青藏高原大陆动力学研究——“INDEPTH”合作研究的体会

“NDEPTH”是中国和美国地学家合作开展的大陆动力学研究项目。本文介绍了研究该项目的重大意义、长远的战略目标和酝酿协议过程,喜马拉雅造山带和青藏高原新一轮研究的科学目标、研究工作方针和研究工作特点;最后对组织管理工作提出了几点建议。     

喜马拉雅碰撞造山过程：变质地质学视角

本文从变质地质学视角出发，介绍了喜马拉雅造山带的研究意义、地质概况和近年来作者在喜马拉雅碰撞造山过程研究中的进展。喜马拉雅造山带是威尔逊旋回中陆陆碰撞造山带的典型代表，从中揭示的大陆碰撞造山过程、规律及效应，可为探索地球从古至今的碰撞造山带演化研究所借鉴。其中，大陆碰撞造山机制的研究是其核心内容。大陆碰撞造山机制存在临界楔和隧道流两种端元模型之争，其分别对造山带核部高级变质岩折返的P T t轨迹和时空演化序列进行了不同的预测。上述争议可通过研究喜马拉雅核部高级变质岩（高喜马拉雅）的P T t轨迹和折返过程来限定，据此可将喜马拉雅碰撞造山过程划分为三个演化阶段。阶段一：60～40 Ma，软碰撞期，造山带地壳加厚至约40 km并发生小规模部分熔融，这些早期地壳加厚记录大多已被剥蚀，零星保存于前陆飞来峰和北喜马拉雅片麻岩穹隆中；喜马拉雅山从海平面以下抬升至>1000 m。阶段二：40～16 Ma，硬碰撞期，造山带地壳加厚至60～70 km，发生大规模高级变质和深熔作用，高喜马拉雅内部的三个次级岩片沿着“原喜马拉雅逆冲断层”、“高喜马拉雅逆冲断层”、“主中央逆冲断层”顺序式向南挤出，形成了现今喜马拉雅造山带的核部主体，地壳堆叠使喜马拉雅山快速隆升至≥5000 m。阶段三：16～0 Ma，晚碰撞期，造山带山根榴辉岩化发生局部拆沉，但大陆汇聚仍在持续、造山带尚未发生垮塌，小喜马拉雅折返、前陆盆地形成，喜马拉雅山达到和维持现今平均高度~6000 m。因此，喜马拉雅生长过程的一级次序是顺序式向南扩展的，受控于临界楔模型，而隧道流只起次级作用。山根深部热流过程对造山带的地壳结构和地表高程有巨大的改造作用。未来对喜马拉雅造山带的变质地质学研究可能存在以下几个关键科学问题：① 喜马拉雅极端变质作用与重大碰撞造山事件的关联；② 喜马拉雅稀有金属成矿与接触变质作用的关联；③ 喜马拉雅变质脱碳作用与大陆碰撞带深部碳循环和通量。     

碰撞构造:喜马拉雅-青藏高原隆起的时间与过程--第19届喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际讨论会一瞥

一年一届的喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际讨论会(Himalaya-Karakoram-Tibet Workshop，简写HKT)到今年已举办了19届。这个研究喜马拉雅-青藏高原地质演化的国际舞台，每年都有许多新“角色”和老“演员”出演新的“节目”，报告新的发现，交流新的思想。由于喜马拉雅-青藏高原是研究全球大陆巨型造山带形成过程与动力学的野外实验室，故这个讨论会每年的进展备受各国地学界学者关注。     

喜马拉雅造山带的高压超高压变质作用与印度-亚洲大陆碰撞

喜马拉雅造山带是印度与亚洲大陆碰撞作用的产物,正在进行造山作用,是研究板块构造的天然实验室.高压和超高压变质岩分布在喜马拉雅造山带的核部.这些变质岩具有不同的形成条件、形成时间和形成过程,为印度与亚洲碰撞带的几何学、运动学和动力学提供了重要的限定.含柯石英的超高压变质岩产出在喜马拉雅造山带的西段,它们形成在古新世与始新世之间(53～46Ma),为印度大陆西北边缘高角度超深俯冲作用的产物,并经历了快速俯冲与快速折返过程.在约5 Myr内,超高压变质岩从＞100km的地幔深度折返到了中地壳深度,且仅仅叠加角闪岩相退变质作用.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中段,形成时间约为45Ma,为印度大陆低角度深俯冲作用的产物,经历了至少20Myr的长期折返过程,叠加麻粒岩相退变质作用和部分熔融.高压麻粒岩产出在喜马拉雅造山带的东端,是印度大陆东北缘近平俯冲作用的产物,峰期变质作用时间约为35Ma,经历了约20Myr的长期折返过程,叠加了麻粒岩相和角闪岩相退变质作用,并伴随有多期部分熔融.因此,喜马拉雅造山带的变质作用具有明显的时间与空间变化,显示出大陆深俯冲与折返过程的差异性,以及大陆碰撞造山带形成机制的多样性.     

造山带沉积盆地与大陆动力学

造山带原型盆地恢复是地质学研究的重要内容,是板块构造研究的难点与前沿,对于理解造山带演化及其大陆动力学具有重要意义。本文从原型盆地恢复的方法出发,评述了前人根据碎屑组成、元素地球化学和碎屑单矿物年代学来进行原型盆地恢复的原理、方法和效果。基于喜马拉雅造山带沉积盆地的实践,提出造山带原型盆地恢复的五个要素:盆地顶底界面、古地理环境、物源分析、构造分析和盆地外围研究。详细介绍了新特提斯洋俯冲、印度-亚洲大陆碰撞以及后碰撞阶段的沉积盆地的地质特征,包括印度北缘被动大陆边缘盆地、日喀则弧前盆地、雅鲁藏布海沟盆地、林周弧后-弧背叠合盆地、桑单林同碰撞盆地,以及后碰撞阶段的冈仁波齐盆地、柳区盆地和札达-吉隆裂谷盆地。基于沉积盆地研究反演了喜马拉雅大洋俯冲-大陆碰撞的演化过程,探讨了沉积盆地与大陆动力学之间的耦合关系。     

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。     

中国及相邻区域岩石圈结构及动力学意义

中国大陆及邻近陆域海域是晚古生代以来由多个较小的板块或地块汇聚形成的。中生代亚洲东部岩石圈拉张解体和减薄。古新世印度与欧亚大陆碰撞引起地壳缩短隆升,形成青藏高原和喜马拉雅造山带。根据中国大陆及相邻区域天然地震、人工地震及其他地学资料,采用多学科多手段进行反演。对沉积层、地壳、岩石圈特性及厚度变化进行研究,探讨中国大陆及相邻陆域海域岩石圈结构特征及深部动力学问题。     

碰撞构造:喜马拉雅-青藏高原隆起的时间与过程——第19届喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际讨论会一瞥

一年一届的喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际讨论会(Himalaya-Karakoram-Tibet Workshop,简写HKT)到今年已举办了19届.这个研究喜马拉雅-青藏高原地质演化的国际舞台,每年都有许多新“角色“和老“演员“出演新的“节目“,报告新的发现,交流新的思想.由于喜马拉雅-青藏高原是研究全球大陆巨型造山带形成过程与动力学的野外实验室,故这个讨论会每年的进展备受各国地学界学者关注.……     

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。     

全球典型大陆造山带中榴辉岩的折返机制:来自变质岩和地球物理的限制

大陆岩石圈深俯冲作用是地球科学领域的前沿热点,榴辉岩的折返机制是板块构造及动力学的关键科学问题。全球著名的大陆造山带中榴辉岩的p-T轨迹呈现差异性折返特征,为了揭示榴辉岩的折返机制,本文结合变质岩石学和地球物理学研究,选取3个典型大陆造山带——中生代—新生代的阿尔卑斯造山带、中生代的苏鲁—大别造山带和新生代的喜马拉雅造山带中的榴辉岩进行阐述。在阿尔卑斯造山带地区,地球物理研究结果发现,欧洲板块的俯冲造成了Adria地区下方的岩石圈存在明显厚度差异。同时,阿尔卑斯造山带Doria Maria和Pohorje地区以及Pohorje地区内部,榴辉岩折返历史也不尽相同,原因可能是亚德里亚大洋岩石圈断离后不同期次的逆冲推覆作用使其差异性斜向挤出。苏鲁—大别造山带中榴辉岩的快速折返,原因可能是华南板块与华北板块碰撞后岩石圈的拆沉或断离作用。在喜马拉雅造山带,西构造结和中喜马拉雅榴辉岩的折返存在差异性。在西构造结,那让和卡甘榴辉岩呈现不同的p-T轨迹和折返速率,变质岩石学和地球物理研究结果都表明它们的差异性折返很可能与印度-欧亚大陆碰撞过程中的构造挤压作用以及印度大陆岩石圈的断离作用有关。喜马拉雅造山带是年轻的正在进行造山活动的造山带,相较于古老的苏鲁-大别造山带,它更适合变质岩石学和地球物理学的综合研究。因此西构造结高压/超高压榴辉岩的折返机制——构造挤压和俯冲板块断离可应用于全球造山带。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带西构造结含柯石英榴辉岩的发现及其启示

着重介绍了最近几年外国学者在喜马拉雅西北部发现高压榴辉岩和含柯石英超高压榴辉岩的新成果。这项重要发现,对于正确了印度板块与亚洲板块碰撞动力学过程,大陆俯冲,折返和鼓民拉雅造山带是变质演化历史有着重要意义,同时对我国学者从喜马拉雅东构造结下地壳高 为质岩和结晶基底升研究有着重要的启迪。     

我国大陆造山带研究的新突破

我国大陆造山带研究的新突破从９０年代开始，固体地球科学将大陆动力学作为跨世纪的研究目标。代表岩石圈热学和力学变化最为剧烈的造山带是大陆动力学的重点研究对象，又是地学界集中力量攻克的难点和研究热点。９０年代初，国家自然科学基金委员会地球科学部抓住这一科...     

大陆造山带的研究趋势和进展

本文在通过对大陆造山带研究历史回顾的基础上,对现令造山带的分类、研究内容、研究方法及前缘问题做了系统论述,认为以大陆动力学为指导思想的造山带主要研究内容应是：造山带的基本组成、结构构造以及造山带形成演化过程和动力学机制。造山后的伸展作用和隆升机制、高压超高压变质岩形成和折返机制、造山带与盆地耦合关系和动力学、以及造山带流体作用研究等是现今造山带研究的前线问题,它们不仅是解决造山带问题的关键,同时对发展完善大陆动力学理论体系有重要意义。     

西藏珠穆朗玛峰地区中新世花岗岩地球化学特征及其大地构造意义

珠穆玛朗玛峰地区是研究喜马拉雅造山带的一个重要窗口.该区位于冈瓦纳被动大陆边缘,发育奥陶纪至古近纪逾万米厚的海相地层和晋宁期、印支期、喜马拉雅期花岗岩.本文研究了珠穆玛朗玛峰地区高喜马拉雅造山带中新世花岗岩的岩石学、地球化学和同位素年代,厘定了花岗岩成因类型,探讨了花岗岩的大地构造背景,为深入研究冈瓦纳大陆的演化、古特提斯洋的形成、消亡历史和青藏高原隆升机制研究提供科学依据.     

碰撞构造:喜马拉雅-青藏高原隆起的时间与过程——第19届喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际讨论会一瞥

一年一届的喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际讨论会(Himalaya-Karakoram-TibetWorkshop,简写HKT)到今年已举办了19届。这个研究喜马拉雅-青藏高原地质演化的国际舞台,每年都有许多新“角色”和老“演员”出演新的“节目”,报告新的发现,交流新的思想。由于喜马拉雅-青藏高原是研究全球大陆巨型造山带形成过程与动力学的野外实验室,故这个讨论会每年的进展备受各国地学界学者关注。(1)会议概况今年的HKT于7月10—13日在日本札幌市北部美丽的NISEKO举行。来自14个国家和地区的120名学者出席了会议。来自中国大陆和香港的15位中国学者参加了…     

印度-亚洲大陆初始碰撞发生在60～55Ma

正印度与亚洲大陆的初始碰撞时间是喜马拉雅造山作用的起点。采用不同的初始碰撞时间对重塑喜马拉雅造山过程、理解新生代喜马拉雅和西藏高原隆升、亚洲气候-环境变化和大陆变形等至关重要。因此,印度-欧亚大陆初始碰撞的时间一直是国际学术界关注的热点科学问题。国内外学术界从多学科角度对其进行了大量研究,但却得出了不同结果,例如古地磁研究提出了约65Ma、55~50Ma、45~40Ma甚至34Ma、20Ma等不同观点,沉积学和地层古生物学研究提出     

从亚洲大陆块体拼贴过程看大陆造山带的形成与演化

本文就亚洲大陆喜马拉雅造山带和大别-苏鲁造山带构造演化模式进行详细评述,并据大地构造学和古地磁学最新研究成果讨论并总结大陆造山带形成与演化模式,即大陆碰撞造山带的演化可能涉及以下5个连续的过程: 碰撞旋转拼合陆内挤压反弹.     

祁连造山带研究概况——历史,现状及展望

回顾了祁连造山带的研究历史，对研究现状作了简要总结。认为在祁连造山带已初步建立起岩石圈结构及动力学模型，划分了板块构造单元，祁连山自震理纪以来先后出现大陆裂谷和板块构造两种构造体制及三种不同类型的造山作用（俯冲造山，碰撞造山和陆内造山）而构造体制变更，盆地类型转换以及造山作用类型变化的地球动力学机制是地幔柱构造。提出了造山带研究现存在的关键问题，对未来的研究进行了展望，作者认为祁连山造山理论的研究