初论板内造山带

讨论了关于板内造山带含义的不同认识。指出板内造山带是一种特殊类型的造山带,而不是板缘造山带或板间造山带持续发展的结果。简要介绍分别发育在４ 个大陆的不同时代的板内造山带,总结板内造山带在区域大地构造位置、造山带构造格局、构造变形与变质作用、岩浆活动与沉积作用、造山带构造演化等方面与板缘造山带的差异。板内造山带形成于相对较老且强硬的岩石圈板块内部,造山带内部构造单元不具有平行于造山带走向分布的特征,即不具有线状构造格局,构造变形具有地台基底乃至整个地壳卷入的厚皮构造性质,同造山区域变质作用微弱,同造山岩浆活动、沉积作用和构造变形均无极性演化趋势。岩石圈拆沉作用（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ） 可较好地解释板内造山带的火山活动特征。尽管板块间相互作用（ 俯冲或碰撞）所产生的水平挤压应力似乎更易于阐明板内造山带的收缩变形特征;但是,板块间相互碰撞或俯冲产生的边界应力可否有效地被远程传递,尚有待进一步研究和解决。将板块间相互作用的水平应力场与岩石圈纵向物质与能量调整（ 重力、热力等） 因素作综合考虑,可能是解决板内造山带造山作用机制的有效途径     

板内造山作用与成矿

中国大陆广泛分布强烈的板内变形和造山作用,传统的板块构造理论常常将其解释为板块边缘汇聚力的远程效应。然而,中国大陆的板内造山作用与汇聚板块边界之间缺乏可预期的动力学联系,不能简单地解释为大陆碰撞或板块俯冲的远程效应。本文提出另一种可供选择的解释,认为板内变形主要取决于岩石圈不均一性。相邻的板块拼合在一起形成统一板块之后,区域地质演化进入板内阶段。板块碰撞导致的岩石圈不均一性和重力不稳定性可以触发强烈的板内变形甚至造山作用,其延迟时间的长短取决于岩石圈不稳定性的程度和地球深部的热扰动。与板缘造山带相比,板内造山作用缺少板块俯冲-碰撞过程,板内造山带的演化历史相对简单,通常是以岩石圈拆沉作用开始,以地壳的垂向增生为特征,最后以岩石圈拆沉作用结束或形成重力不稳定岩石圈。因此,板内造山作用一般沿着古造山带发育。古造山带岩石圈结构低成熟度的特点不仅是岩石圈不稳定性的主要原因之一,而且由于挥发分和含矿元素的富集在活化过程中具有很强的成矿潜力。板内造山带的成矿作用依赖于深埋在岩石圈-软流圈系统不同深度水平上含矿流体的突然释放,主要发生在造山作用初始阶段和造山后伸展阶段。     

新疆造山带造山作用及类型

对造山带的研究已有一百多年的历史 ,不同的学派有不同解释 :(1)地槽回返说认为 :造山带开始是地壳沉降成为槽地 ,后经回返作用褶皱成山 ;(2 )板块俯冲碰撞说认为 :岩石圈板块之间俯冲 -碰撞而造山 ;(3)多成因说认为 :大洋岩石圈和大陆岩石圈有本质的差别。大陆造山带不仅发生于板块边缘 ,更多的发生于大陆板块内部 ,大陆造山带是在多成因、多种多样的机制下形成的。依据以下五种原则 :1岩石圈的性质及其变形方式 ;2板块运动学方式 ;3造山作用的构造体制 ;4下冲作用所卷入范围的大小及其对上驮板块所造成的影响 ;5造山带增厚与剥露过程。将造山作用划分为 14种类型、2 1种造山方式。特别是软碰撞型、弱造山方式及盆山耦合式是具新疆特色的造山方式     

石英C轴组构指示北大别造山后伸展期中-下地壳流变形式

造山带中-下地壳韧性流变形式反映深部岩石圈构造活动形式,是造山带深部岩石圈运动学及动力学研究的重要内容。前人对板块俯冲阶段造山带中-下地壳流动开展了较为深入的研究,但对造山后伸展期中-下地壳流变形式及其深部动力学认识不足。本次工作对北大别造山后伸展期中-下地壳岩石开展了详尽的构造观察和石英C轴组构分析,研究造山后伸展期中-下地壳流变形式。本次研究表明,中-下地壳流变带内岩石变形从边界区域的简单剪切变形为主导逐渐转变为在核部区域以纯剪切变形为主。流变带内部岩石变形特征表明北大别中-下地壳流变带的流变形式是介于活动边界条件下的透入性剪切流动和固定边界条件下韧性垮塌流动的过渡形式。这一流变形式可能是深俯冲太平洋板块的绕屈回撤和加厚造山带地壳活化韧性垮塌叠加的结果。     

超高压变质岩的塑性流变学

岩石流变作用是大陆造山作用的基本特征,超高压岩石的形成和折返过程也是大陆深俯冲带内物质的复杂流变过程。要深入理解大陆造山带的造山作用和大陆壳岩石的深俯冲和折返动力学过程,必须对大陆地壳及地幔岩石的流变学进行深入研究。岩石圈流变学的主要研究内容主要包括流变学分层性、变形分解和应变局部化及大陆壳岩石部分熔融作用的流变学效应等。应用岩石圈流变学的基本原理和方法,分析了大别-苏鲁超高压变质带中超高压变质岩的塑性流变特点,探讨了超高压变质岩形成和折返过程的塑性流变学。     

造山带橄榄岩岩石学与构造过程:以松树沟橄榄岩为例

造山带橄榄岩不仅是地幔地球化学,而且是造山带形成与演化过程研究的主要对象.造山带橄榄岩主要有3种类型:（1）阿尔卑斯型橄榄岩,即岩石圈地幔构造-热侵位就位于造山带浅部地壳的橄榄岩;（2）前期层状基性-超基性堆晶岩经俯冲变质形成的橄榄岩;（3）蛇绿岩型橄榄岩.松树沟糜棱岩化橄榄岩及其相关高级变质岩详细的岩石学和地球化学研究发现这些橄榄岩记录了洋岩石圈形成到角闪岩相变质的全过程.即1 000~800 Ma洋岩石圈形成阶段,主要形成纯橄岩; < 800~500 Ma洋-陆转换即陆岩石圈演化阶段,岩石圈被交代形成大量方辉橄榄岩;500~480 Ma快速深俯冲和榴辉岩相变质阶段;460~335 Ma角闪岩相退变质阶段,此阶段在松树沟橄榄岩中形成大量富镁的直闪石类矿物,包括透闪石、阳起石和镁闪石.由此可见,蛇绿岩型造山带橄榄岩能够记录造山带形成与演化的全过程,通常会经历4个形成和演化阶段:（1）洋岩石圈（蛇绿岩）形成阶段,形成纯榄岩;（2）洋-陆转换阶段,陆岩石圈演化阶段,岩石圈受交代形成方辉橄榄岩;（3）岩石圈深俯冲,榴辉岩相变质;（4）俯冲板片抬升至角闪岩相时退变质,此时在橄榄岩中形成富镁的直闪石类矿物.不同造山带中蛇绿岩型橄榄岩的区别可能只是俯冲深度和退变质程度不同而已.最后,蛇绿岩一定要强调是什么时代的蛇绿岩.同时,造山带进变质作用产物经常会被后期抬升过程中退变质作用彻底改造,这应该引起重视.      

中国东南陆区岩石圈结构与大规模成矿作用

本文以区域地质、矿产地质为基础,与地球物理和岩石圈深部地质的研究成果相结合,对中国东南陆区的地块、造山带、古板块结合带、隆起带、坳陷带和断陷盆地的地壳厚度变化与物质结构、莫霍面形态、岩石圈地幔的厚度变化与结构进行了研究与构造区划.论述了燕山期陆内造山与喜马拉雅期大陆伸展及其导致的岩石圈物质结构调整作用,建立了隆坳构造分异与壳幔物质结构调整模式,探讨了本区地壳减薄的深部地质过程,分析了燕山期陆内造山的动力机制以及大规模成矿作用与岩石圈物质结构构造的相关关系.     

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。     

根据形成地质作用对中国大陆岩石圈作构造分区

在综合评述前人关于大陆板块内部大地构造单元划分的基础上,讨论了以大陆岩石圈地质作用序列对亚欧大陆板块内部二级大地构造单元划分的准则与方法。相邻单元之间地壳生成演化作用序列不同,造成地层和岩石圈构造属性不同。基于板块运动的规律,可以根据地层和构造属性不同特征推断构造单元演化作用序列,并依据岩石测年资料划分大陆岩石圈构造单元。据此,大陆板块可划分为四个二级构造单元,包括克拉通、大陆碰撞造山带、大陆俯冲增生带和叠复构造单元。中国大陆板块的克拉通包括华北、扬子、塔里木和华夏四个;大陆碰撞造山带包括天山—西拉木伦河、昆仑—秦岭—大别、喜马拉雅、萍乡—江山—绍兴和台湾五个。大陆俯冲增生带包括吉黑、准噶尔、柴达木祁连、羌塘—拉萨—松潘和江南五个。这种分区同时把形成时代和区域构造形成地质作用作为区划的主要根据,体现了构造单元的基本属性。     

松潘—甘孜造山带三叠系陆源碎屑岩燕山早期同造山区域近变质作用

近变质带(Anchizone)是成岩作用带与浅变质带之间的过渡带。由德国格丁根大学地质与岩石圈动力学研究所首次对松潘-甘孜造山带三叠纪沉积地层中伊利石结晶度及K-Ar法年龄进行了测定。结合区域地质资料对这些数据进行解释,初步认为松潘-甘孜造山带(至少在南部)主要为燕山早期同造山区域近变质带,其变质强度比较均一,低于浅变质作用。对近变质作用机理,依据年龄值结合其它地质资料进行了初步分析。这一方法在松潘-甘孜造山带地质演化历史研究及有关矿床勘查方面有着广泛而良好的利用前景。     

造山带PTt演化及区域变质作用的起因

Ｂａｒｒｏｗ（１８９３）提出了三个重要观点：（ｌ）关键性指示矿物的应用可确定变质带并推断区域变质作用的空间特征；（２）递增变质作用的概念；（３）热岩浆平流可能是区域变质作用的一个起因，这些都加深了对变质作用过程的理解。本文通过回顾我们对变质岩石ＰＴｔ轨迹得出的造山带动态演化的认识，以及考虑到造山带内不同类型区域变质作用的可能起因，来进一步探讨这些论题。通过峰值温度和压力的相对时间关系，对区域变质岩石可区分出两种不同的基本造山带类型。以顺时针ＰＴ轨迹为特征的造山带在达到峰值温度前获得峰值压力，变质峰期一般滞后于带内早期变形，高于“正常”传导热流的附加热与超覆量有关。相反，以逆时针ＰＴ轨迹为特征的造山带在获得峰值压力前达到峰值温度，变质峰期一般先于带内早期变形或与之同时，高于“正常”传导热流的附加热与深成任人体的就位有关。用于确定ＰＴｔ轨迹的手段有：变斑晶及反应结构中矿物包裹体序列的应用、温压计、流体包体的应用、诸如Ｇｉｂｂｓ方法的热力学方法、放射性同位素测年、裂变径迹研究和数字模拟。在合适的岩石中，我们可利用特定矿物共生组合来确定单条ＰＴｔ轨迹，并且同—造山带内的一套ＰＴｔ轨迹使我们能够解释变质作用动态演化过     

造山带蠕动应力场格局与后造山伸展作用

在理解岩石圈内部流变分层性和造山带热异常形成与演化多控制因素的基础上，建立了造山带热－应力作用数值模型，研究了不同参数下造山带不同部位蠕动应力场的格局及其演化。其研究结果表明，碰撞终止后岩石圈内部应力调整或热松驰控制了造山带内部不同层次构造样式。在造山带中心，加厚岩石圈在碰撞附加力终止后40Ma，岩石圈应力强度明显减少，可诱发科迪勒拉式后造山伸展作用；在地壳中下层次或岩石圈深部（约40～60km、120～150km）可发生拆沉作用，但非岩石圈地幔的整体拆沉，其动力源自岩石圈套内部相应层位的应力引张；在40Ma以内或在拆沉作用发生前，岩石圈地幔根部及地壳中下层次作为热的应变软化区段，相应控制着Moho面形态及中上地壳构造样式；缝合带及造山带前缘作为应力挤压区，在10Ma可出现局部应力引张，孕育喜马拉雅式伸展。但在宽度巨大的造山带（1000km以上），后造山伸展作用的发生则与带内其它大规模构造活化有关。     

东澳大利亚新英格兰褶皱带中增生杂岩的区域低P/T变质作用

与大量的花岗质岩石相关的区域低P/T变质带通常出现在弧一沟体系的造山带中,并常和高P/T变质带成对共存在一起。很多作者一直在讨论这一组合,并且提出了关于弧一沟体系中造山的几个模式。这一研究表明在新英格兰褶带中,曾遭受过俯冲作用的古代增生杂岩的低P/T变质作用与高P/T变质作用有关,本研究也讨论了在弧沟体系中低P/T和高P/T变质作用之间的关系。东澳大利亚新英格兰褶皱带是在中—晚古生代弧-沟体系中发展形成的一个造山带,     

俯冲带变质作用与构造机制

形成在汇聚板块边缘的俯冲带由俯冲岩石圈板块和上部岩石圈板块组成,具有不对称的热结构。俯冲岩石圈板块具有冷的地温梯度,而上部岩石圈板块具有热的地温梯度。俯冲板块的变质作用发生在5~15℃/km地温梯度下,可进一步划分为冷俯冲板块型（5~10℃/km）和热俯冲板块型（10~15℃/km）,即西阿尔卑斯型和古巴型。俯冲带上板块的变质作用发生15~50℃/km地温梯度下,可进一步划为冷地壳型（15~25℃/km）和热地壳型（25~50℃/km）,统称为科迪勒拉型。冷俯冲板块的变质作用是以大洋和大陆地壳岩石深俯冲到地幔,发生低温/高压及超高压变质作用为特征。所形成的低温/高压和超高压变质岩具有顺时针型P-T轨迹,其折返过程是以近等温或升温降压和部分熔融为特征。热俯冲板块型变质作用发生在年轻板块的正常俯冲和古老板块的平缓俯冲过程中。从大洋岩石圈初始俯冲到成熟俯冲,俯冲板块的地温梯度由热到冷,从热俯冲型转变成冷俯冲型。热俯冲板块的变质岩可具有顺时针型,也可具有逆时针型P-T轨迹,可以发生高温和高压下的部分熔融,形成埃达克质岩浆岩。俯冲带上板块的冷地壳型变质作用发生在构造挤压导致的加厚地壳环境,加厚的下地壳发生高温、高压麻粒岩相和榴辉岩相变质作用,可具有顺时针和逆时针型P-T轨迹。加厚新生下地壳的部分熔融形成埃达克质岩浆和高密度的基性残留体（弧榴辉岩）。热地壳型变质作用发生在构造伸展导致的减薄地壳环境。由于强烈的幔源岩浆增生和软流圈上涌,下地壳发生高温或超高温麻粒岩相变质作用和部分熔融,所形成的变质岩可具有顺时针型或逆时针型P-T轨迹。在岩浆弧加厚地壳的伸展过程中,早先形成的高温和高压变质岩可以叠加超高温变质作用。俯冲带上板块的岩浆弧可能是超高温变质岩形成的最主要构造环境。上板块下地壳的部分熔融可以形成大体积的花岗岩,由此导致新生地壳组成和成分的分异,是大陆地壳生长和成熟的重要机制。大陆碰撞造山带的加厚下地壳具有冷的地温梯度,可以发生高压麻粒岩和榴辉岩相变质作用。这些高级变质岩具有顺时针型P-T轨迹,在其折返过程中叠加中压、高温,甚至超高温变质作用。碰撞造山带下地壳的长期部分熔融可以形成不同成分的壳源花岗岩。     

从地壳上地幔构造看大陆碰撞作用（上）

根据近年来全球地壳上地幔探测的成果,分析了大陆碰撞造山作用过程。在大地构造物理学中,演化重建的基础为地壳上地幔探测结果和宏观物理学定理,方法为岩石圈结构模型的解构。大陆碰撞使洋陆转换带岩石圈正式拼入大陆板块,造成大陆的增生。阿尔卑斯—喜马拉雅碰撞造山带在碰撞前陆缘广泛发育有洋—陆转换带,这种碰撞称为裙边碰撞。由于比较松软的洋陆转换带岩石圈夹在中间,裙边碰撞时不发生典型的刚性碰撞和反弹,碰撞产物中常见蛇绿岩套及泥砾混杂堆积,少见超高压变质岩片的折返。大别—苏鲁碰撞造山带在碰撞前洋—陆转换带不发育,这种碰撞称为裸碰撞。裸碰撞属于刚性碰撞,碰撞时发生反弹,碰撞产物中少见蛇绿岩套及泥砾混杂堆积,常见超高压变质岩片的折返。裸碰撞后的反弹为超高压变质岩片的折返创造了条件。裙边碰撞和裸碰撞的作用过程都可分为四期,第一期为碰撞前期,第四都为后造山期。裙边碰撞和裸碰撞的不同在于,第二期主碰撞期裙边碰撞冲撞大陆板块没有明显反弹,第三期陆—陆俯冲期超高压变质岩片折返不明显。造山后期是碰撞造山过程逐渐停息期,即两大陆板块间的应力从挤压转化为拉张的阶段。这时两大陆板块之间有了共同的一个旋转极,但是碰撞造山诱发的岩石圈拆离和变形仍在进行,碰撞带岩石圈成为大陆内部热流会聚和岩浆活动的优选通道,诱发强烈的岩浆活动。     

阿尔泰海西造山带区域变质作用类型与地壳演化

新疆阿尔泰海西造山带主要发育两期区域变质作用.第一期变质作用属于区域低温动力变质作用类型,以形成低绿片岩相矿物组合为特征,变质温度较低,而应力作用较强,是造山作用初期热流活动较弱,构造变形强烈环境下的产物.第二期变质作用属于区域动力热流变质作用类型,以形成典型的递增变质带为特征.这一期代表造山作用主期热流活动强烈,伴随有构造变形和岩浆活动.不同的变质作用类型代表了不同的大地构造环境,记录了造山带的演化历史和动力学过程.     

从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞:回眸与展望

大陆造山带的经典含义是指由于大陆地壳岩石在板块俯冲-碰撞的巨大挤压应力下,遭受强烈变形、变质和熔融作用,地壳发生大规模缩短、加厚和隆升而形成的地带。分布在大陆边缘和内部的造山带,经历从洋壳扩张、洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的造山过程,形成"俯冲增生型"、"陆陆碰撞型"和远离板块边界的"陆内型"造山带。造山带类型的分析是识别地球上造山带机制的钥匙。本文在阐述经典造山带分类的基础上,根据造山带的几何学、热历史、构造样式等特征,讨论了弧形造山带、特殊几何学造山带和走滑造山带的结构、运动学和动力学,以及从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞造山在时空上的转化和演化。在回顾造山带研究的基础上,突出在板块汇聚边界的大洋和大陆俯冲带研究的重大进展,提出俯冲带和地幔柱提供了穿越地球层圈物质和能量交换的通道,它们的结合研究是探索全球单层壳-幔大循环假说与板块驱动力的新方向,是统领造山带研究的大思路。对于大陆动力学研究的一些前瞻性问题的思考,强调了造山过程的热扩散模式和变形-变质-深熔-成矿作用的自组织行为,以及地壳熔融在造山中的重要性;强调了流变学在大陆造山带形成和演化中的基础地位,并认为这是造山带研究中亟待解决的问题。作者认为板块水平运动是致使地壳挤压缩短和加厚、形成造山带的主要驱动力;而在板块离散边界(包括大洋中脊)垂直上升流所形成"地貌"上的山链,被称为"伸展造山带",不应属于经典"造山带"的范畴。     

造山带岩石圈去根作用的地震层析证据及其构造意义

造山带岩石圈去根作用作为碰撞后或造山后阶段构造-岩浆活动的重要机制,是研究造山带大地构造演化不可或缺的环节。近年来通过地震层析成像技术获得的一系列成果表明俯冲板片发生断离/拆离作用残留在对流地幔中,表现为高导低阻而冷的高速体;这些被断离/拆离的板片直接记录了造山带巨厚岩石圈去根作用。板片断离/拆离作用导致岩石圈深部伸展-减薄作用和热的软流圈地幔上隆,从而引起强烈的交代岩石圈地幔部分熔融作用和断陷盆地的形成。     

柴北缘超高压变质带的新元古代变质作用——来自锡铁山副片麻岩的岩石学及独居石年代学证据

同一造山带中所包含的多期造山作用信息是研究不同时代区域构造演化的重要依据,对理解不同时期造山过程中岩石组合及其地球化学演化有重要的指示意义。但由于晚期造山作用往往会部分或者完全抹除岩石中保存的早期造山作用信息,使得对记录多期造山作用的岩石中早期造山带变质作用及年代学信息的研究变得十分困难。独居石为一种副变质岩中的常见副矿物,由于其具有很高的U-Th-Pb体系封闭温度和对流体及变质温压条件的敏感性,使其可以记录多期造山过程中丰富的年代学信息。电子探针独居石原位化学定年方法使得年代学信息与岩石中矿物学信息及变质反应相联系,从而得到不同时期岩石记录的P-T-t轨迹。我们利用独居石电子探针原位U-Th-Pb定年手段与岩石学研究相结合的方法,在柴北缘早古生代加里东期超高压变质带锡铁山地区的含石榴石蓝晶石/夕线石黑云斜长片麻岩基质矿物及石榴石变斑晶的独居石中获得886±18Ma格林威尔期的年龄等时线。独居石稀土元素配分特征与新元古代变质独居石相吻合。通过传统矿物对温压计计算得到格林威尔期现存矿物组合记录了高角闪岩相变质温压条件607~727℃,6.5~10.0kbar,略高于区内记录古生代变质作用的副片麻岩。与记录古生代加里东期变质年龄的副片麻岩相比,格林威尔期副片麻岩在微量元素地球化学上具有高的稀土总量和明显的Eu的负异常特点(Eu/Eu*=0.50),并相应的亏损Ba、Sr元素,表现出活动大陆边缘沉积岩的地球化学特征。结合全球格林威尔期造山事件及罗迪尼亚超大陆的形成及裂解过程,我们认为柴北缘地区在新元古代时期应为与罗迪尼亚超大陆形成有关的活动大陆边缘地区。     

麻山群孔兹岩系主期区域变质作用及演化

麻山群孔兹岩系主期变质作用在区域上可以划分出角闪岩相和麻粒岩相两个变质带。麻粒岩相带内的岩石先后经历了由低角闪岩相—高角闪岩相—麻粒岩相的递增变质阶段。对稳定矿物共生组合及特征变质反应进行了详细研究并确定了变质作用的P-T-t轨迹。根据麻山群变质作用P-T条件在大规模范围内的一致性,认为其发生于晚太古未—早元古初期的区域造山环境。