地壳生长及深部物质架构研究与问题:以中亚造山带（北疆地区）为例

岩浆岩区域多元同位素示踪填图是探索地球深部物质组成架构、研究地壳生长的重要途径.中亚造山带作为全球最大、最典型的显生宙增生型造山带,发育巨量岩浆岩,是研究造山带深部物质组成架构及地壳生长的天然实验室.介绍了在中亚造山带西段的北疆地区同位素示踪填图的成果,并探讨了存在和需要研究的新问题.阿尔泰-准噶尔-天山的花岗岩同位素廊带填图初步揭示,阿尔泰中部深部物质较老,准噶尔年轻,东天山-北山更老,这种物质组成结构是同造山水平生长和后造山垂向生长的结果.西天山及邻区Hf同位素填图揭示了同一微陆块内部复杂的新老地壳组成架构,提出周期性地壳生长/再循环模式.同位素填图揭示的深部物质组成类型——尤其是年轻地壳的组成类型——仍需进一步探索.需要探索多元同位素示踪、填图结果的异同、关联性及其影响因素,并与地球物理探测、岩石学实验模拟结果相结合,最终构建以岩石探针和同位素示踪填图为核心的,结合地球物理探测、深部钻探和深部过程模拟的岩石圈三维物质与结构探测的理论和技术方法体系.      

同位素填图与深部物质探测(Ⅱ)：揭示地壳三维架构与区域成矿规律

地球深部是大规模成矿作用的“驱动机”、“供应源”和“传输带”。深入揭示深部物质组成与分布、物质循环与能量转换、三维架构与动力过程,对理解成矿作用至关重要。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)填图是探索深部物质组成与演化过程的主要手段,可以探测地壳深部物质组成的三维架构,揭示新生地壳/古老地壳/再造地壳的空间分布与时空演变,从而为提升区域成矿规律认识提供深部物质制约证据,有助于成矿潜力的定量半定量评价及其区域成矿预测。文章重点总结和探讨了岩浆岩全岩Nd同位素和锆石Hf同位素区域填图在解决地壳三维架构与成矿规律方面的应用成果,深入探讨了巨量岩浆岩发育的深部驱动机制及其成矿制约,对比总结了不同类型造山带(如中亚增生造山带、青藏高原碰撞造山带、秦岭复合造山带等)和不同克拉通的地壳深部组成结构与成矿制约特色。研究显示：不论是什么造山带和克拉通,深部年轻地壳分布区制约了铜金、铜镍等矿床的形成分布;古老地壳控制了大型钼矿、铅锌矿、稀有金属等矿产;两者过渡地带常常发育铁矿等。这些研究不仅揭示了区域成矿规律,而且对成矿预测与成矿潜力评价有潜在的应用价值,有可能成为成矿规律研究特别是深部物质探测及成矿背景研究的新方向。     

同位素填图与深部物质探测(Ⅰ):揭示岩石圈组成演变与地壳生长

固体地球科学的一个重要任务是探测地球深部过程与不同圈层协同演变。深部物质探测、地球物理结构探测和深钻一起构成深部探测的三大途径。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)示踪填图是深部物质探测的主要手段,可以用来揭示深部物质组成特征及时空变化,确定不同类型地壳省,划分大地构造边界,估算大陆地壳生长量、方式,分析区域成矿规律。这一技术广泛应用后,有望实现深部结构探测与物质探测结合,开展深部物质填图。中国大陆是深部物质探测的良好实验室,需要解决的重大问题包括：多块体拼合的岩石圈及陆壳深部物质组成架构,不同类型造山带地壳生长与深部物质组成结构,不同构造单元深部物质组成与成矿作用及其浅部成矿制约。文中重点总结和探讨了岩浆岩全岩Sr-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素区域填图以及捕获锆石信息填图的思路、方法和注意的问题,以及可以解决的重大地质问题,并探索性提出今后开展的重点研究方向。     

Nd同位素模式年龄填图一以加拿大地盾格式威尔省为例

Ｎｄ同位素模式年龄填图是建立在Ｓｍ－Ｎｄ同位素系统和合理的Ｎｄ同位素演化模式基础上的地球化学研究方法。该方法可用于不同地壳单元的鉴别，不同构造地体的确定以及通过对年青花岗岩侵入体的研究推断基底地壳年龄结构等。因此，在当今国际造山带的研究中，该方法是显示了极大的优越性。     

多岛海(洋)及多岛弧盆系造山模式解析造山带演化的研究进展

评述了板块构造"登陆"以来的多岛洋构造、板内造山多岛海模式以及多岛弧盆系构造在造山带研究中的重要性.这3种模式在造山带的研究中均起到了重要的作用,深化了对造山带的认识.多岛弧盆系构造是认识造山带演化的切入点,能够全面解剖造山带的物质组成、结构构造和演化历史.基于多岛弧盆系的造山模式认为,弧后萎缩作用和弧前增生作用是造山过程的普遍现象,引起了弧-弧、弧-陆碰撞,这两种作用在造山带的形成演化过程起到了重要作用.多岛弧盆系的识别不但在造山带的研究中具有重要意义,而且对于分析前寒武纪大陆克拉通基底同样具有重要意义,前寒武纪克拉通的形成与弧前增生和弧后萎缩作用密不可分,多岛弧盆系构造的深入研究对前寒武纪大陆克拉通基底的研究具有重要启示.     

揭示三维岩石圈物质架构的技术方法体系框架

长期以来，岩石圈深部探测主要依赖地球物理手段和深部钻探，缺乏深部物质探测技术。对深部物质的了解也主要局限于两种途径：一类是地球物理推测方法，依据地表获得的深部岩石的物性测定，解释或推测深部物质的某些特征；另一类是捕虏体方法(Xenolith- based methodology)，直接获取深部物质信息。本文重点探索的第三种途径，即充分利用地表出露的岩浆岩，通过岩石探针和同位素填图，示踪深部物源(物质)特征。特别是利用大数据分析和数字填图，了解深部物质三维架构及四维演变。在此基础上，总结上述三种途径，构建较完整的以岩石探针和同位素填图为核心的揭示岩石圈三维物质组成架构的方法体系。研究显示，在岩相学研究的基础上，通过系统开展Sr、Nd、Hf、Pb等多元同位素示踪填图，结合地球物理资料，可有效揭示岩石圈深部物质组成架构。通过中亚增生造山带(北疆)、青藏高原碰撞造山带(冈底斯- 三江)和华北- 扬子克拉通三个典型大地构造单元关键地区的实践，显示多元同位素示踪深部物质的一致性和有效性，以及同位素填图结果与地球物理探测结果的对应性。基于这些成果，笔者初步提出了揭示岩石圈三维物质组成架构的方法体系框架。该方法体系具有良好应用前景，有望成为与地球物理探测相结合和匹配的深部物质架构探测技术，为规范开展深部物质架构探测、物质演变过程及深部动力学过程研究提供技术支撑。     

秦岭大别造山带地壳化学结构研究

大陆地壳不同结构层之间化学组成(含元素和同位素组成)的系统性差异可以称为地壳化学结构，地球化学参考模型(GERM)能够作为参照标准进行地壳化学结构(元素组成)的对比分析，据此提出了反映地壳演化特征的蛛网图标准化方法。对秦岭—大别造山带的尝试发现，造山带总体上具有物质组成分异较弱的特点；造山带及邻区太古亩结晶基底太华群、崆岭群的化学组成都不能代表全部的下地壳，可能仅代表了下地壳上部，而大别群可能经历了复杂的构造熟化过程。通过对造山带地壳化学结构的分析，指出铕负异常可能并非为地壳拆沉作用所造成。     

浅议苏鲁造山带基底大地构造属性--以荣成-威海地区为例

苏鲁造山带的基底在大地构造上是归属华北板块还是扬子板块，抑或二者兼而有之还是二者都不是?存在着不同意见。依据造山带变质表壳岩的区域性对比和岩浆演化序列，特别是通过Nd同位素示踪所提供的信息，文章从事件演化的角度综合研究分析认为，苏鲁造山带基底的大地构造属性，既不应归于华北板块，也不宜归于扬子板块，而应作为一个独立的大地构造单元划出为宜。     

造山带区1/25万区域地质调查方法

提出我国造山带1／25万填图要以活动论和探索大陆动力学为学术指导思想，采用多学科相结合的地质填图调查方法，以构造为纲，研究总结出造山带大地构造演化各阶段中主要构造单元名岩类区（沉积岩区，岩浆岩区，变质岩区，混杂岩区）岩石建造组合及序列。旨在重点表现造山带的结构，形成，演化及其大地构造基本特点，尤其侧重其造山过程和现今造山带的三维结构。通过填图实践和造山带填图方法研究，提出针对造山带不同岩类区特点采用不同的地质填图调查方法，并分别总结了造山带非史密斯地层，造山带沉积盆地，造山带蛇绿岩，造山带中酸性侵入岩，造山带变质岩，造山带三维结构与大地构造演化模式等造山带区典型岩类区和造山带结构地质填图的若干理论与方法，其目的是为我国正在大规模开展的“新一轮国土资源大调查”青藏高原空白区1／25万区域地质调查，提供一套可供借鉴的系统的造山带区地质填图新理论，新方法，提高新一轮国土资源大调查造山带区基础地质调查研究程度。     

论秦岭佛坪地区隆-滑构造

由基底片麻岩（内核）、剥离断层（接合面）及滑覆层状岩系（外壳）构成的佛坪穹隆构造,从其岩石组成、早期的运动学特征、变质变形改造和同位素测年资料综合分析,表明佛坪穹隆可能形成于印支期的主造山期前,并受印支期主造山期褶皱变形和燕山期逆冲、走滑作用的叠加改造。它经历了中元古代—前印支期隆－滑构造形成阶段,而与造山后期变质核杂岩明显不同,在造山带构造演化中具有重要意义。隆－滑构造发生的深部背景是造山带岩石圈垂向加积增生作用。该穹隆突出而重要地参与了秦岭造山带的形成与演化,具有重要的大陆动力学意义。     

造山带构造研究中几个重要学术概念问题的讨论

简要分析和评述了造山带构造研究中的几个重要学术概念问题：造山带，造山带类型、造山作用和造山过程、造山带构造格局、造山作用模式。指出不宜将造山带定义直接与板块边缘构造位置和板块间相互作用联系在一起；造山作用和造山带不仅出现在板块之间相互作用的地带，而且可以出现在远离板边界的地方－－即所谓板内造山带。强调了板内造山带研究的重要性，提出了确定板内造山的主要依据，指出在造山带分类、造山带构造山带。强调了板内造山带研究的重要性，提出了确定内造山带的主要依据，指出在造山带分类、造山带构造格局和造山作用过程中应充分注意内造山带的客观存在，以及板内造山带成因动力机制研究中需要着重考虑的重要方面。     

新疆伊犁盆地的构造特征与形成演化

伊犁盆地是在天山造山带所夹持的微地块上发展演化而成的山间叠合盆地,其现今垂向结构为自下而上由中、新元古代变质基底、石炭纪裂谷火山岩系变形基底和二叠纪以来的盆地沉积岩系组成的３ 层结构,南北向剖面形态总体为两侧造山带相对向盆地逆冲的对冲构造几何学样式,伊犁盆地内则呈现为二山三盆的复杂次级山 盆构造组合。伊犁盆地的形成演化与天山造山带,尤其与其南北两侧相邻的不同性质造山带密切相关。伊犁地块和盆地的形成演化可概括为４ 个大的构造阶段和４ 个成盆期。现今的伊犁盆地正是不同成盆期的原型盆地复合叠置的综合产物。石炭－ 二叠纪和侏罗纪是伊犁山 盆构造系统的主造山成盆期。     

大陆碰撞造山样式与过程：来自特提斯碰撞造山带的实例

本文选取特提斯域内比利牛斯、阿尔卑斯、扎格罗斯、喜马拉雅-青藏高原四个地球上最年轻的陆-陆碰撞造山带,对其造山带结构、类型、物质组成、构造岩浆过程等方面进行详细介绍,进而讨论各个造山带的差异性及其缘由,分析碰撞造山普遍性规律。资料分析表明,四个碰撞造山带具有不同的结构和组成。根据板块汇聚方向与造山带边界间的夹角可将造山带分为正向和斜向两种;根据造山带结构可将碰撞带分为对称式和不对称式两种。由此本文将碰撞造山带划分为四种基本式样:正向对称式、正向不对称式、斜向对称式、斜向不对称式,分别以比利牛斯、青藏高原、阿尔卑斯和扎格罗斯碰撞带为代表。综合分析四个造山带碰撞以来的岩浆构造活动,本文发现完整的碰撞过程可以划分为三个阶段,第一阶段主要发生挤压缩短、地壳加厚,高压变质和钙碱性火山岩浆活动;第二阶段以大规模走滑系统发育和高钾钙碱性或钾质火山岩浆作用为特征;第三个阶段挤压应力向碰撞带两侧扩展,同时伴有大型伸展构造系统的发育。在这三阶段演化历程中,比利牛斯只进行到第一阶段,成为幼年夭折的碰撞带;扎格罗斯进行到第二阶段,出现调节挤压应变的走滑系统和钾质超钾质岩浆活动;青藏高原和阿尔卑斯进行到第三个阶段,以发育大型伸展构造和钾质、超钾质岩浆活动为特征,但后者在造山带物质组成和汇聚速率方面显示出比前者更成熟的造山演化程度。因此认为岩石圈组成是碰撞造山带结构的主要控制因素,如果上覆板块具有相对不稳定的岩石圈,会使得碰撞带后陆发育宽广的构造岩浆带,造成造山带呈不对称式结构。     

碰撞带热结构与碰撞成矿系统

造山带热结构对大陆碰撞带的形态大小、构造式样、岩浆活动和变质作用具有重要控制作用。然而,热结构对碰撞成矿作用的控制还不清楚。本文概述比利牛斯、阿尔卑斯、加里东、扎格罗斯、青藏高原和华力西等全球主要碰撞带的热结构与成矿系统发育特征,对比各个造山带内不同矿床类型成矿温度变化,探讨热结构对碰撞成矿的控制作用。研究表明,碰撞带主要发育盆地流体有关的密西西比河谷型铅锌矿床、变质流体有关的造山型金矿床和岩浆热液有关矿床(斑岩铜矿床、云英岩型钨锡矿床和岩浆热液有关的铌钽锂铍矿床等)。其中,前两者在大多数碰撞带内均有发育,代表了大陆碰撞成矿作用的基本类型。这些矿床的成矿温度在热碰撞带比较高而在冷碰撞带则偏低。岩浆热液有关矿床一般只出现在比较热的碰撞带内,这些热碰撞带的温度压力条件有很大区域在湿固相线以内,热扰动能够造就地壳发生部分熔融形成含矿岩浆。     

原特提斯洋的俯冲、增生及闭合:阿尔金-祁连-柴北缘造山系早古生代增生/碰撞造山作用

分布在青藏高原北缘的阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系被认为是原特提斯构造域最北部的构造拼合体。与其北侧具有长期增生历史的中亚造山系相比,特提斯造山拼合体被认为是各种来自冈瓦纳大陆北部大陆块体相互碰撞的产物。然而,与典型的阿尔卑斯和喜马拉雅碰撞造山带相比,阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系包括有大量蛇绿岩、弧岩浆杂岩、俯冲-增生杂岩等,因此一些学者认为青藏高原北部的早古生代造山系为沿塔里木和华北克拉通边界向南逐渐增生的增生型造山带。但是,增生造山模式又很难解释南阿尔金-柴北缘地区普遍存在的与大陆俯冲有关的UHP变质岩、广泛分布的巴罗式变质作用和相关的岩浆作用,以及与碰撞造山有关的变形构造等。在本文中,通过对已有研究资料的综合总结,结合一些新的研究资料,我们提出在青藏高原东北缘的阿尔金-祁连-柴北缘造山系中,早古生代时期存在两种不同类型的造山作用,即增生和碰撞造山作用,其主要标志是北祁连-北阿尔金的HP/LT变质带、蛇绿混杂岩及与洋壳俯冲有关的构造岩浆作用,以及分布在柴北缘-南阿尔金与大陆俯冲和陆陆碰撞有关的UHP变质带、区域巴罗式变质作用、深熔作用、相关的岩浆活动及伸展垮塌作用等,并建立了一个反映原特提斯洋俯冲、增生、闭合及碰撞造山作用的构造模式。     

秦岭造山带重大地质事件、矿床类型和成矿大陆动力学背景

秦岭造山带由两条主缝合带（商丹、勉略缝合带）及其分划的三个地块（华北地块南缘、秦岭微地块和扬子地块北缘）组成。秦岭造山带是在晚太古一中元古代洋陆间杂构造基础上,于晚元古代一中三叠世经历现代板块构造体制的主造山期的华北、秦岭、扬子三板块依次沿商丹和勉略两条缝合带由南向北俯冲碰撞造山,奠定了基本构造格局,并由于后造山期强烈的陆内造山作用的叠加改造成复合型造山带。秦岭造山带内的金属矿床主要有热水喷流沉积型铅一锌矿床、火山喷流型块状硫化物、斑岩一矽卡岩型钼（钨）矿床、卡林一类卡林型金矿床、岩浆热液脉型金矿床和低温热液改造型汞锑矿床。造山带内的商丹和勉略缝合带产有部分岩浆分结或熔离型铬铁矿和铜镍硫化物矿床。沉积一变质成因铁矿床主要分布在扬予和华北古板块边缘。秦岭造山带造山过程与成矿作用演化存在时空耦合关系,因此研究秦岭造山带成矿事件对其不同时期地质事件的响应,对发展我国大陆成矿理论具有重要理论和实际意义。     

早期碰撞造山过程与板块构造：前寒武纪地质研究的机遇和挑战

普遍认为修正后的板块构造模式仍适用于新太古代地质研究，但是早期板块构造过程与后期有明显差异，包括陆块规模、造山带类型、碰撞造山过程等。典型碰撞造山带在地史上的初次形成具有划时代的构造演化意义，涉及典型板块构造初始发生过程、最早超级大陆拼合、威尔逊旋回及板块碰撞造山过程等方面。华北中部保留一条近南北向的碰撞造山带（2 600~2 500 Ma BP），保留特征的巨型复式褶皱、不同层次推覆构造、蛇绿岩混杂带等。围绕华北中部造山带及其25亿年重大构造热事件的研究，对认识华北早期构造演化及其超大陆再造具有重要意义，也是早期板块构造研究的关键突破口之一，开展其不同地壳层次构造变形及其前陆盆地的研究，将深化早期板块边界及其造山过程的科学认识。     

苏北盆地构造演化研究进展

苏北盆地位于苏鲁造山带南侧、下扬子地台的东北部,盆地所处的特殊构造位置使其演化历史颇为复杂。总结了近年来苏北盆地构造演化研究方面的进展,如盆地基底、深部构造、形成机制、盆地与下扬子区构造演化之间的关系等研究的进展。对近年来获得的新认识进行分析和归纳,提出了今后苏北盆地构造演化研究中一些值得关注的问题,如盆地基底构造与浅部构造之间的关系、苏鲁造山带与盆地构造演化的联系、郯庐断裂对盆地形成的影响、盆地形成的动力学机制等。     

苏北盆地构造演化研究进展

苏北盆地位于苏鲁造山带南侧、下扬子地台的东北部,盆地所处的特殊构造位置使其演化历史颇为复杂.总结了近年来苏北盆地构造演化研究方面的进展,如盆地基底、深部构造、形成机制、盆地与下扬子区构造演化之间的关系等研究的进展.对近年来获得的新认识进行分析和归纳,提出了今后苏北盆地构造演化研究中一些值得关注的问题,如盆地基底构造与浅部构造之间的关系、苏鲁造山带与盆地构造演化的联系、郯庐断裂对盆地形成的影响、盆地形成的动力学机制等.     

Geodynamics and metallogeny of the eastern Tethyan metallogenic domain

The Tethyside orogen, a direct consequence of the separation of the Gondwanaland and the accretion of Eurasia, is a huge composite orogenic system that was generated during Paleozoic–Mesozoic Tethyan accretionary and Cenozoic continent–continent collisional orogenesis within the Tethyan domain. The Tethyside orogenic system consists of a group of diverse Tethyan blocks, including the Istanbul, Sakarya, Anatolide–Taurides, Central Iran, Afghanistan, Songpan–Ganzi, Eastern Qiangtang, Western Qiangtang, Lhasa, Indochina, Sibumasu, and Western Burma blocks, which were separated from Gondwana, drifted northwards, and accreted to the Eurasian continent by opening and closing of two successive Tethyan oceanic basins (Paleo-Tethyan and Neo-Tethyan), and subsequent continental collision.The Tethyan domain represents a metallogenic amalgamation across diverse geodynamic settings, and is the best endowed of all large orogenic systems, such as those associated with the Cordilleran and Variscan orogenies. The ore deposits within the Tethyan domain include porphyry Cu–Mo–Au, granite-related Sn–W, podiform chromite, sediment-hosted Pb–Zn deposits, volcanogenic massive sulfide (VMS) Cu–Pb–Zn deposits, epithermal and orogenic Au polymetallic deposits, as well as skarn Fe polymetallic deposits. At least two metallogenic supergroups have been identified within the eastern Tethyan metallogenic domain (ETMD): (1) metallogenesis related to the accretionary orogen, including the Zhongdian, Bangonghu, and Pontides porphyry Cu belts, the Pontides, Sanandaj–Sirjan, and Sanjiang VMS belts, the Lasbela–Khuzdar sedimentary exhalative-type (SEDEX) Pb–Zn deposits, and podiform chromite deposits along the Tethyan ophiolite zone; and (2) metallogenesis related to continental collision, including the Gangdese, Yulong, Arasbaran–Kerman and Chagai porphyry Cu belts, the Taurus, Sanandaj–Sirjan, and Sanjiang Mississippi Valley-type (MVT) Pb–Zn belts, the Southeast Asia and Tengchong–Lianghe Sn–W belts or districts, the Himalayan epithermal Sb–Au–Pb–Zn belt, the Piranshahr–Saqez–Sardasht and Ailaoshan orogenic Au belts, and the northwest Iran and northeastern Gangdese skarn Fe polymetallic belts. Mineral deposits that are generated with tectonic evolution of the Tethys form in specific settings, such as accretionary wedges, magmatic arcs, backarcs, and passive continental margins within accretionary orogens, and the foreland basins, foreland thrust zones, collisional sutures, collisional magmatic zones, and collisional deformation zones within collisional orogens.Synthesizing the architecture and tectonic evolution of collisional orogens within the ETMD and comparisons with other collisional orogenic systems have led to the identification of four basic types of collision: orthogonal and asymmetric (e.g., the Tibetan collision), orthogonal and symmetric (Pyrenees), oblique and symmetric (Alpine), and oblique and asymmetric (Zagros). The tectonic evolution of collisional orogens typically includes three major processes: (1) syn-collisional continental convergence, (2) late-collisional tectonic transform, and (3) post-collisional crustal extension, each forming distinct types of ore deposits in specific settings. The resulting synthesis leads us to propose a new conceptual framework for the collision-related metallogenic systems, which may aid in deciphering relationships among ore types in other comparable collisional orogens. Three significant processes, such as breaking-off of subducted Tethyan slab, large-scale strike-slip faulting, shearing and thrusting, and delamination (or broken-off) of lithosphere, developed in syn-, late- and post-collisional periods, repsectively, were proposed to act as major driving forces, resulting in the formation of the collision-related metallogenic systems. Widespread appearance of juvenile crust and intense inteaction between mantle and crust within the Himalayan–Zagros orogens indicate that collisional orogens have great potential for the discovery of large or giant mineral deposits.