大别—苏鲁超高压—高压变质带伸展构造格架及其动力学意义

构造分析结合变质作用PTt轨迹和同位素年代学资源指出，现今观察到的大别－苏鲁超高压－高压变质带区域构造框架，主要是在印支期中－朝与扬子克拉通斜向碰撞及超高压－高压变质作用期后伸展体制下形成的（200－170Ma)。构造样式类似于北美科迪勒拉型变质核杂岩并发育多层低缓角度地壳尺度的伸展拆离带。几何形态表现为大型穹窿或小型穹窿群。区域伸展构造叠加于先期碰撞或挤压构造之上，控制了超高压和高压变质岩石的空间分布。大规模的近水平韧性伸展流动，是在超高压－高压变质岩石从地幔深处折返到中、下地壳层次及角闪岩相环境下发生的。广泛的减压部分熔融作用反映的壳－幔动力学过程和地壳热结构的变化，是促使造山带从挤压体制向伸展体制转换的因素之一。证明造山带尺度的地壳伸展和薄化作用，在超高压和高压变质岩石折返到地表动力学过程中，曾起过重要作用。     

大陆下地壳流动:渠流还是层流?

大量的地质、地球物理、地球化学、实验和模拟资料证明大陆岩石圈存在壳内流层,目前创建了渠流和层流两种假说来解释大陆下地壳的流动规律和流动机理。渠流模式是指厚地壳、高地势的造山带或高原中、下地壳低粘度物质在地貌负荷的侧向压力梯度或剥蚀作用驱动下从山根向外侧向扩张。笔者在研究青藏高原的基础上于1992年提出的层流模式是指在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)底辟上隆的热动力及其相关的重力驱动下的盆山地壳物质循环系统,盆地热软化下地壳物质在重力作用下顺层流向相邻的山根,盆地地壳减薄,造山带地壳加厚,加厚的下地壳部分熔融物质带动深层变质岩向上运动,热-重力派生的垂直主应力形成热隆伸展的变质核杂岩和低角度拆离断层,隆升的山体在重力势能作用下侧向扩张,盆山边界形成逆冲推覆和滑覆构造,同时遭受强烈的剥蚀作用,造山带源粗碎屑沉积物快速堆积在盆缘受下地壳拖曳的壳内有限俯冲坳陷带内。渠流构造和层流构造在大陆板内变形、中下地壳韧性挤出、造山带的挤压和伸展同步转换、中深变质岩的韧性变形及剥露过程、部分熔融及岩浆活动等方面存在相似之处,但是,在发育背景、产出部位、流层边界、流层规模、流动型式、流动体制、流动方向、流动物质、流动效应、流动时间、驱动力等方面存在本质的差异。渠流构造基本上可作为层流构造时空结构中的一个组成部分,层流的驱动力是热能和重力,而不是地表剥蚀作用和山体负荷作用。从全球角度来看,层流只是地球多级物质循环流动系统的一个组成部分。     

造山后伸展构造研究的最新进展

本文综合介绍和比较分析了全球范围内不同时期造山带中的伸展构造样式；地壳尺度的拆离带或低角度正断层的性质、几何学和运动学；拆离带下盘变质核杂岩的抬升机理及其中各种韧性组构的成因和发展演变；后造山伸展塌陷过程中的岩浆活动和热演化；伸展平行褶皱的成因和构造几何学；后造山伸展盆地的形成过程；造山带地球物理剖面解释和岩石圈动力学；后造山伸展构造的物理和数字模拟等方面，当前开展的主要研究内容、研究方法和趋势。     

喜马拉雅碰撞造山过程：变质地质学视角

本文从变质地质学视角出发，介绍了喜马拉雅造山带的研究意义、地质概况和近年来作者在喜马拉雅碰撞造山过程研究中的进展。喜马拉雅造山带是威尔逊旋回中陆陆碰撞造山带的典型代表，从中揭示的大陆碰撞造山过程、规律及效应，可为探索地球从古至今的碰撞造山带演化研究所借鉴。其中，大陆碰撞造山机制的研究是其核心内容。大陆碰撞造山机制存在临界楔和隧道流两种端元模型之争，其分别对造山带核部高级变质岩折返的P T t轨迹和时空演化序列进行了不同的预测。上述争议可通过研究喜马拉雅核部高级变质岩（高喜马拉雅）的P T t轨迹和折返过程来限定，据此可将喜马拉雅碰撞造山过程划分为三个演化阶段。阶段一：60～40 Ma，软碰撞期，造山带地壳加厚至约40 km并发生小规模部分熔融，这些早期地壳加厚记录大多已被剥蚀，零星保存于前陆飞来峰和北喜马拉雅片麻岩穹隆中；喜马拉雅山从海平面以下抬升至>1000 m。阶段二：40～16 Ma，硬碰撞期，造山带地壳加厚至60～70 km，发生大规模高级变质和深熔作用，高喜马拉雅内部的三个次级岩片沿着“原喜马拉雅逆冲断层”、“高喜马拉雅逆冲断层”、“主中央逆冲断层”顺序式向南挤出，形成了现今喜马拉雅造山带的核部主体，地壳堆叠使喜马拉雅山快速隆升至≥5000 m。阶段三：16～0 Ma，晚碰撞期，造山带山根榴辉岩化发生局部拆沉，但大陆汇聚仍在持续、造山带尚未发生垮塌，小喜马拉雅折返、前陆盆地形成，喜马拉雅山达到和维持现今平均高度~6000 m。因此，喜马拉雅生长过程的一级次序是顺序式向南扩展的，受控于临界楔模型，而隧道流只起次级作用。山根深部热流过程对造山带的地壳结构和地表高程有巨大的改造作用。未来对喜马拉雅造山带的变质地质学研究可能存在以下几个关键科学问题：① 喜马拉雅极端变质作用与重大碰撞造山事件的关联；② 喜马拉雅稀有金属成矿与接触变质作用的关联；③ 喜马拉雅变质脱碳作用与大陆碰撞带深部碳循环和通量。     

紫苏花岗岩成因及构造意义

紫苏花岗岩主要以地壳增生作用、玄武岩底侵地壳熔融、构造增厚地壳熔融、地幔下陷增厚地壳熔融几种方式形成，但紫苏花岗岩化与深层次韧性构造变形具有密切的成因关系。无论是缺乏流体(脱水熔融)还是存在流体(富CO2)的热作用都表明，从地壳岩石形成紫苏花岗岩需要低H2O环境。熔融作用高级阶段导致紫苏花岗岩和紫苏花岗岩-花岗岩杂岩的产生，这些条件可能在玄武质岩浆侵入下地壳提供热源的带中最常见。A型紫苏花岗岩形成的重要因素是共生流体相的成分，通常与非造山和造山后构造背景相关。造山带紫苏花岗岩化与深层次韧性剪切变形，特别是与造山作用过程的减压抬升揭顶作用具有密切关系。     

龙门山后山震旦系—古生界变形变质作用:松潘-甘孜造山带中生代伸展垮塌下的中地壳韧性流壳层

中生代早期造山作用使松潘-甘孜地区地壳厚度加厚到约50~60km,因而随即经历了大规模区域性地壳伸展和减薄作用,然而迄今为止,对伸展和减薄事件的形成和发育机制还缺少深入了解。通过对龙门山前陆逆冲带腹陆地区,特别是其中发育的变质核杂岩及伸展变质穹隆体的详细构造解析,发现震旦系—古生界中普遍发育各种形式的顺层韧性流变构造,如韧性剪切带、透入性顺层面理及矿物拉伸线理、糜棱岩化及绿片岩相—低角闪岩相变质作用,并在龙门山北、中和南段造成大规模和不同程度的地层构造缺失或减薄;韧性流变构造流变方向在龙门山北段指向南或SSE,中、南段则指向SE;对志留系茂县群变质作用温压条件进行估算,其温度变化范围为265~405℃,压力变化范围为0.31~0.48GPa,代表了中地壳韧性流壳层(middle crustal ductile channel flow)的形成条件;前人用39Ar/40Ar和SHRIMP锆石U-Pb等方法对这一套区域动力变质岩石变质年龄的时代限定为190~150Ma,与中生代早期造山后板内伸展减薄事件相匹配。因此表明造山作用加厚地壳在中地壳层次以大规模韧性流变变形和变质作用对地壳厚度进行了调整,相对于上地壳层次变形和变质作用而言,中地壳韧性流壳层是松潘-甘孜造山带伸展和减薄的主要原因。在区域上如果消除新生代松潘-甘孜高原加厚和相对上扬子地块逆时针旋转的影响,中生代韧性流壳层流变方向总体为SSE或向南,因此代表南秦岭造山作用后的板内演化阶段,并且是造成松潘-甘孜造山带伸展垮塌的主要原因。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带中段核部杂岩中基性麻粒岩的发现及构造意义

举世瞩目的喜马拉雅造山带隆升幅度大、剥蚀作用强、构造活动新 ,至今为止 ,只是在该造山带东西 2个构造结 (帕米尔地区和南巴迦瓦地区 )中发现了下地壳深变质岩 .近期笔者在 1∶2 5万定结幅区域地质调查中首次发现喜马拉雅构造带中段曲当—康几一带的前寒武系聂拉木岩群中具有强烈塑性变形和多期退变质的基性麻粒岩 ,这对于研究喜马拉雅造山带的地壳物质组成、下地壳流变状态、陆内造山过程和构造隆升机制等均具有十分重要的意义 .位于喜马拉雅造山带核部的聂拉木岩群基底变质杂岩主要由黑云石英片岩、石英片岩、黑云母片岩、石英岩、大理…     

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。     

超越板块构造——我国构造地质学要做些什么?

对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务      

再论大陆构造与动力学

采用大陆构造时空动态相关分析法，对大陆构造进行系统的分层，分块，分阶段域构造解析，认为包括隆块，陷块和旋块等基本类型的断块构造具有不同的物质成分，变形强度，流变状态的层状构造是大陆构造的基本型式。在构造活动期间层流隆陷构造系统发生大规模的物质行，构成动态的循环体系，大陆地壳下部层圈以热动力作用为主，造成粘性热流物质和韧性固流物质沿着壳内流层从幔隆区流向拗区；上部层圈以应力作用为主，与下地壳层流相关     

大陆板内盆山耦合及盆山成因——以青藏高原及周边盆地为例

摘要：大陆造山带与沉积盆地之间具有十分密切的内在联系,空间上相互依存,物质上相互补偿,构造上相互作用,时间上同步演化。这些内在联系体现在统一的形成机制上:大陆造山带和沉积盆地是在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)上隆的热动力作用下,地壳由盆向山侧向流动,导致盆山地壳物质发生循环运动。青藏高原与周边盆地的耦合作用十分典型。青藏高原不是印度板块与欧亚板块碰撞的结果,而是形成于下地壳流动驱动的板内盆山作用。青藏高原板内盆山耦合可分为两个阶段:(1)板内造山成盆阶段,表现为180～120 Ma→65～30 Ma→23～7 Ma从青藏高原北部和东部盆山系统→青藏高原中部盆山系统→青藏高原南部盆山系统有序迁移,以构造隆升、水平运动、地质作用和大规模板内金属成矿为特征;(2)均衡成山成盆阶段,表现为从36 Ma开始,青藏高原整体快速隆升和周边沉积盆地边缘坳陷带巨厚的磨拉石沉积,以36 Ma B.P.、25 Ma B.P.、18~12 Ma B.P.、 08 Ma B.P.和015 Ma B.P.等一系列脉动式快速隆升、垂直运动、地理作用和水系 环境变化为特征。大陆板内盆山构造演化经历从伸展构造向挤压构造的转换,伴随盆地主动作用转变成造山带主动作用。大陆下地壳流动和盆山耦合形成非安德森式的低角度拆离断层、波状起伏逆冲断层和异常共轭关系走滑断层。     

燕山陆内造山作用的深部制约因素

中生代燕山陆内造山带是在克拉通软弱带上发育起来的。陆内造山作用受到深部条件的制约是与陆缘造山的主要区别。深部制约表现在:(1)继承性的构造活动;(2)断块的差异升降;(3)主动裂谷盆地演化;(4)岩石圈剧烈的构造变动。其中,岩石圈剧烈的构造变动和主动裂谷盆地演化直接受制于上地幔的影响,而断块差异升降是深部作用的间接反映。继承性的构造活动贯穿于燕山运动各个时期,其表现形式可以不同。这些深部影响因素随着时间是有变化的,存在交叉叠置,但是构造-岩浆活动的深度总的来说趋于越来越浅。与其他陆缘、陆间造山带对比,可以看到深部热体制调整在燕山陆内造山作用中是最重要的因素。陆内造山作用是上部地壳对岩石圈不同深度层次剧烈变动的响应,地壳以及岩石圈的加厚和随后的变薄是其实质性的构造过程,不仅导致岩石的变形,而且也引起了山脉的隆升。     

龙门山晚新生代均衡反弹隆升的定量研究

龙门山位于青藏高原东缘与四川盆地的交接部位,是青藏高原周边山脉中地形梯度变化最大的山脉,其隆升过程和机制一直是国际地学界关注的焦点。晚新生代经过大量的滑坡、泥石流等快速剥蚀作用,龙门山的高程却不断升高。讨论了龙门山构造隆升的3种地球动力学机制,即下地壳通道流机制、地壳挤压缩短变形机制、地壳均衡反弹机制。晚新生代龙门山的隆升与剥蚀引起的均衡反弹作用相关,剥蚀作用使得地壳岩石逐步被移去,剥蚀区重力损失,岩石圈或地壳卸载作用导致山脉顶峰的隆升。结合数字高程模型数据研究表明,巨大地震的长期同震构造变形以及滑坡、泥石流等引起的快速剥蚀所导致的地壳均衡反弹,可能是龙门山晚新生代构造隆升的地球动力学新机制。龙门山地区现今高程受构造作用与剥蚀引起的均衡反弹作用的共同影响,其中剥蚀引起的均衡反弹作用对龙门山隆升的影响贡献率约占30%。     

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。     

山系的形成与板块构造碰撞无关

本文根据对中国重要蛇绿岩带的观察,并参考大量国内外文献,对板块构造学说的造山模式提出了否定意见,认为古老山系和现代山系的形成都与板块构造碰撞无关,并提出大陆内部山系形成与盆地形成研究的必要性。     

大洋岩石圈拆沉与大陆下地壳拆沉：不同的机制及意义——兼评“下地壳＋岩石圈地幔拆沉模式”

拆沉作用(delamination)是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的:(1)拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆下地壳拆沉仅仅限制在下地壳,不包括岩石圈地幔。(2)拆沉的动力不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲引起的,是地幔对流的产物,因此是一种快速的主动的拆沉;而下地壳拆沉是由于下地壳加厚使下地壳密度增加引起的,还要求其下刚性的岩石圈地幔转变成塑性的软流圈地幔才有可能发生。因此下地壳拆沉要克服许多阻力才能实现,使拆沉成为一个漫长的过程,是慢速的和被动的拆沉。(3)拆沉的过程不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲触发的,俯冲导致碰撞,大洋岩石圈从根部断裂,拆沉进入地幔。大陆下地壳拆沉由地壳加厚开始,使下地壳转变为榴辉岩相;随后,岩石圈地幔减薄,直至全部转化为软流圈地幔;下地壳发生部分熔融,形成大规模的(埃达克质)岩浆,使下地壳榴辉岩的密度大于下伏的地幔,从而引发拆沉。大陆下地壳拆沉不大可能是整体进行的,可能是一块一块地被蚕食、被拆沉的。(4)拆沉后的效应不同。大洋岩石圈地幔拆沉,使热的软流圈地幔上涌,从而引发了一系列地质效应:如岩浆活动、地壳抬升、构造松弛以及随后的造山带垮塌等。而下地壳拆沉只引起地壳减薄,高原和山脉垮塌,并不伴有大规模的岩浆活动和地壳抬升等过程。(5)拆沉与岩浆活动的关系不同。主动拆沉导致大规模岩浆活动,而被动拆沉是在大规模岩浆活动的基础上开始的。此外,文中还对"下地壳 岩石圈地幔拆沉"模式提出了质疑,认为该模式有许多难以理解的问题和太多推测的成分,而且与现在保存的地质事实不符。     

Deformation of the Caledonide lithosphere of northwest Scotland

An interpretation of the MOIST seismic reflection profile along the north coast of Scotland has shown the pattern of deep crustal structure across the margin of the Caledonian orogen with the Hebridean cratonic foreland to the northwest. It is proposed that the lower crust of the orogen is characterised by a suite of easterly dipping thrusts that divide it into flakes that were imbricated during lateral compression of the lithosphere. The effects of concomitant and subsequent uplift and erosion led to the removal of the major part of the upper crust within the orogen so that the present crust and Moho are largely the relics of the Caledonian lower crust. As time progressed, the thrust front encroached further into the foreland and cut down to a basal décollement at successively deeper levels. This behaviour is explained as a consequence of the response of the brittle-ductile transition to changing the temperature regime, rock composition and strain rate as the orogeny proceeded. Palinspastic reconstructions of the whole lithosphere illustrate the process. Following the compressional phase of the orogeny, uplift led to initiation of extension and the reactivation of the thrusts as normal listric faults. Rotation of basement blocks gave rise to wedge-shaped sedimentary basins.