复合造山作用和中国中央造山带的科学问题

在全球大陆范围内,广泛分布的造山带纪录了板块汇聚的历史和碰撞造山的过程,因此,造山带的研究一直是地球科学经久不衰的重要领域。研究表明,世界上许多造山带是长期活动(300Ma)的复合造山带,活动域的宽度可超过1000km,并具有造山前的热结构,是大陆生长的最好见证。近10年来,全球造山带的研究已摆脱传统地质学和经典板块观念的束缚,面临一个新的起点,即由单一造山带向复合造山带研究转轨,由造山类型、造山作用向造山动力学研究聚焦。复合造山带长期活动的原因、大陆增生机制、造山带的流变学结构和造山热对造山作用的控制等已成为当前大陆复合造山带研究的关键科学问题,复合造山动力学已成为当今地球科学前沿——大陆动力学研究的重要内容。中国中央造山带位于北中国板块与南中国板块之间,是中国大陆上一条十分醒目而又极其重要的巨型(长5000km)构造带。中央造山带是经历了大致600Ma的活动历史,泥盆纪和三叠纪的两次碰撞造山以及白垩纪以来的陆内造山过程而构筑成的典型"复合造山带"。在全球复合造山带中,中国中央巨型造山带具有结构复杂性、活动长期性和非原地型,造山过程多期性以及造山带拼贴与大陆增生方式特殊性的特点,特别是世界最大规模的中央超高压变质带及其两期超高压变质作用的发现,揭示了中央造山带的形成还经历了板块汇聚边界洋壳/陆壳深俯冲至100km以上的地幔深处的两次壮观地质事件,使中央造山带成为全球造山带中最为精彩和不可多得的典型,与青藏高原一样,被国内外地学家们誉为当今中国地学研究的"瑰宝"。中国中央巨型复合造山带可以作为研究复合造山过程与复合造山动力学的重大地学问题的范例,重要的核心科学问题是:中国中央巨型复合造山带的早古生代和三叠纪陆块汇聚、碰撞造山过程以及中新生代陆内造山与周缘盆地互馈;两期高压-超高压变质带的时空关系、形成条件和洋壳/陆壳的俯冲-深俯冲与折返动力学机制;揭示和探讨中国中央复合造山带的长期活动性,造山作用的多期性和叠置性,造山热结构以及复合造山过程;洋壳/陆壳深俯冲、复合造山与大陆增生理论的创新。此外,中央复合造山带的研究对于金属矿产资源的开拓、周缘中新生代盆地含油气资源的战略前景以及现今南北中国的气候、环境、人文、地理、生态和灾害的制约提供新的科学依据与动力学背景。     

构造动力体制与复合造山作用——兼论三江复合造山带时空演化

构造动力体制是研究区域大地构造演化和成矿地质环境的基础,而造山带作为全球金属矿产资源集中产出的地带,同时保留了地球地质构造演化最为丰富的记录,因而是用来解剖不同构造动力体制及相关成矿环境和成矿作用的主要对象.板块构造源于大洋,描述和解释的是以水平运动为主导的板块构造导致的大陆边缘增生和大洋板块消失及与其相关的地质现象,其动力学体制称为大洋动力体制;大陆构造描述和解释的主要是大陆内部而不是边缘发生的以垂直运动(壳幔相互作用)为主导的的大陆物质增生和消失及其相关的地质现象,其动力学体制称为大陆动力体制;而洋陆转换则是水平和垂直运动相互耦合、共同作用的动力学体制,描述和解释的是洋陆转换及其相关的地质现象,可以将其称为转换动力体制.不同构造动力体制在全球范围内具有同区转承和异区并存特点.每一种构造动力体制都可以激发造山作用,因此,地球上同时存在着不同类型的造山作用和造山带,可以归结为俯冲造山(带)、碰撞造山(带)、伸展造山(带)和陆内造山(带)等完整反映造山带演化过程的4种类型.复合造山概念科学地描述了全球不同造山带的复杂性.它具有三种涵义,一是不同时期相同或不同类型造山带在空间上的复合(叠置);二是同一造山带在不同地质历史阶段、不同构造动力体制下造山作用的时间复合(叠加);三是同时具有时空复合特征的复合造山带.对三江造山带时空结构的解析表明,它是具有时空复合特征的巨型复合造山带的典型代表.     

甘肃北山造山带类型及基本特征

北山造山带经历多期次、多阶段的板块裂解－俯冲－碰撞－拼合的复杂地质演化历程，具多旋回复合造山的特色。通过对造山带构造单元的建立、古板块重建、原型盆地恢复、造山带结构、构造特征及造山机制和模式的研究，确定北山造山带类型为陆－增生弧碰撞造山带。     

当前造山带研究的几个重要问题

讨论了3个问题：（1）造山带的演化是全球大陆岩石圈演化的重要组成部分,大陆联而不合的现象是两拼接陆块与居间造山带未统一克拉通化的构造标志。造山带演化后期山根是如何消失的,以及它与两侧陆块的一体化过程等问题的研究应成为下一步探索的首选目标。（2）阿尔泰型碰撞造山带的提出具有普遍意义,此类由宽阔消减－增生杂岩组成的造山带,其地球动力学环境可能类似于今天的东南亚,与毗邻长命大洋盆地的复杂边缘海体系有关。（3）斜向会聚和碰撞必然导致平行造山带的走向滑动。应重视此类运动在造山带复杂变位中的作用。     

当代造山带研究中值得重视的若干前沿问题

当代造山带研究正从以往以阐明板块运动历史和板块边界相互作用为主，转向并进入到了阐明造山带岩石圈及其之下地幔系统中各层圈相互作用过程和动力学的新阶段，大陆动力学正成为造山带研究的主要指导思想。在这种形势下，造山带研究正围绕着下列前沿问题展开工作：（１）碰撞后的造山过程：拆沉作用、伸展垮塌和深变质岩剥露；（２）造山带之下地幔的结构和演化；（３）壳内软层的性质和动力学作用；（４）造山带地壳的精细构造和演化；（５）巨量花岗岩的成因和侵位动力学；（６）沉积作用与造山过程：根据沉积特征对造山过程、造山事件的恢复再造；（７）新元古代超大陆。     

大陆造山带基底岩块中的基性岩墙群研究——以南秦岭武当地块为例

基性岩墙群是大陆和大陆造山带内发育的特殊地质体,包含丰富的地球动力学信息。造山带内基底岩块是造山作用过程卷入造山带的外来或原地地块（陆块）,基底岩块中基性岩墙群的发育及其变形、变质特征,既为造山带内存在古老陆块和古陆块的裂离提供了证据,也为造山过程的构造动力学研究提供了重要信息。加强造山带基底岩块中基性岩墙群的多学科综合研究,对于探讨大陆造山带的形成、演化及其动力学过程具重要意义。     

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。     

胶东金矿成矿构造背景探讨

在编制1∶50万山东省大地构造相图基础上,通过对大地构造相研究显示：胶东微地块是经多期增生和碰撞而形成的,其漫长的板块构造演化明显具有阶段性。侏罗纪是该区板块构造演化史上的一个重要转换期,构造演化由原来的南、北分异转变为东、西分异,胶东地区NE向新生构造起了主要作用。胶东地区中生代有2次重要的碰撞造山事件,印支造山作用主要表现为扬子板块向华北板块俯冲,形成苏鲁高压-超高压变质带及同造山花岗岩及后造山高碱正长岩;燕山造山作用的大陆动力学环境起源于中亚-特提斯构造域向滨太平洋构造域转化和太平洋板块的俯冲,在胶东地区表现为3次造山和3次伸展。晚侏罗世造山早期玲珑片麻状花岗岩组合是区域构造挤压导致地壳增厚引起地壳重熔的产物,代表了大陆弧花岗岩特征;早白垩世造山中期郭家岭花岗闪长岩-花岗岩组合代表了造山期大陆弧花岗岩的特点;造山晚期伟德山闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩组合表现为大陆弧花岗岩,后造山A型崂山晶洞过碱性碱长花岗岩-正长花岗岩组合为大陆造陆隆升花岗岩与后造山花岗岩,代表燕山构造的结束。胶东地区构造-岩浆事件和金矿成矿作用受控于特提斯、古亚洲洋和太平洋三大构造域的相互作用,金矿形成的动力学背景是中生代构造体制转折和岩石圈减薄,起因与太平洋板块向华北板块的俯冲机制有关。     

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     

新生代板内造山作用研究--认识中国区域地质构造基本特征的关键

中国区域地质构造特征深受新生代初印度板块对欧亚板块陆陆碰撞的影响 ,原属显生宙不同时代构造单元拼贴的中国区域发生了普遍而强烈的构造叠加改造 ,导致板内造山作用。由作者新编的中国主要活动断裂构造图显示 ,印度板块的碰撞对中国地质构造演化的影响远比自中生代侏罗纪以来太平洋亚洲板块会聚造成的影响更为强烈。中国帕米尔山结东、西两侧的现今大陆动力环境差别巨大 ,其东侧的东移因遇太平洋板块向西俯冲而获得上冲的自由空间。阿尔金断裂带把中国西部分划为南、北断裂构造活动性质不同的两大构造域。有人否认板内造山作用是因为他们只承认经典的板块边缘造山带的存在。要改变这一观念深入研究板内造山作用及演化 ,综合分析造山带构造地貌、山体隆升扩展、与前陆盆地的耦合、陆相沉积建造序列、冲断推覆构造系及其匹配、壳源花岗岩侵位及深部地球物理场观测等是关键。中国是研究大陆拼贴地块区板内造山作用的理想区域 ,在这一地区从事研究可大大丰富大陆动力学的内涵 ,把地质构造综合成果及对演化规律的认识作为编制大地构造图新的重要要素 ,对理论研究与实际应用都有巨大意义     

大陆边缘增生造山作用

文章评述了增生造山作用的研究历史和进展,认为增生造山作用贯穿地球历史,是大陆增生的重要方式。用大陆边缘多岛弧盆系构造理解造山带的形成演化,提出巨型造山系的形成与长期发育的大洋岩石圈俯冲制约的两侧或一侧的多岛弧盆系密切相关。在多岛弧盆系演化过程中的弧 弧和弧 陆碰撞,弧前和弧后洋盆的消减冲杂岩的增生,洋底高原、洋岛/海山、外来地块(体)拼贴等一系列碰撞和增生造山作用形成大陆边缘增生造山系。大洋岩石圈最终消亡形成对接消减带,大洋岩石圈两侧的多岛弧盆系转化的造山系对接形成造山系的联合体。拼接完成后往往要继续发生大陆之间的陆 陆碰撞造山作用、陆内汇聚(伸展)作用,后者叠加在增生造山系上,使造山过程更加复杂。对接消减带是认识造山系形成演化的关键。大洋两侧多岛弧盆系经历的各种造山过程可以从广义上理解为一个增生造山过程。多岛弧盆系研究对于划分造山带细结构非常重要,是理解造山系物质组成、结构和构造的基础,并制约了造山后陆内构造演化。大陆碰撞前大洋两侧多岛弧盆系及陆缘系统更完整地记录了威尔逊旋回,记录的信息更加丰富。根据多岛弧盆系的思路对特提斯大洋演化提出新的模式,认为西藏冈底斯带自石炭纪以来受到特提斯大洋俯冲制约,三叠纪发生向洋增生造山作用,特提斯大洋于早白垩世末最终消亡。     

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。     

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。     

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。     

秦岭造山带岩石圈结构、演化及其成矿背景

造山带研究一直是地质科学的中心课题,数百年来建立了许多造山理论与研究方法,从地槽回返造山到板块俯冲碰撞造山。随着深部地质和大陆岩石圈研究的进展,80年代发现了陆内强烈变形和水平位移,提出了薄皮拆离滑脱构造、逆冲推覆构造、鳄鱼构造、韧性剪切带、多种伸展构造等等,表明大陆岩石圈并非简单刚性块体,而是纵横向极不均一,具有     

造山带火山岩浆作用

造山带火山岩石学研究的主要目的在于重溯造山带的构造－岩浆演化历史。纵观我国到至全球的大陆造山带形成－演化历史，一个造山带往往经历了古大陆裂解，洋陆转换，陆块拼合，碰撞，陆内伸展－盆山耦合和新构造隆升（陆内造山）等众多不同的构造演化阶段，这些不同的构造演化阶段和不同的构造环境均有特定火山岩浆民之相伴。因此，我们可以根据造山带形成－演化不同阶段火山岩浆作用的特点来重溯造山带的的构造－岩浆演化历史，并进而从更大尺度上加以对比，探索全球动力学乃至比较行星学等重大学问题。本文对造山带火山岩石学研究中的一些重要问题进行了讨论和评述，这些问题包括有：板块内部火册浆活动，离散板块边界上的火山岩浆活动，会聚板块边缘的火山岩浆活动。     

中国造山带研究的回顾和展望

本文简要回顾了20世纪50年代以来中国地质学家在研究显生宙陆（板）缘造山带或古大陆边缘造山带中所取得的进展：多数巨型造山系经历了多阶段古洋盆形成和消亡，陆块碰撞演化历史；离散大陆边缘多样性；洋盆产出环境和消减 迁移多样性。近20年来我国学者加强了造山带三维变形运动学研究，提出了多层次滑脱叠置构造，剖面上、平面上的楔入构造等重要新认识。最后指出中国大陆造山带今后研究热点和展望。     

南天山：晚古生代还是三叠纪碰撞造山带？

伊犁-哈萨克斯坦板块和塔里木-卡拉库姆板块之间的南天山造山带是‘中亚型造山带’的典型代表之一，经历了复杂的构造演化与地壳增生过程。传统上，它被视为华力西期褶皱带或晚古生代碰撞造山带。但近年来，部分学者提出它可能为三叠纪碰撞造山带。本文在综述南天山造山带的蛇绿岩、高压变质岩、花岗岩类等方面研究成果的基础上，讨论了其碰撞造山的时限。我国境内南天山西段碰撞造山可能开始于早石炭世（345Ma），结束于晚石炭世末（300Ma左右）。二叠纪时期，南天山至整个中亚地区进入后碰撞演化阶段。现有资料证实南天山为一晚古生代碰撞造山带，并非一三叠纪碰撞造山带。     

板块聚合活动带及其研究

板块构造观的中心思想是；全球构造和地壳演化由岩石圈板块相互作用而引起，不存在构造作用的全球共同时空性。大陆造山带是古板块构造研究的重要区域，研究时应首先区别出稳定和活动两类不同的地壳构造类型，分别针对其特点进行侧重不同的研究。板块聚合活动带的重点问题是：（１）识别和研究夹杂其中的构造块体；（２）区分和恢复次级聚合活动带；（３）复原次级聚合活动带中不同性质地质体的原始状态。板块聚合活动带研究是从其组成的物质基础（沉积、岩浆建造）和变形动力学着手，综合生物古地理、大陆边缘沉积学、古地磁、地球物理等学科的成果，总结构造演化规律，建立具体板块聚合活动带的地质演化模式。     

造山带火山岩研究

造山带火山岩石学研究的主要目的在于重溯造山带的构造－岩浆演化历史。纵观我国以至全球的大陆造山带形成、演化历史，一个造山带往往经历了古大陆裂解、洋陆转换、陆块拼合－碰撞、陆内伸展－盆山耦合和新构造隆升（陆内造山）等众多不同的构造演化阶段，这些不同的构造演化阶段和不同的构造环境均有特定火山岩浆作用与这相伴。因此，可以根据造山带形成、演化不同阶段火山岩浆作用的特点来重溯造山带的构造－岩浆演化历史，进而从更大尺度上加以对比，探索全球动力学乃至比较行星动力学等重大科学问题。本文对造山带火山岩石学研究中的一些重要问题进行了讨论和评述，这些问题包括：板块内部火山岩浆活动、离散板块边界上的火山岩浆活动、会聚板块边缘的火山岩浆活动。