青藏高原北部的碰撞造山及深部动力学——中法地学合作研究新进展

本文展示了中法1995～2000年青藏高原北部地学研究的如下主要新进展：①完成8000km长的青藏高原北部及中部天然地震岩石圈探测剖面，确定若干条岩石圈断裂，发现与新生代火山喷发有关的青藏高原中部深处的低速、低密度体，塔里木地块俯冲于阿尔金山之下；②提出阿尔金断裂形成于220～240Ma和左行平移400km的科学依据及确定其新生代变形量；③确定祁连南缘350km长的高压-超高压变质带，提出其可能代表早古生代时期北中国板块与扬子板块之间西部界限的新认识；④根据加里东期蛇绿岩、花岗岩及俯冲杂岩带的新发现，初步建立了古碰撞造山格架；⑤提出高原隆升的“地幔底辟和内向陆内俯冲”的新假设。     

青藏高原造山带的垮塌与高原隆升

印度与亚洲的碰撞及前期的地体拼合产生了世界上规模最大的青藏高原碰撞造山带,并进而导致了高原的形成.但关于该造山带的形成演化过程与高原隆升的关系,一直未能取得明确的共识.本文通过对近几年来的资料总结发现,印度与亚洲的碰撞大约发生在55 Ma左右.由于新特提斯大洋板块的断离作用,形成冈底斯地区大规模的古新世一始新世花岗岩和火山岩,并发生青藏高原第一次较大规模的隆升.随着印度板块的持续向北挤压和朝亚洲大陆下的不断俯冲,该造山带岩石圈不断增厚,并在≈26 Ma左右发生岩石圈拆沉和减薄,形成全区的新生代钾质与超钾质岩浆活动,并发生全区范围内的大规模地壳隆升与剥蚀.中新世及以后,除局部地区外,青藏高原总体隆升幅度不大.因此,青藏高原的隆升与造山带的垮塌有关,而并不是由印度与亚洲碰撞而直接产生的.     

造山的高原——青藏高原巨型造山拼贴体和造山类型

青藏高原是一个巨型碰撞造山拼贴体,它的形成与始特提斯、古特提斯和新特提斯洋盆的先后开启、消减、闭合以及古大陆的裂解、诸地体的移动、会聚和拼合有关。造山类型形成于不同时期海(洋)盆俯冲、地体碰撞和陆内会聚的不同阶段。多地体/多岛弧/多弧前海的构架表明,诸多的俯冲型山链可以产生在地体边界的活动陆缘一侧,古特提斯南、北两洋盆的双向俯冲构筑了双向俯冲型山链;碰撞型山链由于地体边界与块体驱动方向的几何学关系形成“正向碰撞型”和“斜向碰撞型”造山类型。“斜向碰撞型山链”与走滑断裂的形成、规模及其运动学直接相关。50~60Ma印度/亚洲碰撞不仅形成青藏高原造山拼贴体的最后成员———喜马拉雅山链,而且在拼贴体的北缘由于陆内俯冲作用使早期形成的山链在整修后又一次崛起。青藏高原的周缘山链铸成屏障与外侧的克拉通相隔。青藏高原巨型碰撞造山拼贴体的形成是亚洲大陆自北往南的增生和造山迁移的生长结果,其所反映的活动长期性、非原地性、俯冲/碰撞/陆内造山类型的多样性、碰撞造山的多期性以及造山的复合叠置性比世界上任何一个复合山链(或造山拼贴体)来得复杂、多彩。     

青藏高原碰撞造山带：I.主碰撞造山成矿作用

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度—亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度—亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造_岩浆带和藏北陆内褶皱_逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆_陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩_钾质钙碱性花岗岩组合(66～50Ma)、② εNd花岗岩_辉长岩组合(52～47Ma)和③幔源玄武质次火山岩_辉绿岩脉组合(42Ma),以及大面积分布的巨厚(5000m)的林子宗火山岩系(65～43Ma),反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲(65～52Ma)→板片断离(52～42Ma)→板片低角度俯冲(<40Ma)等重要过程。在主碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件:①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳/幔花岗岩有关的Cu_Au_Mo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu_Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的Au矿化带;④与挤压抬升有关的Cu_Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型/浅成低温复合型Cu_Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。     

青藏高原碰撞造山带:Ⅰ.主碰撞造山成矿作用

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度-亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度-亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造-岩浆带和藏北陆内褶皱-逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆-陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩-钾质钙碱性花岗岩组合（66-50Ma）、②＋εNd花岗岩-辉长岩组合（52-47Ma）和③幔源玄武质次火山岩-辉绿岩脉组合（42Ma）,以及大面积分布的巨厚（5000m）的林子宗火山岩系（65-43Ma）,反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲（65-52Ma）→板片断离（52-42Ma）→板片低角度俯冲（〈40Ma）等重要过程。在主碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件：①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳／幔花岗岩有关的Cu-AuMo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu-Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的A-u矿化带;④与挤压抬升有关的Cu-Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型／浅成低温复合型Cu-Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。     

大型走滑断裂对青藏高原地体构架的改造

青藏高原的大型走滑断裂有13条,已确定的大型韧性走滑断裂主要形成于3个时期:早古生代、印支期和新生代以来.印度/亚洲碰撞(60～50Ma)以来形成的大型韧性走滑构造位于青藏高原的南部,而且主要在喜马拉雅山链的东、西两侧,如西侧的喀喇昆仑和恰曼韧性右行走滑断裂,东侧的鲜水河-小江和哀牢山-红河韧性左行走滑断裂、崇山-澜沧江、嘉黎-高黎贡山和萨盖韧性右行走滑断裂等.主要的变形特征表现为早期具有地壳深部的韧性走滑剪切带性质,在后期抬升过程中,由韧性→韧脆性→脆性应变转化;而在青藏高原北部,表现为古韧性走滑剪切带的再活动,如阿尔金-康西瓦、东昆仑左行走滑断裂,以及新生的脆性断裂,如海源左行走滑断裂等.本文在青藏高原13条大型走滑断裂研究及综合研究的基础上,阐述不同时期的大型走滑断裂,以及它们在青藏高原地体拼合及碰撞造山中的作用,包括走滑断裂与走滑型褶皱造山、走滑断裂与挤压/转换型造山、走滑断裂与挤压盆-山体系、走滑断裂与地体相对位移和走滑断裂与地体的侧向挤出,以及走滑断裂与构造结的形成.     

大陆碰撞造山样式与过程：来自特提斯碰撞造山带的实例

本文选取特提斯域内比利牛斯、阿尔卑斯、扎格罗斯、喜马拉雅-青藏高原四个地球上最年轻的陆-陆碰撞造山带,对其造山带结构、类型、物质组成、构造岩浆过程等方面进行详细介绍,进而讨论各个造山带的差异性及其缘由,分析碰撞造山普遍性规律。资料分析表明,四个碰撞造山带具有不同的结构和组成。根据板块汇聚方向与造山带边界间的夹角可将造山带分为正向和斜向两种;根据造山带结构可将碰撞带分为对称式和不对称式两种。由此本文将碰撞造山带划分为四种基本式样:正向对称式、正向不对称式、斜向对称式、斜向不对称式,分别以比利牛斯、青藏高原、阿尔卑斯和扎格罗斯碰撞带为代表。综合分析四个造山带碰撞以来的岩浆构造活动,本文发现完整的碰撞过程可以划分为三个阶段,第一阶段主要发生挤压缩短、地壳加厚,高压变质和钙碱性火山岩浆活动;第二阶段以大规模走滑系统发育和高钾钙碱性或钾质火山岩浆作用为特征;第三个阶段挤压应力向碰撞带两侧扩展,同时伴有大型伸展构造系统的发育。在这三阶段演化历程中,比利牛斯只进行到第一阶段,成为幼年夭折的碰撞带;扎格罗斯进行到第二阶段,出现调节挤压应变的走滑系统和钾质超钾质岩浆活动;青藏高原和阿尔卑斯进行到第三个阶段,以发育大型伸展构造和钾质、超钾质岩浆活动为特征,但后者在造山带物质组成和汇聚速率方面显示出比前者更成熟的造山演化程度。因此认为岩石圈组成是碰撞造山带结构的主要控制因素,如果上覆板块具有相对不稳定的岩石圈,会使得碰撞带后陆发育宽广的构造岩浆带,造成造山带呈不对称式结构。     

青藏高原南部拉萨地体的变质作用与动力学

拉萨地体位于欧亚板块的最南缘,它在新生代与印度大陆的碰撞形成了青藏高原和喜马拉雅造山带。因此,拉萨地体是揭示青藏高原形成与演化历史的关键之一。拉萨地体中的中、高级变质岩以前被认为是拉萨地体的前寒武纪变质基底。但新近的研究表明,拉萨地体经历了多期和不同类型的变质作用,包括在洋壳俯冲构造体制下发生的新元古代和晚古生代高压变质作用,在陆-陆碰撞环境下发生的早古生代和早中生代中压型变质作用,在洋中脊俯冲过程中发生的晚白垩纪高温/中压变质作用,以及在大陆俯冲带上盘加厚大陆地壳深部发生的两期新生代中压型变质作用。这些变质作用和伴生的岩浆作用表明,拉萨地体经历了从新元古代至新生代的复杂演化过程。(1)北拉萨地体的结晶基底包括新元古代的洋壳岩石,它们很可能是在Rodinia超大陆裂解过程中形成的莫桑比克洋的残余。(2)随着莫桑比克洋的俯冲和东、西冈瓦纳大陆的汇聚,拉萨地体洋壳基底经历了晚新元古代的(～650Ma)的高压变质作用和早古代的(～485Ma)中压型变质作用。这很可能表明北拉萨地体起源于东非造山带的北端。(3)在古特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘的俯冲过程中,拉萨地体和羌塘地体经历了中古生代的(～360Ma)岩浆作用。(4)古特提斯洋盆的闭合和南、北拉萨地体的碰撞,导致了晚二叠纪(～260Ma)高压变质带和三叠纪(～220Ma)中压变质带的形成。(5)在新特提斯洋中脊向北的俯冲过程中,拉萨地体经历了晚白垩纪(～90Ma)安第斯型造山作用,形成了高温/中压型变质带和高温的紫苏花岗岩。(6)在早新生代(55～45Ma),印度与欧亚板块的碰撞,导致拉萨地体地壳加厚,形成了中压角闪岩相变质作用和同碰撞岩浆作用。(7)在晚始新世(40～30Ma),随着大陆的继续汇聚,南拉萨地体经历了另一期角闪岩相至麻粒岩相变质作用和深熔作用。拉萨地体的构造演化过程是研究汇聚板块边缘变质作用与动力学的最佳实例。     

青藏高原碰撞造山带：Ⅱ.晚碰撞转换成矿作用

许多古老造山带的碰撞造山过程,因从晚碰撞向后碰撞的转换,既不清楚,又难以界定,常被分为碰撞和后碰撞2个阶段。文章对青藏高原碰撞造山过程进行了分析,发现其具有明显的3段性,由此将碰撞造山过程分为主碰撞(65~41Ma)、晚碰撞(40~26Ma)和后碰撞(25~0Ma)3个阶段。其中,晚碰撞造山作用发生于印度与亚洲大陆的持续汇聚和SN向挤压背景之下,以陆内俯冲、大规模逆冲推覆、走滑断裂系统的发育为特征,导致了区域尺度的地壳缩短及藏东富碱斑岩和碳酸岩_正长岩、藏北钾质_超钾质火山岩的大规模产出。晚碰撞期成矿作用强烈发育,主要集中于高原东缘的构造转换带,成矿高峰期集中于(35±5)Ma。现已识别出4个重要的成矿事件:①与大规模走滑断裂系统有关的斑岩型Cu_Mo(Au)成矿事件,形成著名的玉龙斑岩铜矿带(40~36Ma);②与碳酸岩_正长岩杂岩有关的REE成矿事件,在二叠纪攀西古裂谷带内发育勉宁—德昌喜马拉雅期REE成矿带(41~27Ma);③与逆冲推覆构造系统有关的热卤水型Pb_Zn_Ag_Cu成矿事件,集中产出于兰坪盆地,形成大型Pb_Zn_Ag矿集区(40~30Ma);④与大规模剪切系统有关的剪切带型Au成矿事件,形成著名的哀牢山大型Au矿带(63~28Ma)。晚碰撞成矿作用主要发育于陆内转换造山环境,受大规模走滑_推覆_剪切作用控制,受控于统一的深部作用过程,与软流圈上涌导致的幔源或壳/幔混源岩浆活动密切相关。在综合研究基础上,初步建立了晚碰撞转换成矿模型。     

南美大陆与加勒比地体的斜向碰撞与构造楔作用

通过对Ｔｒｉｎｌａｎｄ和Ｖｅｎｅｚｕｅｌａ东北加勒比－南美板块边界带的地表构造、地震活动及重力异常的研究，表明这个带的地壳和岩石圈上部的构造及运动特征很复杂地震走向有明显的差异。我们提出了这个带的从近Ｔｒｉｎｉｄａｄ向西至Ｃａｒｄｃｕｓ的横向转换模型，着重三个方面：（１）与南美大陆北部边缘相接的大西洋岩石圈的陡倾、拆离，然后下沉；（２）在拆离的大西洋板块区大陆边缘向海楔入及叠瓦状加厚；大陆楔叠置在板块上升并且被与加勒比板块相连的地体所叠置；及（３）这些构造及运动转变是南美大陆与叠置的加勒比地体之间逐渐斜向碰撞的结果。     

青藏高原植被动态与环境因子相互关系的研究现状与展望

青藏高原是中国乃至全球对气候变化最敏感的地区之一,是全球平均海拔最高的地理单元,对周边地区起到重要的生态安全屏障作用.近年来,当地植被受到气候变化和人类活动的双重压力.本文基于文献检索分析青藏高原的植被生理、生态特征对气候变化和人为干扰的响应,并利用荟萃分析定量综述植被覆盖度变化对土壤理化性质的影响.在此基础上分析青藏...     

青藏高原岩浆岩成因研究：成果与展望

青藏高原是国际地学界公认的大陆动力学研究的天然实验室。岩浆是地球各层圈之间物质和能量交换的重要载体。岩浆岩及其所携带的深源岩石包体被当作探究地球深部的“探针”和“窗口”,同时也是板块运动与大地构造事件的记录。主要讨论青藏高原岩浆岩成因（特别是岩浆成因）研究的成就与存在的问题。首先阐述了关于青藏高原岩浆岩成因研究的基本思路。然后重点回顾了青藏高原岩浆岩成因研究的成果,包括冈底斯同碰撞花岗岩类的成因、钾质—超钾质火山岩的成因、埃达克质火成岩的成因、强过铝质花岗岩的成因、印度洋/特提斯地幔地球化学域的成因、与地幔柱活动有关的岩浆岩的成因,以及对“地球深部岩石的直接标本”的研究。最后提出了对今后青藏高原岩浆岩成因研究的展望。