大陆板片多重性俯冲与折返的动力学模式——苏鲁高压-超高压变质地体的折返年龄限定

苏鲁高压超高压变质地体自南而北由高压(HP)、很高压(VHP)和超高压(UHP)变质叠覆岩片组成,前者依次叠覆在后者之上,岩片之间的界限为韧性剪切带。根据超高压变质岩片中角闪岩相岩石与高压变质岩片中绿片岩相岩石的黑云母和白云母Ar_Ar和Rb_Sr测年新结果,结合前人在该区所做的锆石SHRI MP U_Pb、全岩Sm_Nd、Rb_Sr等测年数据综合分析表明,超高压变质岩石的峰期变质年龄为240~220Ma,折返年龄为220~200Ma;而高压变质岩石的峰期变质年龄大于258Ma,起始折返年龄为258~240Ma,折返年龄比超高压变质岩石早30~40Ma。这说明扬子板片并不是整体俯冲和折返的。由于具组分和密度差异,俯冲板块的不同部位沿岩性或构造界面先后分片俯冲和折返,在北苏鲁超高压变质板片开始俯冲时,南苏鲁高压变质板片已开始折返。     

再论“大陆深俯冲和折返动力学”: 来自中国大陆科学群钻及苏鲁超高压变质带的制约

通过CCSD-MH、卫星孔的岩性-构造剖面和苏鲁造山带中榴辉岩-超镁铁质岩的产出、深俯冲/折返过程的岩石的塑性流变特征和变形序次的分析、俯冲-折返过程中流体作用及变质化学地球动力学对流变学行为的制约,以及韧性剪切作用形成的折返年代学时限,提出苏鲁超高压变质地体为面型深俯冲/折返杂岩带组成的穹形挤出推覆岩片、叠置在扬子陆块之上; 根据岩石变形微构造及组构的分析,重塑超高压变质岩石深俯冲阶段、折返早期、折返主期和折返后期的塑性流变;提出深俯冲的物质沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重/分片样式“挤出”的折返模式,并认为在折返初期开始（230~220Ma）和折返主期（220~200Ma）形成的透入性韧性剪切是俯冲岩片挤出的重要机制;提出郯庐走滑断裂的形成对苏鲁高压/超高压变质地体演化的影响。     

北苏鲁荣成地区超高压变质带的形成与折返动力学

山东省荣成地区位于苏鲁高压-超高压变质带的东北部,以花岗质片麻岩、副片麻岩为主,夹有少量的榴辉岩、石榴辉石岩、麻粒岩、超基性岩、石英岩、大理岩和斜长角闪岩等,各类岩石的锆石中普遍含有柯石英包裹体,表明荣成地区岩石曾经历超高压变质作用过程。荣成地区区域构造格架表现为面理产状总体为NNE-SSW走向,向南转为由NE-SW走向,呈弧形展布,倾向SE或SSE,超高压变质岩石由一系列近平行的剪切岩片组成,岩片之间的分界线为一些韧性剪切带,是折返阶段角闪岩相-绿片岩相的产物。结合野外宏观变形现象、显微构造分析以及糜棱岩中石英的优选方位EBSD （electron backscatter diffraction,电子背散射技术）测量结果,可以判断北苏鲁荣成地区韧性剪切带主要形成于中、低温（550~350℃）条件,并具有由NW向SE“斜向正滑”的剪切指向。根据韧性剪切带中所含的榴辉岩透镜体的显微构造和绿辉石与金红石的优选方位的EBSD的研究,重塑超高压变质阶段的流变学特征：绿辉石和金红石都具有高温的滑移系组构模式。横穿苏鲁高压-超高压变质带的地震反射剖面揭示了苏鲁高压-超高压变质带呈厚10km以上的穹形板片,位于苏鲁高压-超高压变质板片下部的荣成及江苏刘山以韧性正断裂系列为主。Ar-Ar测年结果表明,发生这种伸展韧性剪切作用的时间在117~130Ma。位于板片上部的南苏鲁以韧性逆冲性断裂系列为主。基于以上各方面的研究,进一步验证了苏鲁超高压-超高压变质带折返动力学的挤出模式。     

大别山花凉亭-弥陀剪切带与超高压变质岩片的斜向差异折返

超高压变质岩的折返过程是陆陆碰撞边界演化的关键问题。南倾的花凉亭-弥陀剪切带位于南大别低温-超高压变质 带和中大别中温-超高压变质带之间,矿物拉伸线理倾伏向为SE,逆冲和走滑分量大致相等。电子背散射衍射分析表明： 花凉亭-弥陀剪切带大多数样品的石英组构记录了上盘向NW的剪切变形,反映了中大别超高压变质岩向SE的快速折返, 而部分样品的石英具有上盘向SE的剪切指向,与早白垩世花岗岩穹隆发育导致的区域伸展有关。对前人的岩石学和年代学 成果进行总结,发现大别山进变质和超高压变质峰期/退变质的锆石U-Pb年龄从南往北逐渐变新,南大别和中大别在215~ 225 Ma同时经历了高压榴辉岩相退变质作用,在191~195 Ma经历了绿片岩相变质作用。超高压变质岩的白云母和黑云母的 40Ar/39Ar年龄靠近郯庐断裂时偏年轻,可能受到郯庐断裂活动的影响。南大别和中大别变质峰期温压的等值线与花凉亭-弥 陀剪切带的走向斜交,反映了超高压变质岩的斜向折返。因此,南大别低温-超高压变质带在~236 Ma最先开始折返,之后 中大别和北大别依次发生快速折返,具有不同折返速率和折返角度的构造岩片通过韧性剪切带调节相对运动。     

桐柏高压变质地体:对桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带构造框架和俯冲/折返机制的制约

桐柏造山带位于秦岭造山带和大别-苏鲁造山带之间,是揭示秦岭-桐柏-大别-苏鲁巨型造山带中各地质体之间构造关系及地质演化差异的关键地区。桐柏高压变质地体主要由两个高压岩片(I和II)及其北侧的构造混杂岩带和南侧的蓝片岩-绿片岩带构成。高压岩片I以北、南两条榴辉岩带为代表,构成桐柏山背形构造的两翼,其峰期变质条件分别为530~610℃、1.7~2.0GPa和460~560℃、1.3~1.9GPa。高压岩片II以桐柏杂岩中的变质岩包体为代表,其峰期变质条件推测在<700℃、>1.2GPa的榴辉岩相范围内,而退变质条件为660~700℃、0.80~1.03GPa。U-Pb、Lu-Hf、Rb-Sr和Ar-Ar同位素年代学研究表明,高压岩片I的峰期变质时代为255Ma,冷却至白云母封闭温度的时代为238Ma;而高压岩片II的主期变质作用发生在232~220Ma,作为桐柏杂岩主体的片麻状花岗岩则侵位于140Ma。这说明,高压岩片I和II分属于两个时代不同的俯冲/折返岩片,当高压岩片II被俯冲到地壳深处并经受高压变质时,其上覆的高压岩片I已经折返到中上地壳的水平。这一结果验证了在西大别、东大别和苏鲁地区提出的高压/超高压岩石的穿时(或差异)俯冲/折返模型,同时说明华南大陆地壳最早的俯冲发生在晚二叠世,这也代表华北与华南陆块之间从洋壳俯冲转化为陆壳俯冲的时间。基于桐柏杂岩与北大别杂岩的可比性,认为桐柏高压变质地体相对低温低压的变质环境以及超高压岩石的缺乏缘于华南陆块的俯冲深度向西逐渐变浅,而早白垩世的构造挤出造成了桐柏-大别高压/超高压变质带东宽西窄的构造格局。     

大别地块超高压变质省构造学--以东冲河为例

大别山英山县东冲河地区大比例尺（１∶１万）地质制图和详细构造解析指出,大别地块超高压变质省最明显的构造特征,是叠加在先期挤压组构上的伸展组构,区域上表现为古老变质核杂岩几何学型式及多层低缓角度伸展拆离带,因此,局部地区在平面和横过超高压变质省的地质剖面上看到的是由不同岩片组成的构造柱或堆垛,呈现出“假单斜”。野外和显微构造观察也表明,运用构造解析方法,可以在不同尺度上判别中朝克拉通与扬子克拉通碰撞过程（２４０～２１０Ｍａ）及超高压变质岩石折返初期产生的挤压组构、折返及抬升过程中形成的伸展组构、以及伴随超高压岩石减压退变质作用的硅铝壳岩石部分熔融作用。东冲河地区超高压岩石构造学特征为深入研究整个大别—苏鲁超高压—高压变质带的形成和折返动力学过程,提供了一个窗口,并证实了“原地”模式     

大别—苏鲁超高压—高压变质带伸展构造格架及其动力学意义

构造分析结合变质作用PTt轨迹和同位素年代学资源指出，现今观察到的大别－苏鲁超高压－高压变质带区域构造框架，主要是在印支期中－朝与扬子克拉通斜向碰撞及超高压－高压变质作用期后伸展体制下形成的（200－170Ma)。构造样式类似于北美科迪勒拉型变质核杂岩并发育多层低缓角度地壳尺度的伸展拆离带。几何形态表现为大型穹窿或小型穹窿群。区域伸展构造叠加于先期碰撞或挤压构造之上，控制了超高压和高压变质岩石的空间分布。大规模的近水平韧性伸展流动，是在超高压－高压变质岩石从地幔深处折返到中、下地壳层次及角闪岩相环境下发生的。广泛的减压部分熔融作用反映的壳－幔动力学过程和地壳热结构的变化，是促使造山带从挤压体制向伸展体制转换的因素之一。证明造山带尺度的地壳伸展和薄化作用，在超高压和高压变质岩石折返到地表动力学过程中，曾起过重要作用。     

苏北—鲁东南高压,超高压变质带剥露过程中伸展构造作用

尽管许多地质学家提出了不同的超高压变质岩石形成与折返模式,但高压、超高压变质岩折返与剥露机制仍是大陆造山带动力学研究中的热点和焦点问题。本文明确提出并研究了分布于苏北－胶南变质岩区西北和北部边缘的地壳规模的拆离伸展型韧性剪切带。通过韧性剪切带几何学、运动学、变形环境分析和形成时代的讨论,认为与高压、超高压变质带展布方向斜交的斜向伸展构造作用,是苏北－鲁东南高压、超高压变质带从中地壳抬升至地表的主导     

山东省日照市官山闪长玢岩锆石SHRIMP年龄:印支期岩浆热事件及其对超高压变质岩折返历史的限定

对苏鲁超高压变质带日照官山地区侵入于榴辉岩中的原生块状闪长玢岩进行了锆石SHRIMP年龄分析。结果显示,数据点构成的不一致线与一致线上交点年龄为(876±62)Ma,下交点年龄为(201±20)Ma。上交点年龄为残余锆石年龄,下交点年龄大致代表了闪长玢岩的形成时代。苏鲁超高压变质带中存在较广泛的印支期岩浆热事件。假定超高压变质作用发生于228Ma,推算出闪长玢岩侵位前超高压变质岩的折返速率大致为3.63mm/a,闪长玢岩侵位后超高压变质岩的折返(剥蚀)速率大致为0.03mm/a。     

深俯冲和折返动力学:来自中国大陆科学钻探主孔及苏鲁超高压变质带的制约

中国大陆科学钻探工程和苏鲁高压-超高压变质带为大陆岩石圈的深俯冲与折返动力学的研究提供了以下制约:(1)苏鲁高压/超高压变质地体迭置于南、北苏鲁两个不同时代及属性的基底之上;(2)苏鲁巨量表壳岩石深俯冲至200km以下的上地幔深度,并经历超高压变质作用;(3)根据不同类型超高压变质岩石锆石的SHRIMP-U/Pb原位精确定年,获得超高压变质岩石的深俯冲-折返全过程(240～252Ma→230～237Ma→207～218Ma)时限.并建立了新的深俯冲-折返全过程的P-T-t轨迹;(4)富钛铁的辉长岩在大陆地壳的深俯冲过程中,经历了超高压变质作用并转变成了富含金红石的榴辉岩,形成了超高压变质的钛矿床;(5)通过榴辉岩和石榴石橄榄岩的显微构造分析及石榴石、绿辉石和橄榄石EBSD测量,确定深俯冲过程中绿辉石和橄榄石的组构运动学和流变学特征;(6)在大陆的深俯冲过程中,强烈水化的陆壳岩石经历了进变质脱水过程,巨量的地表水带入到＞100～200Km的地幔深处,在超高压变质峰期的极端条件下,通过含水超高压变质矿物的分解形成超临界的含水熔体,导致有效的壳-幔物质交换和岩石圈物质分异;(7)苏鲁超高压变质地体在折返阶段形成挤出纳布构造,与岩石圈深俯冲管道流的折返挤出机制有关;(8)提出新的深俯冲-折返动力学模式:陆.陆碰撞的深俯冲剥蚀模式及大陆地壳多重性、分层型和穿时性的俯冲和折返模式.     

Thermochronology and exhumation rates of granitic intrusions at Mesa Central,Mexico

ABSTRACT

The Mesa Central of Mexico (MC) is an elevated plateau located 2000 m above sea level in central Mexico, where intrusions outcrop that register the history of exhumation-erosion occurring during the Late Cretaceous-Paleogene. The tectonic history of the region records formation of the Late Cretaceous-Paleogene ‘Mexican orogen’; this was followed by extension of the entire region and several plutons were then exhumed. The age and magnitude of the crustal uplift and erosion occurring during exhumation has not been addressed to date. Therefore, this study reports the crystallization and cooling ages of two plutons, the Tesorera Granodiorite and the Comanja Granite, and estimates their emplacement depths. Based on these data, the exhumation age of the Tesorera Granodiorite is estimated to be between ~73 Ma and ~63 Ma at an exhumation rate of ~528 m/m. y. and that of the Comanja Granite is 52 Ma and 48 Ma at an exhumation rate of ~2500 m/m. y. Exhumation-erosion event of the Tesorera Granodiorite was located on the trace of the San Luis-Tepehuanes Fault System and that of the Comanja Granite on the a trace of the El Bajío Fault System. Furthermore, the high exhumation rate in the Comanja Granite suggests that gravitational collapse played an important role during exhumation.     

碎屑矿物年代对佳木斯隆起隆升时间的制约

对佳木斯隆起周缘的勃利盆地和鸡西盆地中的早白垩世穆棱组和滴道组砂岩样品进行了系统的碎屑锆石U-Pb同位素年代学和碎屑白云母40Ar/39Ar同位素年代学研究。结果表明,滴道组和穆棱组沉积时期,没有500Ma或大于500Ma的来自佳木斯地块基底的年龄纪录,暗示佳木斯隆起在早白垩世穆棱组沉积时期尚未隆起。黑龙江东部盆地群为统一的原型盆地,结合对该区白垩纪砂岩的矿物组成和砾石统计的研究成果,认为早白垩世末东山组沉积以后佳木斯隆起开始隆升,猴石沟组沉积时期佳木斯隆起已经隆升到一定高度并为其周缘盆地提供物源,同时随着佳木斯隆起的隆升,原来早白垩世的统一盆地遭到分割破坏,形成诸多相对独立的盆地。     

俯冲带榴辉岩的变形作用及其对恢复俯冲-折返过程的意义

榴辉岩是大洋和大陆俯冲带的重要岩石类型,在研究俯冲带的形成过程、热结构、壳幔相互作用等方面有重要意义。通过对天然和实验样品中石榴子石、绿辉石等矿物的变形特征、变形机制、变形影响因素等的综合分析,系统总结了高压变质带中榴辉岩矿物显微和超微变形研究的进展,探讨了榴辉岩的变形特征对恢复俯冲与折返过程的意义及一些尚待解决的问题。     

大别山超高压变质岩折返机制与华北-华南陆块碰撞过程

古地磁研究表明华北和华南陆块的碰撞始于三叠纪初 ,止于晚侏罗世 ;同位素年代学研究及大别山北部中—上侏罗统砾岩层中榴辉岩砾石的发现表明大别山超高压变质岩形成于三叠纪初 ,并在中—晚侏罗世出露于地表。因此 ,超高压变质岩是在陆陆碰撞过程中完成它的折返出露过程。揭示超高压变质岩的折返历史与机制有助于我们认识大陆的碰撞过程。大别山超高压变质岩及其围岩θ t冷却曲线显示超高压变质岩从 80 0℃到 3 0 0℃经历了三个阶段 :( 2 2 6± 3 )～ ( 2 1 9± 7)Ma期间从80 0℃到 5 0 0℃的第一次快速冷却 ,1 80～ 1 70Ma期间从 4 5 0℃到 3 0 0℃的第二次快速冷却 )和介于两者之间的等温过程。这一具有两次快速冷却的θ t曲线已被近年来的若干年代学数据所证实。超高压变质岩的两次快速冷却事件反映了两次快速抬升过程。在东秦岭及苏鲁地体东端发育的同碰撞花岗岩U Pb年龄值为 2 2 5～ 2 0 5Ma,与超高压变质岩第一次快速冷却时代吻合。这种时代耦合关系表明俯冲板片断离可能是超高压变质岩第一次快速抬升和冷却的重要机制。大别山Pb同位素填图揭示出南大别带超高压变质岩具有高反射成因Pb特征 ,因而源于俯冲的上地壳 ;而北大别带超高压变质岩具有低放射成因Pb特征 ,源于俯冲长英质下地壳。这表明在俯     

龙门山冲断隆升及其走向差异的裂变径迹证据

大量的低温年代学研究用来讨论龙门山晚新生代的隆升,但很少涉及其走向差异和中生代隆升。本文分别沿龙门山北、中、南段3条剖面进行了锆石和磷灰石裂变径迹测试,结合已有的热年代学数据,以期揭示整个中-新生代期间龙门山隆升历史及其时空变化。中生代以来,龙门山主要有印支期(约200 Ma)、早白垩世末(约100 Ma)、早新生代(65～30 Ma)以及晚中新世(15～9 Ma)等或快或慢的冷却事件,总体上经历了中生代至早新生代的缓慢冷却和晚新生代快速冷却2个阶段,快速剥露开始于15～9 Ma,剥蚀速率由早期的0.1 mm/a增加到0.15～0.3 mm/a左右,局部可达0.9 mm/a左右。走向上,龙门山北段相对偏小的锆石裂变径迹年龄和相对偏大的磷灰石裂变径迹年龄反映其在中生代较中、南段隆升更快,而裂变径迹年龄总体上从北段向中、南段减小,表明中、南段在新生代发生了更快的隆升。倾向上,多种热年代学数据显示新生代期间在北川断裂和彭灌断裂两侧存在明显的差异剥露,这种差异在中、南段表现比北段更为突出。龙门山晚新生代快速隆升和剥露是青藏高原区域隆升背景上叠加的冲断活动所致,而非下地壳流动驱动。     

俯冲带榴辉岩的变形作用及其对俯冲-折返过程的意义

榴辉岩是大洋和大陆俯冲带的重要岩石类型,在研究俯冲带的形成过程、热结构、壳幔相互作用等方面有重要意义。通过对天然和实验样品中石榴子石、绿辉石等矿物的变形特征、变形机制、变形的影响因素等的综合分析,系统总结了高压变质带中榴辉岩矿物显微和超微变形研究的进展,探讨了榴辉岩的变形特征在恢复俯冲与折返过程研究中的意义及一些尚待解决的一些问题。     

大洋洲查亚峰的形成与演化

位于大洋洲新几内亚岛的查亚峰的形成与中新世以来澳大利亚大陆北部被动边缘俯冲碰撞到Melanesian岛弧之下有关.2.8 Ma以来, 查亚峰岩石隆升幅度为7 000 m, 隆升速率为2.5 mm/a, 其剥蚀速率为0.7 mm/a.据查亚峰南坡石炭—二叠系测年得出, 自2.3 Ma以来, 岩石隆升幅度为6 500 m, 隆升速度为2.88 mm/a, 剥蚀速率为1.7 mm/a; 更南可能为前寒武纪的绿片岩分布区, 剥蚀速率更快, 已剥蚀深度达9 km, 是全岛剥露最深的地区.正是这种强烈的切割和剥蚀, 在均衡抬升作用强烈影响下使查亚峰成为大洋洲最高峰.      

Evidence of retrograde Mg-carpholite in the Phyllite-Quartzite nappe of Peloponnese from thermobarometric modelisation - geodynamic implications

A multiequilibrium thermobarometric approach was used to estimate the P-T conditions of successive metamorphic stages in carpholite-bearing blueschists that occur at the base of the Phyllite - Quartzite nappe of Peloponnese, in contact with the Ionian Plattenkalk. The calculated P-T conditions for successive metamorphic stages correlate well in samples from two different areas. A retrograde P-T path can be calculated, evolving from ~14 kbar, 400-450°C for chloritoid-bearing (carpholite-free) parageneses, to 11-13 kbar, 320-380°C for chloritoid + Mgcarpholite parageneses, ~7.5 kbar, 260-275°C for Mg-carpholite + sudoite parageneses, and ~3-4 kbar, ~250°C for parageneses involving only phyllosilicates. Thermobarometric calculations suggest that Mg-carpholite is a retrograde phase in the Peloponnese. This feature has never been observed elsewhere in high pressure-low temperature carpholite-bearing schists. The calculated P-T paths indicate that the Mgcarpholite blueschists were subducted to ~40km depth and maintained in a cool thermal gradient of ~7°C/km during exhumation.     

Syndeformational fluid trapping in quartz: determining the pressure-temperature conditions of deformation from fluid inclusions and the formation of pure CO2 fluid inclusions during grain-boundary migration

Abstract Observations and microthermometric data on fluid inclusions from a terrane that underwent deformation following peak metamorphic conditions show that grain-boundary migration recrystallization favours the entrapment of carbonic inclusions whereas microfracturing during brittle deformation favours the infiltration and eventual entrapment of aqueous fluids. Our results imply that pure CO₂ fluid inclusions in metamorphic rocks are likely to be the residue of deformation-recrystallization process rather than representing a primary metamorphic fluid.
Where the temperature of deformation can be deduced by other means, the densities of fluid inclusions trapped during recrystallization, which we call recrystallization-primary fluid inclusions, can be used to constrain the ambient pressure during deformation. Using these constraints, the data imply that the post-metamorphic Hercynian exhumation in Sardinia brought rocks at 300° C to within 3km of the surface. This conclusion is similar to that described for the rapidly uplifted Southern Alps in New Zealand.