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。     

喜马拉雅造山带新生代花岗岩中两类石榴石的地球化学特征及其在地壳深熔作用中的意义

在喜马拉雅碰撞造山带中,石榴石是变泥质岩的主要造岩矿物,也是花岗岩或淡色体的重要副矿物,保存了有关地壳深熔作用的关键信息,是揭示大型碰撞造山带中-下地壳物质的物理和化学行为的重要载体。在喜马拉雅造山带内,新生代花岗质岩石(淡色花岗岩和混合岩中的淡色体)含两类石榴石,大多数为岩浆型石榴石,自形-半自形,不含包裹体,但淡色体中含有港湾状的混合型石榴石。岩浆型石榴石具有以下地球化学特征:(1)从核部到边部,显示了典型的"振荡型"生长环带;(2)富集HREE,亏损LREE,从核部到边部,Hf、Y和HREE含量降低;(3)显著的Eu负异常;(4)相对于源岩中变质石榴石,Mn和Zn的含量显著增高。岩相学和地球化学特征都表明:变泥质岩熔融形成的熔体(淡色体)捕获了源岩的变质石榴石,熔体与石榴石反应导致大部分元素的特征被改变,只在核部保留了源岩的部分信息。同时,在花岗质熔体结晶过程中,形成少量的岩浆型石榴石。这些石榴石摄取了熔体中大量的Zn,浓度显著升高,在斜长石和锆石同步分离结晶作用的共同影响下,石榴石中Eu为明显负异常,Hf、Y和HREE浓度从核部到边部逐渐降低。上述数据和结果表明,花岗岩中石榴石的矿物化学特征记录了精细的有关花岗岩岩浆演化的重要信息。     

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.     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带中新世岩浆型石榴子石的矿物化学特征:从高Sr/Y花岗岩到淡色花岗岩

石榴子石是演化花岗岩常见的重要副矿物之一,但石榴子石地球化学特征如何随岩浆演化而变化是有待探讨的问题之一。雅拉香波片麻岩穹隆发育年龄分别为20. 3±0. 5Ma和20. 1±0. 3Ma(锆石U-Pb年龄)的高Sr/Y比二云母花岗岩(TMG)和淡色花岗岩(Grt-LG)。虽然两类花岗岩都含石榴子石,且在形成时代和Sr-Nd同位素组成上相似,但在元素地球化学特征上具有明显的差异,淡色花岗岩和二云母花岗岩分别代表演化程度较高和较原始的岩浆。在同一件样品中,在石榴子石颗粒之间,存在一定程度的微量元素地球化学特征的不均一性,反映了局部熔体地球化学特征。在两类花岗岩中,岩浆型石榴子石具有以下相似的地球化学特征:(1)从核部到边部,Mn和HREE含量降低,表现出典型的生长环带特征;(2)富集HREE,亏损LREE;和(3)显著的Eu负异常。但在关键微量元素Zn、Sc和Y上,具有明显的差异性。在花岗质岩浆演化过程中,贫Fe、Mg和Mn矿物相的分离结晶作用,导致残留熔体的Ca和Sr含量降低,Eu负异常幅度增大,Sc、Zn、Y和HREE增高,是导致淡色花岗岩石榴子石相应元素含量增高的主要原因。上述观测表明:高Sr/Y花岗岩也可以结晶石榴子石,与通常的淡色花岗岩石榴子石相比,这些石榴子石的Sc、Zn和Y含量和Eu异常幅度明显较低。但随分异程度的升高,石榴子石的元素地球化学特征与源自变沉积岩的淡色花岗岩的类似。因此,花岗岩中的石榴子石矿物化学特征变化记录了花岗岩岩浆演化的重要信息。     

北山造山带南部早古生代构造演化：来自花岗岩的约束

北山造山带是中亚造山带的重要组成部分,处于天山造山带和索仑缝合带之间的关键构造位置,对认识中亚造山带的构造演化和古亚洲洋的最终闭合具有重要意义。本文选择北山造山带南部早古生代桥湾糜棱岩化花岗岩和金塔钾长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素和地球化学研究。结果表明,桥湾糜棱岩化花岗岩和金塔钾长花岗岩均形成于~430Ma,岩浆结晶锆石的二阶段Hf模式年龄分别为2.14~2.37Ga和1.32~1.72Ga。样品中含有少量继承锆石,继承锆石的Hf同位素特征与北山南部新元古代花岗质片麻岩类似。在地球化学组成上,两者均具有高的SiO2含量(73.18%~75.00%),弱过铝质,富集Rb、U、K等元素,亏损Ba、Nb、Ta、和Sr、P、Ti等元素的特点,类似于北山南部其它早古生代钾长花岗岩。它们的岩浆均起源于北山南部古老地壳基底的部分熔融,金塔钾长花岗岩可能还有幔源岩浆或新生下地壳的贡献。这同时也暗示了北山南部石板山地块与敦煌地块具有显著不同的地壳基底组成。结合敦煌地块早古生代高压麻粒岩的研究结果,我们认为北山南部早古生代岩浆活动可能与敦煌地块向北山南部石板山地块的碰撞、俯冲作用有关,反映了中亚造山带南缘的北山造山带在早古生代经历了造山带中微陆块与周缘克拉通碰撞拼贴的造山事件。     

云开造山带强过铝深熔花岗岩地球化学、年代学及构造背景

云开造山带条带—眼球状(环斑)深熔花岗岩(含紫苏花岗岩)地球化学和年代学的研究表明,绝大多数花岗岩的A／ CNK>1．1,CaO／Na2O=0．62-1．61(平均0．94,大于0．3),Al2O3／TiO=16．6-60．6(平均23．68),高场强元素Ta、Nb、Zr 亏损,具大陆边缘俯冲-碰撞造山带后碰撞构造环境强过铝(SP)高钾钙碱性-钙碱性花岗岩的特征,紫苏花岗岩和片麻状含榴黑云二长花岗岩Al2O3／TiO(平均17．82)明显低于条带-眼球状(环斑)黑云二长花岗岩Al2O3／TiO(平均29．55),显示其形成温度更高,并具A型花岗岩的演化特征．而且从高钾钙碱性条带-眼球状(环斑)黑云二长花岗岩到钙碱性紫苏花岗岩、片麻状含榴黑云二长花岗岩,形成时代由(465±10)Ma、(467±10)Ma变为(435±11)Ma、(413±8)Ma,表明扬子板块与华夏板块在加里东期发生了洋—陆俯冲—碰撞造山和后碰撞的伸展—拆沉—底侵岩浆岩作用,并且后期又经历了海西—印支期挤压抬升和伸展揭顶作用的改造,这也为华南存在加里东期扬子板块向华夏板块的洋-陆俯冲-碰撞造山提供了重要证据．     

秦岭造山带东江口花岗岩体群的地球化学研究及其构造环境

陕南秦岭造山带东江口花岗岩体群含磁铁矿极高,并含镁质黑云母,稀土元素负铕异常极不明显,氧同位素和锶初始比值都较低.因此,东江口岩体肛为一典型的Ⅰ型花岗岩.用数学地质和图解法与全球重要造山带花岗岩的地质地球化学特征类比后发现,本岩体群花岗岩为碰撞型花岗岩,是秦岭造山带碰撞造山的产物.据此分析了晚古生代秦岭造山带的演化.讨论了花岗岩成因类型与其构造环境的关系,认为碰撞型花岗岩既可是S型花岗岩,也可以是Ⅰ型花岗岩,这主要与花岗岩的源区岩石有关.而与构造环境没有必然的关系.     

喜马拉雅造山带晚中新世麻迦淡色花岗岩的构建机制

在北喜马拉雅萨迦片麻岩穹窿西南侧发育有麻迦淡色花岗岩体,出露于南北向申扎—定结裂谷正断层的下盘,属一处较大规模的晚中新世淡色花岗岩体。该岩体具有较均一的元素和同位素(Sr和Nd)组成,但与多数喜马拉雅淡色花岗岩相比,具有异常高的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i比值(0.85033~0.85034)和异常低的_(εNd)(t)值(-19.26~-18.30)组成,指示其部分熔融源区有更成熟古老地壳物质的参与。麻迦淡色花岗岩SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示:1该岩体主要记录了至少两阶段岩浆结晶作用,分别发生在11.6±0.2 Ma和9.6±0.2 Ma;2个别13.8~16.0 Ma的岩浆作用年龄;3多数锆石继承核年龄分布于泛非期,少数年龄为中元古代(1558~1584 Ma)。在麻迦淡色花岗岩体南侧约40km处的日玛那穹窿,同位于申扎—定结南北向正断层的下盘,出露有大量原岩年龄为古元古代的日玛那糜棱岩,元素地球化学特征上类似于变泥质岩,显示高SiO_2(70.6%~74.6%),Al_2O_3(12.3%~14.0%),K_2O(4.22%~4.93%),A/CNK(1.50~1.58)和K_2O/Na_2O(1.42~2.18),代表了部分熔融源区可能存在的古老地壳物质岩石单元。因此,以麻迦淡色花岗岩为代表的北喜马拉雅晚中新世地壳深熔作用可能与青藏高原后碰撞阶段东西向伸展作用相关,泛非期变泥质岩及少量日玛那糜棱岩所代表的更古老岩石单元在16.0 Ma开始发生部分熔融,并在11.6 Ma至9.6 Ma之间达到深熔作用峰期,熔体活动可能持续了~2myr,以岩脉汇聚的形式延南北向正断层上升,构成侵位至北喜马拉雅特提斯沉积岩系之中的晚中新世麻迦淡色花岗岩体。     

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。     

东秦岭造山带花岗岩类长石铅同位素组成及其构造学意义

本文对东秦岭造山带内２７个花岗岩类央体４８件长石样品进行了铅同位素成分的测定，结果表明，本区的南秦岭不同时代花岗岩类以贫铀铅和钍铅为特征，具有明显的铅同位素块体效应，反映它们属地同一个铅同位素构造－地球化学省；而本区的北秦岭区岗岩类从晚元古代到早古生长，长石铅同位素组成以富铀铅和钍铅的为特征，但从晚古生长开始，花岗岩类长石铅同位素组成明显发生变化，以贫铀铅和钍铅为特征，反映晚古生长及其后形成花岗质     

陆-陆碰撞造山带双前陆盆地模式——来自大别山、喜马拉雅和乌拉尔造山带的证据

大陆碰撞造山带不同的构造演化阶段往往形成不同成因类型的周缘前陆盆地 (系统 )。根据对几个典型大陆造山带的研究 ,我们把大陆碰撞造山带的构造演化过程分为陆 -陆拼接和大规模陆内逆冲推覆 (陆内俯冲 )两个阶段 ;早期陆 -陆拼接阶段直接在俯冲板块被动大陆边缘基础上形成的前陆盆地称为“原前陆盆地” ,后期大规模陆内逆冲 -推覆 (或陆内俯冲 )阶段在俯冲板块内部形成的前陆盆地称为“远前陆盆地”(它比原前陆盆地距主缝合带远 )。原前陆盆地和远前陆盆地是同一大陆碰撞造山带不同构造演化阶段的产物 ,是两种不同成因类型的周缘前陆盆地 ,它们构成了同一大陆造山带的双前陆盆地 ,而不是传统概念的单一成因类型前陆盆地。     

中国中央造山系秦岭造山带伏牛山构造花岗岩带的地质学与地貌学意义

大陆地壳尤其是造山带的一个重要的标志性特征就是广泛分布有花岗岩类岩石，花岗岩又被称作为地球发展历史中地壳演化的标准建造。位于中国中央造山系秦岭造山带东段的河南伏牛山构造花岗岩带以构造岩浆组合为思路可分解为俯冲型、碰撞型、陆内型和A型；在时代上可厘定为吕梁、晋宁、加里东、燕山4期。从构造演化历史上可划分出前造山、主造山和后造山3个阶段。伏牛山花岗岩地貌景观表现出与造山运动的亲缘关系和构造发展阶段的专属性，显示出构造花岗岩带地貌景观的多样性特征。     

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。     

喜马拉雅造山带的部分熔融与淡色花岗岩成因机制

喜马拉雅造山带核部由高级变质岩和淡色花岗岩组成,是研究大陆碰撞造山带部分熔融与花岗岩成因的天然实验室.基于最新研究成果,探讨了喜马拉雅造山带核部变质作用的条件、类型以及P-T轨迹、部分熔融的方式与程度及熔体成分以及变质作用与部分熔融的时间和持续过程.相关证据表明,造山带核部经历了高压麻粒岩相至榴辉岩相变质作用,具有以增温增压进变质和近等温降压退变质为特征的顺时针型P-T轨迹.这些高压变质岩石发生了长期持续的高温变质与部分熔融.在泥质岩石的进变质过程中白云母和黑云母脱水熔融可以形成不同成分的熔体.同时,总结了淡色花岗岩的形成时间、地球化学特征和源区熔融方式,结果表明碰撞造山过程中加厚下地壳的脱水熔融形成了喜马拉雅造山带的淡色花岗岩.      

碰撞造山带地壳深熔作用:来自纳米花岗岩包裹体的观测与实验约束

在碰撞造山带构造演化过程中,中下地壳深熔作用对于深部地壳物理性质与化学成分具有重要控制作用.作为深熔作用的"见证者",纳米花岗岩包裹体是寄主岩石部分熔融作用的产物,能够为确定陆壳岩石中天然熔体特征及分析熔融机制提供关键信息.在喜马拉雅东构造结南迦巴瓦岩群的代表性岩石单元（泥质片麻岩与长英质片麻岩）中,石榴石与锆石中常包含有典型的纳米花岗岩包裹体,其代表性子矿物组合为钾长石+斜长石+石英±黑云母,这是在黑云母脱水熔融过程中、寄主片麻岩中熔体被主要转熔矿物（如石榴石等）捕获所形成一类特殊包裹体.在观测基础上,采用高温高压与高温常压手段,对纳米花岗岩包裹体进行均一化实验并获得均一化玻璃质熔体.成分分析表明,均一化熔体成分以过铝质花岗岩为主,其主/微量元素特征能够有效反演部分熔融作用的演化过程.因此,纳米花岗岩包裹体的天然观测与实验研究对于确定天然熔体特征与深入剖析碰撞造山带的地壳深熔作用具有重要启示意义.      

中天山晚奥陶世碰撞造山:来自变质花岗岩地球化学及年代学证据

中天山包尔图一带发育一套变质变形的花岗岩,属钙碱性系列,其具有较高的Hf和Th含量,而Li、Nb和Ta的含量低;稀土总量中等,具中等铕负异常,稀土配分模式曲线为V型曲线;显示出加里东型I型花岗岩、同碰撞花岗岩的特征。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年获得了1207±87Ma、455.6±1.8Ma和433±19Ma 3组年龄,其中1207±87Ma代表了碎屑锆石的年龄,说明包尔图一带存在元古宙古老基底;455.6±1.8Ma代表了包尔图岩体的侵位年龄,代表了北天山洋与中天山陆块早古生代一次重要碰撞造山事件;433±19Ma则代表了包尔图岩体侵入岩的后期变质改造年龄,说明早志留世中天山发生过一次变质作用。这次研究的成果对揭示中天山地区的构造演化有着重要的意义。