大陆中洋壳俯冲增生杂岩带特征与识别的重大科学意义

大洋或弧后洋盆俯冲增生是大陆地壳增长的主导地质作用.重建大陆中消亡的洋地层岩石组合序列是当代大陆动力学和地学研究的重大前沿.洋壳消减杂岩带的厘定是洋板块地质构造重建乃至全球大地构造研究之纲,是理解区域大地构造形成演化及动力学的核心.俯冲增生杂岩带的基本特征:(1)俯冲增生杂岩带物质组成的共性是:以强烈构造变形洋底沉积的硅质岩-硅泥质岩-粉砂岩、凝灰岩;弧-沟浊积岩等为基质;以洋岛-海山灰岩-玄武岩及塌积砾岩,洋内弧残留岩块,超镁铁质蛇绿岩、绿片岩、蓝片岩等为岩块.(2)变形样式:同斜倒转冲断叠瓦构造、增生柱前缘重力滑动构造以及泥质岩的底辟构造;增生楔前缘变形和增生形式受控于大洋或弧后洋盆的规模和洋壳的俯冲速度,也取决于陆缘碎屑供给量及洋底沉积厚度和岩性.(3)宽度和厚度:厚常达几千米,宽达几十公里至数百公里,延长上千公里,是洋壳俯冲消亡过程洋盆地层系统及陆缘沉积物加积的结果.(4)形成机制:是大陆碰撞前大洋(或弧后洋盆)岩石圈俯冲消减的产物.结合带中的早期俯冲增生杂岩带往往卷入晚期的构造混杂作用.     

北祁连中段俯冲—增生杂岩／火山弧的时代探讨

北祁连中段俯冲－增生杂岩／火山弧由俯冲－增生杂岩和火山弧两个单元所组成，前者以早奥陶世具洋壳性质的蛇绿岩、蛇绿混杂岩及深海复理石为主体，夹中、晚寒武世大陆裂谷及洋陆过渡环境的火山岩及碎屑岩块。同位素年代学显示俯冲－增生杂岩的深部单元经历了４８９—４４０Ｍａ的ＨＰ／ＬＴ变质作用，而火山弧的形成时代为４９５—４６６Ｍａ，它们均形成于Ｏ１—Ｏ２期间早古生代祁连洋向北俯冲在阿拉善地块之下的俯冲作用     

西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带及其构造演化

西秦岭北缘早古生代天水-武山构造带位于甘肃省东部天水地区,主要由寒武纪关子镇-武山蛇绿岩带、晚寒武世-早奥陶世李子园群浅变质活动陆缘沉积-火山岩系、奥陶纪草滩沟群岛弧型火山-沉积岩系以及加里东期岛弧型深成侵入岩体、俯冲-碰撞型花岗岩体等组成.关子镇蛇绿岩中变质基性火山岩属于N-MORB型玄武岩,武山蛇绿岩中变质基性火山岩属于E-MORB型玄武岩,是洋脊型蛇绿岩的重要组成部分,形成时代大致在534～489Ma之间的寒武纪.李子园群火山岩主要形成于岛弧或与岛弧相关的弧前盆地构造环境,草滩沟群火山岩形成于与俯冲作用相关的岛弧环境.关子镇流水沟和百花中基性岩浆杂岩总体形成于中晚奥陶世(471～440Ma)古岛弧构造环境,同时发育加里东期俯冲型(450～456Ma)花岗岩类和碰撞型(438～400Ma)花岗岩类岩浆活动.西秦岭北缘早古生代古洋陆构造格局经历了从洋盆形成-洋壳俯冲消减直至陆-陆碰撞造山的板块构造演化过程.总体构造演化可划分为四个阶段:①晚寒武世古洋盆初始形成阶段;②早奥陶世洋盆初始俯冲阶段;③中晚奥陶世洋壳大规模俯冲与古岛弧发育阶段;④志留纪陆-陆或陆-弧碰撞造山阶段.     

西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带及其构造演化

西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带位于甘肃省东部天水地区,主要由寒武纪关子镇武山蛇绿岩带、晚寒武世—早奥陶世李子园群浅变质活动陆缘沉积火山岩系、奥陶纪草滩沟群岛弧型火山沉积岩系以及加里东期岛弧型深成侵入岩体、俯冲碰撞型花岗岩体等组成。关子镇蛇绿岩中变质基性火山岩属于NMORB型玄武岩,武山蛇绿岩中变质基性火山岩属于EMORB型玄武岩,是洋脊型蛇绿岩的重要组成部分,形成时代大致在534～489Ma之间的寒武纪。李子园群火山岩主要形成于岛弧或与岛弧相关的弧前盆地构造环境,草滩沟群火山岩形成于与俯冲作用相关的岛弧环境。关子镇流水沟和百花中基性岩浆杂岩总体形成于中晚奥陶世（471～440Ma）古岛弧构造环境,同时发育加里东期俯冲型（450～456Ma）花岗岩类和碰撞型（438～400Ma）花岗岩类岩浆活动。西秦岭北缘早古生代古洋陆构造格局经历了从洋盆形成洋壳俯冲消减直至陆陆碰撞造山的板块构造演化过程。总体构造演化可划分为四个阶段：①晚寒武世古洋盆初始形成阶段;②早奥陶世洋盆初始俯冲阶段;③中晚奥陶世洋壳大规模俯冲与古岛弧发育阶段;④志留纪陆陆或陆弧碰撞造山阶段。     

大兴安岭地区古生代构造格架重建:来自俯冲增生杂岩研究进展

大兴安岭地区古生代处于古亚洲洋闭合阶段,其间发育众多的弧盆系和蛇绿岩带,笔者等在大兴安岭地区1: 1 000 000地质编图和野外地质调研基础上,应用“洋板块地质”学术思想在大兴安岭地区元古宙、古生代地质体中划分出一系列“俯冲增生杂岩”、地块基底残块、岛弧、弧前盆地、弧后盆地等构造单元,结合陆(地)块和岩浆弧、弧前盆地、弧后盆地和“俯冲增生杂岩”的时空展布,划分出9条俯冲增生杂岩带,其中新识别出3条俯冲增生杂岩带。俯冲增生杂岩带主要分布于兴蒙造山带内部各地块之间和地块与大型岛弧带之间,相当于地块间及地块与岛弧带间的缝合带。依据俯冲增生杂岩带两侧对应的陆(地)块、岛弧带等构造级别,归并出5条结合带。俯冲增生杂岩带的展布方向以北东向为主,时代自北向南依次变新,从早奥陶世演化到中—晚二叠世,暗示古亚洲洋洋盆向大兴安岭地区陆(地)块俯冲作用最早发生在北部额尔古纳一带,逐渐向南后撤,不断形成新的洋壳和产生俯冲增生作用,相应的活动陆缘从北部额尔古纳地块向南逐渐增生,配套弧盆系时代也逐渐向南变新。早—中三叠世至西拉木伦一带发生陆-陆拼贴,完成华北板块与西伯利亚板块的对接。通过对大兴安岭地区古生代“俯冲增生杂岩”的研究,重建了大兴安岭地区古生代构造格架,提高了古亚洲洋东段洋-陆转换的研究程度。     

新疆东部莫钦乌拉山尤尔敦蛇绿混杂岩主要特征及构造意义

莫钦乌拉山尤尔敦蛇绿混杂岩位于天山山脉东北部莫钦乌拉山,该区构造上为东准噶尔卡拉麦里构造带的向东延伸。通过野外地质调查、地球化学和年代学研究,初步查明尤尔敦蛇绿混杂岩基质与外来岩块的主要特征。基岩岩石化学特征表明,洋岩石圈残片形成于弧相关盆地,获得洋壳辉长岩锆石U-Pb年龄为（411.5±2.7）Ma。结合前人资料和区域地质特征,认为尤尔敦蛇绿混杂岩所代表的洋盆是卡拉麦里有限洋盆的向东延伸,形成于早—中泥盆世,晚泥盆世开始俯冲消减,于石炭世晚期闭合。     

东昆仑南缘布青山复合增生型构造混杂岩带组成特征及其形成演化过程

为了研究东昆仑南缘布青山复合增生型构造混杂岩带的物质组成、构造属性及形成演化历史,在前人资料基础上从构造混杂岩带物质组成、形成时代、构造属性等方面对其进行综合研究.研究结果表明,布青山复合增生型构造混杂岩带是一条分隔东昆仑造山带与巴颜喀拉造山带的增生型构造边界,主要由元古代-古生代不同构造属性的大型构造混杂岩块与混杂基质组成.构造混杂岩块包括中元古代中深变质基底岩块（苦海岩群）、寒武纪蛇绿岩岩块、奥陶纪蛇绿岩岩块、石炭纪蛇绿岩岩块、石炭纪洋岛/海山玄武岩岩块、奥陶纪中酸性弧岩浆岩岩块、格曲组磨拉石沉积等.基质岩系主要为一套强烈构造变形的早中二叠世马尔争组浊积岩系.该混杂岩带记录了东昆仑南缘布青山地区东特提斯洋（布青山洋）自新元古代晚期开启以来,从晚寒武世-中三叠世长期持续向北的洋壳消减及俯冲增生过程,并于中三叠世晚期布青山洋消减完毕而使巴颜喀拉地块与东昆仑地块碰撞拼合.该次造山事件导致了不同类型、不同时代构造岩块与马尔争组浊积岩强烈混杂,最终形成了布青山复合增生型构造混杂岩的基本构造格架.      

洋板块地质研究进展

中国存在多个时代、多种类型的造山带,发育了多种多样的俯冲增生杂岩带,经历了复杂多变的洋陆转换过程,如何揭示包括洋内演化和洋陆转换等的造山过程一直是一个难题。为此,中国区域地质志项目组提出了洋板块地质研究,试图通过对造山系俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等洋岩石圈地质建造、结构构造进行系统研究,再造洋岩石圈从洋中脊形成到海沟俯冲消亡、转换成陆的地质作用全过程。本文介绍了洋板块地质提出到现今主要的研究进展,包括四个方面。一是,初步建立了洋板块地质格架,洋板块地质的研究包括俯冲增生杂岩的物质组成、蛇绿岩类型及其形成的构造环境、洋板块沉积组合和洋板块地层、岛弧火成岩组合、洋陆转换的过程和机制、洋-陆转换过程与成矿作用等重要内容。二是,识别出北山牛圈子—马鬃山、嘉荫—依兰、陈蔡、东昆仑布青山—阿尼玛卿、鹰扬关、大洪山、甘孜—理塘、新余神山—新干神政桥等中国陆域62条主要的俯冲增生杂岩带/增生杂岩带。俯冲增生杂岩带是认识、理解造山系时空结构、组成和演化的关键。三是,在祁连地区识别出较为完整的洋内弧岩石组合。洋盆演化形成大陆过程中的洋内俯冲带是大陆的诞生地,洋内俯冲作用形成的洋内弧是洋盆演化形成大陆的初始弧。洋内弧火成岩组合序列的发现为研究洋陆转换过程提供了岩石学依据。祁连造山带是洋板块地质研究的经典地区之一。研究显示,当金山出露完整的洋内弧岩石组合,这些岩石记录了洋内弧从初始俯冲到发育成熟的全过程,为探讨祁连造山带原特提斯洋构造演化提供了新的依据。四是,制定了洋板块地质构造图编图方案,编图内容主要包括俯冲增生杂岩带、岩浆弧、高压-超高压带、俯冲期和碰撞期构造形变要素和构造演化等。编图单元分为三级:一级为俯冲增生杂岩带;二级为岩片;三级包括基质和岩块。编图过程中需要明确岩浆弧的性质和归属,明确图面上某一岩浆弧与哪个蛇绿混杂岩或大洋配套。图面上对于构造要素的表达重点是区分俯冲和碰撞阶段。通过构造变形的时态、相态、位态研究,识别俯冲期和碰撞期的构造变形形迹。这是洋板块地质初步的研究成果,以俯冲增生杂岩带的研究为基础,探讨特提斯洋等大洋的演化、中国东部古太平洋/太平洋转换与中新生代成矿关系等重大基础地质问题是洋板块地质研究下一步的工作方向。目前,洋板块地质的研究还处于试点阶段,洋板块地质与成矿的成因联系等重大地质问题尚需今后更深入地研究。     

南祁连拉脊山口增生楔的结构与组成特征

造山带内增生楔/增生杂岩结构与组成的精细研究可为古洋盆演化和古板块构造格局重建提供最直接证据。北祁连构造带发育多条增生杂岩带,记录了阿拉善和中祁连地块之间原特提斯洋的俯冲和闭合过程,然而南祁连构造带大地构造演化长期存在争议。地质填图结果表明,南祁连构造带拉脊山口地区存在一套强烈片理化的玄武岩、灰黑色和红色硅质岩、砂岩和泥岩组合,它们与一套呈现"块体裹夹于基质"结构特征的混杂岩共同构成了增生杂岩,发育双重逆冲构造、逆冲断层、无根褶皱、紧闭褶皱和透入性面理。该增生杂岩与蛇绿岩之间为断层接触,并位于断层下盘。混杂岩是由斜长花岗岩(561Ma)、斜长岩(507Ma)、辉绿岩、玄武岩、硅质岩和砂岩等外来或原地岩块与浊流成因的细碎屑岩基质共同组成;基质和砂岩块体均发育同沉积构造,呈现出滑塌堆积典型特征。空间上,拉脊山口增生杂岩与上覆蛇绿岩被断层所分割且共同仰冲于中祁连南缘青石坡组浊积岩之上,具有与东侧昂思多地区增生杂岩和蛇绿岩相似的岩石组成、构造变形和时空结构特征。它们与南侧的岛弧带共同构成了南祁连构造带寒武纪-早奥陶世沟-弧体系,指示了寒武纪-早奥陶世时期南祁连洋盆向南俯冲。     

论俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图思想与方法

对地质类图件编(填)图而言,合理厘定不同级别的编(填)图单元,是保证所编(填)图件质量的关键.俯冲增生杂岩带的物质组成,主要是来自洋盆不同构造环境下洋岩石圈的构造-岩石建造,可区分出洋脊建造(蛇绿岩)、深海平原建造、洋岛(OIB)-海山建造、洋内弧建造、海沟建造、源自洋岩石圈的高压-超高压岩石建造.另外,还有混入到俯冲增生杂岩带但不源自洋岩石圈,而是源自陆岩石圈的裂离地块建造、高压-超高压岩石建造、陆缘岩浆弧建造和楔顶盆地建造等.因此,查清并厘定出不同来源的地质体建造,是开展俯冲增生杂岩带编(填)图单元划分与图件编绘的基石.本文从区分出俯冲增生杂岩带内不同来源物质建造之科学目标为出发点,将它们的编图单元划分为3级:俯冲增生杂岩带(一级单元)、岩片(二级单元)、岩块和基质(三级单元).对各级编(填)图单元类型进行了具体划分和命名,规定了其代号、用色和岩性花纹的使用要求.简述了俯冲增生杂岩带构造形变的图面表达要求,强调俯冲期和碰撞期的构造变形是俯冲增生杂岩带的两大主期变形,必须合理编(填)绘.     

保山地块西缘早古生代增生造山作用

在保山地块西缘泸水-潞西构造带内, 出露一套构造混杂岩.主体为强变形的震旦系-古生界蒲满哨群、公养河群浅变质碎屑岩夹碳酸盐岩及火山岩等复理石浊积岩系等构成, 另有硅质岩、杂砂岩、灰岩、砾岩、玄武岩及花岗岩等弱变形的构造块体.岩石时代从震旦纪至古生代, 跨度大, 高度混杂, 并有从东向西变新的逐势, 表现为后退式增生.构造样式早期为同斜倒转冲断作用的叠瓦构造, 后期表现为近N-S向剪切.玄武安山岩、流纹岩类具弧火山岩特征, 而玄武岩类则为板内火山岩, 2种火山岩分别对应岛弧与弧后拉张洋盆产物.寒武纪、奥陶纪侵位的花岗岩也分为东西2个带, 西晚东早, 代表了保山陆块西缘岩浆弧的一部分.这样就记录了洋壳俯冲消亡、增生楔形成过程的沉积、火山-岩浆、变质和构造变形的地质事件群, 也记录了保山地块西缘早古生代增生造山形成过程的地质事件, 并证明了泸水-潞西构造带在震旦纪-古生代存在一洋盆.      

东天山大南湖岛弧带石炭纪岩石地层与构造演化

详细的地质解剖工作表明,东天山地区大南湖岛弧带石炭纪出露4套岩石地层组合,即早石炭世小热泉子组火山岩、晚石炭世底坎儿组碎屑岩和碳酸盐岩、晚石炭世企鹅山组火山岩、晚石炭世脐山组碎屑岩夹碳酸盐岩。根据其岩石组合、岩石地球化学、生物化石、同位素资料以及彼此的产出关系,认为这4套岩石地层组合的沉积环境分别为岛弧、残余海盆、岛弧和弧后盆地。结合区域资料重塑了大南湖岛弧带晚古生代的构造格架及演化模式。早、晚石炭世的4套岩石地层组合并置体现了东天山的复杂增生过程。     

西大别南缘印支期吕王-高桥-永佳河构造混杂岩带的厘定及其构造意义

在西大别造山带的区调工作中,新识别出一系列中元古代末-新元古代的岩石-构造单元,它们沿着吕王-高桥-永佳河一线展布,并构成一条NNW-SEE向展布的构造混杂岩带.该混杂岩带主要由超镁铁质-镁铁质岩、硅泥质岩、石英质岩、大理岩、含碳陆源碎屑岩、双峰式火山岩以及卷入其中的榴辉岩等多种变质岩块(片)共同组成,并赋存于一套遭受了强烈剪切变形的泥质片岩之中.混杂岩带内各岩块(片)的原岩年龄跨度较大(>4亿年),分别集中在1 200~1 100 Ma和800~700 Ma之间.锆石记录的变质年龄和云母的冷却年龄则主要集中在240~200 Ma之间.结合接触关系、岩性组合、年代学及地球化学数据的综合研究认为,混杂岩带的物质来源既包括中元古代末-新元古代早期的弧-弧后盆地系统的沉积岩-火山岩-侵入岩;也包括叠置其上的新元古代中-晚期大陆裂解期的沉积岩-火成岩.这些不同时代、不同性质岩石在三叠纪不同程度地卷入了华南陆块北缘向华北陆块之下的俯冲,而后快速折返,最终沿着区域上折返断裂(桃花-七角山断裂)就位于西大别造山带之中,形成一条包含高压-超高压变质岩的三叠纪构造混杂岩带.混杂岩带内新厘定的中元古代末弧-弧后岩浆-沉积事件,可与大洪山-黄陵庙湾同时期的地质事件对比,它们共同揭示扬子北缘曾经存在一条中元古代末-新元古代早期的俯冲岩浆带.      

The Cambrian Ross Orogeny in northern Victoria Land (Antarctica) and New Zealand: A synthesis

In the Cambrian, the paleo-Pacific margin of the East Gondwana continent, including East Antarctica, Australia, Tasmania and New Zealand, was affected by the Ross–Delamerian Orogeny. The evidence from geochemistry of volcanic rocks and petrography of clastic sediments in northern Victoria Land (Antarctica) reveals that orogenesis occurred during a phase of oblique subduction accompanied by the opening and subsequent closure of a back-arc basin. A similar sequence of events is recognized in New Zealand. In both regions Middle Cambrian volcanic rocks are interpreted as arc/back-arc assemblages produced by west-directed subduction; sediments interbedded with the volcanic rocks show provenance both from the arc and from the Gondwana margin and therefore place the basin close to the continent. Rapid back-arc closure in the Late Cambrian was likely accomplished through changes to the subduction system.     

云南云县漫湾蛇绿混杂岩岩石特征及地质意义

通过云南云县地区1∶5万漫湾镇幅区域地质调查,从前人划分的上二叠统邦沙组(P₃b)分布区分解出来的一套中深变质岩系,为一套洋底玄武岩与洋内弧泥岩-碎屑岩的沉积组合,并称其为漫湾蛇绿混杂岩。该混杂岩中的火山岩,总体表现出洋中脊-准洋中脊拉斑玄武岩特点,在已变质的火山岩(角闪变粒岩)中获单颗粒锆石U-Pb谐和年龄值为295.6±0.92 Ma,表明漫湾蛇绿混杂岩形成于晚古生代。应为澜沧江洋盆闭合后的残留物,证实了澜沧江洋的存在。     

北祁连中段早古生代双向俯冲——碰撞造山模式剖析

在十余年野外考察的基础上，通过火山－沉积组合，高压变质带及俯冲杂岩带产出特征，花岗岩浆活动，同位素年龄值等综合分析研究，结合近年区调成果，提出北祁连中段地区旱古生代的构造演化模式，认为该区是在古陆壳基底上由震旦纪打开经海底扩张生成的留有微陆块的微洋盆，寒武－奥隐纪，以黑河－八宝河为轴发生海底扩张，同时分别向南北两侧发生了俯冲杂岩带也随之由南向北先后反弹回跳到地表，转化为汇聚过渡壳；南侧由早期被动陆     

Jurassic Subduction of the Paleo-Pacific Ocean in NE China: Zircon U–Pb and Sr-Nd-Hf isotopic Evidence from the Huashan and Taili Monzogranites

The Qilian orogen along the NE edge of the Tibet‐Qinghai Plateau records the evolution of Proto‐Tethyan Ocean that closed through subduction along the southern margin of the North China block during the Early Paleozoic. The South Qilian belt is the southern unit of this orogen and dominated by Cambrian‐Ordovician volcano‐sedimentary rocks and Neoproteozoic Hualong complex that contains similar rock assemblages of the Central Qilian block. Our recent geological mapping and petrologic results demonstrate that volcano‐sedimentary rocks show typical rock assembles of a Cambrian‐early Ordovician arc‐trench system in Lajishan Mts. along the northern margin of the Hualong Complex. Island arc rocks including basalt, andesite, dacite, rhyolite, and breccia is in fault contact with ophiolite complex consisting of mantle peridotite, serpentinite, gabbro, dolerite, plagiogranite, and basalt. Accretionary complexes are tectonically separated from the ophiolite‐arc rocks, with various rock assemblages spatially. They consist of pillow basalt, basalt breccia, tuff, chert, and limestone blocks with a seamount origin within the scaly shale in Dingmaoshan and Donggoumeikuang areas, and basalt, chert, and sandstone blocks within muddy shale matrix and mélange at Lajishankou area. Abundant radiolarians occur in red chert, and trilobite, brachiopod, and coral fossils occur within Dingmaoshan limestone blocks. Although partial basalt or chert blocks are highly disrupted, duplex, thrust fault, rootless intrafolial fold, tight fold, and penetrative foliation are well‐developed at Donggoumeikuang area. Spatially, accretionary complexes lie structurally beneath ophiolite complex and above the turbidites of the Central Qilian block. Ophiolite and accretionary complexes are also overlapped by late Ordovician molasse deposits sourced from Cambrian arc‐trench system and the Central Qilian block. These observations demonstrate that a Cambrian‐early Ordovician trench‐arc system within the South Qilian belt formed during the early Paleozoic southward subduction of the South Qilian Ocean collided with the Central Qilian block prior to the late Ordovician.     

Island arc–back-arc basin evolution: implications for Late Riphean–Early Paleozoic geodynamic history of the Sayan–Baikal folded area

We suggest a more rigorous approach to paleogeodynamic reconstructions of the Sayan-Baikal folded area proceeding from update views of the origin and evolution of island arcs and back-arc basins. Modern island arcs and attendant back-arc basins form mainly by trench rollback caused by progressive subduction of negatively buoyant thick and cold oceanic slabs. Slab stagnation upsets the dynamic equilibrium in the subduction system, which accelerates the rollback. As a result, a continental volcanic arc transforms into an island arc, with oceanic crust production in the back-arc basin behind it. As subduction progresses, the island arc and the back-arc basin may deform, and fold-thrust structures, with the involved back-arc basin and island arc complexes, may accrete to the continent (accretion and collision) without participation of large colliding blocks. When applied to the Sayan–Baikal area, the model predicts that the Riphean and Vendian–Early Paleozoic back-arc basins were more active agents in the regional geologic history than it was thought before. They were deposition areas of sedimentary and volcanosedimentary complexes and then became the scene of collision and accretion events, including folding, metamorphism, and plutonism.