对台湾东南部的俯冲与碰撞:R/V Jean Charcot“Pop~2”号勘察的成果

台湾岛是吕宋岛弧(相当于菲律宾海板块西缘)与中国大陆边缘(属于欧亚板块)强烈碰撞的结果。这一碰撞带位于马尼拉海沟俯决带的北部延伸。沿此带,南海盆地向东一东南俯冲到吕宋岛弧之下。向北,强烈的俯冲与激烈碰撞之间的变化是递变发展的。相反,在台湾东部,碰撞带与Ryukyu活动边缘之界线十分清析。后者与菲律宾西部海盆地向西北方向上的欧亚大陆边缘下的俯冲作用有关。对于台湾东、南部这两个关键区的构造研究是1984年10月—11月R/V Jean-Char(?)ot “Pop_2”号勘察的主要目的。分别在20°15′N和21°45′N之间对马尼拉俯冲带的北端以     

俯冲带岩浆与岩石的相互作用：关于俯冲板块,地幔,地壳的实验研究

通过对下四种环境中岩浆混染作用的实验研究：（１）俯冲板块之上；（２）地幔－陆壳边界界之下和（３）地幔－际壳边界之上；（４）浅部地壳内。用含Ｈ２Ｏ硅质熔体橄榄岩或角闪岩之间反应的一系列清楚的边界确定了；（１）混染熔体内的扩散断面和（２）二种物质之质的结晶反应带。由含Ｈ２Ｏ的橄榄岩－英云闪长岩－花岗岩混合物确定了一些相界，这些相界能区分从俯冲板块中产生的并经过地幔上升的熔体的混染程度和与橄榄岩（如堆积     

俯冲板块的动力学性质对平板俯冲的影响：数值模拟

平板俯冲是地球上一种独特的俯冲模式,主要发生在南美洲地区,与该地区的地震、火山等构造地质现象有着密切联系。平板俯冲的形成机制和影响因素仍然需要进一步地研究。文章通过数值模拟的方法,研究了俯冲板块的动力学性质对于平俯冲板片形态的影响。模拟实验结果表明,俯冲板块的厚度和密度差（与地幔）对平板俯冲的形成有着决定性的影响。合适的俯冲板块厚度（70 km 左右）有利于在俯冲过程中形成平板片。厚度较大的板片难以发生弯曲,阻碍了平板片的形成。俯冲板块与地幔的密度差越小,越容易形成平板俯冲,平板片的长度也越长。俯冲板片的密度差太大也不利于形成平板片。此外,高粘度的俯冲板块容易形成平板俯冲,俯冲板块的粘度与形成的平板片的长度也成正比。研究还发现,平板俯冲的形成伴随着海沟后撤速率的减小。参考模型重现了智利中部平板俯冲的形态,为研究该地区的平板俯冲机制提供了新认识。     

印度板块向欧亚板块俯冲碰撞的新模式及其对青藏高原构造演化的影响

青藏高原南部与北部的断裂带走滑方向不同,断裂带在高原东、西两侧的展布规律和构造运动方式也存在极大的差异。通过高原南缘横向地球物理特征的对比,发现该地区东、西两侧深部岩石圈结构存在明显不同,表明印度次大陆向欧亚大陆俯冲碰撞的方式和强度在横向上差异明显。在充分利用高原地质研究最新成果的基础上,提出印度次大陆向欧亚大陆碰撞前地壳增厚及斜向碰撞是造成上述地质现象的根本原因,并由此对青藏高原构造演化的一些特点作了新的解释和探讨。     

俯冲板块粘度对双板片相向俯冲动力学过程的影响：数值模拟

板块俯冲是板块构造理论的重要组成部分。虽然单板块俯冲的数值模拟研究已经很多,但是多板块之间的相互作用的机制仍然不明确,需要进一步的研究。文章建立了二维的地球动力学数值模型,研究双板片相向俯冲的动力学过程,探讨俯冲板块粘度对多板块耦合作用的影响。模拟结果显示,当两个俯冲板块其他动力学性质相同时,左右俯冲板块的粘度差异会导致板片俯冲速度的不同。粘度小的俯冲板块下沉速度快,先进入下地幔,发生弯曲折叠,并在下地幔堆叠。粘度大的俯冲板块后进入下地幔,受到地幔环流的阻碍,发生翻转,并在下地幔中滑移。左右板片俯冲速度和形态的差异也造成了上覆板块向着粘度小的俯冲板块一侧移动,使得这一侧海沟后退,另一侧海沟前进。该研究结果为东南亚区域的复杂构造的演化过程提供了动力学解释,东南亚区域的印度—澳大利亚板块和太平洋板块相向俯冲,两个板片互相作用,构成了复杂的汇聚俯冲系统,引起的地幔上升流,很可能是南海地区新生代岩浆岩的起源。     

台湾- 吕宋双火山弧的可能成因：菲律宾板块北西向加速运动

台湾- 吕宋双火山弧绵延近500 km，南北向展布于台湾岛和吕宋岛之间，其成因尚无定论。前人将其归因于轻质物质(南海洋中脊或南海北部轻质高原)的俯冲，然而数值模拟研究并不能有效支持该观点。随着欧亚- 菲律宾板块的会聚，南海东部次海盆被动俯冲于菲律宾板块之下。为了验证被动俯冲和主动俯冲对俯冲角度的控制作用，本文构建了二维高精度数值对比模型，在其他因素完全相同的情况下，考察会聚方向的差异对俯冲角度的影响。模拟结果显示，仅仅改变会聚方向，俯冲角度就能够发生巨大变化。在被动俯冲背景下如果条件合适则易于发生低角度俯冲。综合前人研究成果可以发现，南海- 菲律宾俯冲系统的条件满足发生低角度俯冲的要求，表现在两方面：① 南海东部次海盆的年龄从最新的洋中脊向北波动增加，最老为33 Ma，小于低角度俯冲洋盆年龄要求的40 Ma；② 欧亚- 菲律宾板块的会聚速率大于低角度俯冲速率要求的4 cm/a。由此，本文认为菲律宾- 欧亚板块在被动俯冲背景下的低速会聚形成了高角度俯冲从而导致西弧的形成；之后菲律宾板块北西向加速运动导致俯冲角度减小，西弧停止活动而东弧开始形成。本文模型不需要俯冲的轻质物质提供额外的浮力进而促使板片角度减小。西弧和东弧存在分叉现象，我们认为原因可能是洋壳年龄向北增加和(或)菲律宾板块旋转。本文提出了台湾- 吕宋双火山弧另一种可能的演化机制，有助于推进对该双火山弧和该俯冲系统的理解，也能够为认识其他被动俯冲过程提供参考实例。     

大洋俯冲和大陆碰撞沿走向的转换动力学及流体-熔体活动的作用

为了深入探讨大洋俯冲和大陆碰撞沿走向的转换及其动力学特征,同时更好的理解俯冲-碰撞带的流体-熔体活动及其效应,我们建立了一系列三维空间的大尺度、高分辨率的动力学数值模型。模拟结果显示,在板块会聚过程中,流体-熔体活动可以降低周围岩石的流变强度及两个板块之间的耦合作用,并能够促进大陆碰撞带俯冲板块的断离。同时,俯冲-碰撞带的空间转换模型揭示其深部结构存在巨大的沿走向的差异性,大陆碰撞带发生俯冲板块断离,而大洋俯冲板块持续下插。并且上覆板块的地壳物质发生从陆-陆碰撞带向洋-陆俯冲带的侧向逃逸。这种三维空间中沿走向的差异性俯冲-碰撞模式与中-东特提斯构造带相吻合,并揭示其动力学机制。     

台湾东部海岸山脉对弧陆碰撞的响应

台湾岛位于欧亚板块和菲律宾海板块的交界处,处在马尼拉海沟和琉球海沟两个方向相对的俯冲带的转换位置.由于从中新世以来吕宋岛弧与欧亚大陆斜向碰撞(弧陆碰撞)形成了今日台湾构造格局,特有的构造地质环境和正在进行中的块体增生使其成为地质学家的研究热点.针对吕宋岛弧海岸山脉段对弧陆碰撞的响应,本文综述了近年来海岸山脉年代学、地球化学、构造地质和利吉混杂岩等方面的研究成果,对海岸山脉的快速隆升和剥蚀特征进行了总结,并在此基础上指出了目前海岸山脉地质研究工作中存在的主要问题,提出今后的研究方向应集中在利吉混杂岩的形成机制、花东海盆洋壳性质和利用海岸山脉凝灰岩进行弧陆碰撞发展过程研究等几个方面.     

冈底斯弧的岩浆作用：从新特提斯俯冲到印度亚洲碰撞

位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧形成于中生代新特提斯大洋岩石圈的长期俯冲过程中,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,已经成为研究汇聚板块边缘岩浆作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于对现有研究成果的总结,我们将冈底斯岩浆弧的岩浆构造演化划分为5个阶段：第1阶段发生在晚白垩世之前,以新特提斯洋岩石圈长期正常俯冲和钙碱性弧岩浆岩的发育为特征;第2阶段发生在晚白垩世时期,以活动的新特提斯洋中脊发生俯冲和强烈的岩浆作用与显著的新生地壳生长为特征;第3阶段发生在晚白垩世晚期,以残余的新特提斯大洋岩石圈俯冲和正常弧型岩浆作用为特征;第4阶段发生在古新世至中始新世,以印度与亚洲大陆碰撞、俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离,及其诱发的幔源岩浆作用、新生和古老地壳的强烈再造为特征;第5阶段为发生在晚渐新世到中中新世的后碰撞阶段,深俯冲印度岩石圈的回转和断离,或加厚岩石圈地幔的对流移去导致了加厚下地壳的部分熔融和埃达克质岩石的广泛发育,同时伴随幔源钾质超钾质岩浆作用。冈底斯弧岩浆作用与岩浆成分的系统时空变化很好地记录了从新特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的完整构造演化过程。     

西藏冈底斯成矿带与俯冲-碰撞作用相关的斑岩铜矿的找矿方向

本文从构造-岩浆演化、典型矿床特征、构造-岩浆产物空间分布特征等方面,对冈底斯成矿带形成于195~80Ma的与俯冲-碰撞作用相关的斑岩(-矽卡岩)型铜矿的找矿方向进行了探讨。认为研究区与俯冲-碰撞作用相关的斑岩型铜矿大致可分为早-中侏罗世、晚侏罗-早白垩世、晚白垩世3个成矿时期,分别对应于雅鲁藏布江洋向北、班公湖怒江洋向南相向俯冲、班公湖怒江洋碰撞关闭、雅鲁藏布江洋向北持续俯冲、雅鲁藏布江洋向北晚期俯冲等构造-岩浆事件。与早期相向俯冲相关的雄村式矿床,在拉萨东部达孜-工布江达一带具有良好找矿前景;与中期俯冲-碰撞相关的多龙式矿床,在昂龙岗日、东恰错、桑日等火山岩浆弧区成矿条件较佳;与晚期俯冲相关的尕尔穷式矿床,在冈底斯东段和西段具有较大的找矿潜力。     

青藏高原拉萨地块碰撞-后碰撞岩浆作用的三种类型及其对大陆俯冲和成矿作用的启示：Sr-Nd同位素证据

青藏高原拉萨地块是揭示印度与亚洲大陆碰撞的最重要的地区之一,其中广泛发育的碰撞-后碰撞岩浆作用记录了这一地区从特提斯洋俯冲消减到印度大陆陆内俯冲的全过程.本文基于对最新的Sr-Nd同位素资料的分析,从高原岩石圈的三种主要地球化学端元入手,分析了拉萨地块碰撞-后碰撞岩浆作用的类型及其在大陆俯冲与成矿作用方面的意义.青藏高原岩石圈可以分为三种主要的地球化学端元,一是青藏高原北部地球化学省（包括羌塘、可可西里和西昆仑）代表的青藏原始岩石圈地幔地球化学端元,42Ma以来在高原北部广泛分布的钾质岩浆岩的Nd-Sr同位素成分比较均一和稳定,同位素比值的范围较窄,^87Sr/^86Sr=0.707101～0.710536,εNd=-2～-9,tDM=0.7～1.3Ga;二是雅鲁藏布江蛇绿岩代表的新特提斯洋地幔端元,^87Sr/^86Sr=0.703000～0.706205,εNd=＋7.8～＋10,呈印度洋型MORB特征,属于印度洋型地幔域;三是喜马拉雅带地壳基底和花岗岩类显示的喜马拉雅地壳地球化学端元,εNd=-12～-25,^87Sr/^86Sr=0.733110～0.760000,具相对古老的Nd模式年龄,tDM=1.9～2.9Ga.拉萨地块碰撞-后碰撞岩浆作用可以划分出三种地球化学类型,即拉萨地块原地型、亲特提斯洋型和亲喜马拉雅型.这三种岩浆作用类型受控于上述三种地球化学端元在其源区的比例及相互作用.其中,拉萨地块原地型与青藏高原北部地球化学省特征一致,亲特提斯洋型代表了与新特提斯洋俯冲消减及其后的再循环有关的岩浆作用,亲喜马拉雅型岩浆岩的Sr-Nd同位素特征则可能指示了喜马拉雅大陆地壳端元的参与.超钾质火山岩是揭示印度大陆岩石圈向北俯冲的重要证据,印度大陆岩石圈俯冲作用可能同时控制了超钾质岩石和盐类矿床的产出,古老地壳物质作为源区参与了超钾质岩石和盐类矿床的成岩与成矿作用.拉萨地块中部地区的含矿斑岩属于亲特提斯洋型岩浆作用,因此具亲特提斯洋型特征的火山岩、浅成斑岩和深成侵入岩,是进一步寻找铜、钼、金矿床的重要目标.     

俯冲带中H_2O和K的深循环:对碰撞后富钾岩浆成因研究的启示

在俯冲过程中形成的超高压单斜辉石 (>5GPa)含一定量的H2 O和K2 O ,它因此能把地球浅部的水和钾携带到地幔深处。超高压单斜辉石在折返过程中以两种方式释放其中的H2 O和K2 O :(1)在低温环境下进入与单斜辉石共生的出溶矿物相如金云母、角闪石、多硅白云母、钾长石等 ;(2 )当温度足够高到发生部分熔融时 ,H2 O和K2 O将进入熔体相 ,形成富钾岩浆。超高压变质岩石能不能在其折返过程中产生部分熔融主要取决于折返的 p T轨迹。俯冲板片部分熔融形成熔体的性质在很大程度上取决于变质岩的部分熔融程度。虽然经受 p <5GPa变质作用的榴辉岩通过极低程度的部分熔融也有可能形成富钾熔体 ,但由于这类榴辉岩所能携带的K2 O和H2 O相对比较少 ,因此不可能产生大规模富钾熔体 ,但可能形成相对富Na的岩浆。超高压单斜辉石 (>5GPa)部分熔融产生的富钾岩浆可以解释碰撞后富钾岩浆的成因 ,这种富钾岩浆的形成深度一般较大 (位于～ 10 0km的地幔 )。而绿辉石部分熔融形成相对富钠熔体的深度相对较浅。从单斜辉石中释放出来的H2 O和K2 O能够合理地解释大陆碰撞后富钾岩浆的成因 ,通过俯冲板片折返过程的脱水和取钾反应 ,俯冲和折返过程与碰撞后岩浆活动密切联系在一起而成为一个整体。     

TTG岩系Nb-Ta-La分馏特征的地球化学模拟:对太古宙板块俯冲与大陆地壳生长机制的约束

TTG的Nb/Ta比值以及Nb、Ta相对于La(代表LILE)的亏损取决于部分熔融体系中金红石、角闪石作为残留相矿物存在与否.本研究采用金红石和低Mg#角闪石的微量元素分配系数模拟部分熔融过程中Nb-Ta-La的分馏.模拟结果表明:如果与TTG熔体平衡的残留相是不含金红石的石榴角闪岩,熔体Nb/Ta比值低于源岩但Ta含...     

内蒙古东南部西拉木伦缝合带两侧二叠纪以来的叠加褶皱变形：对同碰撞和碰撞后变形的启示

内蒙古东南部西拉木伦断裂两侧二叠纪地层中发育有一系列叠加褶皱,它们与侏罗纪地层内部褶皱及断裂变形记录了该区晚古生代以来的多期构造事件。研究这些变形对探索华北北部及邻区所经历的从古亚洲构造域到古太平洋构造域转换的动力学过程具有重要意义。二叠纪、侏罗纪地层变形的详细地质填图及叠加褶皱构造样式与区域演化序列的研究,揭示出：二叠纪地层褶皱形迹具S型展布特征,总体走向NEE,轴面倾向NW;中生代地层褶皱走向NE,轴面倾向SE,伴生逆冲断层多向SE倾斜并且上盘向NW逆冲。研究厘定区内经历三期构造变形：(D1)二叠纪末-中三叠世NNW-SSE向区域性挤压,二叠纪地层形成NEE向褶皱;(D2)晚三叠世区域性剪切作用将先期形成的NEE向褶皱改造成平面弧形褶皱,表现为Simón(2004)划分的Type2a与Type1d型叠加褶皱样式;(D3)晚侏罗世NW-SE向挤压导致中侏罗世地层中倒向NW的褶皱构造,并使得二叠纪地层褶皱更加紧闭。研究认为这三期变形可能分别代表：(1)古亚洲洋闭合和伴生的碰撞造山作用;(2)介于西拉木伦右行走滑断裂与蒙古东南部东戈壁左行走滑断裂之间块体的NEE向挤出构造;(3)古太平洋板块向欧亚大陆之下的俯冲作用。     

华北新构造：印欧碰撞远场效应与太平洋俯冲地幔上涌之间的相互作用

作为大陆内部典型的伸展断陷区和强震活动区,华北地区处于东部太平洋板块俯冲构造和西部印欧大陆碰撞构造的双重大地构造背景之下,其新构造运动相当复杂:西部沿鄂尔多斯地块周缘两个地堑盆地系引张伸展断陷作用、中部太行山块体的局部断陷和整体隆升、东部华北平原区和渤海湾海域区的区域沉降,南缘沿秦岭构造带的左旋走滑拉张活动,东缘沿郯庐断裂带的右旋挤压走滑活动。这些不同类型的断裂构造在晚新生代的阶段性活动,产生了复杂的构造地貌组合特征。综合研究发现,华北晚新生代经历了3期伸展断陷-挤压隆升演化阶段:新近纪晚期(10～2.5 Ma)、早中更新世和晚更新世以来。地壳引张应力方向或NW-SE、或NE-SW向;地块隆升导致湖盆的消亡,挤压应力方向为NE-SW至W-E向。研究认为,华北地区新构造受两个岩石圈构造过程的相互影响:印欧碰撞产生的远程效应和东部岩石圈地幔的上涌。一方面,青藏高原东北缘地块的持续推挤及其构造应力向东的传递导致鄂尔多斯地块反时针旋转和秦岭山地的向东挤出逃逸,这个挤出构造动力学统治了华北地区晚新生代的引张伸展、斜张走滑和挤压变形。尤其是,新近纪晚期强烈的NW-SE向地壳伸展变形与青藏东缘挤出造山作用同步(10～9 Ma至4.2 Ma);上新世末期(约2.5 Ma)、晚更新世早期(约200～70 ka)和晚更新世晚期—全新世(约20 ka以来)3次构造挤压事件与青藏高原东缘构造事件基本对应。另一方面,岩石圈地幔上涌主导了华北东部平原区的区域地壳沉降,同时伴随着早、中更新世的5期幔源火山活动。这两个岩石圈构造作用力此消彼长,深刻统治着华北地区新构造与现今活动构造以及地震构造。     

地壳对接消减带和叠接消减带与陆-陆碰撞造山和俯冲增生造山:来自侵入岩构造组合的记录

从地壳对接消减带与地壳叠接消减带的概念出发,讨论了板块构造岩浆旋回,俯冲增生造山和陆-陆碰撞造山分别对应于板块会聚构造的第一次和第二次造山作用;讨论了俯冲增生造山的结构样式,主要由俯冲增生杂岩和岩浆弧构成;陆-陆碰撞造山指相意义的S型花岗岩类的鉴别标志,以及指示板块构造岩浆旋回结束的后造山过碱性A型花岗岩类的识别标志。最后主要基于中国侵入岩大地构造图(1∶250万)及其说明书的成果,简要地讨论了中国三个克拉通性质的陆块区以及与西伯利亚克拉通、印度克拉通之间的大洋区的洋陆转换形成的俯冲增生造山和随后的陆-陆碰撞造山,认为:(1)塔里木克拉通西北缘与西伯利亚克拉通西南缘陆-陆碰撞可能发生在石炭纪,早二叠世可能完成;(2)中国三个克拉通的陆-陆碰撞可能分别发生在早—中三叠世,晚三叠世完成拼合,形成中国主体大陆;(3)早白垩世晚期—晚白垩世完成中国主体大陆与西伯利亚大陆的最终拼合;(4)新生代中国大陆与印度大陆拼合,碰撞造山仍在进行。     

微板块构造理论：全球洋内与陆缘微地块研究的启示（附对该文的审稿意见）

任何板块都存在一个由小长大的过程。微地块(微板块)有时是大板块的前身,微地块的起源、生长、夭折、消亡和残留过程对研究板块构造具有重要意义。据其组成,微地块可划分为微陆块、微洋块、微幔块。本文以太平洋、印度洋和大西洋中的微地块为例,系统总结了洋脊增生系统、俯冲消减系统、深海板内系统、伸展裂解系统、碰撞造山系统5种构造环境下的微地块特征,并据此首次进行了成因分类,提出拆离微地块、裂生微地块、转换微地块、延生微地块、跃生微地块、残生微地块、增生微地块、碰生微地块和拆沉微幔块9种类型。对不同类型微地块边界进行了系统界定,并对其成因进行了系统讨论。这些微地块边界类型,包括活动的或死亡的拆离断层、俯冲带、洋中脊、转换断层、破碎带、切割岩石圈的断裂、假断层、洋内汇聚带、叠接扩张中心、非叠接扩张中心、洋脊断错等,其成因的关键研究在于对三节点稳定性进行分析。洋内或洋缘微地块研究,不仅为开展深海大洋精细化构造分析和板块重建工作提供参考,而且对解释大陆内部一些微地块成因具有启发性,可丰富大陆造山带、陆内、板内、幔内和陆缘构造的研究内容,使得造山带演化、板内变形和地幔过程研究更为精细化,甚至推广到早前寒武纪的前板块构造机制研究。     

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。