冲到晚二叠世(软)碰撞的构造-岩浆演化特征.从早二叠世到晚二叠世,花岗岩类全岩ε_(Nd)(t)值和锆石ε_(Hf)(t)值逐渐从正值演化到出现负值(ε_(Nd)(t)值:2.4～-19.5;ε_(Hf)(t)值:11.6～-33.7),表明从增生演化到碰撞阶段,岩浆源区的古老陆壳组分逐渐增多.结合区域资料,进一步确认了中亚造山带演化到晚期发生(软)碰撞的岩浆标志为仅沿索伦-西拉木伦缝合带零星线性展布的增厚下地壳来源的中-晚二叠世至中三叠世高Sr/Y花岗岩类.同时,沿索伦-西拉木伦缝合带自西向东,增生-碰撞转换时期的花岗质岩浆活动的峰期年龄分别为约264和251Ma,也反映了古亚洲洋自西向东"剪刀"状闭合的过程.综合前人研究,将中亚造山带东南缘二叠纪至三叠纪从增生到碰撞的岩浆-构造演化过程总结为三个阶段.(1)早二叠世(约285Ma前):古亚洲洋双向俯冲,新生弧岩浆作用发育阶段;(2)中二叠世到中三叠世(约285～235Ma):俯冲增生到碰撞拼合的构造-岩浆转换阶段,由于造山带挤压汇聚导致板片断离而引发岩浆物源从年轻地壳向古老地壳转变;(3)晚三叠世(约235Ma后),后造山伸展相关的A型花岗岩和碱性岩浆作用发育阶段.     

金龙山-丘岭金矿床地质地球化学特征及成因:秦岭式卡林型金矿成矿动力学机制

秦岭卡林型金矿带是世界第２大卡林型金矿集中区,与形成于新生代活动大 陆边缘盆岭省的美国西部卡林型金矿不同,产于中生代大陆内部碰撞造山带,成矿同 位素年龄集中于 １９７．４５－１２９．４５ Ｍａ,属碰撞造山挤压伸展转变期的减压增温体制,表明成矿与碰撞同步．包裹体、同位素和成矿元素地球化学研究揭示成矿流体和成矿物质主要来自海西－印支构造层,中生代时海西－印支构造层沿双河－公馆断裂等的陆内俯冲导 致了金龙山等金矿床形成,基此建立了“秦岭式”卡林型金矿构造成矿模式．     

辽吉地区古元古代造山作用的大陆动力学过程及其壳内响应

古元古代是地质演化历史中一个重要转折时期,探讨其大陆动力学特征、机制、过程及其壳内响应具有重要的科学意义．本文以辽吉地区古元古代造山带为例,结合同位素年代学资料,综合分析了该区大陆动力学过程的构造、变质、岩浆、沉积等方面壳内响应特征最后,将该区深部大陆动力学过程划分为三大历史阶段：1)造山期前伸展阶段,包括建造伸展期和改造伸展期,深部底侵发生,壳内响应出现基底裂解、盖层顺层滑脱、拉张型垂向递增变质、岩浆呈席状侵位等;2)造山期挤压收缩阶段,俯冲碰撞,岩石田地幢可能出现拆沉,壳内响应出现招皱逆冲、双侧造山、侧向递增变质、碰撞型岩浆作用发生、早期岩浆底辟再就位等;3)造山期后伸展塌陷阶段,大陆岩石田在重力均衡作用下发生微弱伸展塌陷,出现环斑花岗岩侵位,等压冷却为特征的退变质表明没有明显的伸展剥蚀,没有出现明显的山根．     

大陆碰撞过程中的多地体变形模式

几乎所有的大陆碰撞造山带都含有多个增生地体,它们是大陆造山带的重要组成部分.前人对地体拼贴过程及其相应地质记录都做过详细探讨,但对后期大陆持续汇聚过程中的多地体之间的变形行为及拆离模式目前研究得仍较为薄弱.为此,我们以"两地体"结构为代表,通过系统的动力学模型试验,来探讨多地体流变结构及其几何参数对大陆碰撞动力学过程的影响.模型结果显示,大陆碰撞过程中的地体变形行为主要受控于靠近主碰撞带的地体流变强度(确切来说是地壳流变强度,下同)及其几何宽度,而与远离主碰撞带的地体流变和几何属性关系较弱.同时,模型结果也揭示出大陆碰撞造山带中地体之间的相互俯冲仅发生在靠近主碰撞带一侧地体较宽的情况下,且总是弱地体向相对强的地体之下俯冲.该研究成果不仅对喜马拉雅—青藏高原造山带中地体变形演化给予重要的动力学启示,也对含有多地体结构的碰撞造山带的动力学演化研究提供一定的理论支撑.     

陕西西南部秦岭梁花岗岩体的矿物成分研究和相关问题讨论

陕西西南部秦岭梁岩体被报道为Rapakivi岩体, 但其单矿物成分和岩石学研究以及与密云沙厂rapakivi花岗岩的对比表明, 秦岭梁岩体的岩石学特征、矿物组合、长石和镁铁矿物成分、副矿物类型等与典型rapakivi差距较大, 不属于rapakivi, 而是大陆造山带常见的石英二长斑岩. 多方面的讨论表明, 秦岭梁岩体形成于挤压构造环境, 而非拉张环境; 就位于扬子与华北板块全面碰撞造山的初期, 而非碰撞造山作用之后; 秦岭造山带属于印支-燕山期大陆碰撞造山带.     

陕西西南部秦岭梁花岗岩体的矿物

陕西西南部秦岭梁岩体被报道为Rapakivi岩体, 但其单矿物成分和岩石学研究以及与密云沙厂rapakivi花岗岩的对比表明, 秦岭梁岩体的岩石学特征、矿物组合、长石和镁铁矿物成分、副矿物类型等与典型rapakivi差距较大, 不属于rapakivi, 而是大陆造山带常见的石英二长斑岩. 多方面的讨论表明, 秦岭梁岩体形成于挤压构造环境, 而非拉张环境; 就位于扬子与华北板块全面碰撞造山的初期, 而非碰撞造山作用之后; 秦岭造山带属于印支-燕山期大陆碰撞造山带.     

东秦岭造山带莫霍面展布与碰撞造山带深部过程的关系

根据P波走时反演重建的三维速度图像,研究东秦岭造山带莫霍面的展布性态结果表明,在华北板块南缘潼关-登封-阜阳-线、商丹主缝合带北侧卢氏-奕川-方城-信阳-线和扬子板块北缘佛坪-陨西-武当山-枣阳-线莫霍面沿着造山带走向呈带状隆起而介于这三条带间,莫霍面均不同程度地下陷因此,东秦岭造山带在岩石圈缩短方向上莫霍面的展布目前仍然存在着很大的非均一性结合造山带地质、岩石地球化学和同位素年代学综合分析,认为造成莫霍面这一展布格局,主要与该碰撞造山带在不同演化时期各岩石构造单元中发生不同性态的岩石圈-软流圈和壳-幔间物质与能量的相互作用方式不一所造成的大陆动力学过程不同有关加上碰撞期后造山带深部岩石圈均衡在不同岩石构造单元中的差异,形成了东秦岭造山带目前莫霍面的展布。     

中扬子地区碰撞造山形变作用的3个演化阶段

中法双方在中扬子区联合调查，于前人侧重研究碰撞造山形成作用的基础上， 更加注重探讨碰撞造山的形变作用．以其形变组合顺序依次分为挤压逆冲隆升－走滑 逃逸流变－引张伸展反转３个发育阶段为依据，将该区碰撞造山的过程划分为初造山 期、主造山期和后造山期３个发育时期．对每个阶段的应力应变轴的变化、节理断裂的 转化以及相关构造的演化，就武功山、九岭山和雪峰山的实测资料进行阐述，绘出模式， 并对同构造期形成的岩石测年值作了相应的解释．     

横跨喜马拉雅造山带的构造运动转换与变形分配

喜马拉雅造山带包含喜马拉雅弧和东、西构造结3个基本部分,它们是大陆碰撞后印度板块继续向北移动,并向西藏高原下俯冲产生的构造变形系统.该系统的重要地质特征之一,是同时存在多种不同样式、不同或相反性质的地壳变形,例如地壳南北向缩短与东西向伸展,高原隆起与山间盆地下沉,与造山带走向大致平行的向北倾斜或向南倾斜的逆断层,东西向...     

喜马拉雅西构造结区深部地球物理场特征剖析

本文基于喜马拉雅西构造结地带区的重力场、电磁波场和地震波场特征,从不同学科的角度对喜马拉雅西构造结区深部地球物理场做了分析.不同学科的研究成果表明,西构造结区不仅存在着令人瞩目的中、深源地震,而且其重力场、电磁波场和壳、幔地震速度结构存在着高度的非均匀性.这不仅表明其在不同演化阶段和不同物质组成先后参与了岛弧与大陆、大陆与大陆碰撞的造山过程及其导致的横向结构特征的显著差异上,同时也反映出这种复杂过程在对深层演化进程所带来的影响,故导致了西构造结区的形成和长期演化的复杂过程.显然西构造区的介质属性、构造格局和深层过程均制约着、并强烈影响着高原西北缘及其西部的深、浅构造组构和运动学与动力学响应.故在青藏高原的动力学模型构建中占有着重要地位.由于西构造结区深部结构和动力学研究工作尚少,而又因自然条件和政治环境的制约,故该区深部物质与能量的交换和其物理-力学过程等核心问题尚有待于加强研究和探索.