花岗岩研究与大陆动力学

花岗岩是大陆地壳的主要物质组成之一 ,蕴含着探索大陆动力学的重要信息。成因研究特别是混合成因研究可以提供探索大陆结构、生长及壳幔相互作用演化的信息 ;花岗岩形成演化揭示了构造动力学演化、大陆动力学演化及壳幔相互作用演化的某些特点 ;岩浆上升、迁移是大陆内部能量传播、物质迁移和调整的一种形式 ;岩浆的聚集及岩体生产方式与大陆块体运动学、动力学密切相关 ;岩体定时、定位对大陆块体时空定位提供了限制条件 ;变形岩体可作为区域应变标志体和时间标志体 ,研究大陆的变形 ,并有助于古老块体早期构造的解析。这些研究涉及到大陆的形成、演化、内部物质再分配、热动力效应和构造变动等动力学等问题 ,是花岗岩研究与大陆动力学研究的结合点。     

花岗岩与大地构造

花岗岩(广义)是地球有别于其它星球及地球上大陆地壳有别于大洋地壳的物质标志,是大陆上分布最广的岩石之一。在已有研究基础上,本文系统阐述了花岗岩大地构造的内涵、研究思路、研究内容和发展方向。花岗岩大地构造将花岗岩视为一种构造标志体、地质体,是从花岗岩角度,探索解决大地构造问题,其研究内容可概括为物理特性(构造)、物质组成(岩石地化)和年代学三大方面,具体研究内容包括:(1)巨量花岗岩浆侵位的物理特性变化及其构造意义,包括岩浆上升迁移、汇聚定位及岩体(带)形成/构建过程;(2)花岗岩体变形改造及其构造意义;(3)花岗岩物源与大陆生长及深部结构,以新老物质组成,划分造山带类型;(4)巨型花岗岩带发育过程与大陆聚散,探索超大陆和中小板块聚散的岩浆响应。花岗岩大地构造丰富了大地构造研究内容,也有助深化花岗岩体(带)形成、发育过程和构造背景的认识。它的提出是当今地球科学学科交叉、融合发展的必要。     

花岗岩的变形构造和定位机制

通过测定花岗岩及其围岩的应变类型、组构特点和变形历史,可以推断花岗岩的定位机制。本文简单介绍了组构测量的方法和不同定位机制的判断标志,并以若干实例强调说明区域构造应力同岩桨的自然浮力和上升趋势相结合,能够产生各种不同的定位机制。     

一个伸展构造体制下的花岗岩体的主动侵位作用——亚干变质核杂岩同构造花岗岩体

一般认为,在伸展拉张构造环境中花岗岩体“被动”定位,在挤压环境中“主动”定位。而本文研究显示,亚干变质核杂岩同伸展构造花岗岩体仍显示有较强的主动侵位作用。这些岩体发育同心状单元分布型式、边强中弱的应变型式,特别是围岩同侵位变形。围岩的应变分析表明,围岩韧性压缩大约提供了现今岩体16％～24％的定位空     

一个尚需继续研究的岩体--中川花岗岩

国内外花岗岩研究的现状 :花岗岩体构造是花岗岩浆和岩体运动的产物。花岗岩体的侵位机制及其派生的构造是当代花岗岩地质学研究的前沿。大陆根 -柱构造是了解大陆动力学的钥匙 ,岩石探针被誉为研究壳幔性质与深部过程的新技术。它是当今大陆动力学研究的前沿科学 ,以往对花岗岩体侵位机制的研究多从岩相学、岩石学和地球化学方面入手 ,并不考虑围岩而只局限于对岩体本身的研究。近年来 ,流变学、现代变形理论和当代构造分析技术 ,尤其是应变分析技术的应用 ,加之把岩体侵位机制和围岩以及区域构造一起综合分析研究 ,国外已使花岗岩体的侵位…     

广西海洋山花岗岩体侵位构造特征

花岗岩是大陆地壳的重要组成部分,是地球动力学演化的示踪剂。花岗岩体侵位构造的研究对于揭示花岗岩体的变形历史和侵位机制具有重要的科学价值。本文研究了海洋山花岗岩体的内部构造、与岩浆侵位应力有的围岩构造及热接触变质带特征,探讨了岩体和围岩的应变状态。研究发现,从岩浆侵位到冷凝固结,海洋山花岗岩体经历了液态流动、塑性变形和“半固态”冷凝阶段的演化。岩体各单元的应变类型分别是单轴压扁、平面应变、单轴压缩,     

花岗岩体生长方式及构造运动学、动力学意义——以东秦岭造山带核部花岗岩体为例

 岩体的生长方式可概括为中心式、偏心式、侧向式、不规则式、中心多点式。它们可提供反演区域构造动力学特点的信息。非极性生长可能暗示,在岩浆生成与上升定位的有限的时、空间范围内,上下圈层之间相对运动不大;有规律的极性生长很可能揭示了上下圈层之间有相对运移。秦岭造山带核部某些晋宁期H 型花岗岩体具南北向极性生长特点,反映了构造块体垂直造山带方向的运动特点;加里东-海西期很多H 型花岗岩体生长呈侵位中心东移的极性生长,揭示了秦岭杂岩平行造山带的侧向运移及剪刀状双向俯冲的板块构造动力学特点。     

花岗岩体生长方式及构造运动学、动力学意义——以东秦岭造山带核部花岗岩体为例

岩体的生长方式可概括为中心式、偏心式、侧向式、不规则式、中心多点式。它们可提供反演区域构造动力学特点的信息。非极性生长可能暗示,在岩浆生成与上升定位的有限的时、空间范围内,上下圈层之间相对运动不大;有规律的极性生长很可能揭示了上下圈层之间有相对运移。秦岭造山带核部某些晋宁期H 型花岗岩体具南北向极性生长特点,反映了构造块体垂直造山带方向的运动特点;加里东-海西期很多H 型花岗岩体生长呈侵位中心东移的极性生长,揭示了秦岭杂岩平行造山带的侧向运移及剪刀状双向俯冲的板块构造动力学特点。     

五台王家会花岗质深成岩体的构造地质学研究

五台花岗－绿岩带中王家会花岗质深成岩体中普遍发育的片麻理、矿物线理等内部构造是岩浆侵位晚期岩体处于宾厄姆体状态下形成的流动变形构造。它们切割了捕虏体中的先存构造，但岩体对围岩的作用较弱，且岩体与围岩间不存在强变形带。围岩至少经历了三期区域变形和两期区域变质作用。研究认为：五台运动末期，阜平古陆与恒山古陆发生的碰撞，造成了深部走滑作用和活动带中地层（五台群）褶皱，为岩浆的形成、演化提供了构造环境，并为其定位提供了空间。因此．我们提出了一种花岗绿岩带中花岗岩定位的新机制──深部地壳块体间走滑作用控制花岗岩体定位模式。     

松潘-甘孜地体内花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

松潘-甘孜地体总体上是一个三角状褶皱带,其北侧、东南侧及东侧分别与东昆仑-西秦岭构造带、金沙江构造带及龙门山构造带相邻。地体内几乎全部被三叠系浊积岩所覆盖,其中侵位了很多花岗岩体。显然,这些花岗岩的岩浆特征、来源与侵位时代,对研究松潘-甘孜地体基底性质、构造演化等问题具有重要意义。本文报道利用SHRIMP定年技术对一些花岗岩岩体锆石所进行的精确测年数据。测试结果表明:(1)松潘-甘孜地体内的花岗岩体主要形成于晚三叠世,但岩浆活动可延续到早侏罗世晚期;(2)早期花岗岩浆活动与三叠纪系褶皱变形大致同期,指示这一时期的花岗岩浆的形成可能与三叠系下部大型拆离滑脱构造相关;(3)花岗岩结晶锆石普遍具有浑圆状或不规则状较老的继承锆石核,这些核部继承锆石可能代表花岗岩浆在上升过程中从不同地层内捕获的碎屑锆石,或者是下地壳岩石深熔残留锆石。根据SHRING U-Pb定年,这些继承锆石的年龄分别为二叠纪、加里东期、晚元古代和早元古代。元古代碎屑锆石的存在也可能指示松潘-甘孜地体具前寒武系基底。     

花岗岩构造与侵位机制研究进展

近年来对造山带花岗岩构造与侵位机制的研究表明，花岗岩不但可以侵位在区域伸展的构造背景，也可以侵位在区域挤压（缩短）的构造背景。花岗岩侵位受断裂的控制并不是像以前认为的那样明显，而是受多种侵位机制的共同作用，而构造样式和变形组构则是侵位机制研究的基础。提出了一些新的研究思路和方法。此外，对大别山中生代花岗岩构造、侵位机制作了简要讨论。     

华北东部晚中生代区域伸展背景下同构造花岗岩体的起源与就位

花岗质岩浆的起源、迁移及就位是研究大陆岩石圈流变学特性的重要方面。然而,板内伸展背景下同构造花岗岩体的岩浆来源、就位机制和岩浆流动与区域应力场的关系等问题缺乏系统性的总结。晚中生代期间华北板块东部逐渐变为区域伸展体制,同时中浅部地壳形成一系列的韧性剪切带、变质核杂岩和拆离断层,这些伸展构造往往伴有同剪切变形的花岗岩体。因此,华北东部是系统研究板内伸展背景下同构造花岗岩体的最佳区域。本文选取多个典型的同构造花岗岩体,进行综合分析。通过归纳总结这些同构造岩体的岩石地球化学和年代学资料,发现多数同构造岩体具有多个岩浆源区,且较早就位的中性岩席(单元)往往来自壳幔混合岩浆或新生下地壳的部分熔融,而较晚的酸性岩席(单元)则主要来源于古老下地壳的部分熔融。这一特点反映了同伸展岩体岩浆源区由深至浅的演化规律,也揭示了区域伸展背景下源自地幔的流体和热量是触发地壳部分熔融的重要因素。通过分析岩浆就位过程中围岩和岩体中形成的定向及变形组构,发现华北东部同伸展岩体的就位模式可分为三大类:以扁平岩床或岩基形式就位于中部地壳的水平韧性剪切带内;岩浆以近直立运移的方式形成长轴平行拆离断层的岩基,就位于变质核杂岩核部或拆离断层下盘;岩浆就位于再活化的先存断裂,通过膨胀作用、挤压围岩获得就位空间并使围岩变形,形成类似底辟作用的就位方式。剪切应力和浮力是影响岩浆运移方向的重要力学参数。岩浆自源区上升的过程中浮力起着主要控制作用,就位于韧性剪切带时剪切应力起着控制作用,就位于浅部地壳的脆-韧性过渡带时浮力的作用再次凸显。     

辽南金州拆离断层带中花岗质岩石的变形:显微构造、组构与年代学分析

花岗岩(脉)在中下地壳韧性剪切带中普遍发育,如何正确鉴别剪切带中剪切前、剪切期及剪切后花岗岩(脉)以及正确理解剪切过程中构造变形与岩浆作用之间的关系一直是一个重要课题。本文以辽南金州拆离断层带为研究对象,选取中部地壳伸展作用过程中具有不同变形表现的花岗岩(脉)开展宏观-微观构造观察、石英EBSD组构分析及锆石LA-ICP-MS年代学测试等工作,从而进一步丰富构造-岩浆关系判别准则。剪切前花岗岩(脉)多变形强烈且具有后期固态变形叠加在早期高温岩浆组构之上的特点,而剪切期的花岗岩由于侵位的时间不同,岩石的变形程度也会不同。剪切晚期侵入的岩脉遭受了较弱的晶内塑性变形,而剪切早期的岩脉可以显示岩浆流动或结晶后高温至中温固态变形。从组构特点上看,剪切前和剪切期花岗质岩石石英c轴组构大多表现为中高温组构叠加有低温组构的特点。剪切后的花岗质岩石仅发生微弱的晶内变形或未变形而显示低温或无规律的组构特征。对五个典型的样品进行年代学测试,其结果符合相应的期次划分类型。应用宏观构造、显微构造与组构分析,结合年代学测试综合分析,对于辽南变质核杂岩构造-岩浆活动性进行了精细划分,包括134~130Ma初始伸展阶段,130~115Ma峰期伸展与强烈岩浆活动阶段,以及115Ma前后伸展作用结束。     

Magmatic stoping as an important emplacement mechanism of Variscan plutons: evidence from roof pendants in the Central Bohemian Plutonic Complex (Bohemian Massif)

The presence of numerous roof pendants, stoped blocks and discordant intrusive contacts suggests that magmatic stoping was a widespread, large-scale process during the final construction of the Central Bohemian Plutonic Complex, Bohemian Massif. The measured total length of the discordant contacts that cut off the regional cleavage and were presumably formed by stoping corresponds to about half of all contacts with the upper-crustal host rocks. In addition, at least some of the straight, cleavage-parallel intrusive contacts may also have recorded complex intrusive histories ending with piecemeal stoping of thin cleavage-bounded host rock blocks into the magma chamber. Based on the above, we argue that the fast strain rates required for emplacement of large plutons of the Central Bohemian Plutonic Complex into brittle upper crustal host rocks over relatively short-time span could not have been accommodated entirely by slow ductile flow or slip along faults. Instead, the emplacement was largely accommodated by much faster thermal cracking and extensive stoping independent of regional tectonic deformation. Finally, we emphasize that magmatic stoping may significantly modify the preserved structural patterns around plutons, may operate as an important mechanism of final construction of upper-crustal plutons and thus may contribute to vertical recycling and downward transport of crustal material within the magma plumbing systems in the crust.     

Should felsic magmas be considered as tectonic objects,just like faults or folds?

Integrated studies that correlate gravity data with magmatic structures or geochemical analysis reveal that the organization of granitic plutons (shape and feeder) varies according to the tectonic regime (brittle or ductile) and type (extension, strike-slip or compression) under which magma was generated. Deformation clearly controls granite emplacement. It also has influence during the ascent, segregation of melt and indirectly during the phase of initial melting. Because of the contrast of viscosity between melt and its plastic matrix, strain partitioning develops during magma ascent that facilitates melt flow, which bears consequences for the chemical evolution of the magma. Fast rate of melt extraction out of the source may lead to chemical disequilibrium. At a larger scale, petrochemical zoning of plutons is described as a dynamic process that results from the competition between the rate of magma emplacement (the rate of the room provided by deformation) and the rate of magma delivery.     

Forceful Emplacement of Granitic Plutons in an Extensional Tectonic Setting:Syn-kinematic Plutons in the Yagan-Onch Hayrhan Metamorphic Core Complex

It is generally considered that granitic plutons are forcefully emplaced in a compressional setting and permissively emplaced in an extensional setting. This paper, however, shows that syn-kinematic (extensional) elliptic granitic plutons in the Yagan-Onch Hayrhan metamorphic core complex (MCC) have relatively strong forceful emplacement, which are indicated by (1) concentric distribution of the rock units, (2) a strain pattern with strong strains on the margins and low strains at the centre of a pluton, and particularly (3) syn-emplacement shortening of the host rocks within the aureole. The strain analysis for the host rocks shows that the host-rock ductile shortening, i.e. forceful emplacement, provides about 16-24% of the emplacement space for the present plutons. All these suggest that forceful emplacement occurs not only in a compressional tectonic setting, but also in an extensional setting. This study further demonstrates the significance of the multiple emplacement of granitic plutons and provi     

北京西山房山岩体西北部强变形带的成因新解

北京西山房山岩体西北缘不对称发育一条弧形塑性强变形带,前人根据岩体东南部组构缓倾和岩体内部强应变分布特征提出岩浆斜向底辟侵位模式(王人镜等,1990;张吉顺和李志中,1990)。本文在前人研究的基础上,对房山岩体的组构进行系统观测,研究了西北缘固态塑性强变形带地质特征,着重探讨了岩体侵位时围岩热结构状态。文章认为岩浆同侵位固态塑性强变形带的形成需要早期岩浆进入准固态-固态和后期岩浆膨胀动力这两个必要条件。房山岩体西北部的强变形带是由于岩体侵位时西部围岩的温度较低,岩浆较早进入准固态-固态,后期岩浆侵位时膨胀动力双重因素造成的,提出了围岩热结构状态是房山岩体不对称的固态塑性强变形带的控制因素,而不是岩浆斜向底辟侵位的结果。这一研究成果不仅较合理地解释了房山岩体强变形带不对称发育特征,而且对研究同类花岗质岩体的定位机制有一定启示意义。     

藏南冈底斯带中段始新世岩浆作用的厘定及其大地构造意义

本文对藏南冈底斯带中段的花岗岩类和角闪辉长岩进行了锆石U-Pb年代学和全岩地球化学分析,据此阐明了岩体的形成机制与演化过程,并探讨了成岩时的大地构造背景。分析结果显示,研究区内花岗岩类和角闪辉长岩体的LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果为41~55Ma,为始新世早-中期岩浆活动的产物,代表了区内岩体的成岩年龄。在地球化学组成上,花岗岩类属于钙碱性到高钾钙碱性系列,均富集轻稀土(LREE)和大离子亲石元素(LILE)(Rb、Ba和K),强烈亏损Nb、Ta、P等高场强元素(HFSE),具有弧型岩浆岩的地球化学组成。此外,花岗岩类的铝饱和指数(A/CNK)小于1.1,属于准铝质到弱过铝质的I型花岗岩。角闪辉长岩为石榴橄榄岩部分熔融的产物,并在后期侵位的过程中遭受到了壳源物质的混染。综合分析表明,研究区内的岩体形成于初始碰撞向主碰撞的转化阶段。始新世早期(～50Ma)新特提斯洋板片的断离引起软流圈物质上涌,导致岩石圈地幔发生部分熔融形成基性岩浆,随后基性岩浆底侵至下地壳并诱发下地壳发生部分熔融形成花岗岩质岩浆,最后经过岩浆混合作用形成始新世早-中期冈底斯地区的花岗岩类。