桐柏-红安造山带的构造演化:从大洋俯冲/增生到陆陆碰撞

桐柏-红安造山带位于秦岭与大别-苏鲁造山带之间,因其完好地保存了古生代增生造山体系和古生代末-中生代碰撞造山体系而成为了解华北-华南陆块之间构造演化的关键地区.近20年来的可利用研究资料表明,桐柏-红安造山带显生宙的总体构造演化框架包括以下4个主要阶段:(1)早古生代(490~420 Ma)大洋俯冲、岛弧增生与弧陆碰撞,从而于早古生代末在华北陆块南缘形成一个新的安第斯型大陆边缘;(2)晚古生代(340~310 Ma)大洋俯冲与增生,进而在商丹-松扒断裂南侧形成变质时代相同,但变质作用类型不同的"双变质带",即被分割的武关-龟山中级变质杂岩带和熊店高压榴辉岩带;(3)晚古生代末-早中生代(255~200 Ma)大陆俯冲与陆陆碰撞,通过华南大陆岩板东深西浅的俯冲和多层次拆离/折返形成桐柏高压变质地体和红安高压/超高压变质地体;(4)晚中生代(140~120 Ma)伸展、大规模岩浆侵位与构造挤出,造成桐柏-红安-大别高压/超高压变质地体最终出露地表及东宽西窄的构造格局.然而,对每一构造演化阶段的具体细节以及早期地质历史的认识方面还存在着诸多争议和(或)难以解释的问题.未来的研究除在桐柏-红安造山带继续开展深入细致的工作外,还需与西部"软碰撞"的秦岭造山带和东部"硬碰撞"的大别-苏鲁造山带的研究紧密结合,以期建立适合于整个秦岭-桐柏-红安-大别-苏鲁造山带从古生代到中生代的经典构造演化模型.     

秭归盆地下侏罗统火山碎屑沉积物源分析及其对东秦岭造山带晚三叠世地壳增厚的启示

秦岭造山带在晚三叠世经历了强烈的碰撞造山作用,伴随岩浆底侵和构造变形,造山带可能发生了显著的地壳增厚和隆升,但对缺少同时期岩浆岩记录的造山带东段,其造山过程的地壳厚度变化还未有明确约束.在东秦岭造山带的南麓发育一系列的早中生代前陆盆地,保存有大量源自造山带隆升剥蚀的碎屑沉积记录,是重建造山带演化的重要信息载体.为进一步厘定秦岭造山带的碰撞造山过程,本文对秭归盆地下侏罗统桐竹园组的砂岩开展了火山岩岩屑地球化学、碎屑锆石U-Pb年代学和微量元素组成分析.结果显示,含有大量火山岩岩屑的砂岩具有250～200Ma的特征性碎屑锆石年龄组成,指示了其主要物源为三叠纪的火山岩.下侏罗统碎屑锆石U-Pb年龄谱的区域对比和古水流分析表明,该火山岩物源区应位于盆地北部的秦岭造山带,可与造山带西部出露的三叠纪花岗质岩体进行对比,同属于秦岭三叠纪碰撞造山的岩浆作用.依据花岗质岩和锆石化学组成与地壳厚度的相关关系,桐竹园组的火山岩岩屑La/Yb比值和三叠纪年龄碎屑锆石Eu/Eu^*比值指示,秦岭造山带在晚三叠世发生了显著的地壳增厚,最大厚度可达60～70km,与秦岭造山带三叠纪花岗质岩石记录...     

古太平洋板块在欧亚大陆下的俯冲历史:东北亚陆缘中生代-古近纪岩浆记录

系统总结了东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩的岩石组合、地球化学特征及其空间变异,讨论了中生代多构造体系影响的时空范围以及古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的起始时间及其俯冲历史.东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩可划分为九期:早-中三叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期、早白垩世晚期、晚白垩世和古近纪.东北亚陆缘三叠纪埃达克质岩石、双峰式火山岩、碱性岩、A-型花岗岩和A-型流纹岩的形成主要与古亚洲洋闭合及闭合后的伸展作用有关,而额尔古纳-兴安地块上三叠纪钙碱性火成岩组合揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生.三叠纪期间,东北亚陆缘处于被动陆缘背景;东北亚陆缘早侏罗世钙碱性火成岩具有弧型火成岩的地球化学特征,陆内为双峰式火成岩和A-型花岗岩组合,自陆缘向陆内火成岩成分极性变化与早侏罗世陆缘增生杂岩一起,揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用始于早侏罗世;东北亚陆缘普遍缺少中侏罗世-早白垩世早期(主要为晚侏罗世)岩浆作用,结合早白垩世陆缘增生杂岩低纬度的生物组合与碎屑锆石年龄组合,暗示该阶段东北亚陆缘与古太平洋板块之间主要处于走滑的构造属性;东北亚陆缘广泛分布的早白垩世晚期钙碱性火山岩、I-型花岗岩和埃达克质岩石指示古太平洋板块向东北亚开启大范围低角度俯冲作用;东北亚陆缘晚白垩世-古近纪火成岩分布范围向东明显缩小,并且由陆内向沿海地区迁移,指示欧亚大陆向东漂移和古太平洋俯冲板块逐渐回撤的构造过程.     

大兴安岭中南段中生代的构造热演化

通过对大兴安岭中南段中生代火山 深成岩同位素年龄的测定 ,对不同阶段岩浆活动的构造背景进行分析 ,从而确立了该区构造岩浆演化的序列 :晚三叠世以含幔源包体的基性 超基性岩侵位为标志的初始幔隆 ,早 中侏罗世以辉绿岩岩墙群侵入为标志的中、上部地壳伸展 ,晚侏罗世强烈的粗面质火山岩喷发 ,早白垩世板内非造山性质的碱性 亚碱性花岗岩侵位 ,同时还形成了基性岩墙和玄武岩 .据此 ,可以认为中生代大兴安岭的隆升与幔隆背景下深部岩浆上涌密切相关 .这一研究为进一步探讨大兴安岭造山模式奠定了基础 .     

大陆俯冲带两类壳幔相互作用

板块俯冲作用是实现地壳与地幔之间物质和能量转换的重要机制,俯冲带岩浆岩是研究地壳物质再循环及其壳幔相互作用的重要载体.本文通过对红安-大别-苏鲁造山带和华北东南缘碰撞后镁铁质岩浆岩的同位素年代学和地球化学的系统总结,概括出两种类型的大陆俯冲带壳幔相互作用,对应于两类地球化学性质截然不同的镁铁质火成岩.第一类岩石显示弧型微量元素分布特征(富集LILE,LREE和Pb,亏损HFSE)和相对富集的放射成因Sr-Nd同位素组成,而第二类具有OIB型微量元素分布特征(富集LILE和LREE,HFSE不亏损)和相对亏损的放射成因Sr-Nd同位素组成.它们都具有变化的且不同于正常地幔的锆石O同位素组成,含有残留的地壳锆石.这些地球化学特征表明,这两类镁铁质火成岩来源于不同地球化学性质的地幔源区,其中第二类岩石的地幔源区是先前俯冲古洋壳来源的熔体与上覆新生岩石圈地幔反应形成的,而第一类岩石的地幔源区是随后俯冲的华南陆壳来源的长英质熔体与上覆华北古老岩石圈地幔反应形成的.因此,在大陆俯冲带存在两种类型的壳幔相互作用,碰撞后镁铁质岩浆岩为大陆碰撞造山带不同类型的板片-地幔相互作用提供了岩石学和地球化学记录.     

华北东部三叠纪岩浆作用与克拉通破坏

华北岩石圈减薄和克拉通破坏是近年来国内外研究的热门课题,虽然已基本确定克拉通破坏发生的峰期为晚中生代,但发生的起始时间以及早中生代大陆深俯冲作用是否对克拉通造成一定的破坏等问题却研究甚少.通过总结华北东部三叠纪侵入岩的时空分布规律和地球化学特征,探讨它们的岩浆源区及成岩过程,反演它们形成的深部地球动力学机制,从而提出华北克拉通破坏的起始时间可能为晚三叠世,与大陆深俯冲及陆陆碰撞造山作用所引起的地壳加厚、拆沉作用有关,这一作用也可能是晚中生代克拉通破坏的诱因.     

造山带内微陆块地壳的增生与再造过程:以额尔古纳地块为例

系统总结并分析了近年来获得的额尔古纳地块中生代花岗岩的年代学、地球化学和Hf同位素数据,以便从Hf同位素时空变异角度揭示额尔古纳地块陆壳增生及再造过程,为造山带地壳演化提供证据.基于花岗岩锆石U-Pb定年结果,额尔古纳地块中生代花岗质岩浆作用至少可划分五个阶段:早-中三叠世(249~237Ma)、晚三叠世(229~201Ma)、早-中侏罗世(199~171Ma)、晚侏罗世(155~149Ma)和早白垩世(145~125Ma).其中,前三个侵入阶段的花岗岩主要为I型花岗岩,而后两个阶段为A型花岗岩,反映中生代蒙古-鄂霍茨克大洋板块俯冲-碰撞-伸展过程导致额尔古纳地块陆壳由加厚向减薄变化的特征.中生代花岗岩中锆石Hf同位素分析结果表明,额尔古纳地块陆壳增生主要发生于中元古代及新元古代,并且这些中生代花岗岩具有随时代变新εHf(t)值逐渐升高、二阶段模式年龄(TDM2)逐渐下降的变化趋势,揭示额尔古纳地块中生代不同期次花岗质岩浆的产生经历了从古老陆壳物质熔融至新增生陆壳物质熔融的变化过程.此外,锆石Hf同位素组成在空间上还具有随纬度增加εHf(t)值逐渐下降、二阶段模式年龄(TDM2)逐渐升高的变化特征,显示出研究区深部陆壳物质组成中古老陆壳成分由南向北增多的趋势.而在同一纬度范围内,锆石Hf同位素组成也存在差异.这些结果表明额尔古纳地块深部陆壳在横向和垂向上均存在明显的不均一性.综合上述特征,本文提出了额尔古纳地块下部陆壳的结构模型.     

南秦岭大巴山和米仓山-汉南穹隆中生代隆升幅度

确定大陆造山带在地质时期的隆升幅度对认识大陆造山过程、动力学机制,以及气候环境变化等问题具有重要的科学意义.秦岭造山带是中国大陆主要造山带之一,对其隆升过程的认识是理解中国,乃至东亚大陆构造格局及深部动力学的关键.研究表明,南秦岭造山带大巴山和米仓山-汉南穹隆在中生代发生隆起,但是,隆起的幅度缺乏定量约束.文章基于四川盆地北缘中生代山前盆地沉积数据,通过模拟岩石圈挠曲变形,获得南秦岭造山带大巴山和米仓山-汉南穹隆中生代山体隆升量及相应的山前盆地岩石圈有效弹性厚度(T_e).结果显示,大巴山和米仓山-汉南穹隆在中侏罗世和早白垩世分别隆升了~1220和~880m.山体的现今高程是在此基础上于新生代继承性构造隆升的结果.不同构造单元隆升时限和幅度的差异表明南秦岭造山带中生代和新生代的隆升进程和驱动机制是不同的:中生代隆升受控于自东向西的华北-华南陆块汇聚,新生代隆升则由西南-东北向的印度板块对欧亚大陆的挤压驱动.四川盆地北缘从中侏罗世到早白垩世岩石圈强度发生了弱化,T_e由73km减小为57km,其机制可能源于山体作用下的挠曲应力加载.     

中亚造山带东南缘二叠纪-三叠纪花岗质岩浆演化对增生-碰撞过程的制约

全球许多造山带都不同程度地经历了增生和碰撞造山阶段,作为全球最大的显生宙增生型造山带,中亚造山带是如何从俯冲增生演化到碰撞拼合是一个值得探究的问题.文章报道了位于中亚造山带东南缘内蒙古中部地区二叠纪-三叠纪花岗岩新的锆石U-Pb年龄(266～235Ma)、地球化学和同位素数据,并系统梳理了区域内已有资料,从岩浆性质随时间演化的角度,厘定出该地区从早二叠世俯冲到晚二叠世(软)碰撞的构造-岩浆演化特征.从早二叠世到晚二叠世,花岗岩类全岩ε_(Nd)(t)值和锆石ε_(Hf)(t)值逐渐从正值演化到出现负值(ε_(Nd)(t)值:2.4～-19.5;ε_(Hf)(t)值:11.6～-33.7),表明从增生演化到碰撞阶段,岩浆源区的古老陆壳组分逐渐增多.结合区域资料,进一步确认了中亚造山带演化到晚期发生(软)碰撞的岩浆标志为仅沿索伦-西拉木伦缝合带零星线性展布的增厚下地壳来源的中-晚二叠世至中三叠世高Sr/Y花岗岩类.同时,沿索伦-西拉木伦缝合带自西向东,增生-碰撞转换时期的花岗质岩浆活动的峰期年龄分别为约264和251Ma,也反映了古亚洲洋自西向东"剪刀"状闭合的过程.综合前人研究,将中亚造山带东南缘二叠纪至三叠纪从增生到碰撞的岩浆-构造演化过程总结为三个阶段.(1)早二叠世(约285Ma前):古亚洲洋双向俯冲,新生弧岩浆作用发育阶段;(2)中二叠世到中三叠世(约285～235Ma):俯冲增生到碰撞拼合的构造-岩浆转换阶段,由于造山带挤压汇聚导致板片断离而引发岩浆物源从年轻地壳向古老地壳转变;(3)晚三叠世(约235Ma后),后造山伸展相关的A型花岗岩和碱性岩浆作用发育阶段.     

华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏

华北克拉通在中生代发生了岩石圈减薄,古老的大陆岩石圈地幔在减薄后被年轻的新生岩石圈地幔所取代.与此同时,华北克拉通发生了破坏,以大规模早白垩世岩浆作用为标志.尽管对这个现象有了共识,但是对华北克拉通岩石圈破坏的机制仍然存在争议.文章以华北中生代镁铁质岩浆作用为视角,试图对上述争议提出解决办法.华北中生代镁铁质岩浆作用以早白垩世的~121Ma为分界点,在此之前的镁铁质岩浆岩兼具岛弧玄武岩微量元素组成和明显富集Sr-Nd同位素组成的特点,而在此之后才开始出现兼具洋岛玄武岩微量元素组成和亏损至弱富集Sr-Nd同位素组成的镁铁质岩浆岩.这个差异表明,华北克拉通岩石圈地幔的地球化学性质在~121Ma发生了根本性转变.尽管华北克拉通在晚三叠世也出现过镁铁质岩浆作用,但是其成因是深俯冲华南陆块折返的结果,而古太平洋板块俯冲在那时尚未启动.古太平洋板块自侏罗纪开始向欧亚大陆东部之下俯冲,俯冲板片与上覆岩石圈地幔楔之间处于耦合状态,是俯冲板片脱水导致华北克拉通地幔的弱化阶段.古老岛弧型镁铁质岩浆岩的地幔源区可能既有侏罗纪时期俯冲古太平洋板片衍生流体与华北克拉通岩石圈地幔之间反应的产物,也有三叠纪时期俯冲华南陆壳衍生熔体与华北克拉通岩石圈地幔之间反应的产物.对于新生洋岛型镁铁质岩浆岩的地幔源区来说,则可能是俯冲古太平洋板片衍生熔体与华北岩石圈之下软流圈地幔之间反应的产物.从~144Ma开始,俯冲的古太平洋板片发生回卷,克拉通岩石圈底部受到侧向充填的软流圈地幔加热,导致弱化的克拉通岩石圈地幔发生减薄.在130~120Ma期间,减薄后的大陆岩石圈发生大规模破坏,不仅地幔楔下部超镁铁质交代岩发生部分熔融形成具有古老岛弧型地球化学信息的镁铁质岩浆岩,而且这些地区的下地壳岩石也受到加热发生大规模长英质岩浆作用.与此同时,回卷板片地壳岩石受到侧向充填的软流圈地幔加热,产生长英质熔体交代上覆软流圈地幔橄榄岩,这样在~121Ma开始部分熔融形成具有新生洋岛型地球化学信息的镁铁质岩浆岩,标志着华北克拉通岩石圈地幔已经被新生岩石圈地幔所取代.古太平洋板片在中生代时期向中国东部大陆之下的俯冲并不像现今地震层析成像所观察到的那样直接俯冲至地幔过渡带,而是像纳斯卡板块向美洲大陆之下俯冲那样为低角度俯冲.这种低角度俯冲不仅物理上可以直接侵蚀岩石圈地幔,而且化学上可以交代岩石圈地幔.因此,古太平洋板片与大陆岩石圈地幔之间的相互作用才是导致华北克拉通岩石圈地幔减薄和破坏的一级地球动力学机制.     

伸展构造与华北克拉通破坏——花岗岩磁组构和变质核杂岩的构造分析

中生代以来,华北克拉通岩石圈发生大规模减薄,岩石圈地幔的物理、化学性质发生显著改变,这一过程通常被称为华北克拉通破坏.目前在华北克拉通东部大规模发育的岩浆岩是岩石圈深部减薄过程在浅部的重要响应,也是克拉通破坏在浅部的直接表现.岩体侵位机制和侵位过程与大地构造背景密切相关,并记录同期区域大地构造信息. 15年来,通过对华北克拉通东部不同岩浆发育阶段(晚三叠世、早侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期及早白垩世晚期) 22个花岗岩体开展磁化率各向异性(AMS)的研究,反演岩体的就位过程;结合早白垩世早期广泛发育的变质核杂岩,探讨岩体侵位的构造背景,进一步约束华北克拉通在不同阶段的构造背景及其与克拉通破坏的相关性.其中,晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体均具有一致的N(E)-S(W)向的磁线理,早白垩世早期岩体和变质核杂岩以NW-SE向(磁)线理为主,早白垩世晚期岩体的磁线理则比较分散.结合区域构造,我们推断晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体侵位受区域N(E)-S(W)向弱伸展构造体系的控制,早白垩世早期岩体侵位则受区域NW-SE向伸展构造体系的控制,而早白垩世晚期岩体就位与先期浅表弱伸展已经产生空间相关.总而言之,华北克拉通中生代伸展构造经历了从N(E)-S(W)向NW-SE的转变,并体现出阶段性由弱渐强的表现.上述伸展构造发育方向的转变可能代表蒙古-鄂霍茨克带和古太平洋板块与欧亚大陆东部相互作用过程.     

根据碎屑锆石SHRIMP U-Pb测年恢复早侏罗世大别造山带源区特征

合肥盆地最古老的中生代地层防虎山组下部地层中碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄范围从200 Ma至大约2500 Ma. 它反映了可能为早侏罗世时期的大别造山带源区的复杂性. 此时期大别造山带物质组成主要包括: 三叠纪的高压- 超高压变质岩, 碎屑锆石年龄234~200 Ma;可能相当于代表中-朝克拉通南缘的秦岭群和二郎坪群的部分岩石, 碎屑锆石年龄481~378 Ma; 原来属扬子克拉通新元古代的岩石, 碎屑锆石年龄799~721 Ma; 以及原来可能属扬子克拉通、大约相当于碎屑锆石年龄2000 Ma和2500 Ma的古老变质基底物质.     

根据地球物理资料分析大别——苏鲁超高压变质带演化的运动学与动力学

中国中央造山带东部的大别-苏鲁是全球最大的超高压变质带,本文基于地球物理资料的分析和综合研究,进一步指出这一超高压变质带演化的复杂性.在扬子与中朝克拉通碰撞后大别-苏鲁地体的俯冲产生超高压变质作用.之后由于两个克拉通之间的倾斜碰撞,产生旋转与局部的拉张为岩石折返造成了良好条件.扬子的旋转也形成一对剪切力使俯冲海洋岩石圈断开和陆块反弹.然而由于南北压挤力的继续作用与大别-苏鲁地体的折返,扬子克拉通继续向大别苏鲁地体下方俯冲.这种陆-陆俯冲携带了大量大陆物质进入上地幔,诱发部分熔融和后期的地幔上隆.本文给出了大别-苏鲁演化动力学的修正模型.     

西藏南部冈底斯岩基花岗岩时代与岩石成因

冈底斯岩基花岗岩的岩石组合、岩石地球化学、全岩Sr-Nd同位素地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素等特征表明：（1）冈底斯岩基中生代时期发育了连续的岩浆活动,存在晚侏罗世和早白垩世两个岩浆作用峰期,该时期岩浆活动为新特提斯洋板片连续向北斜向俯冲造成的;（2）古新世-始新世是本地区岩浆活动最为发育的时期,该时期岩浆作用为新特提斯洋板片继续俯冲、板片回转和板片断离等多个地球动力学过程的反映;（3）渐新世-中新世岩浆活动为碰撞后东西向伸展环境下,增厚岩石圈发生对流减薄的产物;（4）拉萨地块南缘冈底斯岩基源区可能是一个晚古生代时期拼贴的岛弧地体,其具有明显不同于古老拉萨地块（冈底斯弧背断隆和中冈底斯地区）的基底特征;（5）冈底斯岩基花岗岩的年代学格架和锆石Hf同位素特征,明显不同于邻区的花岗岩,可作为区域构造隆升-剥蚀过程示踪研究的有效手段.     

大陆造山带碰撞-俯冲-折返-垮塌过程的岩浆作用及大陆地壳净生长

地球上的造山带可以划分为增生型造山带和碰撞型造山带,造山带岩浆作用发生在从大洋俯冲、大陆碰撞到造山带垮塌的每一个阶段.陆-陆碰撞的必要条件是大陆俯冲带的存在.一般假设,大陆岩石圈深俯冲的前提是大洋岩石圈俯冲及其在陆-陆碰撞时对紧随被动大陆边缘岩石圈的重力拖曳.大陆俯冲和碰撞的结果是地壳加厚和隆升,但是所产生的造山带岩浆作用发生在什么时间则取决于岩石圈加热机制.增生型造山带没有发生大陆之间强烈碰撞和深俯冲,一般缺少大规模的地壳叠置加厚和隆升,缺少与大陆深俯冲有关的超高压榴辉岩相变质岩,虽然大洋俯冲阶段可以形成巨厚的陆弧地壳,但同碰撞和碰撞后岩浆作用是否存在值得怀疑.碰撞型造山带由于大陆深俯冲和地壳强烈加厚,超高压变质的洋壳和大陆地壳在折返过程中减压熔融,形成同碰撞岩浆作用,在造山旋回晚期去根和垮塌过程中,由于岩石圈伸展和软流圈地幔上涌,形成碰撞后岩浆作用,并标志造山旋回的结束.因此,碰撞造山带的岩浆作用可以发生在大陆深俯冲的同时、俯冲洋壳与陆壳断离后的折返和隆升、造山带的去根和垮塌过程,从大陆碰撞到造山带垮塌和剥蚀(造山旋回结束)的时间跨度为50~90百万年.大陆碰撞造山带是深入了解大陆深俯冲、折返隆升及其造山带垮塌过程的重要场所,而碰撞造山过程中的岩浆作用对大陆地壳生长和再造有重要意义.     

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°,北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究,重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著;大别造山带以商城－麻城断裂为界,东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体;中地壳 １５-２５ｋｍ深度范围内存在低速带,与伸展滑脱构造 有关;南、北大别构造单元之下,莫霍面下凹,地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体,与超高压变质岩体相对应;在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体,结合已有地质、地球化学证据推测,它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体;俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节,对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．     

西太平洋板片俯冲与后撤引起华北东部地幔置换并导致陆内盆-山耦合

华北中生代构造-岩浆活动频繁,深部岩石圈地幔性质发生变化,即克拉通发生活化作用.活化作用大致可分为三个阶段:(1)晚古生代至早侏罗世(至~170Ma),(2)中侏罗世至早白垩世早期(160~140Ma),(3)早白垩世至新生代(~140Ma以来).其中后两个阶段与古太平洋板片俯冲及后撤导致华北东部深部的岩石圈地幔置换并引起陆内浅部的盆山耦合过程是本文讨论的重点.在第一阶段,古亚洲洋俯冲和关闭引起华北北缘经历弧后拉张、碰撞挤压及碰撞后伸展等构造-岩浆活动,而且造成陆块边缘完整性的机械破坏和地幔性质的化学改造,成为后续软流圈物质上涌的通道和岩浆活动的优先发生区;受华南陆块俯冲的影响,华北南缘也发生了类似的过程.在第二阶段,蒙古鄂霍次克洋闭合及古太平洋板片俯冲剪切,引起华北北缘的两次近S-N向的挤压作用(燕山运动的A、B幕),近E-W向分布的陆缘盆地被晚中生代岩体和NE-SW断裂肢解为零星分布的盆岭省,岩浆作用由东北角向西迁移进入地块内部,同时郯庐断裂的性质由左行走滑转换为正断层,华北由早期的近S-N向的压扭性背景进入NW-SE向的弧后拉张阶段.第三阶段是华北克拉通破坏和岩石圈地幔增生的关键时期,深部难熔的克拉通型地幔被饱满的大洋型地幔置换,实现岩石圈大幅度减薄后的小幅增生增厚过程;浅部的表现是岩浆作用持续向东南迁移,陆内岩石圈薄弱带优先发生伸展变形,包括在早白垩世(140~110Ma)中部带侏罗纪逆冲断层反转为正断层、郯庐断裂的持续拉张引起中地壳拆离和大渤海湾盆地的沉降;晚白垩世至今(110Ma~),中部山带发生断陷作用形成汾渭盆地和沁水盆地,大渤海盆地内部断陷形成盆-山相间的地貌特征,苏鲁造山带则发育莱阳盆地等.华北克拉通规模小并发育陆内薄弱带,是克拉通容易破坏的内因.具这种特性的克拉通容易受周边多个俯冲构造域和上涌软流圈物质的共同影响.晚中生代(~160Ma)以来,华北克拉通破坏主要表现为周边块体的俯冲导致软流圈物质上涌、岩石圈减薄和浅部地壳滑脱,岩石圈薄弱带处(如中部山带)出现褶皱和逆冲,实现伸展背景下的局部挤压;俯冲板块后撤(~140Ma)则使上涌的软流圈回落形成岩石圈并实现地幔小幅增生置换(~125Ma)与伸展背景下浅部地壳断陷和成盆过程.因此,西太平洋板片俯冲和后撤是引起华北东部深部岩石圈地幔置换并导致陆内浅部盆-山耦合的外在动力来源,表明华北克拉通破坏是地块内部与地块边缘、深部过程与浅部盆-山耦合响应的综合地质记录,我们认为这也是燕山运动的本质.     

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°,北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究,重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著;大别造山带以商城－麻城断裂为界,东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体;中地壳 １５—２５ｋｍ深度范围内存在低速带,与伸展滑脱构造 有关;南、北大别构造单元之下,莫霍面下凹,地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体,与超高压变质岩体相对应;在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体,结合已有地质、地球化学证据推测,它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体;俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节,对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．     

大别山南麓中生代盆地充填记录对造山作用属性的反映

大别山南麓暨江汉盆地北部中生代充填序列显示5个演化阶段: ①早三叠世-晚三叠世早期: 为陆缘海相碳酸盐岩(T₁)-海陆交互相细碎屑岩沉积(T₂-T₃¹); ②晚三叠世中晚期: 抬升剥蚀, 反映挤压构造背景; ③晚三叠世晚期到早-中侏罗世: 为准平原化陆相含铁质结核细碎屑岩沉积(T₃³)、辫状河流相碎屑岩及含煤沉积(J_1-2); ④晚侏罗世至早白垩世: 酸性火山岩与火山碎屑岩的旋回充填, 区域构造背景转换为陆内伸展; ⑤晚白垩世: 粗碎屑类磨拉石堆积. 砂岩碎屑和砾石组成特征并结合沉积相研究表明, 第1至第3演化阶段的陆源碎屑主要来自扬子大陆, 其物源具有“再旋回造山带”属性; 第5阶段碎屑岩矿组合反映物源具有“弧造山带”类型特征, 其源区为大别山. 研究区没有与大别山“晚三叠世同碰撞造山作用”直接相关的沉积记录, 而上白垩统类磨拉石建造显然是大别山碰撞后造山作用(陆内造山作用)和伸展体制下强烈剥露作用的反映. 此外讨论并指出了大别山南、北麓盆地沉积记录与造山带差异隆升模式存在的不协调关系及其核心问题.     

郯庐断裂带晚中生代演化对西太平洋俯冲历史的指示

北东-北北东走向的郯庐断裂带是中国东部规模最大的断裂带,为滨太平洋构造的典型代表.该断裂带晚中生代的演化过程是古太平洋(伊泽奈崎)板块俯冲作用的结果,也指示了后者的俯冲历史.继中三叠世起源之后,郯庐断裂带在中侏罗世末首次复活,仅在大别造山带东缘可识别出这期左行平移历史,应代表了古太平洋板块俯冲作用的开始.继晚侏罗世平静期后,该断裂带在早白垩世初发生了强烈的左行平移活动,是近南北向挤压的结果,其动力学背景为伊泽奈崎板块向北北西向高速低角度俯冲.在早白垩世期间,郯庐断裂带转变为强烈的伸展活动,与华北克拉通东部峰期破坏同时发生,为伊泽奈崎俯冲板片后撤导致的弧后拉张结果.该断裂带在早白垩世末再次经历了压扭性的左行平移,标志着华北克拉通峰期破坏的结束.在晚白垩世期间,郯庐断裂带呈现为弱伸展活动,处于远场弧后弱拉张的动力学背景下.由此可见,郯庐断裂带在晚中生代经历了压扭性平移与伸展活动的多次交替.在区域挤压背景下发生的左行平移活动时间相对短暂,而伸展活动则持续时间相对较长,与古太平洋板块俯冲方式与历史有关.