从安第斯到冈底斯:从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞

全球造山系类型主要分为增生型和碰撞型两大类。现今,全球两大巨型造山系的研究表明:环太平洋增生造山系正在经历洋-陆俯冲过程,新特提斯-喜马拉雅碰撞造山系经历过洋-陆俯冲之后又步入陆-陆碰撞阶段。其中,安第斯造山带是东太平洋Lazaca大洋板块多阶段向东俯冲在南美大陆之下后形成的以"大洋板块深(陡)-浅(平)俯冲交替、洋岛-地体增生拼贴、碰撞和俯冲型高原隆升"为特征的现代"安第斯岛弧带"和"安第斯-科迪勒拉俯冲型增生造山系"。位于亚洲大陆内部的冈底斯造山系经历了新特提斯洋盆向北俯冲、消减和洋盆闭合以及印度-亚洲碰撞的两重阶段,具体包括早中生代开始的新特提斯"多洋岛"形成和向拉萨地体的多阶段俯冲汇聚,致使洋岛-地体增生碰撞形成冈底斯岩浆弧,继而铸造了晚白垩世的"安第斯型"俯冲增生造山系;在俯冲和碰撞转换阶段发生了岩浆大爆发并形成冈底斯初始高原;而后才进入印度-亚洲陆陆碰撞阶段,形成大规模的E-W向逆冲断裂、走滑断裂和S-N向裂谷系。因此,安第斯是冈底斯的前半生,冈底斯的今天是安第斯的未来。研究冈底斯的构造演化,特别是早期的构造岩浆活动,必须与安第斯俯冲增生的历史进行对比。     

中国大陆显生宙俯冲型、碰撞型和复合型片麻岩穹窿(群)

片麻岩穹窿(gneiss dome)是中下地壳热动力学过程产生的、与岩浆作用(或混合岩化作用)密切相关的穹窿状构造。片麻岩穹窿大部分是地壳深层次变动的产物,在世界范围内几乎出露在所有的折返造山带中,反映了所在地区地壳的大幅度抬升。片麻岩穹窿核部主要是无或弱岩浆组构的花岗岩体和高级变质岩(例如混合岩),边部是具有岩浆组构的花岗片麻岩,幔部由来自地壳深部的高级片岩和片麻岩组成。片麻岩穹窿的形成经历从垂直上升的地壳流导致的岩浆上涌的挤压收缩机制到岩浆体侵位的顶部伸展机制的转化过程。根据片麻岩穹窿的岩石组合、组构特征、成因机制和大地构造背景以及片麻岩穹窿与地壳流关系的分析,结合中国大陆典型片麻岩穹窿的研究,提出中国大陆显生宙的片麻岩穹窿和片麻岩穹窿群可以划分为与大洋岩石圈板片俯冲增生与随后的折返造山相关的"俯冲型"片麻岩穹窿(群),如秦岭片麻岩穹窿;与陆陆碰撞折返造山有关的"碰撞型"片麻岩穹窿(群),如北喜马拉雅拉轨岗日片麻岩穹窿(群)和松潘甘孜雅江片麻岩穹窿(群);与俯冲和碰撞的叠合作用有关的"复合式"片麻岩穹窿(群),如帕米尔空喀山片麻岩穹窿和东冈底斯林芝片麻岩穹窿(群)。     

论“造山的高原”

地球上的高原依照其组成及形成过程差异分为两大类:克拉通高原与造山高原。克拉通高原是在古老的前寒武纪基底和稳定的克拉通的基础上构筑的高原,具有简单的、均一的、稳定的、冷的地壳以及刚性古老硬基底,如巴西高原、科罗拉多高原、埃塞俄比亚高原、南非高原、中西伯利亚高原和德干高原等。造山的高原是以造山单元作为主体的高原,分为俯冲型高原和碰撞型高原。前者如"中安第斯高原"与东太平洋的向东俯冲密切相关;后者如青藏高原,具有相对复杂、不均一、多地体拼贴、多期造山、相对热的巨厚地壳组成的造山软基底。研究表明青藏高原的初始高原在白垩纪形成,与班公湖-怒江缝合带的闭合(120~140Ma)有关。而印度-亚洲碰撞(60~50Ma)和印度岩石圈板片平俯冲在青藏高原之下,促使青藏高原整体的抬升至4000~5000m的高度。     

喜马拉雅造山带北缘大反转逆冲断层（GCT）东段的活动时限及构造演化

喜马拉雅造山带北缘的大反转逆冲断层(GCT)位于印度-亚洲的碰撞边界,平行雅鲁藏布江缝合带展布,向北逆冲使特提斯喜马拉雅地体向北叠覆在冈底斯地体之上。大反转逆冲断裂制约了中新世Kailas式系列磨拉石盆地(Kailas、秋乌、大竹曲、罗布莎以及朗县)的发育,自西向东磨拉石盆地中砾石变形逐渐增强。本文通过GCT东段"罗布莎-郎县砾岩"的研究,获得罗布莎-朗县变形砾岩中的碎屑锆石的沉积上限年龄为早渐新世(28.7~29.1Ma)。罗布莎-郎县砾岩具有基质糜棱岩化、发育地震化石假熔岩和向北剪切指向的特征,表明其经历了受GCT断裂控制的砾岩盆地在浅部形成、插入10~15km深部并受地震影响形成假熔岩,然后折返到地表的过程。     

青海共和盆地结构构造与能源资源潜力

共和盆地处于西秦岭、南祁连、东昆仑造山带结合部,其中发现了高温干热岩及多套烃源岩,但地热藏和油气藏的成因、资源潜力与分布规律尚不清楚,难以对其开展准确评价和有效勘探开发。本文在系统研究共和盆地及周缘地层发育、沉积充填、构造变形与盆地深部结构的基础上,深入探讨了盆地演化的动力学机制,分析了盆地地热藏和油气藏的成藏主控因素,预测了有利分布区带和勘探方向。多期活动的哇洪山—温泉、多禾茂、瓦里贡、塘格木右行走滑逆冲断裂与青海南山左行走滑逆冲断裂异向、同向相交(切),叠加地幔上涌作用,导致在中新生代共和盆地长期处于走滑-伸展的独特环境,并控制了盆地7个隆起、断陷构造单元的展布及属性。它经历了6期演化阶段：早中三叠世处于昆北弧前盆地及陆缘火山弧带,共和盆地基底主要岩石发育;晚三叠世阿尼玛卿洋闭合并发生碰撞造山,共和盆地褶皱基底形成;晚三叠纪末期发生碰撞后伸展,发育初始小型陆内裂谷盆地;在侏罗纪—白垩纪区域性伸展环境下形成局部断陷盆地;古近纪晚期—中新世发育拉分-断陷盆地;中新世末至今发育陆内前陆盆地。形成了3个大构造-沉积层序和8个亚层序,发育了深海陆棚相-碳酸盐岩台地相-火成岩相以及多旋回的冲积...     

花岗岩、氡气与人类肺癌

氡作为唯一具有放射性的惰性气体,其危害性被医学研究所证实。世界卫生组织研究报告表明,氡气及其放射性子体的吸入是除吸烟因素之外人类肺癌的第一大致病因子,全球不同国家中大概3%到15%的肺癌是由氡气辐射造成的,氡气与吸烟的协同效应还会使得吸烟者患肺癌的几率大增。此外,过量氡气吸入还能破坏人的神经系统,造成白细胞减少,导致血凝增加和高血糖症状。氡是U-238衰变而来,而花岗岩是U主要赋存岩石之一。花岗岩是大陆地壳主要成分,约占地壳体积的22%。花岗岩的成因在地质学界研究较多,但花岗岩与人类肺癌的关联却没有引起地质工作者足够多的关注;医学界对氡的危害了解较多,但对氡的来源和花岗岩的关系却知之甚少。本文致力于阐明花岗岩与氡气形成的内在逻辑关系,并为公众科普氡气及其危害。     

从安第斯到冈底斯：从洋- 陆俯冲到陆- 陆碰撞

全球造山系类型主要分为增生型和碰撞型两大类。现今,全球两大巨型造山系的研究表明：环太平洋增生造山系正在经历洋- 陆俯冲过程,新特提斯- 喜马拉雅碰撞造山系经历过洋- 陆俯冲之后又步入陆- 陆碰撞阶段。其中,安第斯造山带是东太平洋Lazaca 大洋板块多阶段向东俯冲在南美大陆之下后形成的以“大洋板块深(陡)- 浅(平)俯冲交替、洋岛- 地体增生拼贴、碰撞和俯冲型高原隆升”为特征的现代“安第斯岛弧带”和“安第斯- 科迪勒拉俯冲型增生造山系”。位于亚洲大陆内部的冈底斯造山系经历了新特提斯洋盆向北俯冲、消减和洋盆闭合以及印度- 亚洲碰撞的两重阶段,具体包括早中生代开始的新特提斯“多洋岛”形成和向拉萨地体的多阶段俯冲汇聚,致使洋岛 地体增生碰撞形成冈底斯岩浆弧,继而铸造了晚白垩世的“安第斯型”俯冲增生造山系;在俯冲和碰撞转换阶段发生了岩浆大爆发并形成冈底斯初始高原;而后才进入印度- 亚洲陆陆碰撞阶段,形成大规模的E- W向逆冲断裂、走滑断裂和S- N向裂谷系。因此,安第斯是冈底斯的前半生,冈底斯的今天是安第斯的未来。研究冈底斯的构造演化,特别是早期的构造岩浆活动,必须与安第斯俯冲增生的历史进行对比。     

藏南冈底斯白垩纪弧后盆地的地壳变形及初始高原的形成

在藏南"南冈底斯岩浆弧"的北侧,发育一个白垩纪碳酸盐-碎屑岩组成的弧后盆地,盆地基底为早侏罗纪火山岩,其上被大面积晚白垩世-古新世林子宗群火山岩(62~45Ma)角度不整合覆盖,以及65~40Ma花岗岩基的侵位。南冈底斯弧后盆地的主要地壳变形表现为:在自北向南剪切应变下,以早侏罗世火山岩与晚侏罗-白垩世沉积岩之间的冈底斯滑脱带(GD)为主要构造底面,与上部白垩纪地层的强烈褶皱和铲式构造一起组成的"滑脱-褶皱"构造样式。研究表明,弧后盆地的滑脱-褶皱构造是90~62Ma期间与新特提斯大洋岩石圈板片俯冲有关的弧后盆地地壳缩短、加厚和造山作用的表征。大面积存在的冈底斯林子宗火山岩与其下部地层的角度不整合是一种"火山披盖式"的不整合,说明冈底斯弧后盆地经历伸展到地壳缩短变形、造山隆升和剥蚀夷平的演化过程,标志洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的转换。提出南冈底斯初始高原在晚白垩世俯冲条件下开始形成的新认识。     

新疆古块体的形成与演化

在中亚造山带南缘中国新疆地区划分出塔里木—库鲁克塔格、中天山、伊犁、柯坪四个古块体。塔里木—库鲁克塔格和中天山块体具有一致的前南华纪基底、相似的岩石组合与构造-岩浆演化过程,反映彼此间密切的亲缘性。推测库鲁克塔格在深部可能与塔里木相连,属于塔里木克拉通的一部分。研究表明,中天山是从塔里木克拉通裂解出去的块体,位于两者之间的是通过弧后引张作用而形成的古生代南天山洋盆。伊犁块体在新元古代岩石组合、地层序列、构造环境与演化历史等方面与塔里木块体相似;南华纪裂解以来,差异逐渐明显,并逐渐朝中亚地区的巴尔喀什块体方向运移,到志留纪时增生到哈萨克斯坦板块上,成为巴尔喀什山弯构造带的南部成员。柯坪块体在岩石构造组合、岩层时代、构造环境与演化历史等方面和塔里木—库鲁克塔格、伊犁、中天山三个块体均存在较大差异,属于新元古代洋壳块体。地质证据、岩浆岩年代学证据和碎屑锆石U-Pb年龄谱表明,新疆地区的前寒武纪块体记录了地球早期演化过程中丰富的地壳活动与岩浆作用信息,对全球多期构造-岩浆事件响应积极,包括全球古陆核生长事件、哥伦比亚超大陆聚合事件、罗迪尼亚超大陆聚合与裂解事件。柯坪块体保留了冈瓦纳大陆聚合的信息。     

冈底斯曲水岩基岩浆混合:来自暗色岩浆包体角闪石显微结构的证据

冈底斯岩浆带位于拉萨地体南缘，其形成过程主要受中生代新特提斯洋板片俯冲和新生代印度-亚洲陆-陆碰撞控制，是揭示青藏高原形成过程和深化大陆动力学研究的天然实验室。曲水岩基位于冈底斯岩浆带中段，介于拉萨和曲水之间，主要由花岗闪长岩、花岗岩、闪长岩和辉长岩组成。岩基花岗质岩体中包含大量暗色岩浆包体，包体产出状态有同侵位岩墙、包体墙、包体群等，表明岩浆混杂与混合现象。前人关于曲水岩基做了大量研究工作，取得很多进展，比如，发现这些暗色岩浆包体与寄主岩具有相同的结晶时代，主要集中在55~45Ma。但是，关于曲水岩基形成在俯冲背景还是碰撞背景还存在着争论。这些广泛分布的暗色岩浆包体和寄主岩的关系，及其所代表的岩浆混合过程还需要精细的矿物学工作。因此，本文在综合分析野外岩性分布、暗色岩浆包体出露形态的基础上，重点选择花岗闪长质寄主岩和其中的暗色岩浆包体中的角闪石进行矿物显微结构和构造的分析，并结合电子探针数据，以探求曲水岩基的岩浆混合过程。我们初步认为曲水岩基的形成经历两期混合过程：早期的基性岩浆和酸性岩浆端元在深部的混合；晚期基性、酸性岩浆混合后的中性岩浆爆破、上升，并继续与酸性岩浆混合。此外，曲水岩基形成于俯冲到碰撞的转换过程，受控于俯冲板片作用所产生的弧型岩浆和板片回旋及稍后的断离所产生的地幔岩浆双重作用。