青藏高原岩石圈结构、隆升机制及对大陆变形影响

根据近年古生物区系、岩相古地理、地质构造以及古地磁等的研究,特别是晚古生代—白垩纪古生物区系、分异指数特征以及古地磁数据等,作者认为,从晚古生代—白垩纪印度板块和青藏高原(欧亚板块)之间不存在至今还流传引用的浩瀚深邃宽达6000～7000km、向东敞开的特提斯大洋(R.S.Di-etz,J.C.Holden,1970及其他地质学家),其时印度板块与欧亚大陆之间呈现小洋盆、海湾、裂陷槽与微古陆相间构造格局;也未发生过印度大陆和青藏高原南部地体跨越这一特提斯大洋自南向北作长距离漂移。早年魏根纳(Wegener,A,1924)提出的印度大陆未远离欧亚大陆的论点,基本是正确的。     

“《中国区域地质志》编研成果” 主题专辑目次

2008年中国地质调查局下达了重编《中国区域地质志》的科研项目,其主要任务是应用板块构造新思维和大陆动力学的新理念,对过去百年特别是近30年来取得的地质新资料进行综合研究和成果集成,使之系统化、规律化和理论化,提供一套有宏观影响的区域地质科学成果,奠定中国地质调查第二个百年的重要基石,以便更好地服务于国家经济社会可持续发展的需求。 这套志书包括省级、区级、全国3个层次,共约60余部志书、300多幅系列地质图件和全国1∶50万比例尺地质数据库。这是一套规模宏大、最具系统性和权威性国家基础地质数据资料,堪称中国地质的百科全书,将在地质事业和国家经济社会发展以及地质科研、地质教育、科学普及和国际地质学术交流等方面发挥重要作用,将为发展和创新地质科学理论开辟道路。这将是我国地质调查研究历史上一件具有里程碑意义的重要地质事件。 通过志书编纂,已经取得诸多阶段性研究成果：从陆地与海洋、地表与深部的结合上大幅度地提高了中国地质研究程度;提出发展洋板块地质研究的学术思想,在若干造山带中发现了典型的蛇绿混杂岩、洋板块地层系统和洋内弧火成岩组合;厘定了中国蛇绿岩类型,建立了不同类型蛇绿岩鉴别标志;提出了造山带洋板块地层序列重建模型,进行了造山带洋板块构造地层区划;揭示了中国3个克拉通地块形成演化过程和动力学机制,在华北克拉通,首次划分出3个古老陆块,厘定出4期重大岩浆事件和2期变质事件;提出我国中—新元古界新的划分方案,重新厘定了江南造山带、川滇等中国南方元古宙地层层序;初步厘定了全国岩浆岩时空分布规律,提出花岗岩成因新认识,总结了中国东部中生代火山岩分布规律,揭示了其“面”与“带”相结合的分布特点;重新划分了中国地质构造单元,把对接带与克拉通、造山系一并作为一级构造单元,以多个实例证实板块构造启动于新太古代,证实原划归元古宙变质基底的黑龙江群为一套典型的洋板块地层系统,针对二叠纪—早三叠世俯冲增生杂岩带提出江南造山带为复合造山带的新认识;划分了中国大陆岩石圈构造单元,总结了各构造单元岩石圈地质、地球物理特征,建立了岩石圈三维结构模型;在京津冀地区第四纪建立了7个冰期、6个间冰期和1个冰后期以及10次海侵、13次海退的冰期及海陆演化进程;在北京、上海和一些省级地质志中,开展了城市地质研究,总结了与城市建设有关的地质要素,首次编纂了海域地质志,总结论述了我国海区及邻域海底地形、地貌及地质的基本特点,编制了系列地质及地球物理图件。 为了使编志过程产生的成果及时提供给社会使用,我们组织编纂了这期专辑,我们还特邀侯增谦院士、高锐院士、王涛研究员、万渝生研究员、张进研究员与其团队专家撰写论文。本专辑共收集26篇论文。论文内容主要分为4部分：(1)俯冲碰撞与岩浆活动、变质作用与成矿系统;(2)洋板块地质与造山带地质;(3)海洋地质和新生代地质;(4)月球地质与基础地质数据更新。 “俯冲碰撞与岩浆活动、变质作用与成矿系统”专栏5篇。张洪瑞、侯增谦认为造山带热结构对大陆碰撞带形态大小、构造样式、岩浆活动和变质作用具有重要控制作用,分析对比了比利牛斯、阿尔卑斯、加里东、青藏高原、华力西等全球主要造山带热结构和热扰动对碰撞成矿的控制作用,提出密西西比河型铅锌矿和造山型金矿是大陆碰撞带内最常见的矿床类型。高锐等通过5 000余公里深地震反射的高精度探测,获得青藏高原巨厚地壳精细结构,揭示了青藏高原与周缘陆块俯冲碰撞的深部行为与样式和高原南北对冲模式、塔里木地块与西昆仑造山带面对面碰撞,以及雅鲁藏布江缝合带中部印度板块上下地壳拆离、上地壳向北仰冲、下地壳向北俯冲形成的剪刀式俯冲碰撞模式;同时发现高原腹地莫霍面平坦、地壳较薄,而扬子板块西缘边界为龙日坝断裂而非过去认为的龙门山断裂。王涛等通过巨型岩浆岩带建库编图,揭示了东北地区晚古生代—中生代岩浆岩时空迁移规律,探讨和厘定了古亚洲洋、鄂霍次克洋和古太平洋构造体制时空分布范围和构造叠合过程,为深入研究板块体制叠合时空范围、叠合机制及其成矿过程提供了范例。万渝生等通过对五台山地区高凡群磨河组地球化学和锆石年代学研究,把高凡群形成时代限定于2 350 Ma和2 176 Ma之间,即古元古代早期。碎屑沉积岩中大量约2 700 Ma、2 540~2 500 Ma、2 300 Ma碎屑锆石表明,其碎屑物质主要来源于恒山—五台—阜平新太古代—古元古代早期变质基底。张进等研究了如何区分增生杂岩中俯冲期间和碰撞阶段的变形及其重要性,在详细介绍俯冲期间变形及其机制基础上,综合对比了俯冲阶段和碰撞阶段以及之后构造变形之异同,提出区别不同阶段变形的主要原则。 “洋板块地质与造山带地质”专栏论文13篇。刘勇等从“初步建立了洋板块地质模型”“识别出中国陆域62条俯冲增生杂岩带”“在南祁连和柴北缘等地发现了洋内弧”“制定洋板块地质构造图编图方案”等方面简要概述了洋板块地质从提出到现今的主要研究进展,同时指出,从大洋的复合演化过程研讨其对大陆演化的制约是洋板块地质的主要研究目标。特提斯洋等中国五大洋的演化、中国东部古太平洋和太平洋转换与中新生代成矿关系等基础地质问题,是洋板块地质研究下一步的工作方向。杨晓平等深入研究解析了大兴安岭地质构造,新识别和重新厘定出9条俯冲增生杂岩带,并归并出1条对接带和4条结合带,发现俯冲增生杂岩带时代由北向南逐渐变新,即由北部的早奥陶世演化到南部的中—晚二叠世,暗示古亚洲洋洋盆不断从北向南后撤,最终于早—中三叠世在西拉木伦一带陆陆拼贴,完成西伯利亚陆块与华北陆块的对接。杨雅军等通过对大兴安岭中生代火山岩地层及其形成构造背景研究,提出中晚侏罗世NE向展布的火山岩主要受控于蒙古—鄂霍次克洋的南向俯冲;早白垩世NNE向展布的火山岩受控于伊泽奈岐板块向东亚大陆的俯冲,晚侏罗世与早白垩世之交的磨拉石建造则是两个构造域转换阶段的沉积记录。刘宝山等对多宝山矿区英云闪长岩（(226.3±2.3） Ma）和争光矿区闪长岩（(229.3±3.1） Ma）的研究表明,二者均属于钙碱性系列I型花岗岩,形成于蒙古—鄂霍次克洋南向俯冲,并证明本区晚三叠世岩浆活动具有较大的银、铜、钼成矿潜力。李文龙等对大兴安岭北端富克山岩浆弧中辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩的研究表明,岩浆弧由北向南分布规律显示蒙古—鄂霍次克洋南向俯冲极性。任飞等对嘉玉桥—同卡混杂岩邦达岩组辉绿岩的研究表明其形成于早石炭世(330.9±1.6） Ma,为探讨班公湖—怒江特提斯洋时空演化提供了重要证据。张良等根据多个精确年龄数据,把滇中南元江县撮科蛇绿混杂岩时代厘定为中元古代晚期,属于MORB型蛇绿岩,这对于重新认识大红山群老厂河组属性、研究扬子克拉通西南缘中—新元古代构造岩浆事件等有重要意义。李文辉等对鄂尔多斯盆地南缘—四川盆地北缘地震剖面采集的15个大炮数据进行层析成像研究,精确刻画了汾谓地堑(低速)、秦岭造山带(高速)、大巴山逆冲推覆带上地壳速度结构,探讨了它们沉积特征及构造控制条件。卢占武等在喜马拉雅造山带西部纵穿雅鲁藏布江缝合带实施的深地震反射剖面揭示：伴随印度板块俯冲引起的地壳尺度的多重构造叠置作用,使印度板块地壳减薄而喜马拉雅地区地壳加厚。寇彩化等对桂北四堡地区辉长岩(830 Ma)进行研究,显示其与弧岩浆岩相似,从而推定江南造山带西段860~830 Ma时期处于活动大陆边缘。崔显岳等在长乐—南澳构造带中泉港临头片麻状英云闪长岩中发现我国第五处岩浆绿帘石。以东南沿海现今陆壳厚度30 km推算,早白垩世陆壳厚度应为55~60 km,为中国东部滨太平洋带晚中生代地壳减薄提供了证据。朱小辉等把祁连山花岗质岩浆作用分为7期,分别论述了它们的类型及其产生构造环境,反映了祁连山从古元古代到三叠纪洋陆转换过程。徐盛林等通过Sr-Nd-Pb同位素填图研究,发现西准噶尔地区深部不存在古老结晶基底,晚古生代经历中晚石炭世(岛弧为代表的侧向生长)、晚石炭世—早二叠世(后碰撞垂向增生为主)和早二叠世—早三叠世3期造山阶段(壳幔混源垂向生长)。 “海洋地质和新生代地质”专栏论文5篇。侯方辉等通过东海地球物理研究,探讨了陆地构造向海区的延伸,认为整个朝鲜半岛基底、盖层均类似华北地块,虎皮礁凸起为一增生杂岩带,为浙江陈蔡俯冲增生杂岩带向海域的延伸。王明健等的论文认为：晚三叠世—白垩纪南海北部—东海南部为一统一大型盆地,其发展经历了由特提斯洋到古太平洋转换过程,形成不同类型盆地;潮汕坳陷和基隆坳陷都发育良好的中生代海湾相泥岩,油气潜力大。张宗言等通过孢粉共存因子分折法,从广东雷州半岛ZKA01钻孔地层孢粉分析中建立了古气候参数,于晚渐新世—早更新世识别出4个气候变化阶段,并与全球气候冷暖变化事件相匹配。田飞等通过内蒙古乌日图淖泽尔碱湖沉积过程及机理研究,加深了对浑善达克沙地碱湖干涸过程中沉积及生态演化过程的认识,为东亚夏季风北界地区古环境重建提供了依据。凌媛等总结了海洋、湖泊生态系统中生物标志物的来源和特征,列述了相关指标在国内外重建生态系统组成、结构及生产力方面应用的诸多实例。 “月球地质与基础地质数据更新”专栏论文3篇。金铭等编制了国际上目前最大比例尺(1∶250万)月球数字地质图,建立了有自主知识产权的月球地质数据库建库规范;首次对月球地质要素进行系统梳理和科学分类及编码,有利于促进月球科研成果集成共享和“数字月球”建设,也为开展行星地质编图奠定了基础。许可娟等利用我国探月工程所获数据和已有资料,应用ArcGIS平台,编制了1∶250万佩塔维厄斯幅(LQ-21)数字月球地质图,典型地质图的编研有助于了解整个月球地质演化史。冯艳芳等在分析国内外基础地质数据更新状况和问题基础上,提出我国依托地质云平台3.0构建基础地质数据更新体系的建议。 作为本专辑特约主编,我们衷心感谢专辑论文作者、审稿专家、《地学前缘》主编王成善院士、常务副主编王小龙编审和编辑部全体同仁们的辛勤劳作。我们希望本专辑对读者有所助益,对推动我国地质事业发展做出微薄贡献,敬请读者批评指正。     

准噶尔盆地西北缘三叠系地层格架的建立——来自岩性、地震、测井及地化方面的证据

准噶尔盆地西北缘三叠系一直是我国重要的油气攻关层位,然而其地层发育情况却长期存在争议,尤其是精细层位划分以及内部是否存在不整合界面的问题。本次研究结合了前人研究成果、岩性、测井、地震资料,并以野外露头研究为基础,通过对深底沟—大侏罗沟、花园沟、黑油山沟、吐孜沟、水库沟5条野外剖面的考察,识别出各类标志层以及J/T、T/C、T3/T2、T2k2/T2k1、S6/S7界线,认为三叠系内部并不缺失S2、S3(砂组,位于T2k2),并可区分出此二层位,随即建立起多个野外剖面的时空对应关系;此外,本次研究还通过不同岩性岩石测井响应特征将下三叠统划分为3段6砂组,将上三叠统划分为3段7砂组,将中三叠统则更细划分为2段7砂组14小层,并通过元素地层学方法对层位进行了局部检验。     

中亚造山带东缘迪彦庙俯冲增生杂岩带早二叠世洋内弧岩浆作用及构造背景

洋陆转换岩石学证据（洋内弧）的发现使识别、重建、研究洋盆转化为大陆成为可能.对中亚造山带东缘迪彦庙俯冲增生杂岩带内蛇绿岩开展岩石地球化学、Sr-Nd同位素以及锆石U-Pb年代学研究,识别出一套洋内弧火成岩组合.MORB-Like玄武岩锆石U-Pb谐和年龄为286.1±6.1 Ma,代表洋内初始俯冲时代;HMA锆石U-Pb谐和年龄为283.7±4.7 Ma,代表首次岩浆作用后、俯冲程度加深的岩浆作用时代;岛弧拉斑玄武岩（IAT）锆石U-Pb谐和年龄为241±5 Ma,指示古亚洲洋早三叠世逐渐向着正常岛弧岩浆作用转换的大陆化方向发展.从MORB-Like玄武岩到HMA再到IAT的岩石组合序列代表了洋内俯冲作用由浅到深的递进演变以及洋盆向大陆边缘岛弧逐步演化的洋陆转换过程.      

我国南极固体地球科学研究的最新进展和主要成果

本文报道了近三年中国在南极地球科学研究上取得的主要进展和成果：编制了南极大陆地质图，完善了布兰斯菲尔德海峡地层层序和构造格架，揭示了拉斯曼丘陵泛非构造－热事件的地质含义，首次在南极发现硅硼镁铝矿，进一步研究了菲尔德斯半岛火山岩时代和陆地威德尔生物地理区，获得长城站地区地壳电性结构，建立了菲尔德斯半岛ＧＰＳ卫星地壳形变监测网，成功地进行了拉斯曼丘陵地区小象幅航摄成图和卫星影象数字制图，论述了早期太阳星云化学分馏作用连续性的岩石化学证据。     

桂北地区丹洲群碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和Hf同位素特征及其地质意义

桂北丹洲群顶部拱洞组粉砂岩的碎屑锆石的阴极发光图像和Th/U(0.2~2.4)值显示,它们均为岩浆成因的锆石。锆石~(206)Pb/~(238)Pb年龄分布在730~769Ma和771~850Ma之间,这些锆石的Hf同位素成分范围较大,ε_(Hf)(t)值和二阶段Hf模式年龄(T_(DM2))分别为-18.4~11.4和1020~2812Ma。此外,样品中还有一些年龄较老的锆石颗粒,~(207)Pb/~(206)Pb年龄为1910~3140Ma,ε_(Hf)(t)值和二阶段Hf模式年龄(T_(DM2))分别为-13.6~3.4和2740~3635Ma。结合前人的研究推测,桂北丹洲群拱洞组沉积年龄小于等于706±10Ma,物源主要由扬子板块新元古代岩浆岩组成,也有少量太古宙岩浆岩的加入。推测中国华南地区存在对应于Rodinia超大陆聚合相关的格林威尔运动的响应。根据已测锆石的ε_(Hf)(t)值和Hf二阶段模式年龄推断,研究区地壳生长主要经历3个阶段:(1)3.64~3.25Ga,初生地壳出现在3.64Ga;(2)2.98~2.37Ga;(3)2.19~1.28Ga,地壳生长的主要时期。     

湖南白马山龙潭超单元、瓦屋塘花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

运用阴极发光技术,对湖南白马山龙潭超单元2个样品和瓦屋塘花岗岩1个样品的锆石进行了内部结构分析,在此基础上利用锆石SHRIMP U-Pb定年方法进行了同位素年代学测定。其中,白马山龙潭超单元2个黑云母二长花岗岩样品分别给出了(215.9±1.9) Ma和(212.2±2.1) Ma的主体谐和年龄。同时还测得了一组较年轻的谐和年龄((201.0±2.8) Ma)和一组较老的锆石核部年龄(230.3~227.0 Ma),表明研究区印支晚期存在多期花岗质岩浆的侵入活动。瓦屋塘岩体黑云母二长花岗岩1个样品给出了(217.7±1.8) Ma的谐和年龄。这2个岩体的形成进一步佐证了华南大陆印支晚期岩浆活动于210~225 Ma,达到岩浆活动的峰期。地球化学测试结果显示,白马山和瓦屋塘岩体均为弱过铝-强过铝质花岗岩,具壳源型花岗岩的特征,形成于后碰撞期或碰撞晚期的构造环境,源于早元古代变质杂砂岩的部分熔融。结合区域大地构造背景认为,这2个岩体形成于秦岭-大别和松马2条印支期缝合带碰撞结束后的印支晚期伸展构造背景下,为热-应力松弛阶段,板内挤压加厚的地壳减压熔融作用的产物。     

内蒙古中东部达里湖湖岸堤记录的12.5 cal ka BP以来湖面波动过程*

内蒙古中东部位于东亚夏季风过渡区,对气候变化响应敏感。广泛发育的湖泊沉积物提供了全新世以来的环境变化的理想材料。湖岸沉积物直接记录的古水位,与高分辨率的湖心钻孔记录相结合,有助于全面认识古气候的变化历史和湖面波动的定量重建。运用AMS¹⁴C测年和GPS、DEM及1︰5万地形图等相结合的方法确定了达里湖北侧湖岸堤的年代和高程,并结合湖岸堤剖面的沉积序列指示的湖面变化过程,重建了12.5 cal ka BP以来达里湖的波动历史。12.5 cal ka BP,达里湖湖面海拔高度约为1253,m,至12.3 cal ka BP湖面经历短暂上升,至海拔1266,m左右;之后湖面下降,至全新世早期(11.2 cal ka BP),水位降至1254,m左右;随后湖面开始逐步上升,10.7 cal ka BP湖面水位稳定在1274,m左右;全新世中期湖面继续上升至某一高度(至少在1291,m)后,于全新世晚期4.8 calka BP 湖面高度降至1279,m,并于4.6 cal ka BP湖面继续下降至1275,m的高度。通过对比湖心钻孔记录的湖泊波动历史以及区域湖泊沉积记录,认为达里湖的水位波动受东亚季风活动的影响,具有区域的一致性。达里湖的水位变化较区域内的其他湖泊更为强烈,认为除了受区域气候变化的影响外,达里湖全新世晚期的湖面下降可能还与区域内强烈的构造活动和西拉木伦河溯源侵蚀导致区域水系的改变有关。     

华南造山带下寒武统和中奥陶统发现放射虫

在华南造山带江西萍乡下寒武统牛角河组泥质板岩和湖南永州中奥陶统烟溪组硅质岩中首次发现放射虫。放射虫的发现表明萍乡—永州一带寒武纪—中奥陶世存在相当规模的处于低纬度的海盆。