早前寒武纪大陆块壳构造理论——华北克拉通早前寒武纪基底构造格架、地壳演化及其与区域地球化学不均一性的关系研究

早前寒武纪大陆块壳构造理论——华北克拉通早前寒武纪基底构造格架、地壳演化及其与区域地球化学不均一性的关系研究张福勤＊＊（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词大陆块壳并合带地壳演化进程地球化学不均一性早前寒武纪地质学研究是地球科学最基础的...     

根据形成地质作用对中国大陆岩石圈作构造分区

在综合评述前人关于大陆板块内部大地构造单元划分的基础上,讨论了以大陆岩石圈地质作用序列对亚欧大陆板块内部二级大地构造单元划分的准则与方法。相邻单元之间地壳生成演化作用序列不同,造成地层和岩石圈构造属性不同。基于板块运动的规律,可以根据地层和构造属性不同特征推断构造单元演化作用序列,并依据岩石测年资料划分大陆岩石圈构造单元。据此,大陆板块可划分为四个二级构造单元,包括克拉通、大陆碰撞造山带、大陆俯冲增生带和叠复构造单元。中国大陆板块的克拉通包括华北、扬子、塔里木和华夏四个;大陆碰撞造山带包括天山—西拉木伦河、昆仑—秦岭—大别、喜马拉雅、萍乡—江山—绍兴和台湾五个。大陆俯冲增生带包括吉黑、准噶尔、柴达木祁连、羌塘—拉萨—松潘和江南五个。这种分区同时把形成时代和区域构造形成地质作用作为区划的主要根据,体现了构造单元的基本属性。     

构造层次与大陆壳动力学机制转变关系

针对构造层次研究现状和存在的问题，把大陆壳划分为深部，中部，浅部和浅－表部四个构造层次。依据各自所处特定的构造位置、组成构造岩类型、形成的制约因素和地质时代等方面的区别，各构造层次分别是壳－幔间滑动，大陆张裂、隆－滑构造和变质核杂岩构造等多种大陆壳动力学机制转变过程中的产物。构造层次与大陆壳动力学机制转变关系的确定，更有利于古老板构造连续性、整体性的研究以及多期、多层次、多旋回大陆地壳演化模式的建     

华北克拉通对前寒武纪超大陆旋回的基本制约

全球大陆克拉通在前寒武纪至少记录了3次超大陆聚合－裂解的构造旋回。不同大陆前寒武纪地质的研究证明，板块的构造模式可以前推至新太古代。超大陆的聚合表现为大规模造山带的穿时性发育，而裂解则表现为大陆裂谷系、非造山花岗岩及巨型基性岩浆岩省的同期快速发育。广泛的区域地质研究揭示华北克拉通前寒武纪地质构造演化具有明显的阶段性差异特征，克拉通主体形成于新太古代陆壳增生与碰撞造山过程。华北克拉通在太古宙末期首次经历强烈的裂解作用，在古元古代晚期涉及强烈的陆缘再造作用。在古元古代末期发生第二次大规模的裂解活动，随后以中元古代末期的造山带拼合为Rodinia超大陆的组成部分。详细的区域构造对比证明，华北克拉通长期以来与波罗的地质、东南极克拉通、印度南部克拉通、巴西克拉通等具有构造亲缘关系。     

新元古时期中国古大陆与罗迪尼亚超大陆的关系

在概略介绍罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆最新研究成果的基础上 ,重点介绍了中国华北、塔里木和扬子等三个克拉通前新元古代大陆地壳演化的主要特征 ,以及塔里木和扬子克拉通新元古代重大热构造事件序列和年代格架。提出塔里木和扬子克拉通新元古代地质历史具有较大的相似性 ,而与华北克拉通有明显差异。华北克拉通未出现与罗迪尼亚超大陆汇聚和裂解作用有关的、强烈的新元古代热构造事件群。根据现有的古地磁和地质资料 ,探讨了中国大陆块体与罗迪尼亚超大陆的关系和空间位置     

早前寒武纪地质及深成构造作用研究进展

早前寒武纪地质的研究进展主要表现在准大陆克拉通早期构造演化,克拉通及古老造山带深层结构,元古代超大陆恢复对比、早期地壳性质及生长等主要问题上开展多学科研究计划的实施。其中,同位素年代学,特别是锆石Ｕ－Ｐｂ方法,地震反射、Ｐ－Ｔ计算及古地磁研究对前寒武纪地质学的进展具有重要的推动作用。和个古陆克拉通区域地质学的持质研究积累,不断产生新的认识,这种新的科学思想涉及到早期陆壳组成及区划,太古代克拉通化历史,太古代－元古代界限及性质,元古代造山带网络与克拉进陆块拼合,大陆下地壳剖面及其组成等同题。华北早前寒武纪地质演化研究中的重要问题包括：华北麻粒岩相带与克拉通基底构造的关系,克拉通基底构造区域,早期陆壳性质及其记录的重大构造一热事件幕,华北克拉通与世界典型陆块构造演化对比等。     

中国大陆及邻区岩石圈地壳三维结构与动力学型式

通过中国大陆及邻区地震测深剖面的系统构造解析,建立起中国大陆岩石圈地壳厚度与速度结构模型。本文根据地壳厚度与速度结构模型、地壳变形结构样式、地壳地质结构与构造演化、地壳运动学与动力学等四方面标志,将中国大陆岩石圈地壳划分为3类6种地壳结构-动力学型式:克拉通型褶推式结构-挤压动力学型式、克拉通型地垒结构-拉伸动力学型式、增厚型高原扇形结构-碰撞楔入动力学型式、增厚型造山带楔状结构-俯冲楔入动力学型式、减薄型盆岭结构-块体伸展动力学型式和减薄型铲状结构-整体伸展动力学型式。笔者探讨了克拉通型地壳、增厚型地壳和减薄型地壳的基本特征、相互关系及其地质意义。     

多岛弧盆系构造模式:认识大陆地质的关键

本文在对以青藏高原为主体的东特提斯30多年来的地质调查和研究实践基础上,通过与现今西南太平洋区域弧盆构造体系的对比研究,提出了适合于板块构造登陆的现实主义替代模型-多岛弧盆系构造模式。大洋岩石圈与大陆岩石圈之间的多岛弧盆系构造模式是板块构造登陆的入门向导,是认识大陆地质演化的关键。基于该模式研究认为,特提斯大洋最初开始于Rodinia超大陆解体的晚前寒武纪晚期,比太平洋体系更老。青藏高原形成受控于不同时期大陆边缘多岛弧盆系构造演化,一系列弧后或弧间盆地消亡、弧-弧或弧-陆碰撞的岛弧造山作用实现大陆边缘增生。该现实主义模式即可成功地解释青藏高原的形成演化过程,亦可为现在和将来特提斯构造域与亚洲大陆的地质工作所检验。多岛弧盆系构造的识别与深入研究不仅在造山带具有强大的生命力,能够全面解剖造山带的物质组成、结构构造与演化历史,而且对于分析前寒武纪大陆克拉通基底的形成也具有重要启示。     

大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例

大陆早期构造演化的研究一直是大陆地质学研究的焦点问题.在华北克拉通基底构造1∶200万编图研究基础上, 本文开展基底断裂边界、构造样式及后期叠加关系的研究, 借鉴比较大地构造理论, 对华北克拉通基底重新进行了构造区划.结合标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库的综合研究, 提出华北早期构造格局演化及其重大构造热事件.华北克拉通基底主要由大面积的新太古代TTG杂岩及表壳岩系组成, 新太古代涉及活动陆缘环境的大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程, 造成新太古代末期陆壳迅速增生和克拉通化.古元古代初期开始伸展裂解和早期盖层发育阶段, 古元古代晚期发生微陆块碰撞缝合, 形成超级克拉通, 并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用.1.84Ga前后, 华北克拉通经历最强烈的一次伸展裂解过程, 从超级克拉通裂解, 开始了独立的构造演化, 在伸展构造背景下, 克拉通基底被强烈隆升冷却, 经历风化剥蚀, 发育沉积盖层.以上构造格局及其构造热事件提供了早期超级大陆再造研究的构造制约条件.      

太古宙构造研究进展

太古宙构造研究倍受地质学家们重视，它对研究大陆岩石圈乃至整个地球形成和演化，创立地球动力学模式具有重大地质意义，近年来，太古宙构造研究取得巨大进展，通过对世界上一些经典地区研究，越来越多的地质学家认为太古宙克拉通内的高级区和绿岩带及其内部都是由异地构造层或地体水平拼贴形成的，尽管太古宙克拉通的大地构造模式众多，但就目前的研究成果看，板块构造模式在太古宙构造演化中仍处于主导地位。     

米仓山地区构造演化

米仓山地区构造变形序列和构造沉积、岩浆、变质同步事件记录了五大构造发展阶段演化历史。克拉通结晶基底的形成与古裂陷开合构造有关，褶皱基底形成于扬子古板块活动大陆边缘环境，澄江期基性超基性、碱性、中酸性侵入岩序列发育良好，与古大陆裂谷活动有关，克拉通沉积盖层形成于被动大陆边缘，中新生代构造格局为大型推覆—滑脱构造。     

大陆下地壳地球物理异常及其构造意义

下地壳反射层 (或反射下地壳 )、下地壳低速层和低阻层等一系列惊人发现唤醒我们必须重新认识大陆岩石圈 ,研究大陆下地壳。大陆下地壳中的地震反射层、低速层和下地壳低阻层相互伴生 ,在中、新生代伸展构造区和年轻造山带等活动构造区带的发育程度远远高于前寒武纪地盾和克拉通等稳定构造单元 ,其成因可能与层流构造及其相关的热活动、韧性剪切、岩浆作用、部分熔融、变质反应等有关 ,并随着大陆地壳构造 -热演化而变化。     

再论大陆构造与动力学

采用大陆构造时空动态相关分析法，对大陆构造进行系统的分层，分块，分阶段域构造解析，认为包括隆块，陷块和旋块等基本类型的断块构造具有不同的物质成分，变形强度，流变状态的层状构造是大陆构造的基本型式。在构造活动期间层流隆陷构造系统发生大规模的物质行，构成动态的循环体系，大陆地壳下部层圈以热动力作用为主，造成粘性热流物质和韧性固流物质沿着壳内流层从幔隆区流向拗区；上部层圈以应力作用为主，与下地壳层流相关     

概论新疆开合构造

从建造组合分析 ,划分开合序列 ,分析新疆地壳演化的原始大陆、古大陆、新大陆三大开合演化阶段 ,重点阐述古大陆开合演化阶段的四个开合旋回 ,提出新疆开合构造的四种类型。总结新疆开合构造多旋回发展 ,此开彼合、有序南移的活动特点 ,联系成矿作用 ,指示不同开合类型有着各自特有的矿产类型和成矿系列     

华北克拉通构造演化

华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。      

东亚地区区域构造演化与构造域划分

东亚大陆不是简单地以一个巨型前寒武纪克拉通为主体而形成的单一大陆, 而是由一些小板块和众多微陆块及其间的褶皱带或造山带组合、经长期演化而形成的复合大陆。在前人分区研究成果的基础上, 把东亚地区作为一个整体, 经系统分析和有机整合, 形成对整个东亚地区构造背景和构造演化的系统认识。研究表明, 东亚地区构造演化过程可划分为3个阶段, 即前寒武纪稳定陆壳形成阶段、古生代陆洋分化对立阶段和中新生代盆山对峙发展阶段, 尤其以中新生代以来的构造演化对东亚大陆具有重要意义。以燕山期以来东亚地区所受地球动力学背景及其在不同地区作用的差异为主要参考指标, 可将东亚地区划分为7个构造域:西部挤压构造域、西部相对稳定构造域、青藏—羌塘构造域、中部克拉通构造域、俯冲边缘构造域、东部环太平洋构造域和兴安—蒙古构造域, 构造域的划分对于研究区内沉积盆地的成盆演化历史、进行盆地类型划分和盆地油气资源潜力类比分析具有重要的指导意义。      

中国大陆构造中的西秦岭-松潘大陆构造结

位于中国大陆中部的西秦岭—松潘大陆构造结属于地壳尺度上的巨型构造。该巨型构造是在中国大陆完成其主体拼合过程中 ,在特提斯阿尔卑斯—喜马拉雅、太平洋和古亚洲及其后的环西伯利亚弧形构造三大构造动力学体系共同作用下 ,由构成中国大陆的主要造山带及地块交接汇聚而成 ,成为东西向的中国大陆中央造山系、近南北向的川滇—贺兰构造带和中新生代以来形成的青藏高原之间交接转换的关键构造域。在先期构造基础上 ,构造结形成具有东、西和北三个重要边界以及内部东北、东南、西南和南端等多个具体构造结点。其内部主干构造勉略—阿尼玛卿构造带又将其划作西秦岭和松潘地块南北两部分。西秦岭—松潘构造结主要形成于中国大陆印支主拼合期 ,并叠加印支期后陆内构造。构造结内组成与结构复杂 ,构造样式繁多 ,包含有丰富的大陆地质信息 ,实属研究中国大陆地质与大陆动力学不可多得的天然实验室     

活化构造与克拉通破坏的动力学机制研究

热能聚散交替、地幔蠕动是构造–岩浆活化理论创建初期提出的动力学机制假说。深部地质研究开拓了岩浆活化构造动力学研究的深度。许多地球化学家和地球物理学家对中国中新生代构造演化的研究,给热能聚散交替、地幔蠕动假说提供了科学证据。近20年来对华北克拉通破坏的动力机制研究,促进了构造–岩浆活化动力学机制研究的深入。构造–岩浆活化的动力学过程如同克拉通破坏一样,是一个复杂的地质过程:从稳定的地台区到地台活化区,其动力体制的转化既具有渐变到突变的特点,又是呈阶段性发展的;既有时间上的阶段性又有空间上的迁移性。在由地台阶段向地台活化阶段转化的过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化,地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。中国东部大陆岩石圈减薄的事实证明,控制岩石圈破坏过程中物质交换与能量转换的关键部位发生在壳幔过渡带。通过大陆岩石圈中孔隙波的产生和传播,地幔物质和热量通过壳–幔过渡带传输到地壳中去,导致东部大陆地壳的构造–岩浆活化。由于孔隙波造成物质和热流的向上运动,导致大陆岩石圈热结构发生调整。为了探讨这一机制所导致的上涌流对大陆岩石圈中热结构模式的可能影响,在岩石圈尺度范围内通过数学运算推导出了与上涌流有关的传热问题的理论解。由理论和数值分析获得不同上涌流条件下的大陆岩石圈不同热结构模式与依据地球物理、地质资料获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合。大陆岩石圈内传质传热模型与热能聚集、地幔蠕动是一致的。华北克拉通破坏(地台活化)的数值模拟实验与地质事实证明这是一种主动活化,反映了地幔传导热流与上涌流速率在华北克拉通岩石圈破坏过程中起着的重要作用,而华北克拉通边缘的板块活动是克拉通破坏的导火线。     

大陆伸展构造综述

简述了大陆伸展构造的研究历史,并从基本概念、构造样式、变形机制和动力背景等方面对大陆伸展构造进行了综述.伸展是大陆构造一种主要类型,并以正断层为主形成多种构造样式,如地堑、裂谷、拆离断层和变质核杂岩等.大陆伸展的变形机制包括纯剪切、简单剪切及分层剪切模式,并由此产生对称与非对称构造.大陆伸展构造的地表表现形式主要为裂谷或变质核杂岩,两者的形成主要取决于岩石圈的流变学结构.大陆伸展的动力学背景主要包括地幔柱上涌、俯冲板片反转与俯冲带后撤、增厚地壳的重力垮塌以及走滑体系的派生拉张等.     

新太古-古元古代华北陆块构造演化的研究进展

在过去的二十年里 ,华北克拉通早期陆块形成和演化的研究进展是中国固体地球科学研究领域最为显著的成果之一。第一个十年代表性的工作包括深变质变形的层状岩系与块状岩系的识别与成因研究、高级区与绿岩带的划分、构造样式与变形序列研究、变质历史与变质动力学、年代学与地质事件的研究等。第二个十年的研究重点是如何认识和理解早期大陆地壳的性质和它们的形成与演化过程。代表性的进展包括均匀域与地质体的划分、古老微陆块的识别、残留洋壳与早期陆壳的形成、下地壳组成和性质、大陆拼贴机制、古地幔柱构造与前Rodinia超大陆旋回等。其中高压麻粒岩地体和退变质榴辉岩的发现 ,是华北早前寒武纪研究中最重要的进展 ,它为早期大陆的拼合机制、地壳的深部结构和古老下地壳与现代的对比等多个领域打开了新的研究思路。对新太古 -早元古代的重大地质事件的厘定已表明 ,华北主要的地壳生长期是在 2 9～ 2 7亿年 ,但 2 5和 18亿两期事件是重大的事件 ,虽然对其性质尚存争议 ,但越来越多的证据把它们与超大陆和地幔柱构造相联系。