喜马拉雅-青藏高原造山带地质演化——显生宙亚洲大陆生长

喜马拉雅-青藏高原造山带的地质历史显示出,自从约70Ma印度板块-亚洲板块开始碰撞以来,至少有1360km的SN向缩短量被喜马拉雅-青藏高原造山带所吸收.导致新生代青藏高原最终构造格局明显的地壳缩短作用,大约开始在始新世(50~40Ma).几乎同时发生在高原南部的特提斯喜马拉雅和高原北部的昆仑山及祁连山.喜马拉雅-青藏高原造山带的古生代和中生代构造历史强烈地控制着新生代变形历史和应变分布.松潘-甘孜-可可西里地体和羌塘地体三叠系复理石杂岩的广泛出现,在空间上可能和青藏高原中部的新生代逆冲作用和火山作用有关.青藏高原南部和中部的地壳和上地幔之间地震特性的显著差异是中生代和新生代2种构造的表现形式.而前者对第三纪局部缩短的收缩变形起到了决定性的作用,并导致自由水释放进入青藏高原中部的上地幔和下地壳,并引起岩石圈地幔和地壳中物质的部分熔融.     

喜马拉雅造山带中段核部杂岩中基性麻粒岩的发现及构造意义

举世瞩目的喜马拉雅造山带隆升幅度大、剥蚀作用强、构造活动新 ,至今为止 ,只是在该造山带东西 2个构造结 (帕米尔地区和南巴迦瓦地区 )中发现了下地壳深变质岩 .近期笔者在 1∶2 5万定结幅区域地质调查中首次发现喜马拉雅构造带中段曲当—康几一带的前寒武系聂拉木岩群中具有强烈塑性变形和多期退变质的基性麻粒岩 ,这对于研究喜马拉雅造山带的地壳物质组成、下地壳流变状态、陆内造山过程和构造隆升机制等均具有十分重要的意义 .位于喜马拉雅造山带核部的聂拉木岩群基底变质杂岩主要由黑云石英片岩、石英片岩、黑云母片岩、石英岩、大理…     

喜马拉雅造山带西构造结含柯石英榴辉岩的发现及其启示

着重介绍了最近几年外国学者在喜马拉雅西北部发现高压榴辉岩和含柯石英超高压榴辉岩的新成果。这项重要发现,对于正确了印度板块与亚洲板块碰撞动力学过程,大陆俯冲,折返和鼓民拉雅造山带是变质演化历史有着重要意义,同时对我国学者从喜马拉雅东构造结下地壳高 为质岩和结晶基底升研究有着重要的启迪。     

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。     

喜马拉雅造山带南北向裂谷的冷缩成因模型

长期以来,学者们普遍认为垂直于喜马拉雅造山带的南北向裂谷是东西向伸展的构造形迹。现代GPS观测数据却显示,喜马拉雅造山带东西位移(分)量很小,甚至为零。综合前人资料,喜马拉雅造山过程可划分为热造山(25~13Ma)及造山后(< 13Ma)冷却两个时期,热造山期具有受热膨胀,物质向外运移的特点,高喜马拉雅热隆挤出并触发各主要断裂(MCT、STD、GCT)活动,印度板块向北汇聚速率下降。造山后则表现为冷却收缩,前期构造-热活动停止或减弱,印度板块向北汇聚加速。研究认为,南北向裂谷与高喜马拉雅等冷却过程的东西向收缩。且被局限于东、西两个构造结之间有关。并据此建立了裂谷的冷缩成因模型,模型估值与地质事实很吻合。     

喜马拉雅造山带造山模式探讨

喜马拉雅是典型的碰撞型造山带,造山带结构构造复杂,可大致划分为以逆冲推覆构造为主的南喜马拉雅造山带和以各种伸展性构造为主的北喜马拉雅造山带,造山带内各类构造均发生过多期变形,且发生过多次缩短与伸展的构造反转,大喜马拉雅结晶杂岩系(GHC)内变形、岩浆及变质作用证明造山过程中存在渠道流作用。据此,本文提出一种由印度—欧亚大陆汇聚速率控制的多阶段造山模式:两大陆汇聚速度快时,青藏高原内形成南北向裂谷系(NSTR),喜马拉雅内经历造山过程,并在造山带中、下地壳形成作为底部拆离层的塑性层,汇聚速率慢时,青藏高原内形成共轭走滑断裂,喜马拉雅造山带内的塑性层发生松弛和重力扩散,形成渠道流,导致藏南拆离系(STDS)的启动、GHC的挤出和北喜马拉雅片麻岩穹窿(NHGD)的形成。上述的增厚与松弛均是在挤压体制下形成的,构造的反转是因挤压速率变化而产生的结构调节作用。     

喜马拉雅碰撞带的构造演化

通过对喜马拉雅碰撞带构造单元划分和组成的研究，从俯冲和碰撞带前缘加积作用，深层底辟和热隆扩展作用及岩石圈深物质流动－“回流”作用等３个方面阐明了喜马拉雅碰撞带的构造演化，提出了喜马拉雅碰撞带的构造演化模式－渐进式陆内变形模式。     

喜马拉雅造山带始新世和中新世的地壳深熔条件：来自花岗岩的地球化学证据

与花岗岩岩浆作用相关的地壳深熔条件与汇聚板块边缘的构造体制和热结构密切相关。对喜马拉雅新生代花岗岩来说,不同时代的地壳源区深熔条件被两组花岗岩记录下来。第一组形成于43～44 Ma的始新世;第二组形成于17～18 Ma的中新世,具有典型高喜马拉雅淡色花岗岩的地球化学组成。始新世花岗岩经历了分离结晶作用,形成了两个亚组,一组具有高镁铁度、高CaO含量和高Na₂O/K₂O和Sr/Y值,另一组则恰恰相反。Sr-Nd同位素组成表明,始新世花岗岩的源区物质由角闪岩和变泥质岩组成。相平衡模拟结果显示,始新世花岗岩的原始熔体由角闪岩和变泥质岩构成的混合源区在(850±50)℃和(0.85±0.05)GPa条件下部分熔融产生。而中新世花岗岩的源区熔融条件与典型高喜马拉雅淡色花岗岩的一致,为750～770℃和0.6～0.8 GPa,源岩为变泥质岩。综合包括变质岩石学在内的多学科研究结果,碰撞造山带从同碰撞阶段向碰撞晚期和碰撞后阶段的演化过程中发生了热结构的变化。同碰撞阶段的超高压变质岩记录了低的地温梯度(<10℃/km),碰撞晚期的始新世花岗岩形成于高的...     

喜马拉雅造山带东段错那地区高喜马拉雅结晶岩系的变质作用与构造意义

位于造山带核部的高喜马拉雅结晶岩系是由印度大陆俯冲到亚洲大陆之下经历变质作用的产物,是研究喜马拉雅造山带形成与演化过程的理想载体。本文对造山带东段错那地区高喜马拉雅结晶岩系上部构造层位的正片麻岩进行了岩石学、相平衡模拟,锆石与独居石U-Pb年代学研究。研究结果表明这些岩石的峰期矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+黑云母+白云母+石英+钛铁矿,保留有深熔作用的结构特征。岩石中的石榴石具有生长成分环带。相平衡模拟表明,岩石的峰期变质条件为710~750℃和9.0~10.5kbar,具有一个顺时针型变质作用P-T轨迹,其进变质过程以升温、升压和部分熔融为特征,退变质作用为降温、降压过程。锆石与独居石U-Pb定年表明,这些正片麻岩具有510~490Ma的原岩年龄,和27~11Ma的退变质时间。本研究表明高喜马拉雅结晶岩系的上部构造层位经历了高角闪岩相变质作用与部分熔融,为造山带的构造演化提供了重要信息。     

喜马拉雅碰撞造山作用与（超）大型订区的形成：科学问题与思考

青藏高原及邻区是中国唯一的一块具有世界规模级的成矿富集区，迄今所发现的大型、超大型矿床／矿集区，在时间抑或空间上均与喜马拉雅碰撞造山作用有着密切的联系，反映了与喜马拉雅碰撞造山作用过程相伴随的青藏高原周边及内部岩石圈薄弱地带的壳幔置换过程、层圈交换作用、流体活动及其地球化学分馏过程，是控制大型、超大型矿床／矿集区形成的主要因素。青藏高原成矿大陆动力学研究是阐明该区矿产资源分布规律和进一步发现大型、超大型矿床（矿集区）的科学基础。     

喜马拉雅造山带中段麻粒岩构造侵位过程中变质变形演化

喜马拉雅造山带中段麻粒岩绝大多数呈透镜状、布丁体等弱应变域断续产出,强应变带围岩往往发育糜棱面理和构造片理。部分麻粒岩经历了强烈的韧性剪切构造变形,形成剪切透镜体,并且明显受韧性剪切带控制,显示成带分布、局部集中的特点。根据矿物组合可将产出的麻粒岩分为4种麻粒岩,其主要组成矿物如斜方辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石以及石榴石等均不同程度地发生扭折、压扁、拉长扭曲、亚颗粒化及边缘强烈动态重结晶等强烈塑性显微构造变形特征。研究分析表明,麻粒岩的产出与重熔花岗岩的侵位及藏南伸展拆离断层活动有关,在喜马拉雅造山带强烈伸展快速抬升造山的绝热降压大陆动力学过程中,下地壳基性麻粒岩以较快的速率上升到地表,而下地壳层流作用、造山带伸展-隆升-造山导致麻粒岩相变质作用。     

喜马拉雅造山带东段错那洞片麻岩穹窿的变质作用及构造意义

错那洞穹窿是喜马拉雅造山带北部发育的一系列片麻岩穹窿之一,因其赋存有超大型稀有金属矿床而倍受关注。本文对错那洞穹窿核部产出的石榴石十字石蓝晶石白云母片岩进行了岩石学、相平衡模拟和锆石U-Pb年代学研究,为揭示穹窿的成因和成矿作用提供了重要限定。岩石学研究表明,石榴石蓝晶石十字石白云母片岩的共生矿物组合是石榴石+蓝晶石+十字石+白云母+斜长石+石英+钛铁矿+金红石,为典型的中压角闪岩相变质岩。相平衡模拟表明岩石的变质温压条件为670℃和9. 0kbar,并未经历部分熔融。锆石U-Pb定年结果表明,片岩的变质作用发生在47～29Ma,即经历了一个较长期(～20Myr)的变质演化过程。结合现有研究成果,我们认为错那洞片麻岩穹窿具有与喜马拉雅造山带北部发育的其它片麻岩穹窿相同的成因,穹窿核部的中级变质岩为高喜马拉雅结晶岩系的上部构造层位,其变质作用发生在印度大陆向拉萨地体之下低角度俯冲过程中;穹窿核部淡色花岗岩是高分异的异地花岗岩,是高喜马拉雅结晶岩系下部高温高压麻粒岩部分熔融所形成的熔体经历高程度分离结晶产物。此外,本文研究成果为印度与亚洲大陆的碰撞时间和性质提供了进一步约束。     

喜马拉雅造山带中段亚东地区石榴角闪岩的成因：岩石学和锆石U- Pb年代学

喜马拉雅造山带中段出露的基性麻粒岩是理解印度大陆前喜马拉雅期演化历史和新生代碰撞造山作用的理想研究对象。本文对亚东多庆湖地区的石榴角闪岩进行了岩石学、全岩主微量元素地球化学和锆石U- Pb年代学研究,揭示了其原岩类型和新生代的变质作用过程。石榴角闪岩的原岩很可能为新元古代(~890 Ma)的玄武岩,具有E- MORB型岩石的地球化学特征。石榴角闪岩具有三期矿物组合：① 进变质矿物组合可能为石榴子石+角闪石+斜长石+钛铁矿+石英,即石榴子石核部及其中包裹体;② 峰期矿物组合为石榴子石+角闪石+斜长石+黑云母+石英,即石榴子石边部和基质矿物;③ 退变质矿物组合为角闪石+斜方辉石+斜长石+黑云母+石英,包括退变质域和石榴子石边部的后成合晶矿物。矿物温压计和相平衡模拟表明,石榴角闪岩进变质、峰期和退变质条件分别为609~621℃和0. 59~0. 65 GPa、805~845℃和0. 91~1. 04 GPa、825~840℃和0. 61~0. 68 GPa,经历了峰期高压麻粒岩相的变质作用。锆石U- Pb年代学研究表明,石榴角闪岩的峰期变质时间为34. 8~20. 3 Ma,退变质时间为18. 1~17. 7 Ma,可能经历了一个较长期的部分熔融过程。本文研究认为,亚东石榴角闪岩是印度板块向欧亚板块长期俯冲、地壳增厚成因的基性麻粒岩,原岩可能与Rodinia超大陆拼合相关;其以加热埋藏、近等温降压为特征的顺时针P- T轨迹指示了喜马拉雅造山带中段的大喜马拉雅岩系上部构造层位经历了长期持续的地壳增厚和高温麻粒岩相变质作用,以及早中新世(21~17 Ma)相对快速的减压抬升和随后(17 Ma之后)相对缓慢的折返至地表的演化过程。     

印度-亚洲大陆碰撞成矿作用主要研究进展

"印度-亚洲大陆主碰撞带成矿作用"973项目(2002~2008年)以青藏高原为研究对象,以构建大陆碰撞成矿理论体系为总体科学目标,经过70多位科技人员历经5年研究,取得了重大研究成果.笔者初步总结了项目在成矿动力学背景、壳/幔深部过程、大陆成矿作用及战略新区预测等方面的研究进展.项目详细再塑了青藏高原碰撞造山过程,创新性提出了碰撞造山二阶段演化模式,即主碰撞聚合(65~41 Ma)、晚碰撞转换(40~26 Ma)、后碰撞伸展(25~0 Ma)二阶段连续演变历程,发现主碰撞期发牛岩浆大规模底侵与地壳垂向增生,晚碰撞期出现地幔物质测向流动与幔源钾质岩浆组合,后碰撞期出现岩石圈减薄与伸展岩浆组合.伴随碰撞过程,应力场出现自挤压(压扭)到伸展(张扭)交替更迭变化.综合研究提出了青藏高原碰撞造山地球动力学模式.创新性地提出了大陆碰撞成矿理论体系新框架,包括三大碰撞成矿作用(主碰撞汇聚成矿作用、晚碰撞转换成矿作用和后碰撞伸展成矿作用)、10种重要的成矿系统和12种大陆特色的矿床类型,揭示了大陆碰撞带的区域成矿规律.初步提出了以大陆型斑岩铜矿新理论为代表的5类矿床成矿新模型,揭示了大陆碰撞带金属成矿机制.在系列地质、矿产综合编图和数据库建没基础上,提出了成矿预测新思路和新方法,提交了7处找矿战略新区,并在若干靶区取得找矿突破,探索出一条科研带动勘查突破、勘查提升理论认识的新路.     

Exhumation of the Main Central Thrust from Lower Crustal Depths, Eastern Bhutan Himalaya

Geothermometry and mineral assemblages show an increase of temperature structurally upwards across the Main Central Thrust (MCT); however, peak metamorphic pressures are similar across the boundary, and correspond to depths of 35–45 km. Garnet‐bearing samples from the uppermost Lesser Himalayan sequence (LHS) yield metamorphic conditions of 650–675 °C and 9–13 kbar. Staurolite‐kyanite schists, about 30 m above the MCT, yield P‐T conditions near 650 °C, 8–10 kbar. Kyanite‐bearing migmatites from the Greater Himalayan sequence (GHS) yield pressures of 10–14 kbar at 750–800 °C. Top‐to‐the‐south shearing is synchronous with, and postdates peak metamorphic mineral growth. Metamorphic monazite from a deformed and metamorphosed Proterozoic gneiss within the upper LHS yield U/Pb ages of 20–18 Ma. Staurolite‐kyanite schists within the GHS, a few metres above the MCT, yield monazite ages of c. 22 ± 1 Ma. We interpret these ages to reflect that prograde metamorphism and deformation within the Main Central Thrust Zone (MCTZ) was underway by c. 23 Ma. U/Pb crystallization ages of monazite and xenotime in a deformed kyanite‐bearing leucogranite and kyanite‐garnet migmatites about 2 km above the MCT suggest crystallization of partial melts at 18–16 Ma. Higher in the hanging wall, south‐verging shear bands filled with leucogranite and pegmatite yield U/Pb crystallization ages for monazite and xenotime of 14–15 Ma, and a 1–2 km thick leucogranite sill is 13.4 ± 0.2 Ma. Thus, metamorphism, plutonism and deformation within the GHS continued until at least 13 Ma. P‐T conditions at this time are estimated to be 500–600 °C and near 5 kbar. From these data we infer that the exhumation of the MCT zone from 35 to 45 km to around 18 km, occurred from 18 to 16 to c. 13 Ma, yielding an average exhumation rate of 3–9 mm year^?1. This process of exhumation may reflect the ductile extrusion (by channel flow) of the MCTZ from between the overlying Tibetan Plateau and the underthrusting Indian plate, coupled with rapid erosion.     

Deep Geodynamics of the Himalaya Orogeny

DEEP GEODYNAMICS OF THE HIMALAYA OROGENYRFBR( grant 990 56 56 38)     

四川拉拉铜矿床断层三维可视化模型

拉拉铜矿床的断层对矿体形成和赋存状态影响很大,但由于以往地质资料综合程度不够,断层一直存在空间上不连续以及位置与实际位置不符等问题。笔者应用三维地质建模方法,针对以往存在的问题,通过重新整理对比新老地质资料,划分断层期次,完善断层迹线,并采用DIMINE三维矿业软件,建立了较为完善的断层三维可视化模型。     

Probabilities of occurrence of great earthquakes in the Himalaya

Long-term conditional probabilities of occurrence of great earthquakes along the Himalaya plate boundary seismic zone have been estimated. The chance of occurrence of at least one great earthquake along this seismic zone over a period of 100 years (beginning the year 1999) is estimated to be about 0.89. The 100-year probability of such an earthquake occurring in the Kashmir seismic gap is about 0.27, in the central seismic gap about 0.52 and in the Assam gap about 0.21. The 25-year probabilities of their occurrence in these gaps are 0.07, 0.17, and 0.05 respectively. These probability estimates may be used profitably to assess the seismic hazard in the Himalaya and the adjoining Ganga plains.     

层状岩质边坡遍布节理模型的三维稳定性分析

采用遍布节理模型（ubiquitous-joint模型）描述层状岩体的各向异性特征,并探讨ubiquitous-joint准则中安全系数的计算方法,利用FLAC3D分析层理倾角、倾向与边坡稳定性之间的关系,结果表明：（1）对于顺层边坡,当岩层倾向与坡面倾向的夹角 较小时,边坡的安全系数随层理倾角 的增大呈现先减小后增大再减小的趋势; 20°～30°时,安全系数得到最小值, 60°时安全系数得到最大值;不同破坏型式导致安全系数变化规律之间的差异;当 较大时,曲线从先减小后增大的趋势转变为不断增大的趋势;根据 的大小将顺层边坡分为两类：当 45°时,为严格顺层边坡;当45° 90°时,为斜向层状边坡。（2）对于逆层边坡,当 45°时,曲线呈现先增大再减小然后又增大的趋势,各曲线随 的变化程度基本相同;但减小过程中,随着 的增大,曲线的斜率逐渐减小,边坡稳定性的各向异性程度减小;当 45°时,曲线随 的增大呈现非线性单调递增的趋势。（3）安全系数与 之间的关系表明,对于顺层坡,随着 的增大,边坡安全系数逐渐增大;对于逆层坡,当 较小时( 150°),边坡安全系数随 的增大而逐渐减小;随着 的增大( 120°),边坡安全系数与 呈现递增关系。