变质核杂岩中花岗岩地球化学研究及其构造意义

华南地区广泛出现的A型花岗岩或碱性侵入岩、双峰式火山岩、板内基性岩脉、沉积盆地以及变质核杂岩的年代学和地球化学研究表明,华南地区在中生代(约140～120 Ma)发生了大规模、区域性岩石圈伸展减薄事件[1,2].作为岩石圈减薄证据之一的变质核杂岩遍布华南地区,如庐山、武功山、洪镇、衡山、桃溪等变质核杂岩.     

庐山变质核杂岩伸展拆离和岩浆作用的年代学约束

庐山变质核杂岩是华南中生代岩石圈减薄事件的浅层响应。研究伸展拆离和岩浆作用在其形成过程中的相互关系,对于认识地壳浅层的伸展减薄过程和变质核杂岩的形成机制具有重要的意义。在宏观和显微构造研究的基础上,分别对基底拆离断层和玉京山岩体进行了40Ar/39Ar年代学和锆石U-Pb年代学研究,为伸展拆离和岩浆作用提供了年代学约束,主要获得了以下认识:(1)变质核杂岩核部玉京山花岗岩体的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为(133.0±2.1)Ma,代表了变质核杂岩核部岩浆活动的启动时间。(2)基底拆离断层下盘韧性剪切带内的白云母40Ar/39Ar年龄(140.4±1.7)Ma代表了庐山变质核杂岩的形成时间,也代表了庐山地区岩石圈伸展减薄的时间,即岩石圈伸展减薄始于早白垩世。(3)庐山变质核杂岩是中生代不同尺度的伸展拆离和岩浆活动共同作用的结果,在地壳浅层的具体形成过程中伸展拆离早于岩浆侵位,基底拆离断层的减压效应为深部岩浆的上升侵位创造了条件,岩浆侵位造成山体的隆升,又引发了盖层的重力滑脱。     

华北克拉通中生代伸展构造研究的几个问题及其在岩石圈减薄研究中的意义

总结了华北克拉通及周边以变质核杂岩和穹隆为代表的伸展构造研究的进展和存在的问题,提出了值得进一步研究的几个重要问题及其在华北克拉通破坏和岩石圈减薄研究中的意义。以变质核杂岩和穹隆为窗口,开展推覆向伸展的转化机制、区域性伸展运动学特征、剪切应变类型、伸展构造发育的时间和过程的研究,有助于深入探讨增厚地壳向伸展减薄转化的起因和过程,确定减薄的区域运动学方式及时限,查明伸展构造变形对地壳及岩石圈减薄的贡献。这方面的研究将提升华北伸展构造研究的水平,有助于查明岩石圈减薄的地壳响应,为探讨华北克拉通破坏和减薄的时限、机制、模式及深部动力学问题提供直接的构造证据。     

辽南变质核杂岩饮马湾山和赵房岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

辽南变质核杂岩形成于晚中生代华北岩石圈伸展和减薄背景下,其演化过程分为三个阶段：第一阶段（约130Ma）,在伸展作用下辽南地区发育拆离断层及其下伏韧性剪切带;第二阶段（130~120Ma）,同构造花岗质岩体的主动侵位影响了拆离断层的演化;同时在124Ma变质核杂岩的构造-岩浆活动达到峰值;第三阶段（113Ma之后）花岗质岩体在较浅层次侵位于停止活动的拆离断层带。辽南变质核杂岩发育与演化过程在年代学意义上揭示了华北板块晚中生代时期的区域性岩石圈伸展与减薄过程。本文认为由伸展后期侵位的赵房岩体所记录的拆离断层停止的时限（113Ma）可以作为华北岩石圈强烈构造岩浆活动的转捩点,113Ma之前华北板块广泛发育变质核杂岩、拉分盆地等一系列伸展构造,之后则以平稳的隆升和冷却过程为主。     

地壳的拆离作用与华北克拉通破坏:晚中生代伸展构造约束

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造(包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地)在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育,它们切过上部地壳(断陷盆地)、中、上地壳(拆离断层)或中部地壳(变质核杂岩)。地壳拆离作用具有运动学极性(NWW或SEE)、几何学宏观(区域)对称与微观(局部)不对称性、遍布全区但不均匀性,以及形成时间的跨越性(140~60Ma)等特点,并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现今岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是,除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外,从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚,也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳(或地幔)拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用,区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏,华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。     

庐山变质核杂岩核部岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究及其地质意义

庐山变质核杂岩是华南岩石圈伸展减薄的浅层响应,对其核部中生代中酸性岩体进行锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学和宏观变形变质特征研究,结果表明庐山变质核杂岩核部在123.3Ma～133.0Ma期间发生过强烈的岩浆活动,且岩浆活动滞后于变质核杂岩的形成时间,岩体呈NNE向近平行带状展布,宏观上岩体不具有明显的主动侵位特征,带状岩体所处的位置可能为岩石圈伸展过程中导致的裂陷和虚脱部位。东牯山岩体中的继承锆石反映其深部存在过900Ma的岩浆活动,是江南造山带格林威尔造山事件的记录。     

庐山岩浆核杂岩隆起-快速伸展变形特征和时代

华南板块中东部晚中生代广泛发育伸展构造变形事件,不仅发育沉积红盆、伸展穹窿、变质核杂岩、韧性拆离断层带等,也发育大规模的同构造岩浆和成矿作用,但是快速伸展时限仍然存在争议。选取庐山岩浆核杂岩,针对岩浆核杂岩两侧的晚中生代韧性剪切带及周缘开展野外地质调查及同构造变形分析。构造变形的运动学解析结果表明,庐山岩浆核杂岩拆离正断层的伸展方向为NW—SE向,同构造⁴⁰Ar-³⁹Ar测年获得白云母主坪视年龄为105.20±0.23 Ma和黑云母主坪视年龄95.84±0.09 Ma,限定了庐山岩浆核杂岩隆升-快速伸展时限集中于95～105 Ma。庐山岩浆核杂岩本期伸展构造变形特征及形成时代与华南板块区域性的隆升-伸展变形特征一致,代表了华南板块晚中生代以来快速的伸展构造变形事件,形成机制可能与古太平洋板块向华南板块俯冲后的板块弯转后撤有关。     

辽南庄河地区栗子房变质核杂岩的发现及意义

在区域地质调查资料基础上,根据宏观与微观构造测量,通过分析区域岩浆活动性及其测年资料等,揭示了在辽南庄河栗子房地区存在另一个变质核杂岩构造,即栗子房变质核杂岩。该核杂岩具有3层结构和5个部分,即由新太古代变质深成岩及中生代花岗岩侵入体构成的下盘、由不同层次的构造岩组成的中部拆离断层带以及由前寒武纪沉积盖层和白垩纪伸展盆地构成的上盘。栗子房变质核杂岩形成于早白垩世,运动方向为上盘相对下盘由NWW向SEE方向运动,与辽南金州变质核杂岩和万福变质核杂岩在几何学、运动学极性和形成时间等方面具有很多相似性,形成于同一动力学背景。该变质核杂岩的厘定可为阐明华北克拉通东部晚中生代岩石圈减薄过程及岩石圈的力学和流变学属性提供依据。同时,变质核杂岩与金矿床成矿关系密切,栗子房变质核杂岩的拆离断层带附近可作为下一步金矿勘查的重点工作区,成矿潜力较大。     

沧县隆起献县变质核杂岩的发育特征及成因模式

渤海湾盆地周缘发育的多个变质核杂岩,很好地记录了华北克拉通东部晚中生代以来的地壳伸展过程。文中以渤海湾盆地西部献县凸起和饶阳凹陷为研究区,试图揭示盆地内部变质核杂岩的发育特征。根据井、震结合的方法,通过精细的构造解释,厘定了献县断层及其上盘的构造变形特征;利用凹陷内的钻井资料对献县凸起上发育地层的时代和岩性进行限定;结合区域上变质核杂岩的发育特征和形成背景,讨论了献县变质核杂岩的发育时间和成因演化模式。结果表明:在研究区内呈弧形展布的献县断层具有主拆离断层的特征,断层上盘的饶阳凹陷南部残留有中元古界和下古生界,且凹陷内发育有数量众多、不同倾向的次级断层;献县凸起上发育的地层为太古宇-古元古界,岩性包括角闪片麻岩、黑云二长片麻岩,局部发育有花岗片麻岩。研究认为,献县变质核杂岩具有典型变质核杂岩的基本特征,其形成时间为晚中生代(K1?),发育于华北克拉通东部岩石圈大规模减薄的背景下,并以滚动枢纽模式发展演化。     

早白垩世华北克拉通岩石圈减薄与破坏动力学：兼论古太平洋型活动大陆边缘

早白垩世时期华北克拉通的演化为探索大陆再造提供了典型案例，强烈地壳伸展、岩石圈减薄及克拉通破坏的机理及动力学长期以来一直是争议的焦点。早白垩世岩石圈伸展形成了包括辽南和五莲变质核杂岩在内的地壳伸展构造组合，同时伴随着巨量壳- 幔岩浆活动性，这些构造- 岩浆活动是克拉通岩石圈壳- 幔耦合拆离与解耦拆离作用的结果，可以用克拉通岩石圈壳- 幔拆离模型(parallel extension tectonics)解释。与此同时，具有相似特点(时间、几何学、运动学和动力学)的构造- 岩浆活动遍布包含东北亚、中国华北和华南及俄罗斯远东地区等在内的整个欧亚大陆东部地区，反映在统一构造环境中发展和演化的本质，而华北克拉通成为早白垩世欧亚大陆东部地区岩石圈伸展的典型案例。广布的早白垩世伸展构造东侧紧邻古太平洋板块俯冲作用形成的陆缘增生杂岩带，构成独特的古太平洋型活动大陆边缘。这种大陆边缘保留和记录了与现今西太平洋型和安第斯型活动大陆边缘全然不一致的构造特点，包含增生杂岩(海沟增生楔处)与面状伸展构造域两个构造要素，但缺乏典型的大规模岩浆弧的存在。地幔分层对流对于古太平洋- 欧亚大陆间洋陆相互作用、大陆岩石圈伸展、克拉通岩石圈减薄与破坏提供了重要动力来源，而板块边缘力起着重要的辅助作用。     

北美西部与中国东南部盆岭构造对比研究

北美西部与中国东南部盆地与山岭构造是太平洋东西两岸独特的地质地貌景观,它们的形成与演化有着其特定的时间、空间、物质条件和深刻的构造背景。分别阐述了这两个地区盆岭构造的地质背景、构造单元划分及其构造岩浆组合、基底与深部构造特征、不同类型盆地与花岗岩山岭的时空演化、成因机制、耦合样式、演化历史,对这两个盆岭地区变质核杂岩的几何学、岩石学、年代学、成因动力学进行了分析。基本地质特征研究表明,太平洋东西两岸盆岭构造存在许多相似处,包括：（1）中、新生代均属太平洋构造域,均受太平洋构造体制制约;（2）受古太平洋板块俯冲影响的开始时间相同,均为中侏罗世,形成的活动大陆边缘宽度相近;（3）板块俯冲角度均在早、晚白垩世之交发生变化,从低角度转为高角度,导致弧后进一步伸展垮塌、岩石圈减薄;（4）均程度不等地发育了科迪勒拉型伸展构造和变质核杂岩;（5）伸展盆地与花岗岩山岭的形成背景相似,盆岭空间相伴,成因相关,时间相近。正是这些相似性,使中国东南部盆岭构造和北美西部盆岭构造的对比成为可能。同时,两岸盆岭构造也存在若干差异,如：（1）岩石组合差异;（2）形成时代差异;（3）地幔柱活动差异;（4）俯冲带位置迁移差异;（5）基底固结程度与变质核杂岩差异。这些差异,构成了太平洋东西两岸盆岭构造的不同地域特色和地质地貌景观。     

变质核杂岩研究进展

变质核杂岩是大陆流变伸展的重要表现形式。在近20年的国际大陆动力学研究中,变质核杂岩与伸展构造是一个方兴未艾的热点课题。在大量文献资料调研和作者科研实践的基础上,对变质核杂岩与伸展构造的研究现状进行了综述,分析了变质核杂岩的几何学、运动学、年代学特征、拆离断层特征、形成的大地构造背景与成矿关系等,对变质核杂岩基本特征及判别标志进行了归纳总结。同时,对变质核杂岩的热点争论问题,如变质核杂岩是否一定存在巨厚地壳柱被切失的问题、变质核杂岩形成过程中岩浆作用与伸展作用的主从关系问题、低角度拆离断层的成因等进行了讨论,并提出自己的认识。     

华北克拉通东部早白垩世伸展盆地的发育过程及其对克拉通的破坏

在晚侏罗世华北克拉通东部破坏之初出现了区域性隆起,全区缺失上侏罗统沉积。在早白垩世早期,出现了区域性的伸展活动,断陷盆地形成,克拉通南、北缘伸展活动最强,北部燕山构造带以出现变质核杂岩为特征,南部出现宽裂谷型盆地。早白垩世中期华北克拉通东部普遍出现了火山活动与岩浆侵入。早白垩世晚期克拉通上以出现窄裂谷型盆地为特征,沿北北东走向的郯庐断裂带断陷活动最强。这些断陷盆地的演化过程揭示,经历地表抬升后,克拉通破坏之初的岩石圈热而弱,从而形成变质核杂岩或宽裂谷型盆地。这期间的破坏强度在空间上具有不均匀分布的特征,受控于早期岩石圈地幔的结构。经过早白垩世中期的大量岩浆活动之后,早白垩世晚期克拉通岩石圈温度降低、强度变大,从而利用早期大型断裂构造形成窄裂谷型盆地。这现象支持华北克拉通东部晚中生代的岩石圈减薄是以逐渐拆沉机制为主。     

华南在Rodinia古陆中位置的讨论——扬子地块西缘变质-岩浆杂岩证据及其与Seychelles地块的对比

沿扬子地块西缘出露的一系列变质杂岩的构造性质及形成时代是分析华南地块大地构造属性的关键。这些杂岩均被初始为低角度的正断层所围限 ,具有变质核杂岩的构造性质 ,其剥露时间在177Ma左右。目前 ,对这一区域几个代表性杂岩体进行的系统的岩石学和地球化学分析表明 ,这是一套主体为与俯冲板块有关的岛弧型岩浆杂岩 ,其形成时代从 72 6～ 86 4Ma ,时间跨度在 10 0Ma以上。证明这些岩石的形成与地幔柱作用无关。上述结果与最近在Madagascar东北缘、Seychelles岛及印度的Malani的一条类似的变质岩浆杂岩带的地球化学与地质年代学研究结果完全吻合 ,这个构造带被解释为一条沿Mozambique洋东缘的巨大的向东俯冲的安第斯型俯冲 岩浆岛弧带。据此我们推测在Rodinia古大陆中 ,华南地块位于印度板块东北缘 ,其南东则可能与澳大利亚相接。     

华南腹地白垩纪A型花岗岩类或碱性侵入岩年代学及其对华南晚中生代构造演化的制约

华南腹地存在多个白垩纪的A型花岗岩类或碱性侵入岩,如安徽花山霓辉石钠闪石花岗岩、福建大沅村霓辉石钠铁闪石花岗岩、广东恶鸡脑霞石方钠石正长岩以及浙江大和山辉石石英正长斑岩、苏村晶洞钾长花岗岩。锆石SHRIMP和矿物的40Ar-39Ar年代学研究表明,这些岩石主要形成于137-86Ma。以本文的年代学研究为基础,并结合前人大量研究成果, 将华南晚中生代的A型花岗岩类或碱性侵入岩大致分成三期:(1)侏罗纪(184-152Ma)A型花岗岩类或碱性侵入岩,主要沿“十-杭裂谷带”南段分布,在赣南也有分布,可能与古太平洋板块低速斜向俯冲或平移所导致的走滑伸展或与不受古太平洋板块运动影响的岩石圈伸展有关;(2)早白垩世(139-123Ma)A型花岗岩类或碱性侵入岩,分布于政和-大埔断裂带以西,可能与古太平洋板块快速斜向俯冲所导致的弧后伸展或岩石圈减薄有关;(3)晚白垩世(101-86Ma)A型花岗岩类或碱性侵入岩,主要沿闽浙沿海地区分布,同时在华南腹地也有零星分布,可能与大陆边缘弧的塌陷(collapse)或俯冲洋壳反转(roll- back)后的岩石圈伸展有关。