中亚增生造山过程与成矿作用研究进展

中亚造山带作为全球最大的显生宙增生型造山带,是大陆动力学和成矿作用研究的天然实验室.文章简要概述中国新中国成立以来中亚造山带研究发展情况,并对未来研究提出展望. 20世纪50～70年代是中亚造山带研究的奠基时期,各地质研究学派理论相继运用于解释中亚地区的地质演化.改革开放初期,李春昱先生等开创性地运用板块构造理论解析北疆及兴蒙地区大地构造演化,提出了西伯利亚、哈萨克斯坦、中朝-塔里木三大板块俯冲-碰撞的认识,并提出了索伦山至延边缝合线的观点. 20世纪90年代,中亚造山带研究进入快速发展期,前苏联学者提出了多陆块碰撞模型;土耳其学者提出了单一岛弧增生模型,指出中亚造山带是一种特殊类型的碰撞造山带.中国学者对中国北方地区的蛇绿岩、高压变质岩等进行了大量开拓性研究,划分了主要缝合带. 1999年,"中亚成矿域"概念被提出,并与环太平洋成矿域和特提斯成矿域并称全球三大成矿域.进入21世纪,鉴于中亚在大陆增生理论和成矿机制研究领域的重要性,中亚造山带研究成为国际学术前沿.中国在中亚地区布局了一系列科研项目,催生了一大批重要科研成果,包括微陆块属性、蛇绿岩时代和构造背景、岩浆弧性质、增生楔识别和解剖、区域变质-变形作用、俯冲带(超)高压变质作用、洋中脊俯冲、地幔柱与板块相互作用、多岛海构造古地理与复式增生造山时空格架、大陆增生、增生成矿、构造叠加改造等.这些成果产生了重要的国际影响.展望未来,中亚造山带主要有以下几方面的内容需要进一步深入研究:(1)古亚洲洋早期演化历史及起始俯冲机制;(2)古亚洲洋外部造山带(Extroversion)的增生机制;(3)古亚洲洋地幔属性及其时空分布;(4)古亚洲洋与特提斯洋相互作用过程;(5)显生宙大陆增生机制及其全球对比;(6)中亚成矿域增生成矿机制;(7)大陆改造机制.     

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．     

中亚造山带东段软流圈分布特征——基于长周期大地电磁探测的结果

中亚造山带东段经历了古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋构造体制的多重作用,多期次的构造活动不仅改造了地形地貌、岩石圈结构,同时也改造了软流圈分布,因此对软流圈结构研究具有重要的科学意义.为了揭示复杂多重构造体系下软流圈的分布特征,完成了中亚造山带东段约1800km长大地电磁测深剖面,并对数据进行非线性共轭梯度反演,获得二维电性结构模型.研究发现:中亚造山带东段岩石圈内部存在多处低阻异常,地表多对应第四纪火山群或古缝合带,表明这些低阻异常与软流圈上侵有关.软流圈呈现高导特征,南部略薄,电阻率值为10～30Ωm,北部厚度较大,电阻率值为10～0.1Ωm,这种电性结构特征体现了中亚造山带东段软流圈南北两侧厚度、部分熔融程度的不均一性.而已有的层析成像结果显示中亚造山带软流圈东西向则呈现东厚西薄的特征.结合区域地质,提出软流圈与岩石圈一样在碰撞造山过程中厚度、部分熔融程度也会随之变化的动力学认识.中亚造山带东段软流圈主要经历了古亚洲洋构造体系、蒙古—鄂霍茨克构造体系和太平洋构造体系三阶段的构造事件影响,因此中亚造山带东段软流圈的南北向差异,推断为古亚洲洋闭合早于鄂霍茨克洋闭合的时限差异所致,东西向差异则主要受太平洋构造体系的影响.     

哈萨克斯坦东南部地台后的远程碰撞造山运动和地震活动

认识造山带及其构造的成因本质对研究地震分布规律非常重要。列出了国内外研究者的造山带分类。作者综合地槽说和板块构造说，提出了造山带分类类型。认为，哈萨克斯坦东南部地震活动造山带系属地台后的远程碰撞型，中亚造山带是在切向应力作用下形成的。阐述了哈萨克斯坦东南部的地貌构造和地震活动。不对称山脉是该区造山带构造的重要特征。地台后的远程碰撞造山带的最新构造特征，既可解释地震构造反常现象，又可确定地震活动规律，这些规律可用于判断孕震带和评定地震潜在区。     

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.     

长江中下游成矿带中段岩石圈电性结构研究

长江中下游成矿带位于大别造山带、长江中下游凹陷、江南隆起带等大地构造单元结合部位,通过在研究区内布设两条首尾相接共计150km长的大地电磁剖面,获得了50km以浅岩石圈尺度的电性分布.长江中下游地区中段地下电性结构显示出在地下10km和30km处分别存在明显的圈层结构,以此认为现今横向稳定的"电莫霍"反映了研究区经历燕山期陆内构造-岩浆活动后已基本上完成壳幔重新平衡;而分隔大地构造单元的郯庐断裂带、长江断裂带以及江南断裂带在电性上具有特征的梯度显现,在印支造山期后的引张背景下,断裂带成为强伸展活动带与控制了燕山期大范围的陆内岩浆活动;高导地幔的局域性存在以及从北向南地幔导电性的变化反映了在经受深部动力学过程中处于不同大地构造部位的地幔所遭受的不同类型的改造以及地幔深部的构造极性.     

蒙古-贝加尔裂谷区地壳应变场及其地球动力学涵义

蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10^-9/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0~40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古—贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一.     

天山造山带Pn波速度与各向异性成像

<正>天山造山带位于中亚哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和我国境内,距离印度板块与欧亚板块间碰撞带约2 000 km,在东西方向上绵延近2 500 km,是世界上最典型的陆内造山带之一,是研究陆内造山带形成机理的理想场所。前人利用对天山造山带的速度结构做过大量的研究,包括利用Pn波对中天山和东天山地区上地幔顶部速度与各向异性成像研究,以及使用三维体波速度成像技术对天山地区的地壳与地幔速度结构     

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.     

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.     

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.     

西准噶尔克拉玛依增生楔形成机制

增生楔是板块俯冲过程中的特征性产物.确定增生楔的产出部位、物质组成及形成机制,对揭示与板块俯冲有关的构造过程具有重要指示意义.中亚造山带是世界上最大的增生型造山带之一,它记录了古亚洲洋从产生到闭合的整个演化历程,伴随着多期次、多类型的壳幔相互作用.地处中亚造山带腹地的西准噶尔地区在古生代处于洋内弧演化阶段,是研究中亚造山带的关键地区.西准噶尔东部地区发育泥盆-石炭纪海相沉积岩、达尔布特及克拉玛依蛇绿混杂岩、碱性洋岛玄武岩、岛弧火山岩及逆冲推覆构造,具有典型的增生楔特征.本文在详细的岩石岩相学、构造地质学和火山岩地球化学研究基础上,结合大洋俯冲隧道过程,深入剖析克拉玛依增生楔的形成机制,发现西准噶尔克拉玛依增生楔是多阶段、多成因混杂堆积体.大洋俯冲隧道模型在西准噶尔克拉玛依增生楔的应用将为中亚造山带的陆壳增生及造山作用研究提供新的思路.     

大别—苏鲁及邻区上地幔的各向异性

大别—苏鲁是扬子与华北的碰撞造山带,对该地区上地幔各向异性的研究有助于了解该区的地幔动力学机制.本文选用了中国数字化地震台网和区域数字地震台网(山东、安徽、江苏、河南、湖北)三分量宽频带的远震地震波形数据,分别采用最小能量法和旋转相关法,对大别—苏鲁及邻区进行剪切波偏振分析,计算了研究区台站下方介质的各向异性分裂参数:快波偏振方向(Φ)和快慢波延迟时间(δt).本文研究结果发现,研究区内快、慢波延迟时间0.5~1.63 s,推测各向异性层深度为57.5~187.6 km,由软流圈和岩石圈地幔的各向异性共同作用引起.快波偏振方向在4个不同构造区表现出不同的特点:华北板块快波偏振方向为近E-W向,根据地质资料,我们分析认为华北板块的各向异性受地幔软流圈流动的影响明显;大别造山带各向异性平行于大别主构造,反映造山过程中岩石圈物质沿大别造山轴部NW-SE向迁移的特点; 在大别南侧和东侧的扬子板块快波偏振方向分别表现为近垂直于造山带走向和NEE-SWW,苏鲁造山带各向异性结果为NEE-SWW,与地表构造有一定的夹角,同时与板块运动方向相差较大,分析认为扬子板块和苏鲁造山带各向异性是由地幔软流圈流动和印支—燕山期构造运动残留在岩石圈地幔的"化石各向异性"共同作用的结果.     

天山造山带基底时代和地壳增生的Nd同位素制约

基于天山造山带 10 1个各种类型岩石样品的Sm Nd同位素分析数据 ,研究了天山造山带大陆地壳基底的时代、特征和演化 .研究结果指出 ,天山造山带大陆地壳基底形成于 180 0Ma前 ,基底变质岩系的母岩物质来源于长期亏损的地幔源区 ,推断它们处于古岛孤的构造环境 .无论是基底时代还是后期地质演化历史 ,都与塔里木北缘地块截然不同 .研究还指出天山造山带古生代大陆地壳增生活动比较广泛 ,与我国扬子、华夏地块有很大的差别 .     

剥蚀及同构造沉积作用对断层活动性影响的实验模拟研究

<正>在统计分析内陆构造地震活动的空间分布特征时,容易发现构造地震活动带主要分布在造山带内部或者其盆山耦合带,如我国天山造山带、西昆仑造山带、龙门山褶皱造山带以及伊朗扎格罗斯褶皱造山带等。这些地震频发区域具有两个明显的构造特征,一是造山带隆升往往伴随着比较强烈的区域剥蚀作用,二是盆山耦合带容易沉积巨厚的同构造沉积地层。前人研究表明断层活动和盆山体系的剥蚀、沉积特征之间存在相互影响的作用。那么在构造地震诱发时,区域剥蚀作用和同构造沉积作用对断层活动性具有怎样的影     

天山造山带的深部结构

天山造山带是中亚最令人瞩目的一条由陆陆汇聚而形成的陆内造山带,从古生代以来经历了长期的构造演化,尤其是新生代以来的再次活化,导致了本区复杂的构造特征,因此在全球范围内具有独特性和活动性,是全球公认的研究大陆动力学的天然实验室.从1980年以来,针对天山及周缘的深部结构特征开展了大量的深地震探测研究工作,揭示了天山造山带...     

川西南关刀山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄、元素和Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对川西南盐边关刀山岩体进行了系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄和元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体是典型的Ⅰ型花岗岩,形成年龄为(857±13)Ma,是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧低钾拉斑玄武质岩石部分熔融形成的板内非造山岩浆活动产物。关刀山岩体很可能是Rodinia超级大陆下860～750 Ma超级地幔柱最早的岩浆活动记录。     

川西南关刀山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄、元素和Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对川西南盐边关刀山岩体进行了系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄和元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体是典型的Ⅰ型花岗岩,形成年龄为(857±13)Ma是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧低钾拉斑玄武质岩石部分熔融形成的板内非造山岩浆活动产物.关刀山岩体很可能是Rodinia超级大陆下860～750 Ma超级地幔柱最早的岩浆活动记录.     

华北克拉通东北边界带岩石圈电性结构及其深部流体分布定量研究

正华北克拉通东北边界带由北部的中亚造山带与南部的华北克拉通构成,该区域属于古亚洲洋与太平洋域的叠合部位。显生宙以来,中亚造山带与华北克拉通经历了多阶段的构造演化,尤为显著的是,在晚中生代到新生代时期内,华北克拉通经历了广泛而强烈的岩石圈构造活化,其东部岩石圈发生了大规模的减薄。为了更好地理解华北克拉通与中亚造山带的构造演化过程,在国家自然科学基金的支持下,本文利用大地电磁测深法沿一条起于中亚造山