走滑断裂对超高压变质岩石折返的贡献及青藏高原北部白垩纪隆升之新思考

青藏高原已识别出柴北缘、南阿尔金和高喜马拉雅三条超高压变质带。这些超高压变质带提供了一个不可多得的研究超高压变质岩石形成和折返的机会。柴北缘超高压变质带位于阿尔金断裂的东边,是柴达木—东昆仑地体与祁连—阿尔金微地体和阿拉善—敦煌地体碰撞的产物,由榴辉岩、石榴石橄榄岩和含柯石英片麻岩组成,榴辉岩形成时代500~440Ma,峰期超高压变质年龄440Ma。南阿尔金超高压变质带位于阿尔金断裂带的西边,以产出榴辉岩和石榴石橄榄岩为特征,榴辉岩形成时代为500Ma。南阿尔金超高压变质带被认为是柴北缘超高压变质带的西延,两者被阿尔金断裂左旋位移约400km。阿尔金断裂是巨大的深度>200km的岩石圈走滑断裂,断裂的活动时代至少早到240~220Ma,认为走滑过程中伴随的隆升作用有可能为柴北缘和南阿尔金超高压变质岩石的折返和出露地表做出了贡献,其中阿尔金断裂起到了类似剪刀型断裂的作用。高喜马拉雅超高压变质带在巴基斯坦和印度被发现,以榴辉岩中含柯石英或金刚石为特征,榴辉岩的超高压变质年龄为46Ma,表明超高压变质岩石发生在雅鲁藏布江缝合线关闭后并快速折返。喀喇昆仑断裂走滑过程中伴随的抬升作用则可能对高喜马拉雅地区超高压变质岩石的折返和出露地表做出贡献。在中国东部出露的大别—苏鲁超高压变质带被巨大郯庐断裂左旋走滑位移约500km,可以看作是走滑作用伴随的抬升运动对超高压变质岩石的最后折返和出露地表做出重要贡献的又一例证。青藏高原的隆升通常被认为是印度板块和欧亚大陆新生代以来的碰撞结果。根据高原北部断裂的时代、火山活动和沉积盆地的形成,我们提出高原的隆升是两次俯冲碰撞的结果。第一次发生在中特提斯班公湖-怒江洋盆在白垩纪时期的关闭,其时由于北部来自塔里木盆地和北中国板块及东部来自太平洋板块俯冲产生的抵柱效应,高原北部开始隆升;第二次发生在印度板块的新生代俯冲碰撞作用,造成高原的整体抬升,由此可以解释高原北部平均海拔(5000m)要高于高原南部(平均海拔4000m)。     

青藏高原北缘早古生代板块构造演化和大陆深俯冲

青藏高原北缘北祁连山和柴达木盆地北缘分别发育有2类不同的高压和超高压变质带.北祁连山为典型的环太平洋型俯冲带,榴辉岩锆石的SHRIMP年龄为464 Ma±5 Ma.而柴北缘为典型的大陆俯冲型变质带,片麻岩锆石中的柯石英证明柴北缘是一超高压变质带.石榴橄榄岩中的超硅石榴子石和橄榄石中的钛铁矿等出溶反映其形成深度大于200 km.柴北缘榴辉岩的原岩具有MORB和OIB的特征,并与北祁连山榴辉岩的年龄相同,代表早古生代祁连洋俯冲变质的时代.而含柯石英片麻岩的锆石和石榴橄榄岩超高压变质年龄均为423 Ma,代表大陆地壳深俯冲发生的时间.北祁连山和柴北缘很可能是一个俯冲带从大洋俯冲到大陆碰撞的不同阶段的产物.     

中国中央造山带内两个超高压变质带关系

中国中央造山带内至少发育两个超高压变质带,一个是南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,超高压峰期变质年龄为早古生代(500～400 Ma),代表扬子与中朝克拉通间的深俯冲和碰撞带;另一个是研究程度较高的大别-苏鲁超高压和高压变质带,峰期变质年龄主体是三叠纪(250～220 Ma),代表扬子克拉通内部的陆内大陆深俯冲和碰撞带。对东秦岭看丰沟及香坊沟的变质岩片详细岩石学和构造学研究以及先期造山带尺度的构造、岩石和年代学研究资料分析证明,南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,向东不能与大别-苏鲁超高压和高压变质带的任一部分相连,包括南大别和西北大别超高压及高压变质岩石。相反,大别-苏鲁超高压及高压变质带,向西经桐柏山,横过南襄盆地延伸到南秦岭的西峡及商南一带。仅在东秦岭-大别山范围内,两个超高压变质带分别位于南丹断裂系南北两侧,沿造山带近平行延展,之间被一系列以断裂或剪切带为边界的岩石构造岩片相隔,不能构成横贯中国中部统一的巨型超高压变质带。任何有关中国中央造山带构造格架及构造演化模型的建立,均应考虑其内部发育两个时代和功能不同的超高压变质带。     

洋壳深俯冲超高压变质作用研究及其地质意义

洋壳深俯冲经历超高压变质作用的岩石比较稀少,是目前超高压变质作用研究的重要前沿领域,有关这方面的研究对于建立新的冷俯冲带变质作用类型、探讨地幔水流体的成因、建立更广泛的超高压变质岩石的抬升机制具有重要意义。另外,洋壳深俯冲高压变质带往往与低压高温变质带组成双变质带,对双变质带的深入研究对于完整地重塑俯冲碰撞造山带的形成演化过程具有重要意义。简要地介绍了新疆西天山洋壳深俯冲超高压变质带的研究现状和存在的问题。     

中国主要高压-超高压变质带的大地构造背景及俯冲/折返机制的探讨

造山带中发现超高压矿物柯石英和金刚石,被认为与洋壳或陆壳岩片的深俯冲(>100km)有关。但探讨这些岩片是如何俯冲和折返的？却是一个极具挑战的难题。目前,中国境内含榴辉岩的高压超高压（HP/UHP）变质带已经发现11条,此外,世界各地发现的高压超高压变质带还有至少20条。高压超高压变质带,特别是中国众多的HP-UHP变质带,在什么特定的大地构造条件中形成？又是在怎样的构造背景下折返而剥露地表？中国大陆上为什么出现众多规模可观的HP-UHP变质带？为什么出现洋壳（深）俯冲与陆壳（深）俯冲不同类型的HP-UHP带？这是本文试探讨的问题。根据中国境内的11条高压/超高压变质带形成时代和区域构造背景,将其分为4类：Ⅰ.始特提斯（早古生代）高压/超高压变质带,包括（1）柴北缘-南阿尔金超高压变质带,（2）北祁连-北阿尔金高压变质带,（3）东秦岭超高压变质带;Ⅱ.古特提斯高压/超高压变质带,包括（4）大别高压/超高压变质带,（5）苏鲁高压/超高压变质带,（6）西藏羌塘高压变质带;（7）西藏松多（超）高压变质带;Ⅲ.新特提斯高压/超高压变质带,包括（8）雅鲁藏布江东构造结南迦巴瓦（超）高压变质带;Ⅳ.古亚洲域南缘高压/超高压变质带,包括（9）新疆西南天山超高压变质带,（10）甘肃北山高压变质带,和（11）冀北高压变质带。中国高压/超高压变质带形成的大地构造背景有洋壳（深）俯冲和陆壳（深）俯冲两大成因类型,认为前者大都与始-古特提斯洋盆中微陆块之间的汇聚碰撞有关;后者为大陆块之间剪式碰撞和撕裂式岩石圈舌形板片深俯冲的产物。由于中国（邻区）大陆是三大陆块与许多小陆块聚集构成的巨大拼合体,小陆块在特提斯洋盆（特别是始、古特提斯洋盆）中的独特位置,使陆块之间的刚性洋盆岩石圈得以（深）俯冲插入小陆块之下。而大陆块之间特殊部位的碰撞为陆壳（深）俯冲创造条件。研究表明,高压/超高压变质岩石和蛇绿岩、混杂堆积、俯冲增生楔一起构成俯冲/折返杂岩带;认为代表印支造山带山根物质的大别-苏鲁高压/超高压俯冲/折返杂岩带,呈面形推覆岩片的构造样式叠置在扬子陆块之上,提出汇聚陆块边缘深部地幔物质折返的“斜向挤出”和“沿岩石圈板片的多层隧道的多重/分片挤出”的两种模式;认为走滑断裂在高压/超高压变质岩石的快速折返中起重要作用,即阿尔金走滑断裂、郯庐走滑断裂和喀喇昆仑走滑断裂,分别制约了阿尔金和祁连山中的南北两条早古生代高压/超高压变质带、大别-苏鲁印支期超高压变质带和喜马拉雅西构造结的喜山期超高压变质带的快速折返。     

大别地块超高压变质省的构造变形研究

构造解析的基本目的是建立构造事件造成的地质体几何学、运动学、动力学和流变学。大陆碰撞造山带内含柯石英及微粒金刚石等矿物组合的超高压（ＵＨＰ） 变质岩的形成和折返,是极为复杂的地球动力学过程。与世界上已知大多数超高压变质带相似,中国大别地块内超高压变质省现今观察到的主体构造形式,主要是在碰撞或超高压变质峰期后伸展体制下形成的。通过对大别超高压变质省内伸展组构及挤压（ 碰撞） 组构的鉴别、分析,结合有关超高压变质带构造学研究领域的简略综述指出,在揭示超高压变质带的形成及折返动力学过程中,构造解析的思维和工作方法是行之有效的     

苏鲁变质带北部的岩石构造单元及结晶块体推覆构造

虽然苏鲁变质带北部的超高压变质岩石的类型及其特征与大别山超高压带相似,但是要划出与大别山相对应的岩石构造单元是困难的。详细的区域地质、岩石学、同位素年代学及地球化学的研究已将超高压带的西界大致圈定在牟平断裂至米山断裂的范围内。特别需要提出的是,在荣成超高压变质岩石分布区的南北两侧,出露有3 种不同成因的麻粒岩,即榴辉岩化的麻粒岩;由超高压变质岩经高压升温变质作用生成的麻粒岩;以及未经过榴辉岩相变质的麻粒岩。它们有规律地成带分布。这些麻粒岩带以及在荣成地区出露的未经过麻粒岩相叠加变质的超高压变质带,各自都有着完全不同的变质历史,并且都以深大韧性剪切带为其边界。由此笔者将苏鲁变质带北部由南向北划分为海阳所变质地块(榴辉岩化扬子陆块基底变质单元)、荣成变质地块(超高压变质单元)、威海变质地块(麻粒岩相叠加变质的超高压构造岩片)、昆嵛山边界杂岩带。这些来源于地壳深层的结晶块体是超高压带形成和演化的产物,在后来的进一步碰撞挤压中,这些来源于深层而就位于中上地壳水平的结晶块体,有可能发生了与薄皮构造机制(thin-skin thrust)类似的构造过程。它们有如一系列的推覆体挤压叠置,使华北和华南陆块最后挤压在一起。     

苏北榴辉岩中水晶的形成时代及其对超高压变质岩折返的示踪意义

江苏东海水晶以其晶体粒大和产量巨大而闻名，在地质上也因其产于高压超高压变质带而独具特色。在对大别—苏鲁超高压变质带的区域成矿作用进行研究和对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔岩心进行编录的过程中，认识到超高压带存在着超低压成矿现象，包括中国最主要的水晶矿床成矿带在内的许多矿床都可能是在超高压变质之后退变质结束阶段的超低压环境中形成的，对水晶进行流体包裹体的Rb-Sr等时线年代学研究，获得208Ma的等时线年龄，表明成矿时代为印支期。该年代可视为超高压变质带折返并经历了退变质之后而“稳定”下来的时间。     

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     

青藏高原可可西里地区三叠系巴彦喀拉山群低级-极低级变质作用

针对青藏高原可可西里的三叠系巴彦喀拉山群低级-极低级变质岩,利用X射线粉晶衍射分析确定了其矿物的共生组合、伊利石的结晶度Kubler指数(K)和b0值,并根据伊利石结晶度K和b0值对其区域变质作用的温压条件、分带、变质相进行了详细研究,得出了工作区5个不同岩性组合带的变质作用特征:昆仑山脉带属中压浅变质-近变质带,具葡萄石-绿纤石相和绿片岩相;不冻泉-库赛湖带属中压浅变质带,具绿片岩相;楚玛尔河带属中压近变质带,具葡萄石-绿纤石相;直达日旧带属中压浅变质带,具绿片岩相;五道梁带属中压近变质带,具葡萄石-绿纤石相.     

对青藏高原隆升研究的几点思考

青藏高原的隆升机制和隆升历史,需多学科参与.其研究思想和研究方法有几点值得思考:①磨拉石与高原(地面)隆升有没有必然的关系;②生物尤其是古植物对青藏高原隆升最具灵敏性,能够指示青藏高原多阶段隆升的一系列信息,应该是今后研究的重点;③不可忽视加大对高原腹地的沉积盆地研究;④多学科的相互交叉、相互渗透已成为研究青藏高原隆升的必然趋势,并以青藏高原北缘新生代生物、沉积学、岩石学成果为例.这些研究不仅可以极大丰富青藏高原隆升的内容,而且可以相互验证,提供更多相关联的直接证据.     

青藏高原1∶25万区域地质调查主要成果和进展综述(南区)

青藏高原南部1∶25万区域地质调查取得的丰硕成果,为进一步系统和深入地认识青藏高原地质作用过程奠定了坚实的基础。区域主要结合带和断裂带时空分布的查证取得重大进展,为进一步建立区域构造格架提供了基础资料;前寒武纪变质岩系中高压麻粒岩的发现和大量同位素年代学数据的获得,为探讨藏南基底的形成机制、折返过程提供了新资料;一些地层及大量古生物化石的发现和确定,为区域地层系统的建立、划分与对比提供了重要依据;一些岩浆岩岩石类型的发现及大量同位素年代学数据的获得,为建立区域岩浆岩的时空格架和演化过程提供了新资料;重要不整合接触关系和沉积相的确定,为区域构造-岩相古地理恢复和沉积盆地分析提供了基础资料;第四纪地质及新构造区调成果,为青藏高原隆升、环境演变和古大湖研究提供了丰富的基础资料;人文古迹、生态环境、旅游地质等方面取得众多进展,为青藏高原的生态环境、古人类文化研究和地方经济的发展提供了基础资料;矿产资源调查取得众多新发现,为开展重要成矿区(带)的矿产资源调查评价提供了基础信息和导向作用。     

青藏高原新生代地堑构造研究中几个问题的讨论

青藏高原新生代近南北走向地堑构造是高原现今最为显著的构造现象,对探讨青藏高原构造演化具有重要意义,也是现今高原研究的热点构造问题之一。针对目前地堑构造研究中存在的分布范围、形成时代和形成机制等关键问题,根据笔者新的研究和对以往研究资料综合分析认为,地堑构造广泛发育于喜马拉雅地体、冈底斯地体和羌塘地体,地堑构造形成于14～7Ma。地堑构造是高原地壳南北向强烈挤压短缩隆升之后,构造体制发生转变并在深部热动力学机制作用下快速隆升的结果,地堑构造标志着高原隆升作用由早期挤压短缩机制向晚期深部热动力机制的转变,并非高原隆升达到最大高度重力塌陷的标志。     

青藏高原科研文献地理信息空间分析研究

多学科的协同、渗透、交叉已成为当代科学发展的重要趋势,文献计量学和地理信息系统（GIS）技术的集成是拓展GIS应用领域的一个新兴方向。许多与地理空间位置有关的信息包含在大量地学科研文献中。从CNKI文献数据库收录的研究青藏高原的科研文献中提取研究区、样带和采样点等位置相关信息,运用GIS技术进行空间分析和展现。结果显示,青藏高原研究的主要学科领域集中在生态环境及其变化、地质与地球物理特征及其演化、资源及其勘探、地质工程等方面。有关青藏高原的研究在空间分布上存在较大的差异,对青藏高原的研究从西南、西北到东南、东北区域,其受关注的程度逐渐增加。祁连山脉、羌塘高原、青海湖、青藏公路、青藏铁路和川藏公路等是研究的热点区域。沿经度和纬度方向不同区间研究的分布也不同,研究热点区域呈现出从青藏高原中部向东北部转移的趋势。多数采样点和观测点沿交通干线分布,并且随着与交通干线距离的增加数量明显减少。GIS技术在关于青藏高原的文献计量分析中得到了有效应用,有助于挖掘出大量与空间位置相关的信息,从而深入分析青藏高原研究的发展态势。     

青藏高原的形成和隆升机制综述

青藏高原的形成和降升问题是十分复杂的热点问题,受到了全球地质学者的普遍关注。高原的形成是印度板块和欧亚板块碰撞挤压导致地壳增厚、挤压抬升、地面剥蚀均衡和深部热作用的共同结果。目前青藏高原隆升过程是多阶段、非均一、隆升速率由慢到快、更新世（约3Ma）以来进入快速隆升期的认识日趋达成共识,但在隆升机制方面存在着多种模式（三阶段模式、叠加压扁热动力模式、拆沉模式、陆内俯冲模式和人隆升模式等）。随着来自地质、地球物理和地球化学等方面的资料积累、测量仪器精度的提高以及数学模拟方法的改进,以高原的形成和隆升机制将会有更为合理的解释。     

青藏高原古近纪—新近纪古湖泊的特征及分布

通过野外地质调查,结合前人资料和遥感影像解译,对青藏高原古近纪—新近纪湖相地层进行了划分与对比,确定了湖相地层的地域分布。根据古近纪—新近纪湖相地层的展布范围,初步圈定出了63个古湖泊,划分出5个成湖阶段、13个成湖期,其统计总面积大于200×104km2。古湖泊的规模、形态、展布方向明显受构造和古地理的制约。研究表明,古近纪时期的古湖泊主要分布在高原的东北部地区,新近纪时期的古湖泊主要分布在高原的西南部地区,两者之间为过渡地带。青藏高原古近纪—新近纪古湖泊的演化,从时间上讲,有从老到新面积逐渐加大的趋势;从迁移方向上讲,有古湖泊的湖相沉积由东北向西南方向逐渐迁移、古湖泊的年龄由老变新的规律。     

青藏高原地质研究的回顾与展望

青藏高原是世界上最高最大最年青的高原,被国际地学界公认为世界上研究大陆动力学最理想的天然实验室。特提斯的形成演化及高原的隆起是青藏高原地学研究的两大主题,包含了众多引人入胜的重要科学问题。笔者对其中8个科学问题进行了回顾与展望,它们是:青藏高原的前身——特提斯的形成演化;印度-亚洲大陆碰撞;青藏高原壳幔结构与物质组成;青藏巨厚地壳的成因;青藏高原深部物质的横向流动;地幔柱;高原隆升与生长;成矿作用。     

青藏高原河流演变研究进展

青藏高原是中国及亚洲大河的发源地,高原内部河网水系发达。在高原抬升、气候变化和人类活动的三重叠加作用下高原河流未来可能发生显著变化,由此引发的一系列交叉学科问题正成为关注热点。在前期多年高原河流野外调查的基础上,对近几十年青藏高原河流演变的研究进展,如地质背景、高原抬升和河流地貌特征与演变等进行较系统的分析和总结。展望了中等时间尺度下气候变化对河流演变的影响,短时间尺度下人类活动的局部、突变和加速的作用;提出冲积河群的新概念,初步给出其定义、特征和分布,以期在这个新框架下促进复杂辫状河道和弯曲河道形成与演变的深入研究。     

青藏高原古近纪-新近纪隆升与沉积盆地分布耦合

根据在高原及邻区近7年完成的1∶250000地质填图资料, 划分出青藏高原及邻区古近系-新近系残留盆地共92个.沉积范围大且序列完整的盆地分布在高原周缘和腹地.在高原的南、北和东缘, 沿区域性大断裂带分布许多走滑拉分盆地.古新世—始新世海相地层仅分布在藏南和新疆叶城地区.藏南半深海-深海沉积沿江孜-萨嘎-郭雅拉-桑麦一线分布, 其海水东浅西深, 西部为活动型, 反映新特提斯洋闭合的时间从东向西变新, 地壳抬升首先开始于东侧.晚白垩世隆起区主要分布在研究区东北部, 高原总体地貌格局为东北高, 西南低.古新世—始新世出现了腾冲-班戈、库牙克-格尔木新的隆起带, 西昆仑隆起带向东拓展, 祁连隆起带加宽, 松潘-甘孜隆起区范围向东有所萎缩.渐新世期间, 冈底斯和喜马拉雅带掘起, 昆仑-阿尔金-祁连的进一步隆起, 造成了整个高原的周缘为山系、而腹地为盆的宏观地貌格局.中-上新世期间, 冈底斯和喜马拉雅带、喀喇昆仑-西昆仑地区进一步较大幅度隆起;高原从渐新世及其以前的东高西低格局, 经历了中新世—上新世全区的不均衡隆升和拗陷, 最终在上新世末铸就了西高东低的地貌格局, 青藏做为一个统一的高原发生了重大的地貌反转事件.青藏高原新生代的隆升过程以多阶段、不均匀、非等速为特征, 具有强烈的时空差异性.      

青藏高原西部地质灾害分布特征及背景分析

青藏高原的快速隆起使其地质、地貌和气候发生了剧烈变化,导致崩塌、滑坡、泥石流、岩屑流和冰湖溃坝等地质灾害频发.利用遥感技术对青藏高原西部地质灾害的分布、形成条件进行了研究,对灾害形成的背景进行了探讨.崩塌、滑坡和泥石流主要发育于喜马拉雅山、冈底斯山、喀喇昆仑山及昆仑山的高山峡谷之中;冰湖一般分布于雪线附近;岩屑流发育在雪线之下基岩裸露区的陡坡上;融冻泥流则位于海拔更低的多年冻土和季节性冻土的过渡地带.高原内部的造山带为灾害提供了地形条件;冰川和大气降水为灾害提供了水源;冰川作用和频繁的融冻作用为灾害提供了物源.青藏高原的快速隆升是地质灾害发育的内因,高海拔高寒气候是灾害发育的外因.