大陆中洋壳俯冲增生杂岩带特征与识别的重大科学意义

大洋或弧后洋盆俯冲增生是大陆地壳增长的主导地质作用.重建大陆中消亡的洋地层岩石组合序列是当代大陆动力学和地学研究的重大前沿.洋壳消减杂岩带的厘定是洋板块地质构造重建乃至全球大地构造研究之纲,是理解区域大地构造形成演化及动力学的核心.俯冲增生杂岩带的基本特征:(1)俯冲增生杂岩带物质组成的共性是:以强烈构造变形洋底沉积的硅质岩-硅泥质岩-粉砂岩、凝灰岩;弧-沟浊积岩等为基质;以洋岛-海山灰岩-玄武岩及塌积砾岩,洋内弧残留岩块,超镁铁质蛇绿岩、绿片岩、蓝片岩等为岩块.(2)变形样式:同斜倒转冲断叠瓦构造、增生柱前缘重力滑动构造以及泥质岩的底辟构造;增生楔前缘变形和增生形式受控于大洋或弧后洋盆的规模和洋壳的俯冲速度,也取决于陆缘碎屑供给量及洋底沉积厚度和岩性.(3)宽度和厚度:厚常达几千米,宽达几十公里至数百公里,延长上千公里,是洋壳俯冲消亡过程洋盆地层系统及陆缘沉积物加积的结果.(4)形成机制:是大陆碰撞前大洋(或弧后洋盆)岩石圈俯冲消减的产物.结合带中的早期俯冲增生杂岩带往往卷入晚期的构造混杂作用.     

论从俯冲增生杂岩带重建洋板块地层主要类型与序列：以青藏特提斯二叠系为例

洋板块地层学是对具洋壳的盆地(大洋盆地、弧后和弧间盆地)在各种构造环境中形成的火成-沉积原生建造序列重建的地层学分支学科。洋板块地层(简称OPS)是指洋壳从洋中脊一直到海沟俯冲带之间形成的火成岩基底序列,以及沉淀在洋底基底序列之上的沉积岩和火山岩的盖层序列。OPS生成后在洋盆关闭历程中被传送进入海沟。在海沟中,部分被俯冲消减进入地幔,部分通过刮削拼贴、底劈拼贴和构造折返等方式堆积在海沟与弧前之间,形成俯冲增生杂岩(楔)带(简称SAC)。因此,如何从SAC中重建OPS序列是当前国际地学研究热点。OPS序列重建的关键是从SAC中划分出属于不同构造环境的亚类,在精细划分亚类的基础上,按不同的亚类分别进行OPS序列重建。本文以青藏特提斯二叠纪OPS为例,提出并论述了从SAC中划分OPS亚类的方案和各亚类的OPS序列模型。     

大兴安岭地区古生代构造格架重建:来自俯冲增生杂岩研究进展

大兴安岭地区古生代处于古亚洲洋闭合阶段,其间发育众多的弧盆系和蛇绿岩带,笔者等在大兴安岭地区1: 1 000 000地质编图和野外地质调研基础上,应用“洋板块地质”学术思想在大兴安岭地区元古宙、古生代地质体中划分出一系列“俯冲增生杂岩”、地块基底残块、岛弧、弧前盆地、弧后盆地等构造单元,结合陆(地)块和岩浆弧、弧前盆地、弧后盆地和“俯冲增生杂岩”的时空展布,划分出9条俯冲增生杂岩带,其中新识别出3条俯冲增生杂岩带。俯冲增生杂岩带主要分布于兴蒙造山带内部各地块之间和地块与大型岛弧带之间,相当于地块间及地块与岛弧带间的缝合带。依据俯冲增生杂岩带两侧对应的陆(地)块、岛弧带等构造级别,归并出5条结合带。俯冲增生杂岩带的展布方向以北东向为主,时代自北向南依次变新,从早奥陶世演化到中—晚二叠世,暗示古亚洲洋洋盆向大兴安岭地区陆(地)块俯冲作用最早发生在北部额尔古纳一带,逐渐向南后撤,不断形成新的洋壳和产生俯冲增生作用,相应的活动陆缘从北部额尔古纳地块向南逐渐增生,配套弧盆系时代也逐渐向南变新。早—中三叠世至西拉木伦一带发生陆-陆拼贴,完成华北板块与西伯利亚板块的对接。通过对大兴安岭地区古生代“俯冲增生杂岩”的研究,重建了大兴安岭地区古生代构造格架,提高了古亚洲洋东段洋-陆转换的研究程度。     

如何判定俯冲增生杂岩中的高度肢解的洋底高原-海山系统

巨型洋底高原或海山系统到达俯冲带发生俯冲以后会在俯冲过程中发生肢解,在增生杂岩带中形成面目全非的小型洋底高原-海山系统的断块或碎片,使得在增生杂岩带中识别古老洋底高原-海山系统变得十分困难。为此,本文提出了基于洋板块地层、岩石学和地球化学联合研究的新方法及其识别标志,重新审定增生杂岩中洋底高原或海山的成因。     

洋板块地质研究进展

中国存在多个时代、多种类型的造山带,发育了多种多样的俯冲增生杂岩带,经历了复杂多变的洋陆转换过程,如何揭示包括洋内演化和洋陆转换等的造山过程一直是一个难题。为此,中国区域地质志项目组提出了洋板块地质研究,试图通过对造山系俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等洋岩石圈地质建造、结构构造进行系统研究,再造洋岩石圈从洋中脊形成到海沟俯冲消亡、转换成陆的地质作用全过程。本文介绍了洋板块地质提出到现今主要的研究进展,包括四个方面。一是,初步建立了洋板块地质格架,洋板块地质的研究包括俯冲增生杂岩的物质组成、蛇绿岩类型及其形成的构造环境、洋板块沉积组合和洋板块地层、岛弧火成岩组合、洋陆转换的过程和机制、洋-陆转换过程与成矿作用等重要内容。二是,识别出北山牛圈子—马鬃山、嘉荫—依兰、陈蔡、东昆仑布青山—阿尼玛卿、鹰扬关、大洪山、甘孜—理塘、新余神山—新干神政桥等中国陆域62条主要的俯冲增生杂岩带/增生杂岩带。俯冲增生杂岩带是认识、理解造山系时空结构、组成和演化的关键。三是,在祁连地区识别出较为完整的洋内弧岩石组合。洋盆演化形成大陆过程中的洋内俯冲带是大陆的诞生地,洋内俯冲作用形成的洋内弧是洋盆演化形成大陆的初始弧。洋内弧火成岩组合序列的发现为研究洋陆转换过程提供了岩石学依据。祁连造山带是洋板块地质研究的经典地区之一。研究显示,当金山出露完整的洋内弧岩石组合,这些岩石记录了洋内弧从初始俯冲到发育成熟的全过程,为探讨祁连造山带原特提斯洋构造演化提供了新的依据。四是,制定了洋板块地质构造图编图方案,编图内容主要包括俯冲增生杂岩带、岩浆弧、高压-超高压带、俯冲期和碰撞期构造形变要素和构造演化等。编图单元分为三级:一级为俯冲增生杂岩带;二级为岩片;三级包括基质和岩块。编图过程中需要明确岩浆弧的性质和归属,明确图面上某一岩浆弧与哪个蛇绿混杂岩或大洋配套。图面上对于构造要素的表达重点是区分俯冲和碰撞阶段。通过构造变形的时态、相态、位态研究,识别俯冲期和碰撞期的构造变形形迹。这是洋板块地质初步的研究成果,以俯冲增生杂岩带的研究为基础,探讨特提斯洋等大洋的演化、中国东部古太平洋/太平洋转换与中新生代成矿关系等重大基础地质问题是洋板块地质研究下一步的工作方向。目前,洋板块地质的研究还处于试点阶段,洋板块地质与成矿的成因联系等重大地质问题尚需今后更深入地研究。     

关于发展洋板块地质学的思考

为揭示造山带物质组成和结构构造,发展洋板块地质学,阐明大陆形成演化过程和动力来源,应用板块构造理论和地质学方法,对造山带俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究,寻找俯冲带岛弧前弧火成岩组合;研究洋板块初始俯冲过程中,从前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩,再到弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩的岩浆作用分阶段递进演变历史,以揭示洋盆向大陆转化的原始弧性质和前弧火成岩组合及洋陆转换过程,为建立和发展洋板块地质学奠定科学基础.     

洋板块地质与川藏铁路工程地质关键区带

首先解构了川藏铁路廊带不同区段工程地质差异性的复杂地质构造背景,简述了洋板块地质学的核心理念和科学意义,指出川藏铁路雅安-林芝段贯穿的7条洋壳俯冲消减增生杂岩带（蛇绿混杂岩带）,伴随中新世以来青藏高原强烈隆升均转化为新构造活动带、活动地震带、高地热活动带及地质灾害频发带,是川藏铁路攻坚克难的关键区带,也是认识理解不同地质背景区段构造岩石组合、不同变质程度、不同变形样式的有序或无序结构,并制约不同岩土力学特征和特殊不良地质体行为的切入口,是高质量高标准实现铁路工程建设的关键.      

高黎贡东南缘龙陵-瑞丽俯冲增生杂岩带与中特提斯洋演化

龙陵-瑞丽增生杂岩带的构造属性对确定高黎贡构造带作为腾冲-保山地块的边界及班怒带南向延伸十分关键。本文在地质填图的基础上,通过岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素年代学和同位素示踪等方法,查明混杂岩带主要由蛇纹石化橄榄岩、玄武岩/辉长岩、硅质岩、碳酸盐岩、含放射虫层状硅质岩和锰结核的深海沉积岩等岩块呈规模不等的团块状、透镜状分布于浊积岩基质中,具有典型的俯冲增生杂岩岩石组合特征。蛇纹石化橄榄岩原岩由方辉橄榄岩和少量纯橄岩组成,具有轻稀土轻微富集、Mg^#值高（88~92）,铬尖晶石Cr^#、Mg^#值分别在60~70和20~26区间,橄榄石Fo值为90~95。在铬尖晶石Cr^#-Mg^#指数图解和橄榄石Mg^#-铬尖晶石Cr^#图解上样品都落在弧前SSZ型橄榄岩区,说明研究区内的地幔橄榄岩是经历了高度部分熔融（>30%）和熔体抽离后的残留相,形成于弧前构造背景。玄武岩和辉长岩地球化学特征类似,具有富钛（TiO₂>2.26%）、高Mg^#值特征（49~57）,其稀土配分模式和微量元素蛛网图、构造环境判别图解、ε_Nd（t）值（+2.2~+5.1）、以及岩石中含少量富钛角闪石和黑云母等,表明它们属于洋岛/海山型基性岩类,其岩浆来源于富集地幔。橄榄岩中脉状辉石岩锆石U-Pb年龄为183~185Ma,浊积岩中杂砂岩最小碎屑锆石U-Pb年龄为212~241Ma。此外,增生杂岩带中存在含早白垩世流纹岩/凝灰岩夹层的弧前/弧间沉积,并被晚白垩世陆相沉积岩不整合覆盖,这些特点说明俯冲增生杂岩带形成于晚三叠-早白垩世。研究区内混杂岩带的构造属性和时代与班怒带（拉萨-南羌塘地块间）和缅甸境内密支那蛇绿混杂岩带完全一致,是中特提斯洋演化的产物。中生代,高黎贡东南缘混杂岩带北连班怒带、南东连密支那蛇绿混杂岩带,随后,在新生代印度板块向北俯冲过程中,密支那蛇绿混杂岩带被Sagaing断裂带分支——八莫断裂带右行走滑位移到现今位置。     

俯冲增生杂岩带变形特征、成因机制及与后期变形的区别

俯冲增生杂岩带是造山带重要的组成单元,它记录了从俯冲到碰撞以及碰撞后陆内的演化历史,具有重要的研究价值。由于增生楔形成过程复杂,而后期的碰撞以及陆内变形又会强烈改造俯冲期的变形,因此如何区分增生杂岩中俯冲期间和碰撞阶段的变形就非常重要,但明确的区分两者又是非常困难的工作。我国几乎所有地区发育的俯冲-增生杂岩都经历了后期强烈的改造,因而正确合理地筛分俯冲阶段和碰撞阶段的变形,在我国的造山带研究中日益突出。本文在详细介绍俯冲期间相关变形及其机制的基础上,从不同构造要素的分布、发育特征、形成环境、成因机制等方面综合对比了俯冲阶段和碰撞阶段以及之后构造变形的异同,提出了区别不同阶段变形的主要原则。相比碰撞阶段变形,俯冲阶段的变形主要集中在俯冲隧道中,以简单剪切或一般剪切为主(逆冲断层多见),底板垫托以及双冲构造是变形的重要特征,变形呈弥散性,断层和面理以及褶皱等具有优势的构造极性,但缺少区域尺度的大型褶皱;纯剪变形少见,主要发育在俯冲隧道上方的增生楔中。流体作用以及水岩反应强烈,直接控制变形行为,发育有从显微尺度到区域尺度的变形分解现象。而碰撞阶段主要是在陆上环境进行,主要变形集中在接触带以及大型断裂/剪切带附近。断层和面理的构造极性不明显,增生楔整体变形,出现区域尺度的大型褶皱;流体作用虽有,但不如俯冲阶段明显和强烈,以逆冲和走滑断层多见。然而很多指标和依据并不是某种环境下唯一的,因此在实际工作中需要综合各方面信息和要素进行判断,合理区分不同阶段的变形。     

扬子板块俯冲加积杂岩的初步研究

根据大别—苏鲁造山带浅变质岩系的地质产状,本文将其与高压—超高压岩石一起作为大陆板块俯冲的加积杂岩来考虑,发现它们在岩石类型、变质时代和原岩性质等方面具有一定的可比性,因此可看作为扬子板块大陆俯冲的加积杂岩。由此根据板块俯冲的加积楔模型,对浅变质岩系的形成和演化过程进行了地球动力学解释,结果对扬子板块俯冲及其与华北板块碰撞的俯冲带和缝合带位置提供了制约。     

新疆青河玛因鄂博构造杂岩带变形特征

青河县东南部的玛因鄂博构造杂岩带具逆冲推覆和右行走滑剪切双重构造变形性质,与额尔齐斯构造杂岩带同属于一个构造带;构造变形强烈而复杂,构造杂岩带的几何学特征、岩石学变形特征和变形运动学特征表明,玛因鄂博构造带俯冲一增生楔体的拼合,总体呈现为迭瓦式逆冲一推覆构造模式,基本反映了西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块晚古生代碰撞造山作用过程。     

地质雷达探测技术在浅覆盖活动构造区填图中的应用——以宁夏青铜峡地区1:5万新构造与活动构造区填图为例

地质雷达探测以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示等优点,成为地质调查中广泛使用的一种探测方法。本次宁夏青铜峡地区1∶5万新构造与活动构造区填图中运用地质雷达探测技术对第四系和隐伏断层进行了探测。结果表明,40 MHz地质雷达可以有效地探测地表以下30 m内的第四系结构,可清晰地识别出3套第四纪地层。这一地层结构划分被第四系浅钻证实,其为第四系全新统灵武组,自下而上由泥岩、砂砾石层和含砾的砂或泥等3套地层组成。对测区主干断裂——柳木高断裂南段的地质雷达探测表明,断裂带表现为近地表发散向下汇聚的正花状结构,这与探槽揭露的特征一致,表明地质雷达探测可以准确标定隐伏断层平面位置与垂向精细结构。本次宁夏地质填图证实,地质雷达技术是浅覆盖活动构造区进行隐伏断裂调查和第四纪地层层序划分的可行、高效、便捷的技术方法之一。     

早前寒武纪洋壳的地质记录及其板块构造意义

元古宙蛇绿岩的不断发现表明威尔逊旋回至少在早元古代已经明显起作用，部分太古宙绿岩带由不同的构造单元拼合而成，并发育不同于显生宙蛇绿岩的大洋壳岩石组合，地幔柱在早太古代构造演化过程中起重要作用，是板块构造的重要补充机制，地球早期热产量较高，可能是造成板块规模较小，洋壳较厚，板块运动速度较快的原因，并以缓倾角俯冲为特征。     

“彭灌杂岩”推覆体的构造变形特征

位于龙门山中段的“彭灌杂岩”推覆体，主要由中晚元古代的二长花岗岩、英云间长岩、钾长花岗岩、辉长岩等组成，用颗粒锆石法测其年龄值为６９９—８５９Ｍａ。该推覆体的推覆面（映秀断裂）为脆－韧性变形，且以脆性变形为主的逆冲推覆断裂，并且有走滑性质。推覆体内部早期为韧性变形，叠加晚期脆性改造，其断裂呈叠瓦状排列，中后部以韧脆性变形为主，至前部脆性变形增强，总体为一个由众多岩片叠置而成的韧脆性冲断推覆体。     

构造——蛇绿混杂岩工作方法、研究途径及填图单位划分

板块聚敛、洋盆封闭，洋壳残片（蛇绿岩）构造侵位到陆壳（陆源碎屑岩）之上形成了构造－－蛇绿混杂岩。它由以脆性剪切破裂为主的刚性构造包体和以韧－脆性剪切变形为主的剪切基质两部分组成。由构造－－蛇绿混杂岩研究应采用大比例尺精细露头填图，详测剖综合研究方法。同时对构造－－蛇绿混杂岩带填图单位划分方案进行了讨论，提出了对构造－－蛇绿混杂岩带建立杂岩。对蛇绿岩刚性构造块体建立杂岩组合、杂岩体等级体制划分方案；对其它刚性构造块体建立岩片、岩块级非正式地层单位，对剪切基质建立相当与岩组，岩段级非正式地层单位。     

北秦岭晋宁期主要地质事件及其构造背景探讨

北秦岭主要发育元古宙构造岩石地层单位,包括古元古代秦岭杂岩、中元古代峡河岩群、宽坪岩群和武关岩群、中元古代晚期松树沟蛇绿岩构造岩片、新元古代丹凤岩群和二郎坪岩群的下部地层单位等。北秦岭广泛存在晋宁期的强烈构造－岩浆－变质地质事件,且是新元古代主体形成的古老造山带。晋宁期的地质事件可能并不代表扬子地块和华北地块之间的直接碰撞拼合,而是具扬子地块基底特征的“中秦岭微地块 与北秦岭微地块或华北地块之间的俯冲碰撞拼台 震旦纪之后又逐渐开始发生大陆裂解,进入显生宙的构造演化阶段。新元古代晋宁期(1000-800Ma)发生的主要地质事件和有限的俯冲－碰撞拼台及震旦纪之后又逐渐开始发生裂解与国外一些地质学家提出的新元古代时期Rodinia超大陆的形成和700～570 Ma期间Rodinia超大陆的裂解不谋而台     

地面伽马能谱测量在浅覆盖区地质填图中的应用

地面伽马能谱测量作为地质填图的辅助手段用于浅覆盖区是一种新的尝试。通过野外实测剖面，分析了地面能谱测量在浅覆盖区进行地质填图的可能性，并使用圆滑处理手段束消除局部干扰，同时还分析了地面伽马能谱测量在大兴安岭地区进行岩性划分的能力，为区域地质填图提供了一种高效、轻便、快速的手段。     

地面高精度磁测数据在区域地质填图中应用研究

在前人工作的基础上提出了“多频段的磁异常”的概念.并通过对目前流行的一些滤波方法进行比较,提出使用小波滤波和插值切割法滤波分频的工作思路.探讨了分频段磁异常与地质岩性的关系.认为：①分频以后信息量成倍地增加,读到了许多原始数据（包括常规数据处理）无法读到的信息;②分频提出的信息,不同频率有着不同宏观特征;③不是一种岩性只相关一种频率段异常;④原始数据的结构特点对分频结果起决定性作用;⑤分频有4~5个频段就可以得到许多新的信息;⑥同常规磁异常解释一样,信息提取以后的人工分析是异常解释中非常值得关注的一环;⑦利用插值切割分频的原则是,切割次数是起圆滑作用的因子,因子的大小取决于原始数据的干扰水平（圆滑水平）;⑧分频磁异常可以区分不同的岩性.     

GPS手持机在野外地质填图中的应用

针对传统野外地质填图中手段落后、填图精度不高以及工作效率低的特点,文章探讨了手持GPS接收机在野外区调地质填图中标定地质点、导航、计算多边形面积以及补点等方面的应用及其注意事项,提出了将GPS手持机绝对定位结果标定在地形图上的一个简单而新颖的方法,大大增强了GPS手持机在野外地质填图中的实用性.     

安徽省铜陵地区侵入岩成因的实验研究

通过３７次成岩实验研究认为：（１）在地壳温度下,地壳物质的重熔不可能形成石英闪长质或更基性的岩浆;（２）碱性玄武岩浆同化花岗质地壳,可以生成石英闪长质和花岗闪长质岩浆,所产生的岩浆高钾富碱,属高钾岩系,与铜陵地区侵入岩相似;（３）高压下形成的岩浆比中压下形成的岩浆更高钾富碱;（４）在岩浆演化过程中铜与钾似无成因联系,钾与铜的“相关性”与它们的趋同性有关,即两者均于岩浆晚期富集。