从北淮阳构造带的多期变形透视大别山构造演化

大别山北部的北淮阳构造带主体由佛子岭群和庐镇关群构成. 北淮阳构造带没有经历超高压变质作用, 但却具有与大别山其他地区相同的构造变形形式. 通过几何学、运动学及多期构造变形的研究, 论证了北淮阳构造带具有与其他地质单元相同的动力学背景. 同大别山中部穹隆及南部超高压变质地体相比, 由于北淮阳构造带的俯冲深度较浅, 从而保留了超高压变质作用之前的构造变形形迹. 结合同位素年代学的测量结果, 把北淮阳构造带的岩石变形划分为五期, 分别代表了早期板块会聚的变形痕迹(D1), 早期的构造折返(D2), 表示主变形期的晚三叠世的伸展作用(D3), 晚三叠世的重力滑脱伸展作用(D4)和白垩纪的伸展作用(D5). 结合大别山的岩石变形, 可以认为华南与华北板块碰撞造山过程大致经历了陆壳俯冲阶段, 同俯冲期的折返作用, 穹窿及其边缘的重力滑脱变形和混合岩化及岩浆侵入作用.     

大陆俯冲碰撞带高温超高压变质岩的多阶段折返与部分熔融

大陆碰撞造山带根部岩石经受高温(850℃)变质作用,特别是俯冲带超高压变质岩受到高温叠加变质,对超高压岩片折返期间的元素和同位素行为、部分熔融作用及其地球动力学效应等具有重要意义.本文简要介绍了世界上5个典型的发育高温超高压变质岩的大陆碰撞带,包括中国大别山、哈萨克斯坦Kokchetav地块、格陵兰东加里东造山带、希腊罗多彼山以及德国厄尔士山,分析了它们的高温超高压变质作用及演化特点,讨论了高温超高压岩石的变质P-T-t轨迹和多阶段折返过程以及折返期间的部分熔融作用、超高压指示性矿物的保存和退变质作用等及其可能的机制.在此基础之上,提出了大陆俯冲隧道内高温超高压变质岩的未来研究方向和重点.     

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.     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查(1)─—深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查（1）─-深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

大别山超高压变质杂岩的折返

作为世界上规模最大的一个超高压变质带,大别山超高压变质杂岩是扬子板块与中朝板块在三叠纪碰撞造山的产物,表现为扬子板块 呈北北东向斜向俯冲到中朝板块之下。超高压变质杂岩的折返机制是个复杂的动力学过程,折返速度也胡时间推移而变慢。早期阶段同碰撞期浮力驱动下高压－超高压变质杂岩在俯部带内沿逆冲－韧性剪切断裂快速到地位位,折返速率高达４ｍｍ／年;中期伴随着巨厚造山带根的拆沉。上部发生拉张塌陷,使超高压变质     

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.     

大别山超高压变质岩的地球动力学意义

超高压变质岩因其在岩性与原岩上的多样性,以及其岩块与基质混杂的构造特征而具变质混杂岩属性,其顺时针型P-T轨迹表明,超高压岩石的形成与演化与碰撞造山作用有关,年代学研究表明,峰期超高压变质作用发生于中-晚三叠世,几个不同地点的超高压岩石的P-T-t轨迹已被归纳,并据之计算了超高压岩石的折返速率.计算表明,大别山超高压岩石的折返具多阶段性,即中-晚三叠世的快速折返(3.3～3.6mm/a),早侏罗世的中速折返(0.7～1.1mm/a),以及中侏罗世至早白垩世的极慢速折返(0.15mm/a).以上述资料为约束条件,提出了一个大别山造山带的柱状模型.     

辽东半岛晚中生代伸展构造——华北克拉通破坏的地壳响应

位于华北克拉通东部的辽东半岛记录了大量的晚中生代的伸展构造,其中包括：（1）具有氧化条件下沉积的陆相碎屑岩和溢流喷出的火山岩作为充填物质的半地堑盆地;（2）低角度拆离断层;（3）同构造花岗岩;（4）变质核杂岩.上述伸展构造在区域尺度上均具有NW-SE向的伸展方向.拆离断层具有NW-SE向的矿物拉伸线理和上部指向NW的剪切变形;同构造花岗岩的矿物拉伸线理也为NW-SE向,但表现为上部指向NW或SE的剪切变形.同位素年代学的测量结果指示了变形的时间在130～120Ma.这些伸展活动导致了同构造花岗岩和核部杂岩的快速隆升和折返.根据岩浆岩发育特征和辽东半岛伸展构造、岩浆作用的时空关系判断,华北克拉通破坏可分为侏罗纪地壳弱伸展和白垩纪强地壳伸展两个阶段.     

苏鲁超高压变质带岩石圈的地震组构

苏鲁超高压变质带上地壳以片麻岩为主体, 地表出露超高压变质岩片. 近年来在此带中进行大陆科学钻探, 并进行了以反射地震为主导的地球物理调查. 通过研究地球物理资料和钻孔岩芯等直接证据的相关性, 有可能标定出现在地壳中的地震反射体, 了解它们的内部组构. 同时, 在大陆科学钻探孔区附近有两座第四纪火山, 对其中包体的成分分析和波速计算也提供了中下地壳和岩石圈地幔组构的信息. 经岩心和测井资料标定, 大陆科学钻探孔区的地震反射体可由变质带内岩性变化、韧性剪切复合岩套和现代断裂破碎带引起. 其中, 韧性剪切作用产生的侧向位移与拆离造成了上百米厚的互层带(韧性剪切复合岩套), 它们由糜棱岩化岩石和经剪切错动产生的榴辉岩片互层组成, 形成了产生区域性强反射的主要机制. 苏鲁超高压变质带的上地壳由超高压变质岩片与下方片麻岩层组成. 超高压变质岩片以高波速、高密度和高电阻率为特征, 构造复杂, 厚度一般不超过11 km; 下方片麻岩层波速渐趋于正常. 苏鲁超高压变质带的中下地壳具有正常的波速与泊松比, 由火山岩包体分析可知, 中地壳含有大量的片麻岩, 下地壳主要由酸性麻粒岩和基性麻粒岩组成. 岩石圈地幔主要由尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和二辉岩组成, 具有分层结构, 反映了中国东部中生代岩石圈减薄作用. 不同成因的地震组构可能是不同时代地球动力学作用的产物. 例如, 超高压变质岩片和韧性剪切复合岩套反映了三叠纪的碰撞造山作用及超高压变质作用, 而正常的中下地壳波速结构反映了中新生代地壳的拉张与伸展. 通过反射体的细致标定与火山岩包体验证了的地震组构, 可以找到地震反射体的成因及其与地球动力学作用的关系, 为地球动力学作用过程的恢复提供新的依据.     

西南天山洋壳高压-超高压变质岩石的俯冲隧道折返机制

出露于造山带的高压-超高压榴辉岩记录了地壳俯冲到地幔深度而后又折返回地表的过程,其俯冲过程与折返机制的研究对理解俯冲带性质、演化、地球动力学过程乃至板块构造理论都有着非常重要的作用.相对于较轻的陆壳长英质高压-超高压岩石,基性洋壳榴辉岩密度大,其折返难度大且过程复杂.折返过程除了受内在浮力的影响,还受外在构造力(如隧道流)的制约,另外板片构造环境(如板片后撤和板片断离)的作用也不可忽视.中国西南天山高压-超高压变质带是典型的经历过深俯冲变质作用的增生混杂岩带,主要由高压-超高压变质沉积岩及夹杂其中的变基性岩透镜体组成,但长期以来其折返模式一直不太清楚.根据其野外产状、岩相学特征、峰期变质温压条件和峰期变质年龄等多方面的综合分析,可以采用沉积岩型"俯冲隧道折返模式"来概括西南天山高压-超高压变质带的形成和演化.部分经历多期变质作用的榴辉岩岩块记录了多期俯冲-折返循环,反映了俯冲隧道内的上下环流运动,有力证明了俯冲隧道的存在.最后,本文对目前研究存在的问题和未来的探索方向进行了展望.     

辽东半岛早白垩世伸展构造组合、形成时代及区域构造内涵

辽东半岛地区广泛发育了多种不同类型的伸展构造,包括伸展断陷盆地（通远堡、本溪和丹东）、拆离断层（大营子）和变质核杂岩（辽南和万福）,它们具有宏观一致性但却表现出一定的差异.西部地区,结伴发育了两个共用同一下盘的变质核杂岩—辽南和万福变质核杂岩;中东部地区发育了大营子拆离断层系;东部地区广泛发育了多个伸展断陷盆地.对于伸展构造相关的同构造侵入岩与伸展断陷盆地火山岩的年代学分析揭示出伸展构造总体发育于135～106Ma之间,但是各个伸展构造发育时间有一定的差异.伸展构造具有运动学统一性、几何学上的不对称性和构造-岩浆共同活动性;它们在形成时间上具有差异性与跨越性,区域产状变化与切割深度的不一致性;伸展构造宏观上构成共轭组合,但单个伸展构造却具有不对称性.华北、东北、华南乃至蒙古和俄罗斯远东地区的早白垩世伸展构造与辽东半岛地区伸展构造的发育具有统一的组合规律,可以认为辽东半岛地区伸展构造的发育是东亚早白垩世伸展构造域的缩影.Izanagi板块与欧亚板块之间的交互作用以及东亚地区岩石圈结构调整、深部流体活动性和壳幔拆离作用是制约东亚地区早白垩世伸展构造发育的重要因素.     

辽东半岛大营子拆离断层系及其区域构造意义

华北克拉通晚中生代发生了大规模岩石圈减薄并伴随着地壳层次区域性伸展作用的发生.在此伸展背景下,华北克拉通区发育有一系列的伸展构造,大营子拆离断层系即为一个典型实例、大营子拆离断层系位于华北克拉通东部（辽东半岛东南部）,主要由上盘火山-沉积盆地,大营子-黄花甸拆离断层带以及下盘古元古代变质岩系和侵入岩体三部分组成.依据拆离断层带中构造岩组合、构造岩变形显微构造和石英EBSD组构分析揭示出下盘岩石主要经历了从高绿片岩相到低绿片岩相的变形变质过程.基于火山-沉积盆地中火山岩的SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果,推断伸展构造开始活动于（135±1.2）Ma之前,结束于（127±1）Ma.通过与辽南变质核杂岩及辽东半岛其他伸展构造的对比,以及这些伸展构造的分布及影响深度,可充分说明辽东半岛岩石圈破坏和减薄的不均一性,从而显示出其破坏程度的差异,并藉此探讨了华北克拉通破坏和伸展减薄的不均匀性.     

大别-苏鲁超高压变质带P-T-t轨迹的动力学模拟

综合现有的地质、地球化学资料以及同位素年龄等研究成果，同时结合新西兰南岛北端陆壳俯冲的最新发现，提出了超高压变质岩的形成四阶段演化模式：板片俯冲形成增生楔、板片俯冲驱动角落流、板片拆离浮力抬升至Moho深度和后期上地壳伸展阶段.以此为定量模拟的出发点，利用二维有限元对大别-苏鲁超高压变质带的形成演化进行了动力学和热演化模拟，追踪超高压变质岩形成演化过程中的质点路径以及对应的P-T-t轨迹.计算的P-T-t轨迹及其空间分布特征均能与实测结果较好吻合.     

超高压变质作用：固体地球科学领域的新挑战

本文简述了国际上超高压变质岩研究领域中十年来的主要进展。含柯石英变沉积岩的发现暗示了上地壳物质可被迅速带至地下９０ｋｍ或更深处经受超高压变质作用，并在八千万年中很快折返出露地表。这一研究在实验岩石学、造岩矿物学、同位素年代学和大陆造山带的地球动力学等四个方面给固体地球科学领域带来了一系列重大突破。预计在今后五至十年内，这一研究将保持其热点地位，并围绕超高压变质作用过程和超高压变质岩折返的动力学过程展开工作。     

胶东东部鹊山变质核杂岩结构、演化及区域构造意义

自晚中生代以来,华北克拉通岩石圈在伸展机制下经历了剧烈的减薄,位于胶东东部华北克拉通南东缘的鹊山变质核杂岩是该时期地壳伸展的一个重要实例.鹊山变质核杂岩具有典型科迪勒拉变质核杂岩构造的三层结构:上盘由早白垩世上叠盆地及其古元古代基底组成,下盘为太古代深变质杂岩与中生代侵入体,上下盘之间被一条主拆离断层所分隔.一系列NNE走向的后期脆性断裂,使得变质核杂岩被肢解和改造.岩石学、几何学、运动学、宏观和显微构造以及石英c轴组构分析表明鹊山变质核杂岩经历了递进剥露过程,即在WNWESE区域伸展作用下,发育于中-下地壳,之后经过中-上地壳,最后到达地壳表层次.通过构造和年代学证据分析,限定鹊山变质核杂岩的剥露时代为135~113Ma.综合分析辽东半岛和胶东半岛这一时期发育的不同型式的伸展构造,厘定了胶-辽早白垩世伸展省,同时确定了该区域伸展作用开始于约135Ma,结束于105Ma,并将其划分为两个阶段.第一阶段伸展表现为中-下地壳强烈的流动,第二阶段为中-上地壳的伸展作用.结合区域构造背景,胶-辽早白垩世伸展省可以作为一个在东亚地区伸展作用下壳-幔拆离作用及其响应的典型案例.     

苏鲁-大别山变质带岩石大地构造学

大别山变质带分隔了华北和扬子两个陆块,它们可以分为3个主要的岩石构造单元、分别相当于安第斯岩浆弧根部变质杂岩,碰撞带根部变质杂岩和扬子陆块边缘的变质沉积杂岩,3个岩石构造单元在空间分布上是有规律的,即在大别山区是由北向南逐个排列,在被郊庐断裂破坏的较为严重的苏鲁地区,也大致是从西北到东南依次排列,此外,中生代碰撞型花岗岩和碱性岩墙群在空间上有规律地分布,出露于北大别和南大别变质杂岩中,尤其在北大别更发育,含超高压变质岩的南大别变质杂岩是陆陆碰撞带的根部带,它们代表了两个大陆的缝合线.超高压变质岩石或岩片构造侵位于非高压变质的围岩片麻岩中,是俯冲到深部的岩石在碰撞之后抬升和就位于中、上地壳中的,现在出露于地表的超高压变质岩及其有关的岩石至少经历了两个主要阶段的抬升和折返过程.     

影响超高压变质岩P-T-t轨迹特征的主要因素

P-T-t轨迹是研究超高压变质岩形成演化过程主要的方法之一,是提出合理地球动力学模型的主要依据.准确理解影响P-T-t轨迹的因素对于理解超高压变质岩的俯冲-折返至关重要.运用增生楔、角落流、浮力抬升模型解释超高压变质岩形成演化的基础上,定量的探讨了不同俯冲速度、不同俯冲角度、不同俯冲阶段、剪切应变生热等因素对P-T-t轨迹的影响.板块持续的高速俯冲,不仅可以使得俯冲带形成低温环境,而且在陆壳岩石俯冲到地幔经受超高压变质作用后返回地表浅部的过程中,超高压变质岩在地幔滞留的时间短,为超高压变质岩的形成提供了必要条件.较低的俯冲速度不利于超高压变质岩的形成演化.     

中国大别山双河超高压变质大理岩的氧、碳同位素

中国大别山双河超高压变质岩板中发育了一系列大理岩层和透镜体 ,其δ18O值介于 1 1 1‰～ 2 0 5‰ (SMOW)间 ,δ13 C值介于 1 .0‰～ 5 .7‰ (PDB)间 .详细调查表明 ,大理岩的氧、碳同位素值在厘米尺度上表现出均一化 ,但在大于1m的范围内则不均一 .与已经同地幔中的碳发生均一化的挪威榴辉岩相大理岩不同 ,双河超高压大理岩的碳同位素则保留了沉积碳酸盐岩的特征 ,而且表现出白云石含量与δ13 C间的负相关关系 .与原岩相比 ,双河大理岩18O有所亏损 .这种亏损来自 3种可能的地质过程 :( 1 )在超高压变质作用前曾与亏损18O的水发生过氧同位素交换 ;( 2 )在超高压变质过程中发生过脱碳酸盐作用 ;( 3)在退变质过程中与围岩片麻岩在接触部位发生过有限的氧同位素交换 .氧、碳同位素研究表明 ,超高压变质岩的俯冲和折返过程历时较短 ,且在该过程中 ,流体的活动性极为有限 .     

大别山-苏鲁地体超高压变质年代学——Ⅱ.锆石U-Pb同位素体系

超高压变质锆石在高压变质及退变质期间可发生少量Pb的连续扩散丢失,它不会显著破坏其~(207)Pb/~(238)U和~(206)Pb/~(235)U年龄的一致性,但却使它们小于~(207)Pb/~(206)Pb年龄.不含继承组分且普通Pb含量低的变质锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄,可能更接近超高压变质岩的峰期变质时代.报道了一组新的大别山超高压变质岩及其围岩的锆石U-Pb年龄数据,并给出峰期超高压变质时代为(228±2)Ma的结论.