辽北法库韧性剪切带变形及其区域构造意义

晚古生代—早中生代古亚洲洋板块俯冲华北板块在辽北法库地区形成大型产状近水平的韧性剪切带。剪切带发展伴随着多期幔源及壳源的岩浆侵入,侵入岩在韧性剪切作用下发生韧性变形,记录了韧性剪切带变形历史。详细的野外地质调查结合岩石的宏观变形、显微构造及石英c轴组构特征分析,揭示了法库韧性剪切带内五龙山杂岩、高丽沟杂岩、早期十间房超单元变形处于上盘向北的剪切作用之下,晚期十间房超单元岩石变形指示构造运动转变为上盘向南剪切。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果显示高丽沟杂岩变形时间为264.7±3.6 Ma(MSWD=1.3),早期十间房超单变形时间为253.9±4.3 Ma(MSWD=3.3),晚期十间房超单元244.0±3.0 Ma(MSWD=1.9)。岩石地球化学特征表明早期十间房超单元及小房申岩体中部分岩石来源于部分熔融的岩石圈地幔。结合前人研究成果,我们认为华北板块北缘东段(辽北地区)晚二叠世(264.7~253.9 Ma)处于古亚洲洋板块俯冲华北板块作用之下;晚二叠世至早三叠世(253.9~244.0 Ma)构造体制转变为碰撞后伸展且逐渐停止,244.0±3.0 Ma碰撞后伸展逐渐结束;构造体制转变并逐渐结束的过程是壳幔共同作用的结果,暗示了古亚洲洋板块的俯冲板片断离、重力失衡,这标志着辽北地区古亚洲洋构造域演化结束。     

碰撞带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形的影响

借助一个简单的大陆与大陆碰撞模型,即把两个大陆的碰撞简化为两个粘弹性块体的碰撞,两个块体之间的不连续变形面对应两个大陆之间的碰撞断裂带,运用三维粘弹性拉格朗日非连续变形有限元(LDDA)方法,通过分析模型中不连续变形面的存在对两个粘弹性块体碰撞变形的影响,探讨了大陆碰撞断裂带的倾角和摩擦系数对两个大陆碰撞变形影响的一般规律,给出了大陆碰撞变形的一些显著的特点。尽管运算模型的几何尺寸、边界条件等参考了印度和欧亚大陆碰撞的实际特征,但所得结果适用于更一般的情况。研究结果表明,碰撞断裂带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形有着重要的影响。当断裂带倾角在15~30°时,两个大陆板块碰撞导致的仰冲板块一侧隆升高度相对更大,利于形成高大的山脉,其中以15°倾角对应的仰冲板块一侧隆升最高;当断裂带倾角在30~45°时,两个大陆板块碰撞导致的俯冲板块的俯冲深度相对更深,利于形成深陷的盆地,其中以45°倾角对应的俯冲陆块一侧俯冲最深;当断裂带倾角≥75°时,两个大陆板块之间的相对俯冲和仰冲作用变得不明显。碰撞断裂带摩擦系数越小,碰撞过程中两个大陆板块之间相对俯冲和仰冲作用越强,形成高大的山脉和深陷的盆地要求碰撞断裂带摩擦系数≤0.2。从大陆与大陆碰撞变形构造特征看,除发育前陆盆地-山脉系统外,在仰冲陆块一侧靠近造山带后缘还发育呈不对称结构的挤压性凹陷,当两个大陆板块碰撞断裂带倾角在15~30°时,该类型凹陷更容易形成,其中以30°倾角对应的凹陷最深,反映其形成可能是大陆碰撞过程中陆块之间相对俯冲和仰冲运动的综合结果。     

陆内俯冲及滑脱构造——以我国几个山链的地壳变形研究为例

板块之间碰撞以后,板块运动并未中止,根据地壳变形及地球物理研究表明,在许多山链中板块运动是以一种新的陆内俯冲方式进行的。这种陆内俯冲作用可以发生在板块缝合线两侧宽数百千米以上的板块聚合带内,也可以发生在远离缝合线的板内聚合带     

藏南吉隆—萨嘎地区侏罗系两期变形的厘定及其地质意义

吉隆—萨嘎地区侏罗系陆热组和唯美组普遍经历了两期变形:早期主要表现为中—深层次的顺层剪切作用和同斜褶皱,晚期主要表现为中层次的褶皱-逆冲作用。两期变形分别代表了特提斯洋由南向北的俯冲作用以及印度-欧亚板块碰撞造山作用,其变形样式和组合方式记录了板块俯冲-碰撞造山的历史和过程。其中,早期变形使得地层发生重复,是导致该区侏罗系地层厚度大且难以与江孜、羊卓雍错地区对比的主要原因。     

华北板块南缘的变形分解:洛南-栾川断裂带与秦岭北缘强变形带研究

秦岭洛南-栾川断裂带具有左旋斜向俯冲的运动学特征,其产状一般为107°/N∠65°。华南板块的俯冲方向为80°,俯冲角度为42°;华南板块运动方向为42°,运动方向与华北板块南部边界的夹角为65°,汇聚角25°。秦岭北缘强变形带内褶皱枢纽延伸方向为290°,与洛南-栾川断裂带存在15°的夹角。逆冲断层走向与褶皱的枢纽方向基本一致,大多数断层与洛南-栾川断裂带有相同的运动学极性,性质为左行平移逆断层。平移正断层走向主要为NE SW,断层性质、展布方向、运动学特征与板块汇聚的应力作用方式吻合;片理、片麻理走向117°,与洛南-栾川断裂带走向夹角为10°。在垂直剪切带的剖面上,系统观察岩石变形特征,测量面理产状,进行岩石有限应变测量,岩石非共轴递进变形分析结果表明:秦岭北缘强变形带内由南向北面理走向与剪切带走向的夹角逐渐增大,岩石剪应变量依次递减,造山带变形具有“三斜对称”特点。     

郯庐断裂带张八岭隆起北段的左旋走滑挤压变形及其~(40)Ar/~(39)Ar定年

郯庐断裂带张八岭隆起北段,自西向东分别出露北北东向的韧性滑脱变形带、脆-韧性过渡带和脆性的前陆褶断带。韧性滑脱变形带内的张八岭群片岩,广泛发生了低绿片相背景下的糜棱岩化。其中呈现为平缓的糜棱面理和近南北向的矿物拉伸线理。显微构造及石英C轴组构分析显示,该韧性滑脱带一致为上盘向南的运动。该带以东依次变为上盘向南南东→南东的逆冲活动,总体上为左旋走滑挤压变形带。张八岭群所在的韧性变形带为深部陡立走滑构造与浅部脆性构造之间的滑脱变形带,其间的差异走滑变形,造成了该滑脱层在总体向北运动中出现上盘向南的剪切变形。对6处张八岭群片岩中15个不同粒级白云母的40Ar/39Ar定年指示,变形发生在(236.2±0.5)~(238.0±0.4)Ma的中三叠世晚期。这表明郯庐断裂带的左行平移发生在华北与华南板块碰撞的深俯冲阶段,起源于陆内转换断层。     

医巫闾山变质核杂岩早白垩世伸展变形

对瓦子峪拆离断层带及下盘韧性剪切带中的构造岩进行构造变形及石英组构优选方位分析,这些构造岩的变形特点及分布规律显示伸展活动具有从高绿片岩相的脆-韧性变形向低绿片岩相的脆性变形演化的特点,展示了由浅部地壳向地表抬升的过程.上盘同伸展断陷盆地中地层发育特点和韧性剪切带中构造岩的同位素年代学数据显示早白垩世伸展作用随着时间的演化具有逐渐减弱和剪切带北部伸展作用持续时间比南部长的特点,此次伸展作用主要发生在132 ～ 117Ma.对比早白垩世与中、晚侏罗世的伸展方向并结合太平洋板块与依泽纳奇板块中生代的运动特点,推断医巫闾山地区中生代的伸展变形受到西太平洋地区板块活动的制约.     

西藏扎雪—门巴韧性剪切带变形时代及机制研究:来自同构造花岗岩体的证据

从同构造花岗岩体宏、微观变形特征入手,拟定出扎雪-门巴韧性剪切带内同构造花岗岩体的存在,并揭示出剪切带在空间上为一条近南北向逆冲推覆兼具左行走滑的斜冲型剪切带。同构造花岗岩体岩浆锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为(86.57±0.57)Ma,表明剪切带变形变质发生在晚白垩世,属冈底斯板块早、晚白垩世构造事件正反转后挤压体制下的初期产物。新特提斯闭合及洋壳俯冲所致的挤压构造环境导致晚白垩世冈底斯带普遍遭受区域变质作用,剪切带正是变形变质作用由南向北传递至该区减弱的表现,因此该变形年龄可能作为新特提斯闭合、洋壳俯冲作用延续到晚白垩世的年代学证据。     

地球表层运动和变形的GPS描述

利用IERS所公布的分在全球各大构造板块上的 6 5 7个GPS、SLR和VLBI连续观测站在ITRF框架下的速度场资料 ,采用刚体板块运动 +板块整体均匀应变 +板块内局部不均匀应变的变形分析模型 ,研究了全球各主要板块的运动和变形。结果表明板块的整体变形在统计上均不显著。在一级近似上板块间表现出来的整体相对运动显著 ,根据这些运动参数定量研究了板块边界的相对运动的大小和性质。认为地球的双重不对称变形可能主要表现为南北、东西两半球所含的板块边界的运动方式不同所致。板块内的局部不均匀变形明显 ,为板块内部可能应划分成次一级的活动地块提供了佐证。由于观测点分布的密度和均匀性不足 ,本文未能就板内不均匀变形作进一步的深入讨论。     

东亚地区现代地壳运动特征与构造变形

根据“中国地壳运动观测网络”首次发布的GPS观测结果以及国际地球自转服务中心在 2 0 0 0年发布的ITRF97下的站速度矢量和“东南亚地球动力学项目”GPS网的观测结果 ,讨论了东亚地区现今地壳运动和构造变形特征。在ITRF97参考系下 ,中国大陆东部现今地壳运动以向南东方向(12 0 130°)运动为主 ,量值平均为 35mm/a ,西部受印度板块向北东碰撞的影响 ,运动方向发生偏转 ,呈显北东—近东西向运动 ,但这种影响涉及的范围达到了准噶尔盆地北缘一线 ,说明碰撞型板块边界对板内变形的影响远大于俯冲型板块边界。平均来看 ,75 %以上的印度板块相对于欧亚板块间的南北向缩短是通过地壳增厚变形来吸收的 ,这意味着在调节整个青藏高原构造变形的过程中 ,逆断和地壳增厚起了主要的作用。东南亚块体总体上与欧亚板块的运动有所差异 ,相对于欧亚大陆有 10mm/a左右向东的运动。菲律宾板块南部向西的运动速度只有 2 4mm/a。包括华南地块在内的东南亚块体的运动不仅仅是与印度板块的碰撞过程有关 ,也应当与沿着东南亚块体东边界的俯冲过程有关。     

华南湘中南地区中生代构造变形特征及深部过程

华南板块地处西太平洋俯冲构造域与特提斯构造域的交汇地带, 经历了三叠纪特提斯洋关闭导致的陆-陆碰撞和古太平洋板块俯冲的大地构造过程。然而, 关于华南板块内部复杂变形和丰富岩浆作用的构造属性, 对应古特提斯和古太平洋构造体制转换的记录等仍然存在着严重的分歧。本文通过华南中部湘中南地区发育的大型叠加褶皱系统的构造解析、相关断层滑动矢量构造反演, 结合同构造岩浆岩年代学研究, 恢复两期褶皱的变形样式和叠加机制, 建立华南中部早中生代两期重要的构造-岩浆事件及其构造应力场。其中, 鉴别出两期叠加构造中早期E–W/WNW向褶皱与三叠纪岩浆系统, 受控于NE–SW向挤压应力场, 与三叠纪华南南部与印支地块碰撞、北部与华北地块碰撞事件相协调; 晚期近NE/NEN向褶皱近直交地叠加在近早期褶皱之上, 形成穹-盆(dome-basin)样式的大型叠加褶皱系统, 这期褶皱受控于NWW–SEE向的挤压应力场, 结合卷入变形的地层关系和岩浆岩年代学数据, 确定了大致形成与中—晚侏罗世, 对应古太平洋板块俯冲事件。大型叠加褶皱样式的建立和两期褶皱变形事件的鉴别, 对华南陆内复杂变形的过程和动力学背景的解释提出重要的时空约束, 对理解华南陆内造山作用乃至中国东部的早中生代构造序列具有重要的参考价值。     

帝汶海槽构造与地震特征对深部板块的约束

帝汶海槽位于东南亚班达海与澳大利亚西北帝汶海之间的外班达岛弧,新近纪以来特别是晚中新世—晚上新世期间澳大利亚板块与班达岛弧的碰撞引发了帝汶岛的隆升和帝汶海槽的变形,影响了区域内的构造活动。澳大利亚西北大陆架边缘正断层主要控制了台地、地垒和地堑构造,帝汶海槽北部在弧—陆碰撞引发的帝汶岛隆升与海槽沉降双重作用下形成一系列逆冲和褶皱,海槽底部NE-SW向逆冲断层为海槽变形前锋,控制了海槽形态。构造特征与天然地震特征表明,澳大利亚板块与班达岛弧之间的班达俯冲带位于帝汶岛与内班达岛弧之间的翁拜海峡,以平均约62°的高角度俯冲,俯冲深度超过600 km,深部震源与上部震源之间存在明显的地震带间断,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲已逐渐减缓趋于停止,但由弧—陆碰撞引发的帝汶海槽与帝汶岛变形仍在持续,内班达岛弧正在沿班达海发生变形。在俯冲作用相对平衡的背景下,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲可能会转变为造山作用,未来内班达岛弧可能会隆升形成内、外班达岛弧双重造山带。     

中、新生代超级汇聚背景下的陆内差异变形:华北伸展裂解和华南挤压逆冲

中、新生代期间,太平洋板块向西俯冲、印度板块向北俯冲于欧亚板块下以及中生代鄂霍次克海的消亡导致中亚造山带的向南俯冲,三者围限的中心三角形地带正是中国东部两个核心地块--华北和华南地块,而且,该区中、新生代始终处于全球三大构造域超级汇聚的中心.但是,在这种超级汇聚背景下,分别于华北和华南陆块的核部形成了两种截然相反的构造...     

蒙古—鄂霍茨克构造带中段构造变形及动力学特征

蒙古—鄂霍茨克构造带作为中亚造山带的重要组成部分,其构造变形和动力学特征一直是地质界关注的问题。沿着该构造带中段,对5个韧性变形点及1个脆性变形点进行详细解析,揭示了该构造带变形及动力学特征。B型褶皱、揉皱、A型褶皱、矿物拉伸线理、S-C组构都显示了该构造带明显的NW—SE剪切作用。剪切方向稳定而单一,未发现多方向变形叠加现象,可能指示了蒙古—鄂霍茨克构造带的形成过程为一期主要的俯冲碰撞或多期同向的俯冲碰撞。对蒙古—鄂霍茨克构造带形成时间和动力学背景进行了讨论,认为该构造带主要形成于中晚侏罗世—早白垩世东亚多向汇聚动力学背景之下。对构造带内地质点mg6脆性断层面上滑动矢量进行了统计和古应力场反演,得出两期古构造应力场,一期为NW—SE挤压,一期为近E—W挤压。NW—SE挤压应力场可能对应了中晚侏罗世—白垩纪古太平洋板块向西俯冲对中亚地区的远程影响;而近E—W向挤压可能反映了早新生代印度—欧亚板块碰撞对中亚地区的远程效应。     

俯冲增生杂岩带变形特征、成因机制及与后期变形的区别

俯冲增生杂岩带是造山带重要的组成单元,它记录了从俯冲到碰撞以及碰撞后陆内的演化历史,具有重要的研究价值。由于增生楔形成过程复杂,而后期的碰撞以及陆内变形又会强烈改造俯冲期的变形,因此如何区分增生杂岩中俯冲期间和碰撞阶段的变形就非常重要,但明确的区分两者又是非常困难的工作。我国几乎所有地区发育的俯冲-增生杂岩都经历了后期强烈的改造,因而正确合理地筛分俯冲阶段和碰撞阶段的变形,在我国的造山带研究中日益突出。本文在详细介绍俯冲期间相关变形及其机制的基础上,从不同构造要素的分布、发育特征、形成环境、成因机制等方面综合对比了俯冲阶段和碰撞阶段以及之后构造变形的异同,提出了区别不同阶段变形的主要原则。相比碰撞阶段变形,俯冲阶段的变形主要集中在俯冲隧道中,以简单剪切或一般剪切为主(逆冲断层多见),底板垫托以及双冲构造是变形的重要特征,变形呈弥散性,断层和面理以及褶皱等具有优势的构造极性,但缺少区域尺度的大型褶皱;纯剪变形少见,主要发育在俯冲隧道上方的增生楔中。流体作用以及水岩反应强烈,直接控制变形行为,发育有从显微尺度到区域尺度的变形分解现象。而碰撞阶段主要是在陆上环境进行,主要变形集中在接触带以及大型断裂/剪切带附近。断层和面理的构造极性不明显,增生楔整体变形,出现区域尺度的大型褶皱;流体作用虽有,但不如俯冲阶段明显和强烈,以逆冲和走滑断层多见。然而很多指标和依据并不是某种环境下唯一的,因此在实际工作中需要综合各方面信息和要素进行判断,合理区分不同阶段的变形。     

俯冲侵蚀的研究历史、现状与展望

俯冲侵蚀是指在板块俯冲过程中,俯冲板块通过构造作用移走俯冲上盘的物质并将其带到深部地幔的过程。前人研究表明,俯冲侵蚀在新生代环太平洋俯冲带是一种十分普遍且非常重要的地质过程,同时对活动陆缘的构造变形、岩浆弧的形成、金属成矿、壳-幔物质循环以及大陆地壳的生长与演化均具有重要的影响。本文在回顾前人研究历史的基础上,简要介绍了俯冲侵蚀的基本模型和控制因素,系统总结了俯冲侵蚀引起的地质效应以及识别依据,分析探讨了俯冲侵蚀与金属成矿、大陆地壳演化的关系。此外,本文还介绍了俯冲侵蚀在国内的研究现状,并分析了青藏高原的班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带晚中生代俯冲侵蚀识别的研究实例,揭示了欧亚大陆南缘在晚中生代是一个侵蚀型的板块汇聚边界。最后对我国今后开展相关研究提出了一些思考和展望。     

太行山—秦岭中、新生代板内变形及交接转换机制

中—新生代,秦岭是中国大陆中轴隆升的东西向山脉,而太行山为华北地块中部隆升的南北向山脉,两者走向近垂直。为了探讨中-新生代期间同属欧亚板块内部的这两条山脉的隆升历史及其构造应力场转换过程,本文通过对其区域挤压与伸展构造的系统对比分析,结合两带中生代和新生代构造体制转换的对比,最后得出中—新生代期间这两条近垂直山脉由挤压体制转换为伸展体制的时间约为早白垩世晚期;并通过同时代应力场的转换的分析对比,揭示出其挤压变形与古老造山带形成时导致的板内岩石圈不均一性结构有关;而其伸展变形与中国东部弥散性板内裂解密切相关,因而表现出宽裂谷的特征,但其总体构造格局仍受早期基底构造格局影响。总之,板内差异构造变形受早期基底构造格局控制,同时板内不同块体多方位先存边界对板缘动力作用响应存在巨大差异;在筛除板块俯冲的远程效应外,板内自身变形机制可能与板内热—力学结构的不均匀性具有密切联系。     

东秦岭造山带的变形特征及构造演化

分隔北中国板块及南中国板块的秦岭山脉是研究亚洲东部构造演化的关键。秦岭山脉由北部的古生代褶皱带及南部的华力西、印支褶皱带组成。北部古生代褶皱带演化,早期表现出一个向北俯冲的大洋盆地的闭合,随后蛇绿岩向南仰冲和华力西期的陆内逆冲推覆作用;南部褶皱带表现为在大规模滑脱构造上(至少100km的水平滑移)的陆内浅部地壳变形。而在晚古生代以来,两个褶皱带被一系列东西向左行平移断层所切。     

华南晚中生代大陆变形、深部过程及动力学

受控古太平洋板块俯冲及后撤作用,华南晚中生代经历了强烈大陆再造,并伴随幕式岩浆活动,是研究活动大陆边缘构造- 岩浆作用、壳幔过程和板块俯冲动力学的天然实验室。本文系统综述了近年来发表的构造变形、岩浆作用和深部结构等多学科成果,以构造解析为主线,深- 浅结合,在华南识别出与古太平洋板块俯冲相关的中晚侏罗世弧背缩短和白垩纪弧后伸展系统,厘定了二者的时空格架和叠加改造关系。弧背缩短系统以扬子中部的隔档- 隔槽式褶皱、深部多层滑脱和双重逆冲推覆构造为特征,具SE向NW的逆冲扩展变形规律,与古太平洋板块的前进式俯冲有关。白垩纪主体以大陆伸展为主,经历了伸展和挤压变形交替,并伴随着岩浆活动的爆发、迁移和停止,其可能与板片俯冲动力学变化有关。在此基础上,我们分析了白垩纪岩石圈长距离伸展的深部过程及浅表响应,提出了岩石圈随深度变化的分层差异伸展模式。自下而上,从岩石圈地幔到上地壳,应变近一致地表现为(W)NW- (E)SE伸展,反映了垂向变形一致性。可能的垂向应力传播过程：板片后撤诱发长距离地幔流,其在岩石圈底部形成剪切牵引应力,促进下岩石圈地幔被动拉伸;上岩石圈地幔局部发育强应变剪切带,作为应力传播构造,其可有效加强壳- 幔间剪切,促进下地壳韧性拉伸,将下地壳和岩石圈地幔的变形关联。我们认为岩石圈伸展、板片后撤和地幔流形成了三位一体的动力学耦合系统,将华南岩石圈长距离伸展的驱动力归结为：① 古太平洋俯冲带海沟后撤和板片回卷诱发的远程效应,和② 地幔流在岩石圈底部施加的剪切牵引应力。     

新疆南天山科克苏河地区构造变形特征

本文通过对南天山科克苏河地区构造变形特征的研究，总结出会聚板块边界造山运动过程中构造变形的演化规律为：造山运动早期，板块俯冲作用促成俯冲杂岩发生蓝片岩相变质作用的同时，发育深层次韧性挤压变形构造；俯冲作用停止后，蓝片岩抬升、拆返过程中遭受韧性挤压变形叠加；造山运动晚期，则发育大规模韧性逆冲构造和韧性平滑走滑构造；造山运动末期，发育浅层次韧脆性开阔褶皱、区域性同斜倒转褶皱及逆冲断层。