碰撞造山带超高温变质作用及构造意义——以泛非造山带为例

超高温（≥900℃）变质作用发生在自太古代以来的各个地质历史时期,目前极可能也正发生在青藏高原地壳深部。同时,它也是以冈瓦纳为代表的超大陆在最终拼合时的显著标识,这一关联指示了超高温变质作用与碰撞造山带的密切关系。本文总结了东冈瓦纳内与泛非造山作用有关的典型超高温变质岩的分布、岩石学特征、峰期变质条件、P-T轨迹及形成时代,并简要介绍我们在柴达木地块西段新识别出的泛非期超高温变质作用的基本特征。结合东冈瓦纳超高温变质作用特征和造山带热模拟研究的新进展,本文获得以东冈瓦纳超高温变质作用为代表的碰撞造山带超高温变质作用的几点认识：1）东冈瓦纳麻粒岩地块中的超高温变质岩和普通麻粒岩记录了相似的变质年龄、P-T轨迹以及呈过渡变化的峰期温度,两者可能是同一构造事件的产物,共同组成一个高温-超高温变质岩单元;2）超高温变质作用在东冈瓦纳内部持续了至少超过30Myr,但未见呈大规模的同期或近同期基性岩岩浆出露,指示此处需要的长期热源不是地幔来源岩浆;3）虽然数值模拟能成功呈现加厚地壳被放射元素衰变热加热至超高温条件的情况,且加热及持续时间与东冈瓦纳超高温变质约束的结果相当,但是模拟中需要的高生热值暗示,在自然界中,完全只靠放射性元素衰变生热或许不能让碰撞造山带内达到超高温条件;4）碰撞造山带经历了长期的构造演化,这一过程中,造山带内地壳不太可能同时达到超高温变质条件,这一特征可能反映在P-T-t轨迹的差异上,对这些轨迹的系统研究有助于对超高温变质作用的构造-热过程的理解。     

青岛榴辉岩相蛇绿混杂岩的岩石学证据及退变质P-T轨迹

青岛榴辉岩相蛇绿混杂岩发育在胶南隆起北缘地缝合线附近,构造侵位于胶南群云母斜长片麻岩中。它主要由斜方辉橄岩、玄武质和玄武安山质火山岩及少量杂砂岩和硅质岩组成。它与一般仰冲蛇绿岩的主要区别是:玄武质和玄武安山质岩石普遍遭受了榴辉岩相变质作用并发生强烈的糜棱岩化和退变质作用。强烈的退变质作用使大部分榴辉岩变为含石榴石石英斜长角闪岩,但仍保留有少量榴辉岩透镜体。它们可能是俯冲陆壳前缘岛弧地壳或岛弧型蛇绿岩残片的推覆体。它的退变质P-T轨迹表明,在其上升过程中热传导速率较高,这可能与该岩石强烈糜棱岩化和含水有关。     

大别地区的变质作用及与碰撞造山过程的关系

大别造山带从南到北可分为５个变质构造单元：扬子北缘蓝片岩带、突松变质杂岩带、南大虽碰撞杂岩带、北大别变质杂岩带和北淮阳变质带。各个变质构造单元中不同岩石的变质作用可划分为３种类型：（１）超高压型。以含柯石英（及金刚石）的榴辉岩为代表,仅见于南大别碰撞杂岩带中,这类岩石的ＰＴ轨迹反映洋壳Ｂ型俯冲的特点。（２）高压型。见于大别山南部的蓝片岩带、宿松变质杂岩带和南大别杂岩中的变质沉积岩及部分片麻岩中,与     

兴蒙造山带构造演化的新模式:来自内蒙古中部四期不同类型变质作用的证据

有关中亚造山带东段即兴蒙造山带早古生代以来的构造演化一直倍受关注,其中争议最大的问题是古亚洲洋最终闭合的时间究竟是在泥盆纪还是早中生代?晚古生代的大地构造背景究竟是持续的大洋俯冲还是经历了造山后的伸展裂解过程?以往对内蒙中部地区的研究多数局限于区域内广泛分布的蛇绿岩和各类型岩浆岩的年代学和地球化学,但是通过地球化学的方法来确定一个地区的构造环境往往具有多解性。为建立研究区的构造框架并查明兴蒙造山带构造演化过程,本文详细总结了内蒙古中部地区变质作用的最新研究进展,对兴蒙造山带的演化提出了新的认识。确定了该区域在古生代以来的变质作用可分为四期:第一期为志留纪的高压低温型(430～410Ma),以南、北带的温都尔庙群蛇绿混杂带为代表,发育典型的低温高压型蓝片岩相岩石,记录了洋壳的双向俯冲过程;第二期为早-中泥盆世的中压型(～400Ma),以宝音图群为代表,发育典型的巴罗型变质带,经历以升温升压为特征的前进变质、峰期变质、峰后近等温降压以及随后降温降压的顺时针型P-T演化,指示与地壳加厚有关的碰撞造山过程;第三期为石炭纪的低压高温型(345～309Ma),以锡林郭勒杂岩低压变质岩为代表,发育广泛的混合岩化和基性岩脉的侵入,经历早期升温伴随微弱减压,直至温度峰期后近等压冷却的顺时针P-T演化,指示造山后的陆内伸展过程;第四期为早三叠世(～240Ma)的中-低压低温型,以早三叠世区域低级变质岩系为代表,经历中-低压相系的顺时针P-T演化,指示与有限海盆闭合有关的陆内造山过程。结合已有的研究,内蒙古中部地区晚古生代的火山岩和侵入岩更可能形成于伸展的构造环境,超基性岩和沉积岩系的时空配置与典型大洋的蛇绿混杂岩明显不同,更可能形成于有限海盆的环境。因此,从四期变质作用来看,兴蒙造山带的构造演化可能更符合复合造山的模式:(1)早古生代古亚洲洋发育沟弧盆体系(500～410Ma);(2)早-中泥盆世古亚洲洋闭合引发陆陆碰撞造山(～400Ma);(3)石炭-二叠纪陆内伸展并形成有限海盆(350～250Ma)和(4)早-中三叠世有限海盆被动闭合引起板内造山(～240Ma)。     

造山带榴辉岩的变质作用P-T-t轨迹研究进展

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重要课题,也是揭示造山带构造演化的一个重要途径。造山带榴辉岩作为高压-超高压变质岩中的一类典型代表,常保留多个变质阶段的矿物组合,较完整地记录了造山带演化的关键信息,是反演P-T-t轨迹的理想样品。根据详细的岩相学观察和矿物成分分析,能识别出榴辉岩不同变质阶段的矿物组合。在此基础上,选取合适的地质温压计或采用相平衡模拟,可获得岩石相应变质阶段的温压条件(P-T)。如何获得多阶段变质年龄(t)和如何匹配变质作用的温压条件和年龄信息,是反演榴辉岩P-T-t轨迹的两个关键问题。本文针对榴辉岩中的锆石、金红石、榍石和褐帘石这四个适用于U-Pb定年的副矿物,从结晶条件和封闭温度等角度评估它们可能记录的年龄信息。结果表明,受限于结晶的温压条件或结晶后的改造作用,单种矿物定年难以获得多阶段年龄,一些实际研究中需要采用多种矿物或多个同位素体系实施定年分析。对于将副矿物从岩石中分选出...     

中央碰撞造山带中两期超高压变质作用：来自含柯石英锆石的定年证据

沿中央造山带存在一条巨大的超高压变质带,其西起阿尔金-祁连,往东经秦岭,延至大别苏鲁,全长超过4000 km.柴北缘片麻岩中含柯石英锆石的SIMS离子探针原位微区U-Pb定年获得超高压变质年龄452±1 3.8 Ma,锆石的退变质年龄419±6.7 Ma.SHRIMP U-Pb定年获得秦岭含金刚石片麻岩中锆石的下交点年龄502±45 Ma,上交点年龄1545±100Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者为原岩岩浆锆石年龄;获得榴辉岩锆石的上交点年龄1381±82 Ma和下交点493±170 Ma,认为上交点代表榴辉岩原岩年龄,下交点代表超高压变质年龄;获得江苏东海县青龙山榴辉岩含柯石英等超高压矿物锆石的年龄为441±9 Ma,449±9 Ma,和442±9Ma,平均444±9 Ma,核部含斜长石+磷灰石锆石年龄为761±13 Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者代表榴辉岩原岩结晶年龄.认为中国中部沿中央造山带中存在两期超高压变质作用,第一期为加里东期,第二期为印支期,两期超高压变质事件在时空分布方面是不同的,加里东期超高压变质事件由西部阿尔金-柴北缘延至东部大别-苏鲁,印支期超高压变质事件没有在大别以西发现.认为中央造山带应是一个多期活动的造山带,较早形成罗德尼亚大陆的格林威尔造山运动可能留下了10亿年左右的构造岩浆事件记录,如中央造山带中大量10亿年左右的花岗岩及基性超基性岩类;罗德尼亚大陆之后第一次裂解作用可能发生在8亿年左右;其后早古生代加里东期的洋盆裂开,蛇绿岩和超高压变质岩石的大量出现是一次十分强烈的板块构造事件,从东到西,沿中央造山带均有分布;加里东期造山事件之后印支期沿该造山带又有一次大的板块裂解和俯冲碰撞作用,表现在勉略蛇绿岩洋壳及大别-苏鲁印支期超高压变质带的存在.中央造山带保留和记录了多期裂解、会聚事件,通过对其解剖,不仅可以认识中国大地构造格局和演化,并由此理解全球的大陆漂移、一系列大裂解和大会聚等重大地质事件.     

造山带PTt演化及区域变质作用的起因

Ｂａｒｒｏｗ（１８９３）提出了三个重要观点：（ｌ）关键性指示矿物的应用可确定变质带并推断区域变质作用的空间特征；（２）递增变质作用的概念；（３）热岩浆平流可能是区域变质作用的一个起因，这些都加深了对变质作用过程的理解。本文通过回顾我们对变质岩石ＰＴｔ轨迹得出的造山带动态演化的认识，以及考虑到造山带内不同类型区域变质作用的可能起因，来进一步探讨这些论题。通过峰值温度和压力的相对时间关系，对区域变质岩石可区分出两种不同的基本造山带类型。以顺时针ＰＴ轨迹为特征的造山带在达到峰值温度前获得峰值压力，变质峰期一般滞后于带内早期变形，高于“正常”传导热流的附加热与超覆量有关。相反，以逆时针ＰＴ轨迹为特征的造山带在获得峰值压力前达到峰值温度，变质峰期一般先于带内早期变形或与之同时，高于“正常”传导热流的附加热与深成任人体的就位有关。用于确定ＰＴｔ轨迹的手段有：变斑晶及反应结构中矿物包裹体序列的应用、温压计、流体包体的应用、诸如Ｇｉｂｂｓ方法的热力学方法、放射性同位素测年、裂变径迹研究和数字模拟。在合适的岩石中，我们可利用特定矿物共生组合来确定单条ＰＴｔ轨迹，并且同—造山带内的一套ＰＴｔ轨迹使我们能够解释变质作用动态演化过     

柴达木北缘超高压变质带形成与折返的时限及机制

位于青藏高原北缘的祁连山加里东造山带的形成是阿拉善板块、祁连微板块及柴达木一东昆仑板块在加里东期间汇聚和碰撞的结果。祁连微板块和柴达木一东昆仑板块之间的柴(达木)北缘超高压变质带形成于495～440Ma,是继南祁连洋壳向北俯冲于祁连微板块下形成增生的柴北缘火山岛弧带之后,陆壳深俯冲的产物。柴北缘超高压变质带是在祁连微板块及柴达木一东昆仑板块之间的“正向陆内俯冲”向“斜向陆内俯冲”转化过程中“斜向挤出”机制下折返的,开始折返年龄为470～460Ma,最后的折返时间为400～406Ma。折返构造很好地保存在超高压变质岩石中,并且记录了广泛的退变质作用。     

显生宙碰撞造山带超高温变质作用的加热机制：来自二维数值模拟的约束

大量的岩石学证据表明: 碰撞造山带中常发育900~1100℃的超高温变质作用。然而, 碰撞造山带中如何出现如此极端的超高温条件仍然存在争议。为了更好地理解超高温变质作用加热机制和碰撞造山带中主要热源的相对贡献, 我们建立了一系列高分辨率二维热-动力学模型, 借此探讨了俯冲大陆岩石圈密度亏损程度、大陆地壳放射性生热率和大陆汇聚速率等因素对碰撞造山过程中超高温变质主要热源的影响。当大陆岩石圈密度亏损(Δρ=ρ软流圈地幔-ρ岩石圈地幔)大于50kg/m3时, 有利于发生大陆平板俯冲, 软流圈地幔无法上涌为地壳物质提供热源; 此时, 具有较高放射性生热率(>3μW/m3)的地壳可以发生"浅俯冲-折返"型超高温变质作用。而当大陆岩石圈密度亏损小于10kg/m3时, 大陆上地壳在深俯冲阶段首先发生超高压榴辉岩相变质作用, 随后伴随着大陆岩石圈地幔后撤和软流圈上涌, 进而出现以异常高的地幔热流加热为主的"深俯冲-折返"型超高温变质作用。此外, 较低的大陆汇聚速率(< 1cm/yr)更有利于"深俯冲-折返"型超高温变质作用的产生。将数值模拟结果与特提斯构造域的变质岩石数据和地球物理观测进行对比, 我们认为在现今板块构造体制下, 由具有密度亏损程度较高的大陆岩石圈平俯冲有利于"浅俯冲-折返"型超高温变质作用的发生, 而由密度亏损程度较低的大陆岩石圈俯冲可能导致"深俯冲-折返"型超高温变质作用的产生。     

陆—陆碰撞造山带中压型变质作用的pT轨迹——以南秦岭佛坪地区为例

依据石榴石的环带特征反演了南秦岭造山带中压型变质作用的pT轨迹，表明石榴石的环带记录了峰期变质前的温压条件递增过程，其最高温度与最大压力一致，这一过程可能与地壳的持续加厚过程相对应。峰期变质以后即出现有构造作用参与的快速抬升过程，pT轨迹表现为ITD型。这一研究可以加深入们的对造山带发生中压型变质作用过程的理解。     

雅鲁藏布江缝合带造山型金矿床成矿流体特征:来自He-Ar同位素的约束

雅鲁藏布江缝合带造山型金成矿带是近些年来在青藏高原新确立的碰撞造山型金成矿带,成矿流体是一套CO₂-H₂O-NaCl-CH₄-N₂体系,以变质水为主。为探讨地幔组分对成矿的影响,本文选取雅鲁藏布江缝合带内邦布矿床和念扎矿床两个大型的造山型金矿为研究对象,对与成矿相关的黄铁矿及胶黄铁矿进行He-Ar同位素分析。结果显示,邦布矿床含金石英脉中黄铁矿中流体包裹体的He和Ar的浓度变化范围较窄,³He/⁴He为0.59～0.70 Ra,⁴⁰Ar/³⁶Ar为365.1～423.1;2件胶黄铁矿样品的³He/⁴He为0.11 Ra及0.19 Ra,⁴⁰Ar/³⁶Ar为302.1和305.9;念扎矿床石英-多金属硫化物脉中黄铁矿的³He/⁴He为0.27～0.60 Ra,⁴⁰...     

雅鲁藏布江缝合带造山型金矿床成矿流体特征:来自He-A r同位素的约束

雅鲁藏布江缝合带造山型金成矿带是近些年来在青藏高原新确立的碰撞造山型金成矿带,成矿流体是一套CO2-H2 O-NaCl-CH4-N2体系,以变质水为主.为探讨地幔组分对成矿的影响,本文选取雅鲁藏布江缝合带内邦布矿床和念扎矿床两个大型的造山型金矿为研究对象,对与成矿相关的黄铁矿及胶黄铁矿进行He-Ar同位素分析.结果显示...     

兴蒙造山带东南缘黄松群中压型变质作用及其构造意义:岩石学、矿物学和年代学证据

本文报道了兴蒙造山带东南缘黄松群代表性岩石的岩相学、矿物化学成分和黑云母40Ar/39Ar定年结果,以确定它们的变质作用类型、变质温压条件、变质时代及其构造意义。岩相学研究表明黄松群主要由黑云斜长片麻岩、二云斜长片岩、斜长角闪片岩等代表性岩石以及不同类型的糜棱岩所组成。前者往往呈规模较小的面状分布,反映了主期区域动热变质作用,后者主要呈条带状分布,反映了后期低温动力变质作用的叠加与改造。此外,在与侵入体接触处产出的红柱石角岩反映了局部接触变质作用的存在。对黄松群代表性岩石的温压条件计算结果表明,该群主期变质作用的温压范围分别为525~597℃和5.8~7.5kb,地热梯度集中在21~27℃/km,揭示出黄松群中压型(绿帘角闪岩相-低角闪岩相)变质作用的存在。对含石榴二云斜长片岩中黑云母40Ar/39Ar定年结果为239.22±3.02Ma,而黑云母糜棱岩中黑云母的40Ar/39Ar定年结果为193.91±2.16Ma,结合黑云母的封闭温度和研究区已有的年代学资料,认为前者反映黄松群中压型变质作用的时代为晚二叠世-早三叠世,而后者反映黄松群经历的后期低温动力变质作用发生在早侏罗世。结合区域上同时代变质作用、岩浆作用以及沉积建造特征和区域构造演化历史,认为黄松群晚二叠世-早三叠世中压型变质作用与华北板块与西伯利亚板块碰撞拼合的地球动力学背景有关,该期变质作用标志着古亚洲洋东段的最终闭合已经完成。     

燕山造山带复杂构造变形型式的新证据及其地质意义

我们在燕山造山带若干区域的构造填图工作表明，燕山带构造变形型式十分复杂。在华北地区中元古代“标准剖面”所在的天津市蓟县常州村-团山子-杨庄地区，我们的填图工作识别出众多的逆冲构造。在北京市东部密云县丰台顶一带发现了褶皱的推覆体。在北京市西北部延庆县的河口．石槽地区填绘出强烈变形的褶皱冲断构造。但是，前人已发表的地质图并未显示这些构造形迹。根据G A Davis及其合作者的研究和我们的调查工作，我们认为前人对燕山造山带的填图工作在识别区域主要构造特征方面是不成功的，燕山带挤压变形比前人所认为的要更为强烈和复杂。     

青藏高原羌塘高压变质带的特征及其构造意义

羌塘高压变质带分布于龙木错-双湖板块缝合带的南侧．西起红脊山．经片石山、蓝岭、角木查尕日、纳若．到双湖以东的才多茶卡,长约500km。向东已经延伸到巴青以北和昌都的吉塘地区,再向南进入滇西与澜沧江蓝片岩带共同构成一条断续延伸近2000km的高压变质带。羌塘高压变质带主要由蓝片岩和榴辉岩构成,蓝闪石片岩中蓝闪石和多硅白云母同位素定年结果为223-215Ma,榴辉岩的变质年龄为243-217Ma。估算蓝片岩的变质温度为410-460℃,变质压力为0．67-0．75GPa：榴辉岩相的变质作用温度不超过5000C,压力为1．56-2．35GPa。羌塘高压变质岩定年研究结果确定龙木错-双湖板块缝合带最终碰撞闭合发生在晚三叠世早期。羌塘高压变质带是冈瓦纳与欧亚大陆汇聚事件的重要记录。     

秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm~(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部,两者时