再论“大陆深俯冲和折返动力学”: 来自中国大陆科学群钻及苏鲁超高压变质带的制约

通过CCSD-MH、卫星孔的岩性-构造剖面和苏鲁造山带中榴辉岩-超镁铁质岩的产出、深俯冲/折返过程的岩石的塑性流变特征和变形序次的分析、俯冲-折返过程中流体作用及变质化学地球动力学对流变学行为的制约,以及韧性剪切作用形成的折返年代学时限,提出苏鲁超高压变质地体为面型深俯冲/折返杂岩带组成的穹形挤出推覆岩片、叠置在扬子陆块之上; 根据岩石变形微构造及组构的分析,重塑超高压变质岩石深俯冲阶段、折返早期、折返主期和折返后期的塑性流变;提出深俯冲的物质沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重/分片样式“挤出”的折返模式,并认为在折返初期开始（230~220Ma）和折返主期（220~200Ma）形成的透入性韧性剪切是俯冲岩片挤出的重要机制;提出郯庐走滑断裂的形成对苏鲁高压/超高压变质地体演化的影响。     

中国大陆科学钻探主孔1200米构造柱及变形构造初步解析

在利用成象测井资料准确地恢复岩心空间位置的基础上，建立了位于江苏省东海县毛北村的中国大陆科学钻探主孔岩心1200m精细构造柱。划分了由榴辉岩与超镁铁质岩组成的第一岩性-构造单元及由副片麻岩夹榴辉岩与超镁铁质岩透镜体组成的第二岩性-构造单元，自上而下岩石的面理产状由向东陡倾变为向南东缓倾。第一岩性-构造单元的榴辉岩与超镁铁质岩是毛北榴辉岩杂岩体的组成部分，在榴辉岩中发现以南北向拉伸线理及由北往南的剪切指向为特征的超高压变质岩早期变形举止。位于第二岩性一构造单元下部(770-1130m深度)300多米厚的韧性剪切带是地表出露的毛北韧性剪切带在孔下的延伸，剪切应变及石英组构分析表明，在伴随的退变质角闪岩相一绿帘角闪岩相一绿片岩相的转换过程中，剪切应变由自SE往NW的“逆冲”转为NW向SE的正向滑移。结合钻孔围区地质，重塑了上部由毛北榴辉岩杂岩体与副片麻岩围岩组成的轴面向SE倾斜的同斜倒转褶皱系，以及下部为韧性剪切带的构造模型。钻孔验证了VSP地震反射剖面中850-1200m深度的强反射层与韧性剪切带相吻合。结合苏鲁超高压变质地体的折返构造的研究，提出该构造模型的成因与折返阶段超高压变质地体的斜向上的挤出及后折返阶段的穹隆形成有关。     

内蒙古阿拉善北缘陆缘弧区火成岩的地质地球化学特征及构造演化

通过区内镁铁质和超镁铁质岩、花岗岩类以及中酸性火山岩的地质地球化学特征的研究,认为显生宙该陆缘弧经历了拉张、挤压和再次拉张的演化过程。在早古生代的拉张环境下,形成了镁铁质和超镁铁质岩、深熔花岗岩以及海西早期以地壳熔体为特征的花岗岩;海西中、晚期典型的Ⅰ型花岗岩和二叠纪钙——碱性系列的火山岩是挤压环境的产物;印支期的A型花岗岩是造山期后形成的。     

襄樊—广济断裂带东段构造变形特征及其演化

襄樊—广济断裂带是分隔大别造山带和扬子板块北缘前陆褶皱逆冲带的边界断裂,其几何学、运动学及构造演化特征记录了南北两大不同性质的大地构造单元发生碰撞、拼贴及相互作用的地质过程。在野外调查、构造解析和年代学研究基础上,结合区域地质和地球物理资料分析,认为襄樊—广济断裂带东段以深部向南逆冲、浅表向北逆冲的“鳄鱼嘴式”对冲构造为特征,与西段的构造变形样式和次序存在显著差异。中扬子地区东部受控于江南—雪峰造山带和大别造山带南北两大构造体系,深部扬子板块北缘向大别造山带之下俯冲导致造山带自北向南挤出,推覆构造可影响至瑞昌一带,由南向北的浅层逆冲推覆可影响至梅川附近,二者在襄樊—广济断裂带东段的蕲春—武穴—浠水一带对接。襄樊—广济断裂带经历了印支早期同碰撞由北向南的逆冲推覆和深层次的韧性剪切变形(T₂末)、燕山早—中期双向对冲构造变形(J_1-3)、燕山晚期伸展正断层变形(K_1-2)、喜山早期由北向南小规模逆冲变形(E₁)阶段。     

柴达木盆地北缘塔塔楞环斑花岗岩的SHRIMP年龄

塔塔楞环斑花岗岩套侵位于柴达木北缘加里东构造带中,面积达350km2,是我国最大的环斑花岗岩体。锆石SHRIMPU-Pb法测得其地质年龄为440±14Ma,属加里东期,晚于柴北缘UP-UPF榴辉岩、岛弧火山岩及俯冲型花岗岩的时代约30-50Ma左右,形成于造山运动由挤压造山向后碰撞拉张体制的转折构造环境,代表了加里东运动的终结。榴辉岩—岛弧型火山岩—俯冲花岗岩—环斑花岗岩共同构成了柴北缘构造岩浆演化的完整旋回。塔塔楞环斑花岗岩的发现和时代的准确确定对认识柴北缘加里东构造带的构造演化特征和物质组成具有重要科学意义,为阐明柴达木北缘加里东运动的构造演化和结束提供了重要的岩石学约束。     

苏北东海超镁铁岩研究

苏北东海超镁铁岩分为南、北两带。北带以变质橄榄岩为主，南带以洋壳堆积超镁铁岩为主，是“肢解的蛇绿岩”。推测蛇绿岩形成于中—新元古代扬子古大陆板块北缘苏北—胶南地体与胶北地体间的洋盆环境。变质橄榄岩为高温超高压下原始地幔岩经中等程度熔融后的残余地幔橄榄岩。堆积超镁铁岩是原始地幔岩部分熔融或岩浆结晶分离的产物，富含石榴石，与榴辉岩块伴生，是在中—新元古代由洋壳向南俯冲消减过程中形成的相对低温超高压变质岩。它们遭受强烈破碎，被挤压到东海岩群下部不同构造层位中，成为东海俯冲带混杂岩中的深源岩块。     

东天山黄山-镜儿泉地区二叠纪地质-成矿-热事件:幔源岩浆内侵及其地壳效应

东天山黄山-镜儿泉地区位于康古尔弧后盆地闭合带东段,该盆地于石炭纪末因弧-陆碰撞而闭合.二叠纪时本区进入碰撞后伸展阶段,并形成了时代相近的、如下一组地质特征:1)20多个镁铁-超镁铁岩体(其中有一部分产有工业铜镍矿床);2)低压高温变质作用和混合岩化;3)形成深度较浅(8～12 km)的韧性剪切带;4)原地改造型片麻状花岗岩;5)块状过铝花岗岩;6)与过铝花岗岩有关的锂铍伟晶岩矿床.此外,黄山-镜儿泉位于一个被推测为巨大镁铁质岩体的区域布伽重力和航磁高值区的边部.该处在人工地震剖面上表现为一个波速为6.99 km/s的高速层,其厚约22 km.这些特征表明,该区在二叠纪时期是一个热穹窿,其面积约5000～8000 km18,而该热穹窿乃由地壳内部的一个幔源岩浆内侵体所引起.正是这个内侵体在黄山谎儿泉地区造成了地壳岩石的低压高温变质作用、混合岩化和部分熔融.在内侵体热量和流体的影响下,韧性剪切得以在壳内较浅层次发生.与内侵有关的变质-超变质作用所释放出的流体和熔体强烈改造韧性剪切和细粒化的地壳岩石,即形成了片麻状花岗岩.部分熔融所产生的过铝花岗岩形成了以锂、铍等稀有金属为特色的伟晶岩矿床.本区存在同时代的钙碱性-高钾钙碱性花岗岩,表明底侵与内侵曾在这里相伴发生.众多的锾铁-超镁铁岩是底侵和内侵岩浆在地壳浅部的显示.侵入岩的年龄数据似乎表明,本区直接来自幔源岩浆的镁铁-超镁铁岩就位最早,与底侵有关的钙碱性-高钾钙碱性花岗岩次之,而作为内侵产物的过铝花岗岩最晚.过铝花岗岩与镁铁-超镁铁岩之间的时差可能代表了从幔源岩浆结晶到由内侵产生的岩浆结晶之间的时差.康古尔断裂是一条超岩石圈断裂,在碰撞后伸展阶段为幔源岩浆提供了良好的上升通道,因此内侵很容易在此地此时发生.与底侵一样,内侵是壳幔相互作用和地壳垂向增生的重要方式,也是花岗岩浆生成的重要机制.区域重力和航磁异常、人工地震中部地壳高速层、时代相近的地表锾铁-超镁铁岩、低压高温变质岩、混合岩、浅层次韧性剪切带、原地改造成因片麻状花岗岩、异地过铝花岗岩和有关的稀有金属矿床,过铝花岗岩中的幔源岩石包体或幔源流体可以用作为内侵体的识辨标志.     

周口店岩体热动力构造及定位机制研究

周口店岩体是一个具有两次侵入活动的复式岩株。根据与侵入体协调一致的围岩构造、岩体的流动构造、捕虏体应变测量、岩体西北缘强变形带特征及小型韧性剪切带研究,表明周口店岩体是一个典型的斜向底辟侵入、类热气球膨胀模式的岩体。岩体西北缘强变形区的“片麻状构造”是岩桨脉动形成的挤压片理(S),不是原生流动构造;岩体西北部小型韧性剪切带的剪切片理(C)晚于挤压片理(S)。它们都是岩桨脉动底辟侵入的产物。这一结论由韧性剪切带中石英组构分析得到验证。     

新疆若羌县阿确墩地区1:5万红土岭等四个图幅矿产地质调查工作主要进展及成果

为查明新疆东昆仑地区早古生代铜镍矿和早中生代金矿的成矿规律和成矿背景,采用“找矿发现-规律总结-新区发现”工作技术方法,在新疆若羌县阿确墩地区开展了1:5万红土岭等四幅矿产地质调查工作,取得的新进展及主要成果为: ①查明研究区内吐特卡—红土岭一带出露的基性—超基性岩体具有镁铁—超镁铁质岩的特征,是早泥盆世早期裂解环境下亏损地幔与岩石圈地幔共同作用的产物,而非原定的“蛇绿岩残片”; ②首次在研究区内的金水口岩群白沙河岩组中新发现退变质榴闪岩,呈透镜状产出于片麻岩中,获得的两组变质年龄与东昆仑已报道的榴辉岩、榴闪岩等高压变质岩石的高压变质年龄(450~430 Ma)和退变质作用时代(420~405 Ma)相接近,暗示了东昆仑早古生代存在规模巨大(大于1 000 km)的高压变质岩带,对探讨东昆仑造山带早古生代构造演化具有重要意义; ③通过1:5万化探综合异常查证,新发现金、铜镍等6处矿(化)点,其中以玉古萨依铜镍矿化点和豹子沟金矿点最具找矿潜力; ④在系统总结研究区含矿层位、成矿地质背景、成矿时代及成矿规律的基础上,划分了2个成矿远景区,圈定2个找矿靶区,并对优势矿产资源潜力进行了初步分析。     

南阿尔金地区榴辉岩特征及意义

野外地质调查工作表明,阿尔金地区西起且末河到茫崖长达300km范围内的"阿尔金山岩群"中多处出露榴辉岩透镜体。榴辉岩在产状和岩石学特征上可以分为两种:第1种是中细粒结构,块状构造,退化变质较弱,围岩多与片麻状花岗岩或花岗闪长岩关系密切;第2种是细粒结构,片麻状构造,具有透入性片麻理,有明显退化变质现象,围岩多与大理岩、黑云变粒岩、石英片岩等关系密切。在分布上,榴辉岩限于古元古代"阿尔金山岩群"中,含有榴辉岩的阿尔金构造杂岩带是柴达木盆地北缘碰撞杂岩带的西延部分。     

雅鲁藏布江缝合带内构造岩片划分及形成——以仲巴-桑桑段为例

构造岩片作为造山带中非史密斯地层地区的填图单位有其重要的地质意义,本文将雅鲁藏布江缝合带分为6大构造岩片,其中蛇绿混杂岩岩片又分4个次级岩片,进一步阐述了缝合带内不同单元具有不同岩性和不同构造型式,是一条复杂的构造带,并发现俯冲板块一侧的不同构造单元具有自南而北,由脆性变形到低温高压变质、脆-韧性变形,超基性岩的深层次韧性变形的分布规律,大多数岩片的分布是通过多重逆冲推覆型或走滑型的断层将其从地壳深部挤出定位的。雅鲁藏布江缝合带内的构造岩片特征,反映了冈瓦那大陆北缘自三叠纪末期到第四纪经历了裂陷、扩张、多岛洋、闭合、俯冲、碰撞、褶皱、推覆造山的全过程。     

论俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图思想与方法

对地质类图件编(填)图而言,合理厘定不同级别的编(填)图单元,是保证所编(填)图件质量的关键.俯冲增生杂岩带的物质组成,主要是来自洋盆不同构造环境下洋岩石圈的构造-岩石建造,可区分出洋脊建造(蛇绿岩)、深海平原建造、洋岛(OIB)-海山建造、洋内弧建造、海沟建造、源自洋岩石圈的高压-超高压岩石建造.另外,还有混入到俯冲增生杂岩带但不源自洋岩石圈,而是源自陆岩石圈的裂离地块建造、高压-超高压岩石建造、陆缘岩浆弧建造和楔顶盆地建造等.因此,查清并厘定出不同来源的地质体建造,是开展俯冲增生杂岩带编(填)图单元划分与图件编绘的基石.本文从区分出俯冲增生杂岩带内不同来源物质建造之科学目标为出发点,将它们的编图单元划分为3级:俯冲增生杂岩带(一级单元)、岩片(二级单元)、岩块和基质(三级单元).对各级编(填)图单元类型进行了具体划分和命名,规定了其代号、用色和岩性花纹的使用要求.简述了俯冲增生杂岩带构造形变的图面表达要求,强调俯冲期和碰撞期的构造变形是俯冲增生杂岩带的两大主期变形,必须合理编(填)绘.     

吉林省东部的大地构造环境与构造演化轮廓

本文运用活动论思维,根据东亚构造发展的宏观背景重新认识吉林省东部地区的大地构造环境与构造演化史。阐明吉林省东部在不同时期所处大地构造环境的变化及由此所决定的不同构造阶段所表现的不同构造属性与特征,为中、新生代以来该区所发生的岩浆活动、变质作用及成矿作用提供时空背景。 本文强调了中生代以来巨大的构造改造对于塑造现今裸露地表的综合地质体面貌的重要意义。忽视它的影响就有可能把许多原本是中、新生代构造运动的产物误认为是前寒武纪就有的古构造,把复杂问题简单化,甚至导致谬误的结论。     

南秦岭池沟地区地物化特征及其找矿意义

池沟斑岩型铜钼矿（化）体产于燕山期中酸性岩体内外接触带中,成岩与成矿年龄一致。区内物化探异常及矿化均围绕斑岩体呈（环）带状分布,构成斑岩型-矽卡岩型铜钼矿成矿系列。近年来,池沟地区采用高磁扫面＋CSAMT（可控源音频大地电磁法）＋钻探等组合方法,显示物化探异常特征与池沟出露岩体相吻合,经钻探,在池沟斑岩体接触带深部发现了厚大低品位铜钼矿体。在总结矿区地质特征的基础上,以区内物化探异常特征为依据,认为地表物化探异常与深部矿体位置形态有对应性关系,找矿潜力巨大,具有寻找斑岩型铜矿床的有利条件。     

程潮铁矿地下开采引起岩层移动机制初探

在对矿区地质条件、采矿情况以及监测资料分析的基础上,提出了悬臂梁的力学模型。该悬臂梁是由NWW向节理切割下盘的花岗岩岩体而产生。地下采矿引起的岩层移动分为两个阶段,筒状破坏延伸到地表之前为第1阶段;筒状破坏延伸到地表后,则进入第2阶段。筒状破坏延伸到地表使水平构造应力释放,悬臂梁受力发生变化,而发生弯曲折裂变形和破坏,从而形成了深部岩体破坏的4个区:破裂岩体区、破裂过渡带、变形区和未扰动岩体区。通过对矿区地表测点所测数据进行分析,结合上述岩层移动机制和裂缝产生过程,将变形区域划分为:变形累积区、裂缝产生区、裂缝扩展区和裂缝闭合区。随着采矿的进行,深部岩体4区将逐渐向下延伸,地表4区将逐渐向外扩展。     

基于深部地球物理信息的构造变形岩相分类研究

“构造变形岩相”填图方法的创立和应用为老矿区深部及外围的找矿工作指明了方向,在实践中取得了显著的效果,需要大力推广和深入研究。对于构造变形岩相带的深部结构认识,需要依靠地球物理信息的解译。与地球物理场性质相类似,构造变形岩相带也是一个现存的地质体;物探工作目的是要探测和揭示构造变形岩相带的埋深、轮廓、内部结构构造等特征,为确定其形成时间和演化过程提供依据。由于地质与地球物理的复杂时空关系,如果仅以新鲜岩石标本物性参数的差异作为判别标志,难以提高地球物理方法的分辨率和有效性。结合构造变形岩相进行综合解译,更能提高解释推断成果的多学科融合性。作为终极勘探目标,需要紧密结合构造控矿级序,建立构造变形岩相带的三级分类标准,提取对应的地球物理信息:一级构造变形岩相带为目标物所处的构造单元及构造应力场,及其所对应的区域地球物理场特征,如隆凹构造相间的伸展构造域;二级构造变形岩相带为目标物所处的控矿构造体系,及其所对应的矿田地球物理场特征,如岩浆核杂岩隆起-拆离构造系统;三级构造变形岩相带为目标物所在的有利成矿构造部位,及其所对应于关键剖面的地球物理特征,如侵入岩体与围岩的接触带或者含矿断裂带等。选择国际流行的典型金属矿床类型,介绍了三级构造变形岩相带的地球物理组合信息特征及其分级利用操作流程,为有效应用地球物理勘探方法开展深部找矿预测提供了范例。     

大别—苏鲁超高压变质带内的块状榴辉岩及其构造意义

大别—苏鲁超高压(> 27× 108Pa) 变质带内的榴辉岩, 在大陆深俯冲、碰撞和折返剥露过程中, 大都遭受了强烈的变形和变质作用的重置与再造.但是, 大型榴辉岩体核部以及包裹于大理岩和石榴橄榄岩体内部的块状榴辉岩, 往往保留其初始简单的矿物组合、中-细粒状变晶结构和块状构造.详细地分析了块状榴辉岩的几何学、岩相学及变质作用特征, 指出它们是超高压榴辉岩递进及多期变质变形分解作用的残留体, 位于尺度不同的弱应变域内, 是大陆深俯冲及碰撞作用的真正记录.      

Deformation inside a paleosubduction channel – Insights from microstructures and crystallographic preferred orientations of eclogites and metasediments from the Tauern Window,Austria

The Eclogite Zone, of the Tauern Window is an exhumed subduction channel comprising eclogites with different grades of retrogression in a matrix of high-pressure metasediments. The rocks were exposed to 600 °C and 20–25 kbars, and then retrogressed during their exhumation, first under blueschist facies and later under amphibolite facies metamorphism. To gain insights into the deformation within the subduction channel during subduction and exhumation, both fresh and retrogressed eclogites, as well as the surrounding metasediments were investigated with respect to their deformation microstructures and crystallographic preferred orientations (CPOs). Pristine and retrogressed eclogites show grain boundary migration and subgrain rotation recrystallization microstructures in omphacite. A misorientation axes analysis reveals the activity of complementary deformation mechanisms including grain boundary sliding and dislocation creep. The omphacite CPOs of the eclogites correspond to dominant SL-fabrics characteristic of plane strain deformation, though there are local variations towards flattening or constriction within the paleosubduction channel. The glaucophane CPOs in retrogressed eclogites match those of omphacite, suggesting that a constant strain geometry persisted during exhumation at blueschist facies conditions. Plastic deformation of the host high-pressure metasediments outlasted that of the eclogites, as indicated by white mica fabrics and quartz CPO. The latter is consistently asymmetric, pointing to the operation of non-coaxial deformation. The microstructures and CPO data indicate a continuous plastic deformation cycle with eclogite and blueschist facies metamorphism related to subduction and exhumation of the different rock units.     

内蒙古北山小红山岩组变形特征及地质意义

为了研究红石山—百合山—蓬勃山古生代构造带(蛇绿岩带)物质组成和变形特征,利用数字填图方法,在内蒙古北山地区大红山一带,开展1:5万区域地质调查。发现大红山南出露一套变质基底,主要岩石组合为一套海相细碎屑岩夹中基性火山岩及磁铁石英岩组合,以含硅铁建造及变质基性火山岩为特征。该岩石组合无底无顶,变形变质强烈,分不出层序,故称之为小红山岩组。各类中低级变质岩说明变质作用达到了高绿片岩—低角闪岩相。该组北部被上石炭统白山组角度不整合覆盖,南部被早泥盆世、晚石炭世侵入岩侵入。区内出露面积约140 km²,厚约2 890 m。明显有4次变形: 前3次变形为韧性变形,形成了透入性面理S₁、大型褶皱、韧性剪切带等构造形迹; 后一次变形以脆性变形为特征,形成了较大规模的断层带。小红山岩组多期次变形、变质说明了红石山—百合山—蓬勃山古生代构造带(蛇绿岩带)确实存在,并经历了多期次变形和变质。     

百色水利枢纽主要工程地质问题及施工处理

百色水利枢纽属高坝大库,大坝及地下厂房主要洞室均建在地质条件复杂、厚度单薄的辉绿岩岩脉上,岩体完整性较差,其上、下盘接触蚀变带风化深,强度低,河床顺河发育有一条规模较大的F6断层,消力池地基极不均匀,风化夹层深厚,存在很多工程地质问题。在施工过程中,根据不同地质问题和建筑物对地基的要求,对上、下盘接触蚀变带采取了深层固结灌浆处理,对F6断层采取了深挖回填混凝土和加强帷幕灌浆处理,对消力池采取了加厚底板、固结灌浆和锚固处理,对地下厂房浅埋洞段和单薄岩墙所出现的塑性变形区采取了张拉锚杆和锚索加固。通过处理,整个工程运行正常,坝基及洞室变形、应力、渗压等观测资料均在设计范围之内。