大别山碰撞造山带的构造模型及其地质演化

在大别山碰撞造山带东段可以划分出北淮阳地块、岳西地块、四望地块３个构造单元。岳西地块中前寒武纪地质体普遍遭受过高压变质作用，构成一个高压—超高压变质地块的“核”，其上、下盘则是低压变质或未变质地块的“壳”，在空间上呈现出一种“夹心饼”式构造格局。高压变质地块上部边界的正断层和下部边界的逆断层是其“挤出”抬升机制的直接标志。大别山造山带“夹心饼”式构造模型的形成与古生代时期扬子板块向中朝板块的俯冲作用及中生代时期两大板块碰撞并快速抬升作用密切相关     

北大别罗田榴辉岩的原岩性质:微量元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学证据

近20年来,大别山造山带,因含柯石英和金刚石的超高压岩石的发现以及出露有大陆俯冲与碰撞过程中形成的不同构造岩石单位,一直是国内外的研究热点地区.其中,大别山超高压变质带由北大别杂岩带、中大别含柯石英超高压变质带和南大别低温榴辉岩带等三个不同的岩片组成.     

大别山-苏鲁碰撞造山带构造几何学、运动学和岩石变形分析

按照构造几何学特点和运动学特征我们把大别山-苏鲁造山带的分为三个构造单元:南部,中部和北部。造山带南部为一套构造堆叠体系;中部为一个混合岩穹窿,浅变质的砂岩、板岩和片岩构成了大别山-苏鲁造山带的北部构造单元。造山带南部的构造堆叠体系主要由前陆褶皱带构成:未变质的新元古代-早三叠世的沉积地层;由“宿松群”北部和苏北地区的“海州群”构成的高压变质岩石单元及含柯石英和金刚石的超高压变质岩石单元。造山带中部的混合岩穹隆由大别山地区的罗田穹隆和苏鲁地区的莱西-栖霞穹隆构成。同样大别山北部的浅变质“佛子岭-卢镇关群”和胶东地区浅变质的“蓬莱群”构成了造山带北部的构造堆叠体系。同时大别山和苏鲁两个构造地体均经历了相似的多期构造变形:沿 NW-SE 向矿物拉伸线理发育的上部指北的剪切变形代表着造山带主变形期的变形;早期向南逆冲的韧性剪切变形和沿中部混合岩穹隆边缘发育的重力滑脱变形体系,后者代表了混合岩穹隆形成时的垂向缩短作用。正是由于构造几何学和多期变形的可对比性决定了这两个变质地体具有相同的地球动力学背景。     

前言

<正>变质岩和岩浆岩是造山带的主体,常常占据造山带的核心部位,其变质作用和岩浆作用记录有造山带构造热演化的重要信息,造山带变质岩和岩浆岩的研究是揭示造山作用机制及深部动力学过程的“钥匙”。本专辑以“造山带的变质作用、岩浆作用及构造热演化”为主题,系统收录了13篇论文。专辑论文不但论述和研究了秦岭造山带、喜马拉雅造山带、“三江”造山带、祁连造山带、柴达木北缘及西缘等典型造山带与俯冲、碰撞及后碰撞造山作用有关的变质及岩浆作用,     

胶南—威海造山带研究进展及重要地质问题讨论

胶南－威海造山带基底主要由新元古代变质花岗岩组成，另有少量变质表壳岩，浅变质碎屑岩，基性－超基性岩及榴辉岩，变质花岗岩可分为同造山花岗岩及后造山花岗岩，造山带之上曾经有过古生代盖层，造山带中侵入有三叠纪闪长岩及花岗岩体，在榴辉岩及其围 中发现了许多高压，超高压变质矿物；确认高压，超高压变质作用分早期的超高压榴辉岩相变质作用和晚期的高压绿片岩相变质作用；变质地层，超镁铁质岩及部分片麻岩等围岩与榴辉岩经历了相同的超高压变质作用，大部分花岗质片麻岩是在超高压变质作用发生后或发生过程中侵入榴辉岩中的，苏鲁造山带是一条以韧性剪切带为格架，穹窿构造，褶皱构造相伴随的“无山”的造山带；造山带可分为南，北二部分，北带主体属于华北板块南缘带，而南带主体则属于扬子板块北缘带。南，北带的界线大臻与连云港－嘉山断裂及近岸断裂一致，造山带南界与响水－淮阴断裂一臻，北界位于五莲－王台－朱吴－牟平一线，西侧被郯庐断裂带切割。     

大别山低级变质岩的构造背景

大别山南北两侧的浅变质岩是碰撞造山以前洋壳俯冲造山阶段的重要组成部分。木兰山片岩或张八岭群是俯冲的洋壳;苏家河群、信阳群和佛子岭群是由洋壳俯冲形成的海沟沉积,并因俯冲过程中的前进变形而形成增生楔;杨山煤系和梅山群是石炭纪弧前盆地沉积,并因俯冲过程中的前进变形而被增生楔逆掩。宿松群是扬子大陆被动边缘沉积,不是俯冲造山带的成员。因洋壳俯冲形成的弧和弧后盆地可能已被新生界沉积物掩盖。高压—超高压变质带是碰撞造山后期从深部折返的外来体。高压—超高压变质带正好处于洋壳和增生楔之间,破坏了早期洋壳俯冲造山带的完整性,使得洋壳俯冲造山阶段的特征被破坏,因而不易辨别。俯冲造山阶段应为奥陶纪到泥盆纪,碰撞造山阶段应从二叠纪开始。     

大别造山带加里东期高压超高压变质作用的确定及其意义

文中综述了对大别造山带高压超高压变质作用形成时代的 3种观点。重点从高压超高压变质作用同位素定年技术、方法的完善与更新和大别造山带早古生代区域地质构造背景两个方面论证了大别造山带加里东期高压超高压变质作用的存在 ,得出了大别造山带高压超高压变质作用主要为加里东期的结论。这一认识对揭示世界一些大型造山带构造演化规律、研究中国加里东期区域构造格局和在大别造山带及邻区寻找金刚石、金红石、各种宝石、金、铜等矿产都有积极的意义。     

大别山造山带与安徽沿江中新生代盆地的盆山耦合关系

安徽沿江中新生代盆地位于大别山造山带南缘，为先挤压、后伸展形成的叠合盆地，是探讨扬子板块陆内深俯冲—大别山造山带隆起与中、下扬子盆地沉降的耦合关系的理想场所。在早中生代，大别山为华南和华北大陆碰撞造山带，华南地壳向深处俯冲并承受超高压变质作用，超高压变质岩不断向上折返，沿江坳陷具有前陆盆地性质，盆地充填有晚三叠世—中侏罗世磨拉石层序；在晚中生代，在中国东部整体的拉张背景下，大别山变质带完全折返上隆，处于变质核杂岩隆升状态，而沿江坳陷具有裂陷盆地性质，充填有晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古近纪两个红色碎屑构造层序，起因于地壳拆沉而产生的均衡隆升和伸展断陷的构造耦合。     

大别山碰撞造山带的地球动力学

大别山碰撞造山带的形成和其中超高压变质岩的形成折返具有统一的动力学过程。对大别山超高压变质岩形成 -折返的研究表明 ,大别山的超高压变质作用是冷大陆地壳被前导洋壳下拽而持续俯冲的结果。超高压变质岩的折返是多阶段的。第一阶段 (2 30～ 2 10Ma)在低地温梯度 (约10℃ /km)下发生同俯冲折返 ;第二阶段 (2 10～ 170Ma)的折返由深俯冲板片的断离引发 ,浮力开始起作用 ;第三阶段 (170～ 12 0Ma) ,以区域性岩浆活动、穹隆伸展构造活动和深剥蚀沉积为特征。从分析超高压变质岩的形成折返过程入手 ,以侏罗纪末作为时间参照点 ,以合肥盆地的侏罗系顶界作为当时的地理参照点 ,根据不同岩石单元中岩石的形成深度和碰撞造山中的位移状态 ,可把大别山碰撞造山带划分为原位系统、准原位系统、异位系统和热穹隆改造系统等结构单位。陆陆碰撞造山带形成的物理学前提是俯冲陆壳物质的低密度 ,而最终形成造山带的直接动力学过程则是深俯冲板片的断离及其引发的一系列近垂向运动的地质过程。     

超高压——高压剪切带

超高压－高压剪切带是大陆碰撞造山过程中变质－变形分解作用形成的一类特殊的剪切带。剪切带内的构造以含柯石英、金刚石等超高压－高压矿物的榴辉岩、面理化超基性－基性岩、片麻岩、大理岩为特征，具有复杂的变形组构和变形历史。最终形成布丁－基质或残斑－基质结构。深入研究超高压－高压剪切带的几何学、运动学和流变学特征，对分析超高压－高压变质岩石的形成－折返过程及碰撞造山动力学，具有重要的实际和理论意义。     

两条不同类型的HP/LT和UHP变质带对祁连-阿尔金早古生代造山作用的制约

在祁连-阿尔金造山带的南北两侧,分别出露有北祁连-北阿尔金HP/LT变质带和柴北缘-南阿尔金UHP变质带。北祁连-北阿尔金HP/LT变质带主要由蓝片岩、低温榴辉岩和高压变沉积岩所组成,榴辉岩形成的温压条件为420～570℃和2.0～2.5GPa,形成时代为510～440Ma。含硬柱石榴辉岩和含纤柱石高压变沉积岩的存在显示洋壳俯冲把大量水带到地幔深处。与HP/LT变质带伴生的早古生代蛇绿岩、俯冲增生杂岩、岛弧、弧后盆地等显示北祁连-北阿尔金为典型的早古生代增生造山带。柴北缘-南阿尔金UHP变质带由榴辉岩、石榴橄榄岩、高压麻粒岩及具有陆壳性质的正副片麻岩所组成,它们遭受了超高压变质作用(T700℃,P2.8GPa),UHP变质时代为500～420Ma,榴辉岩的原岩时代为750～850Ma,形成于新元古代的大陆裂谷环境。野外地质关系、岩石学及年代学研究显示柴北缘-南阿尔金HP-UHP变质带为大陆深俯冲作用的产物。在柴北缘-南阿尔金UHP变质带中,超高压榴辉岩和高压麻粒岩同时形成在不同的构造热环境中,构成大陆俯冲及碰撞造山带中的"双变质带",同时也显示柴北缘-南阿尔金造山带具有典型碰撞造山带的特征。祁连-阿尔金造山带南北两侧几乎同时发生增生造山作用和碰撞造山作用,构成由不同造山类型所组成的复合造山带。南北两侧的HP/LT变质带和UHP变质带以及可能存在的不同类型双变质带制约了祁连-阿尔金造山带早古生代的造山性质、造山类型以及造山机制。     

桐柏-大别造山带加里东期构造热事件及其意义

桐柏－ 大别造山带是多旋回发展的复合造山带,至少有晋宁期、加里东期和印支期三个造山旋回。加里东旋回结束洋壳发展历史,经历了广泛的区域变质作用和局部强烈的高压超高压变质作用,具有划时代意义。桐柏－ 大别造山带加里东期具小洋盆、微古陆、多岛海古地理面貌,总体向北俯冲,最终形成陆 陆碰撞造山带。进一步可划分为三个各具特色的单元：北淮阳构造带是一个板块碰撞混杂带;中间隆起区相当于岛弧性质,但它部分地段曾一度伴随小洋盆俯冲至深处,形成高压超高压变质带;随应褶皱带为大陆裂谷性质,并具某些弧后盆地特征。它们共同构成了大陆造山带复杂的内部结构构造特征。桐柏－ 大别造山带向东被后期的郯庐断裂所截;向西与秦岭造山带相连。通过区域地质和古地磁对比,加里东期秦岭造山带开裂规模更大,蛇绿岩更发育,构成一个向西开口的喇叭形;碰撞时大别造山带先碰,然而逐渐向西迁移     

大别山超高压变质带的大地构造框架

依据岩石学、地球化学、同位素年代学的新资料,对大别山造山带研究中诸如蛇绿混杂岩、碰撞时代、超高压变质岩与围岩的关系、俯冲极性等问题进行了论证,指出大别山超高压变质带是中朝陆块与扬子陆块间碰撞造山的产物。在三叠纪发生的陆－陆碰撞中,扬子陆块向北俯冲至华北陆块之下,但至今尚无发现残存的蛇绿混杂岩,碰撞时缝合带的位置被已经折返出露地表的南大别碰撞杂岩带所取代。     

秦岭造山带是印支碰撞造山带吗?

国内外一些学者认为秦岭是一个印支碰撞造山带.但迄今为止,秦岭尚未发现三叠纪或古生代延续到三叠纪的洋盆存在的任何痕迹.秦岭泥盆系-三叠系为滨、浅海相沉积,没有远洋沉积,更没有镁铁质和超镁铁质岩石及与之密切相关的放射虫硅质岩组成的蛇绿岩套.泥盆系与下伏地质体之间有一个清楚的区域性角度不整合.商丹断裂并不是印支期,而是加里东期的板块缝合带;其两侧,中朝板块南缘和扬子板块北缘均有十分清楚的加里东造山作用的记录.沉积于扬子板块北缘的中上泥盆统刘岭群的放射性铅同位素组成与北秦岭相近,碎屑锆石年龄谱系亦证明其物质主要来自中朝板块南缘的北秦岭造山带.所谓勉略印支缝合带中的勉略和三里岗蛇绿混杂岩中的镁铁质岩,同位素测年均为元古代之产物,后者又被南华系-震旦系沉积覆盖.所谓勉略缝合带,实为一区域性大断裂带.早古生代,其北侧属扬子板块北部被动边缘;南侧为扬子板块核心部分的扬子准地台(小克拉通).所以,秦岭的印支造山作用,并不是洋盆消失后的陆陆碰撞造山作用,而是海盆消失后的中朝与扬子2个小陆块间逆冲-叠覆造山作用.作为秦岭东延的大别山超高压变质带被认为是秦岭印支碰撞造山的重要证据之一,但大别山超高压变质岩是在造山作用过程中动态超高压条件下形成的,仅用简单的静岩压力来计算其形成深度,显然是不符合实际情况的.野外地质观察、构造地质学、变质岩石学、同位素地质学、地球化学、地球物理学以及物理实验等方面的实际资料和研究结果均说明超高压变质作用并不是在上地幔而是在地壳内进行的.南秦岭-大别山的地壳构造层次,上地壳自上而下依次为:未变质的沉积岩层、绿帘-蓝片岩层、高压变质岩层、超高压变质岩层;下地壳为未卷入超高压变质作用的麻粒岩相-高角闪岩相变质杂岩.含柯石英的超高压单位只是位于上地壳下部的厚约10～12km的席状构造岩片.初步认为上地壳这一从低压到高压再到超高压的构造系统,是印支造山期间,南秦岭-大别山的上地壳以下地壳顶部为主剪切滑动面,多层次剪切作用造成的.上地壳下部的超高压变质岩,则可能是强烈剪切引起的频繁地震的震源区瞬时超高压作用的结果.     

大别山超高压变质岩形成深度的同位素限制

大别山超高压变质岩形成深度是各国地质学家十分关心的问题。它不仅影响对碰撞造山带形成机制和演化过程的认识,而且影响对地球深部状况及地球动力学的研究。该文对大别山超高压变质岩已有同位素资料进行了分析与讨论。大别山榴辉岩的ε_Nd为-6.2~-17,ε_Sr为18~42,且显示明显的Nd同位素的不平衡现象。大别山榴辉岩的氧同位素组成研究表明,这些榴辉岩的原岩在超高压变质前,不同程度地与贫18O的大气降水(或海水)发生过氧同位素交换,且在超高压变质过程中依然保留了这些痕迹。除一个样品外,大别-苏鲁地区的榴辉岩的3He/4He比值都落在0.79×10-7~9.35×10-7范围内,显示陆壳岩石来源He的重要贡献。所有Sr-Nd、O和He同位素研究均表明:超高压变质岩保存着表壳岩石原岩的同位素特征,而未显示变质时受到地幔物质的明显影响。对于超高压变质岩的上述同位素特征,有人认为是由于大别山造山带俯冲和折返的速度太快造成的。由于造山带俯冲和折返的速度太快,表壳岩石原岩变质时来不及与地幔物质发生交换,故没有留下地幔物质参与的痕迹。该研究认为这种解释有些勉强,因为大别造山带俯冲和折返时间至少需要15Ma.在如此长的时间内,在100多公里地幔深处高于700℃的高温下发生超高压变质作用,表壳岩石原岩不可能不与地幔物质发生同位素交换。相反,如果认为大别山超高压变质岩就在地壳内形成,则大别山超高压变质岩同位素的所有特征就很好解释了。      

中国中央造山带内两个超高压变质带关系

中国中央造山带内至少发育两个超高压变质带,一个是南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,超高压峰期变质年龄为早古生代(500～400 Ma),代表扬子与中朝克拉通间的深俯冲和碰撞带;另一个是研究程度较高的大别-苏鲁超高压和高压变质带,峰期变质年龄主体是三叠纪(250～220 Ma),代表扬子克拉通内部的陆内大陆深俯冲和碰撞带。对东秦岭看丰沟及香坊沟的变质岩片详细岩石学和构造学研究以及先期造山带尺度的构造、岩石和年代学研究资料分析证明,南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,向东不能与大别-苏鲁超高压和高压变质带的任一部分相连,包括南大别和西北大别超高压及高压变质岩石。相反,大别-苏鲁超高压及高压变质带,向西经桐柏山,横过南襄盆地延伸到南秦岭的西峡及商南一带。仅在东秦岭-大别山范围内,两个超高压变质带分别位于南丹断裂系南北两侧,沿造山带近平行延展,之间被一系列以断裂或剪切带为边界的岩石构造岩片相隔,不能构成横贯中国中部统一的巨型超高压变质带。任何有关中国中央造山带构造格架及构造演化模型的建立,均应考虑其内部发育两个时代和功能不同的超高压变质带。     

喜马拉雅造山带的高压超高压变质作用与印度-亚洲大陆碰撞

喜马拉雅造山带是印度与亚洲大陆碰撞作用的产物,正在进行造山作用,是研究板块构造的天然实验室.高压和超高压变质岩分布在喜马拉雅造山带的核部.这些变质岩具有不同的形成条件、形成时间和形成过程,为印度与亚洲碰撞带的几何学、运动学和动力学提供了重要的限定.含柯石英的超高压变质岩产出在喜马拉雅造山带的西段,它们形成在古新世与始新世之间(53～46Ma),为印度大陆西北边缘高角度超深俯冲作用的产物,并经历了快速俯冲与快速折返过程.在约5 Myr内,超高压变质岩从＞100km的地幔深度折返到了中地壳深度,且仅仅叠加角闪岩相退变质作用.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中段,形成时间约为45Ma,为印度大陆低角度深俯冲作用的产物,经历了至少20Myr的长期折返过程,叠加麻粒岩相退变质作用和部分熔融.高压麻粒岩产出在喜马拉雅造山带的东端,是印度大陆东北缘近平俯冲作用的产物,峰期变质作用时间约为35Ma,经历了约20Myr的长期折返过程,叠加了麻粒岩相和角闪岩相退变质作用,并伴随有多期部分熔融.因此,喜马拉雅造山带的变质作用具有明显的时间与空间变化,显示出大陆深俯冲与折返过程的差异性,以及大陆碰撞造山带形成机制的多样性.     

中大别超高压带中两类花岗片麻岩的锆石矿物包体及变质特点

<正>大别山,因含柯石英(Xu,1987;Okay et al.,1989;Wang et al.,1989)和金刚石(Xu et al.,1992)超高压变质带出露的规模巨大和岩石类型齐全而闻名于世。它是三叠纪华南板块向华北板块之下俯冲形成的碰撞型造山带,发育了与大陆俯冲-折返-碰撞过程相关的、不同变质等级的构造岩石单位(徐树桐等,2002),从南到北,大别山造山带主要包括宿松变质带、南大别低温榴辉岩带、中大别超高压变质带、北     

试论桐柏造山带与西大别造山带的对比

根据已有资料探讨了桐柏造山带与西大别造山带的对比。桐柏造山带由6个构造单元组成,西大别造山带可划分为10个构造单元。两个造山带北部的5个构造单元可以完全对比,并可恢复为华北板块南缘的古生代活动性大陆边缘,表明桐柏与西大别曾共同经历扬子板块古生代的俯冲。再向南,熊店—浒湾韧性剪切带中的熊店榴辉岩意味着古生代高压变质作用的存在,但不能划定明确的分布范围和构造单元。而其他中生代高压—超高压岩石以带状和穹窿状分布,在桐柏和西大别地区占据中生代造山带的主体部分,构成可以对比的线状和穹窿状构造单元。桐柏与西大别造山带的结构都是由北部古生代弧陆碰撞造山带和南部中生代高压—超高压折返形成的造山带拼合而成,因此两者都具有古生代和中生代多期造山带的特点。从构造单元和演化阶段方面分析,两个造山带是可以对比的。     

大别山的变质碰撞混杂岩——以东部为例

大别山是中国东部中朝大陆板块与扬子大陆板块之间的碰撞造山带。具有薄皮构造的性质。组成两个碰撞大陆之间的滑脱（冲断剪切）带的岩石就是碰撞混杂岩组合。大别山由于剥露较深,仰冲壳楔完全被剥蚀,超高压变质带大面积出露,识别出碰撞混杂岩组合是对大别山进行几何分析的必要步骤。大别山碰撞混杂岩组合可分为南北两部分。北部为条带状片麻岩-超镁铁岩组合,南部为云母斜长片麻岩-榴辉岩组合,这两个组合的大部分都经历过超高压变质作用。它们的共同特点是具有宏观的＂碎斑结构＂和混杂作用。罗田穹隆是造山过程中早期形成的双冲式背斜,最后在造山晚期因东西向缩短的叠加而形成穹隆。