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     

建立 P-T-t 轨迹的矿物学方法

变质作用的 P-T-t 轨迹研究是当今变质地质学的前沿课题,它使变质岩的研究进入了一个新阶段。P-T-t 轨迹从动态的观点出发,表达一个造山带范围内区域变质作用温度和压力随时间而变化的全过程。它不仅可以更加准确地描述岩石形成的 P-T-t 演化及其成因,而且它与构造背景的结合将会更好地解释构造环境的 t-s(space)演化(P-T-t-s)。建立 P-T-t 轨迹的基本手段之一是利用地质温度压力计,而后者的基础又是变质矿物及其矿物组合的研究。     

内蒙集宁三岔口地区早前寒武纪变质作用演化研究

内蒙集宁三岔口地区早前寒武纪经历两期麻粒岩相交质作用。第一期变质作用发生于2.5Ga,变质作用峰期温度为770～850℃,压力为0.85～1.0GPa,属于迅速增温增压到降温降压的P-T-t演化轨迹,这和本区变质岩系发生构造加厚作用有关.第二期变质作用发生于2.0Ga,变质作用峰期温度为800士20℃,压力为0.53～0.68GPa,其P-T-t轨迹属于典型的造山带型演化模式。     

澳大利亚中部阿伦塔内围体低P、高T变质地体中造山运动同逆时向P-T-t轨迹联系的证据

1 引言造山运动中的主要因素包括变形作用、变质作用、岩浆作用。这些因素的相互影响产生了截然不同的压力—温度—时间(P-T-t)轨迹,一部分P-T-t轨迹为顺时针方向,其它为逆时针方向。顺时向P-T-t轨迹典型地与产生地壳增厚和具热叠加的中到高压变质地体的板块碰撞相联系,表明变质是变形的一种结果。逆时向P-T-t轨迹产于的地体,其地壳增厚不是很大,同板块会聚很难联系到一起,它是一种典型的低P、高T变质作用产物。在这些     

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...     

内蒙古中部大青山—乌拉山地区孔兹岩系的变质地层结构及动力学意义

通过对内蒙古大青山—乌拉山地区高级变质杂岩的研究发现,区内孔兹岩系先后遭受到近水平顺层滑脱变形、穹-褶构造和近东西向陡倾叶理带的改造。由于近水平顺层滑脱变形,这些变质地层发生“岩层缺失、隔层相触”,在空间上表现为近水平的长轴近东西向的扁豆体堆叠而成的变质地层结构,而后期近东西向陡倾叶理带的叠加,又使得这些变质地层在空间上以不规则条带状、不规则团块状或透镜状形式出露,各变质地层单位之间及与其他变质岩系之间显现出“犬牙交错、参差产出”的特征,从而显示出十分复杂的变质地层结构。可以确定,区内孔兹岩系至少经历了2个造山旋回,近水平顺层滑脱变形构造及对应的变质地层结构是早期造山旋回后期阶段的产物,而近东西向陡倾叶理带及相应的变质地层结构则属于后期造山旋回。     

造山带内的垂直运动和变质与变形的时间关系

造山带中能引起岩石块体相对垂直运动数公里或更多的任一阶段的变形,在变质历史中应有一个可识别的印记。P—T-t轨迹上所见的结果,是依据在造山带地层中所确定的岩石块体运动是相对上升还是下降而定。可以预测上升断块在其运动开始不久之后会冷却,但P—T-t轨迹的结果与增厚和剥蚀旋回结果没有明显不同。下降断块将在运动之后重新加热。较早期变质历史的证据有可能被叠覆。可以认为造山带内相对垂直运动阶段的辨认,最好通过变形—变质作用结构关系及P—T-y轨迹联合研究进行。阿尔卑斯Lukmanier Pass地区表明了结构样式预示的:这里,一定变形阶段时间上紧接变质作用高峰后,相对于Helvetic推覆体,该地区向北上升。     

造山带变质作用PTt轨迹研究存在的问题和发展趋势

目前的适山带变质作用PTt轨迹热模拟研究仍受变质作用程度由深度控制的传统观念的制约，其主要假定条件没有很好地反映造山带变质作用客观的和本质的特征，因而亦无法反映造山作用的真实过程和造山带变质作用的地质动因。造山带变质作用研究应朝着变质作用与构造变形作用、花岗岩化作用等多种地质作用综合研究、时间演化过程与三维空间变化特点有机结合、造山带变质作用时空演化特点与地幔深部地球动力学过程统一综合研究的方向发展。     

阿尔泰海西造山带区域变质作用类型与地壳演化

新疆阿尔泰海西造山带主要发育两期区域变质作用.第一期变质作用属于区域低温动力变质作用类型,以形成低绿片岩相矿物组合为特征,变质温度较低,而应力作用较强,是造山作用初期热流活动较弱,构造变形强烈环境下的产物.第二期变质作用属于区域动力热流变质作用类型,以形成典型的递增变质带为特征.这一期代表造山作用主期热流活动强烈,伴随有构造变形和岩浆活动.不同的变质作用类型代表了不同的大地构造环境,记录了造山带的演化历史和动力学过程.     

汇聚造山带变质矿物冠状反应边及生长环带

哀牢山、澜沧江、高黎贡山、念青唐古拉山等汇聚造山带变质岩中,发现一些标型或特征变质矿物间形成冠状反应边或生长环带。它们是变质过程的真实记录,反映了变形变质环境条件的不断变化,完整或直观地表现了不同地体或构造带PTt轨迹特征。可帮助恢复汇聚造山带中不同地体构造属性,为研究造山带PTtD轨迹和PTDX轨迹,提供准确资料。可从另一侧面了解汇聚造山带的演化史。     

麻山群孔兹岩系主期区域变质作用及演化

麻山群孔兹岩系主期变质作用在区域上可以划分出角闪岩相和麻粒岩相两个变质带。麻粒岩相带内的岩石先后经历了由低角闪岩相—高角闪岩相—麻粒岩相的递增变质阶段。对稳定矿物共生组合及特征变质反应进行了详细研究并确定了变质作用的P-T-t轨迹。根据麻山群变质作用P-T条件在大规模范围内的一致性,认为其发生于晚太古未—早元古初期的区域造山环境。     

内蒙古乌拉山地区变质作用演化及其动力学研究

研究区经历了麻粒岩相变质作用,并可划分为初期、主期、峰期和晚期四个变质阶段。各变质阶段具有特定的矿物组合、变质反应、温压条件和流体特征。变质泥质岩和变质基性岩具有一致的变质演化特点和相对应的标志。高密度的CO_2流体占主导和低H_2O逸度是麻粒岩相变质流体的特点。变质作用演化的P-T-t轨迹与变质流体的演化特点是一致的,具有典型造山带型变质作用演化特征。反映了变质作用与地壳演化的关系及其动力学机制。     

变质地质学研究中的一些困难问题

变质地质学研究中,首先需要准确判明变质过程是属于多期或单期、多峰或单峰变质作用。研究中应该对同一研究区不同类型的变质岩石开展综合研究,查明各种变质反应结构,以期对变质反应结构的解释尽可能准确,并对变质反应进行定量论证。同一变质岩内前、后两个世代变质矿物组合之间,并不存在所谓的热力学局部平衡。在应用方面,矿物温度计与压力计属于反演方法,热力学视剖面图模拟属于正演方法。本文指出了它们之间的相同之处和各种区别。众所周知,目前反演出的变质作用压力并无方向性,差异应力对总应力的贡献尚不明朗。最好根据同一视域或同一块变质岩石,来反演变质作用P-T-t轨迹。实际上,P-T-t轨迹一般不应该是圆滑的曲线,其构造意义的解释也还存在不确定性。同一地区变质作用PT条件的突变、P-T-t轨迹的明显差异,表明地质体之间存在断层接触关系。变形作用与变质作用的耦合研究需要加强,变质作用的定年也不能仅仅局限于变质副矿物。特别值得注意的是,同一造山带内范围有限的地域,也未必属于同一变质相系。     

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。     

变质作用P—T—t轨迹的定年问题

变质作用P-T-t轨迹是近年来变质岩石学研究中脱颖而出的一种新方法,这种方法的最重大意义在于它把变质作用理论上升到一个动态的演化过程,突破了以往的静态观点,从而把变质作用与大地构造演化紧密地结合在一起。顾名思义,P-T-t轨迹就是变质作用过程中岩石所经受的P-T条件随时间的演化曲线,它限于一个动力学演化过程,是岩石经受变质作用之后在P-T-t三维坐标空间中留下的迹线。确定了岩石沿这条迹线的演化过程,就能够阐明在变质作用和造山作用期间发生的动力学或构造演化过程。     

碰撞造山带的P—T—t轨迹

压力—温度—时间(P—T—t)轨迹综合了造山作用期间变质岩石遭受的压力与温度的变化。它们为解释复杂的变质历史提供了一种简便的骨架,也提供了深入探讨碰撞造山带中控制变质作用的热因素与大地构造因素的条件。P—T—t资料是由结构观察、地质温度计、地质热时测定综合获得的,并组合构成适于地质条件的P—T—t轨迹曲线。假设瞬间变形及传导热松驰的一维P—T—t模式易于构制且对于检验大地构造模式是常用的,特别是在地质年代数据可以利用时更是如此。二维模式适于更复杂的变形几何,且容许多有对流效应的介入。根据经典楔状体理论对碰撞造山带进行的分析,可以出现反映加厚、抬升、剥离和会聚间的偶合现象的P—T—t轨迹。在剥蚀速率达到构造抬升速率时,就象目前新西兰南阿尔卑斯带中所出现的情况,那么高级变质岩可以迅速由很深处剥露出来。另一方面,迅速剥露可能反映了过陡或热软化的造山带中受重力作用出现的伸展。     

完达山造山带原型盆地及可能的造山机制

完达山造山带是东亚环太平洋构造带的重要组成部分,是中国北方唯一的中生代深水活动类型沉积建造出露区。三叠纪—侏罗纪硅质岩－碎屑岩系构成了这个造山带的主体,其沉积序列总体表现为一向上变浅、碎屑颗粒变粗的沉积旋回,其中的硅质岩、泥岩稀土元素以Ｃｅ的正异常为特征;砂岩构架颗粒成分与典型的弧前盆地相同。这些特征表明,完达山造山带三叠纪—侏罗纪的原型盆地是东亚陆缘区弧前盆地的组成部分。构造解析结果进一步揭示,造山带只发育一期透入性的变形构造,与增生杂岩的变形序列明显不同。基于上述结论并结合区域构造分析结果提出,完达山造山带的隆升主要是中生代东亚陆缘型岩浆弧东移、本区卷入科迪勒拉型造山带所致。     

西藏玛依岗日印支期增生杂岩透入性石英脉的变形期次及流体包裹体特征

造山带浅变质碎屑杂岩变质变形期次的建立有助于厘定增生杂岩的形成机制,约束洋壳俯冲带增生折返的构造过程。采用中小尺度构造解析的方法对羌塘中部玛依岗日地区的印支期增生杂岩进行剖析,发现其构造样式主要为三叠纪洋壳俯冲期E—W向单剪变形和汇聚期N—S向挤压变形的共轴叠加,并受到了新生代浅层次近南北向纵弯褶皱的轻微改造,岩石普遍发育三期构造面理,前两期伴随有浅变质作用。碎屑岩第一期剪切型流劈理S1在区域上表现为透入性的同构造压溶石英脉条带,利用流体包裹体显微测温实验,发现石英包含大量原生不混溶沸腾包裹体群,分为富CO_2三相包裹体和NaCl-H_2O气液两相包裹体,300~400℃的完全均一温度代表第一期变形的温度,非沸腾气液两相包裹体盐度-P/T等容线相图显示均值集中在0.3GPa左右,指示第一期变形的深度为~11km。增生杂岩的进变质作用不具有同一变质相系,P-T-t轨迹表现为折线式,俯冲通道浅部为中P/T变质相系,中深部为高P/T变质相系。高压变质岩折返的退变质作用具有冷却型P-T-t轨迹,晚三叠世(211~221 Ma)与浅变质杂岩发生构造拼贴,古特提斯洋同时发生关闭,羌北地块与羌南地块的短暂汇聚引起了第二期强挤压变形和同碰撞型岩浆侵入事件。     

青藏高原造山带的某些特征

以昆仑中央断裂为界，青藏高原可分为南、北两部分。北部的造山带是在刚性基底地壳上发育起来的。造山前期是裂陷槽发展阶段，并以简间的碰合褶皱成山。造山期后构造变形也简单，以逆冲、叠覆构造为主。南部的造山带是在柔性基底地壳上发育起来的。它的特点是活动性强，经我旋回开、合造山前期出现有连贯性较好的洋盆及两侧广阔的陆缘沉积，造山期后变形复杂，除逆冲、叠覆构造外，出现大量平移断层。这一部的构造格局形成了青藏高原造山带一系列独有的特征。     

桐柏-大别造山带加里东期构造热事件及其意义

桐柏－ 大别造山带是多旋回发展的复合造山带,至少有晋宁期、加里东期和印支期三个造山旋回。加里东旋回结束洋壳发展历史,经历了广泛的区域变质作用和局部强烈的高压超高压变质作用,具有划时代意义。桐柏－ 大别造山带加里东期具小洋盆、微古陆、多岛海古地理面貌,总体向北俯冲,最终形成陆 陆碰撞造山带。进一步可划分为三个各具特色的单元：北淮阳构造带是一个板块碰撞混杂带;中间隆起区相当于岛弧性质,但它部分地段曾一度伴随小洋盆俯冲至深处,形成高压超高压变质带;随应褶皱带为大陆裂谷性质,并具某些弧后盆地特征。它们共同构成了大陆造山带复杂的内部结构构造特征。桐柏－ 大别造山带向东被后期的郯庐断裂所截;向西与秦岭造山带相连。通过区域地质和古地磁对比,加里东期秦岭造山带开裂规模更大,蛇绿岩更发育,构成一个向西开口的喇叭形;碰撞时大别造山带先碰,然而逐渐向西迁移