根据形成地质作用对中国大陆岩石圈作构造分区

在综合评述前人关于大陆板块内部大地构造单元划分的基础上,讨论了以大陆岩石圈地质作用序列对亚欧大陆板块内部二级大地构造单元划分的准则与方法。相邻单元之间地壳生成演化作用序列不同,造成地层和岩石圈构造属性不同。基于板块运动的规律,可以根据地层和构造属性不同特征推断构造单元演化作用序列,并依据岩石测年资料划分大陆岩石圈构造单元。据此,大陆板块可划分为四个二级构造单元,包括克拉通、大陆碰撞造山带、大陆俯冲增生带和叠复构造单元。中国大陆板块的克拉通包括华北、扬子、塔里木和华夏四个;大陆碰撞造山带包括天山—西拉木伦河、昆仑—秦岭—大别、喜马拉雅、萍乡—江山—绍兴和台湾五个。大陆俯冲增生带包括吉黑、准噶尔、柴达木祁连、羌塘—拉萨—松潘和江南五个。这种分区同时把形成时代和区域构造形成地质作用作为区划的主要根据,体现了构造单元的基本属性。     

大陆俯冲化学地球动力学

碰撞造山带陆壳岩石中柯石英和金刚石的发现证明在碰撞造山过程中,一侧陆壳可俯冲到地幔深度。在这一俯冲过程中,随着温度、压力的升高,俯冲陆壳岩石必然会发生一系列地球化学变化,并会与周围的地幔物质发生不同形式和程度的相互作用。认识这些地球化学变化及相互作用,并以此制约大陆壳俯冲的动力学过程是陆壳俯冲化学地球动力学的主要研究内容和目标。文中以大别山陆壳俯冲为例,总结了陆壳俯冲化学地球动力学研究的主要进展。已有的研究表明在大别山造山带,扬子陆块是在二叠纪末—三叠纪初开始向华北陆块下俯冲,并在２３０～２１８Ｍａ达到峰期超高压变质作用。该俯冲板块可能在２００～１９０Ｍａ断离,从而使陆壳俯冲终止。伴有超高压变质作用的陆壳深俯冲作用可能仅在两个较大陆块碰撞时才发生。超高压岩石的折返至少经历了两次快速抬升。最初一次是在陆壳俯冲时期（２２８～２１０Ｍａ）,超高压岩石由逆冲构造推至中地壳并构造就位于角闪岩相围岩中;第二次是在俯冲板块断离之后（２００～１９０Ｍａ）由浮力推动超高压岩石与其围岩一起快速抬升。在俯冲过程中,俯冲陆壳可以析出流体交代改造上覆楔形地幔。该富集地幔在俯冲陆壳断离之后可发生部分熔融,产生具有Ｎｂ,Ｚｒ,Ｔｉ亏损及?     

试论中国南北大陆的碰撞造山带

中国北方的中朝克拉通与南方的扬子克拉通无论在基底年代及盖层发育程度、沉积环境及古生物群上都有差异。它们是两个构造发育史不同的大陆。这两个古大陆之间的大洋究竟有多宽？是何时关闭的？合并时的构造运动强烈程度？在挽近地质历史时期有无相类似的情况？这些问题一直是中外地质学家所关注，并在不同程度上讨论过的问题。近年来的地质工作，提供了一些可据以回答上述问题的成果，但全面可靠地回答上述全部问题还有待今后的努力。笔者在过去的文章（1-3）曾讨论一些有关问题。本文，拟就近期国内外的研究成果，发表一些评论，并提出作者的看法     

滇西北金沙江斜向碰撞-走滑造山带的确定

在已往发表的论著中 ,对金沙江古特提斯 (ＤＴ)阶段的造山过程 ,多采用板块理论的俯冲碰撞造山模式。但这一模式还未得到研究区沟孤盆的成对性、朝向消减板块方向的大规模推覆构造和相应的前陆盆地以及早期高压阶段和晚期中到低压阶段发生的多相变质作用等现象的有力支持。通过对滇西北金沙江拖顶和拱卡段的大比例尺地质填图和构造解析发现 ,众所周知的金沙江古特提斯对接带最显著的特征是宽约 1～ 2ｋｍ的韧性走滑剪切带。该剪切带是西侧的三叠纪火山岩带和东侧的裂陷陆缘带沉积的上古生界的边界断层。不同尺度的剪切带把规模不等、时代各…     

大陆板块俯冲和折返的同位素地球动力学

大别 -苏鲁造山带是扬子大陆板块与华北大陆板块之间在三叠纪时期俯冲 -碰撞所形成的超高压变质带。对该带超高压变质岩的稳定同位素研究发现 ,不仅含柯石英榴辉岩出现局部氧同位素负异常 (δ18O =- 10‰ ) ,而且区域上存在氧同位素分布的不均一性 (δ18O =- 10‰～+10‰ )。前者要求榴辉岩原岩在变质前经历过大气降水热液蚀变 ,说明俯冲板块具有大陆地壳特点 ;后者反映扬子板块具有快速俯冲变质的特征 ,否则将达到同位素均一化。榴辉岩氧同位素负异常的保存显示 ,这些超高压变质岩与地幔之间没有发生显著的化学相互作用。因此 ,载有榴辉岩原岩的板块俯冲到 2 0 0多公里深的地幔内部时 ,超高压岩石形成后在地幔中的滞留时间很短(<10Ma) ,致使它们与地幔之间的氧同位素交换没有达到再平衡。榴辉岩中不同矿物对氧同位素测温不仅给出了相互一致的结果 (6 5 0～ 75 0℃ ) ,而且这些温度与阳离子交换温度计的结果 (6 0 0～80 0℃ )相一致。因此 ,在榴辉岩相变质温度下共生矿物之间的氧同位素平衡已被“冻结” ,岩石冷却过程中的氧同位素交换再平衡没有发生 ,从而证明超高压榴辉岩在变质作用后经历了快速降压/冷却过程 ,对应于板块的快速抬升。这些结果首次从地球化学角度证明了大陆板块俯冲—超高压变质—折     

中国中南天山造山带东段古生代增生—碰撞事件和韧性变形运动学

天山山脉是通过早古生代晚期的增生和晚古生代的碰撞事件形成的。早古生代晚期的阿齐克库都格——尾亚缝合带以奥陶纪的蛇绿混杂岩、含奥陶纪——志留纪化石的复理石以及高压变质岩和糜棱岩为特征。中天山造山带主要是一个奥陶纪的钙碱性火山岩——深成岩岛弧,而南天山主体是一个弧后盆地。中小型构造形迹及不整合接触     

中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究

中国大陆造山带花岗岩可分为东西两个区，西区的中亚造山带、秦祁昆造山带和青藏高原冈底斯造山带为与大洋发育有关的造山带花岗岩，东区主体的东北、华北和华南是形成于中国大陆拼合之后的燕山期造山带花岗岩。根据不同造山带花岗岩的形成背景、地质地球化学特征差异，以阿尔泰、东昆仑、华北燕山、东北和南岭造山带花岗岩为例讨论花岗岩与大陆地壳生长的关系，区分出中国大陆的5种大陆地壳生长方式：阿尔泰式是古亚洲洋背景上形成的古生代对流地幔物质、热输入和上地壳混合为主的方式；东昆仑式是元古代造山带TTG陆壳背景基础上古生代一早中生代对流地幔物质和热输入，改造元古宙造山带基底的方式；东北式是燕山期中亚造山带背景上对流地幔物质和热输入改造显生宙陆壳的生长方式；燕山式是燕山期对流地幔物质和热输入改造太古宙基底的方式；南岭式燕山期对流地幔输入大陆的是以热为主、物质为辅，大陆地壳生长是以陆壳物质再循环为主（零增长）的生长方式。它们构成中国大陆显生宙地壳生长的基本方式。     

抽拉构造—岩石圈板块重要的运动方式

抽拉构造是继地槽回返、板块俯冲、碰撞造山以后的第三种造山模式，是合理表现大陆构造变形、造山、造盆的新理论，文中简略介绍了抽拉构造的基本特征。     

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.     

大陆动力学数值模拟:问题、进展与展望

大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围绕大陆形成和演化过程的四个关键科学问题进行总结和探讨。(1)大陆起源与早期地球动力学演化。现今观测到的最早的大陆地壳岩石来自冥古宙,说明地球早期就已经开始大陆地壳的形成;关于当时的构造体制,存在多种不同的模式及其过渡和转换(岩浆洋、热管、滞盖等),该问题的约束甚少,是一个地球动力学的前沿科学问题。(2)大陆岩石圈的稳定性与破坏。大陆岩石圈形成之后经历几十亿年尺度的长时间演化,有些克拉通可以保持大致的稳定性直至现今,而有的克拉通却在显生宙期间经历显著的改造和破坏,无论其稳定存在还是改造破坏,都是值得深入探讨的科学问题。(3)大陆深俯冲与极限折返。超高压岩石折返代表了地球表层物质由浅入深而又由深及浅的物质循环,系统的观测和模拟对该过程和机制已有比较清晰的理解;而近年来观测到的200～350 km的超深折返岩石又提出新的挑战,其模式和机制有待进一步探索。(4)大陆碰撞造山差异...     

论中国大陆的板内变形机制

中国大陆板内变形普遍比较强烈。造成大陆板内变形比较强烈的原因 ,笔者认为主要有以下4点 :地块小、数量多、地块稳定性差 ;沉积盖层厚度大、地块表层强度低 ;地块经受了多期次的碰撞、拼合 ;中生代以来周邻板块作用比较强烈 ,板内应力场多次发生变化。板块间碰撞所产生远程效应是造成中国大陆普遍发生强烈板内变形的主要动力。正是在这种方向多变的、近于水平的动力作用下 ,由于各圈层岩石强度不同 ,派生出一系列圈层间的滑脱面、拆离面或断层 ,造成了比较强烈的大陆板内变形 ,在地下深处出现局部的减压地段 ,从而诱发了深部的岩浆活动。     

东至断裂带构造变形特征及其构造演化

东至断裂带是皖西南一条重要的北北东向断裂带。详细的构造解析表明,该断裂带主要经过3期构造变形,分别是发生在晚侏罗世末—早白垩世初的左行平移断层、早白垩世期间的伸展构造和晚白垩世—新生代的右行平移断层。通过断层擦痕矢量反演和断层叠加改造关系分析,认为东至断裂带及其两侧多期构造变形对应的区域应力场分别为近南北向挤压、北北西—南南东向挤压、北西—南东向伸展和近东西向挤压应力场。东至断裂带的形成和演化与郯庐断裂带相似,主要与华南与华北板块俯冲碰撞、伊泽奈崎板块和古太平洋板块向欧亚板块俯冲碰撞与弧后扩张、及印度板块向北碰撞后产生向东的构造挤出等多构造体制共同作用有关。     

通化地区古元古代晚期花岗质岩浆作用与地壳演化

广泛出露于华北板块东部辽吉地区的古元古代变质杂岩,多年来一直被认为是古老的陆内裂谷作用的产物,我们通过详细的野外地质调查工作发现,该变质杂岩中以往所划定的混合岩实际是不同变质程度和变形特征的岩浆成因花岗岩岩体,其岩石类型除典型的片麻状角闪正长花岗岩（俗称“条痕状花岗岩”或“辽吉花岗岩”）外,另有片麻状石英闪长岩、巨斑状黑云母二长花岗岩、巨斑状一环斑状舍石榴石花岗岩和角闪辉石正长岩等、,应用SHRIMP技术,本文对片麻状石英闪长岩和巨斑状一环斑状含石榴石花岗岩进行了结石U—Pb同位素年龄测定,结果显示它们的侵位时代为1872～1850Ma,与巨癍状黑云母二长花岗岩和角闪辉石正长杂岩侵位时代相近,岩石学一地球化学特征显示片麻状石英闪长岩是“Ⅰ”型花岗岩,具有岛弧型花岗岩地球化学特征;而巨斑状一环斑状含石榴石花岗岩（局部具有球斑状结构）属“S”型花岗岩结合区内与花岗岩形成同时发生的变质作用P—T特征,这种I-、S-和A-型花岗岩的同时产出,反映他们可能形成于造山后构造背景,结合朝鲜狼林一中国辽南和龙岗太古宙陆块的结晶基底差别,可以认定华北板块在太古宙末期并非仅由东、西部陆块组成,在东部陆块至少还存在朝鲜狼林-辽南-胶东联合陆块和龙岗-鲁西-五准陆块两个微陆块,这两个微陆块大约在1．90Ga左右发生拼合,然后它们再于1．85Ga左右与西部地块拼合     

柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山系统

柴达木盆地北缘在早古生代形成了一条碰撞造山带，该造山带结构保存较完整，可分辨出深俯冲板片、火山岛弧带、蛇绿杂岩带、岛弧深成岩带等组成单元。其中，俯冲板块主要由中元古代鱼卡河岩群和中新元古代花岗片麻岩构成，在寒武纪末-奥陶纪可能全部或部分俯冲到岩石圈深部，发生了高压-超高压变质作用。火山岛弧主要由中基性火山岩、细碎屑岩等组成，成岩时代为晚寒武世-奥陶纪。蛇绿杂岩带由超镁铁质岩、辉长岩、玄武岩和少量硅质岩组成，形成于弧后扩张脊构造背景，成岩时代为寒武纪-奥陶纪。岛弧深成岩成分变化较大，由闪长岩变化到花岗岩，成岩时代为奥陶纪。而造山带北侧的欧龙布鲁克微陆块则具有双层结构，由德令哈杂岩和达肯大坂岩群构成基底，盖层为全吉群。     

大陆俯冲带热结构的数值模拟

俯冲带热结构是控制俯冲板块演化的最主要因素之一.前人通过建立解析模型和数值模型对大洋俯冲带热结构进行了一系列研究,发现俯冲板块年龄和俯冲速度是影响俯冲带热结构的关键因素.为了认识大陆俯冲带热结构,特别是理解数值模型结果与岩石学结果之间的差异,我们建立了二维大陆俯冲带运动学和动力学数值模型研究其热结构演化.模型结果显示,如果大陆俯冲板块的俯冲速度与角度和大洋板块一致的话,较低的大陆俯冲带初始温度导致其板块温度比大洋俯冲带低.但是,当大陆俯冲板块的初始温度较高,俯冲速度超慢并且考虑大陆地壳中的放射性元素生热时,模型得到的大陆俯冲带热结构能够解释通过高压和超高压变质岩得到的较热的俯冲板块温度.另一方面,如果俯冲板块与上覆板块存在动力学解耦作用,也能够得到较热的俯冲温压数据.      

中国新元古代大陆拼合与Rodinia超大陆

在对前人研究成果分析的基础上,结合对中祁连块块前寒武纪基底的研究,认为新元古代（1000－9000Ma）中国各主要克拉通地块（包括华夏地块、扬子地块、华北地块、阿拉善－祁连－柴达木地块、塔里木地块）曾经通过晋宁期碰撞拼合带发生过一次全面的多块体复杂拼贴。这次拼贴过程是全球性新元古代格林威尔碰撞造山作用和Rodinia超大陆形成过程的一个组成部分。新元古代拼合的古中国地块在当时位于Rodinia超大陆中北部澳大利亚、劳伦提亚和西伯利亚克拉通地块之同。中国的各主要克拉通地块只不过是巨型格林威尔碰撞带之中夹裹的一些小型地块,且都处于新元古代晚期Rodinia超大陆破裂的中心部位,这些正是中国大陆上克拉通地块活动性大的早期地质背景。     

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.     

大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融与壳幔相互作用研究进展

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一.经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲地壳岩石的折返机制、深俯冲岩石的原岩性质、大陆碰撞过程中的熔/流体活动与元素活动性、俯冲隧道内...