滇西点苍山变质杂岩中叠加低温糜棱岩的变形-变质、流体及地质意义

点苍山变质杂岩是发育在哀牢山-红河走滑断层带上的四个变质杂岩体之一,其遭受了多阶段的变质-变形改造,特别是自晚渐新世以来其深变质岩石广泛遭受了高温韧性剪切变形及从地壳深部剥露到地表过程.本文在前人研究成果及详细的野外地质观测的基础上,对新生代点苍山杂岩的深变质岩石变形-变质作用和剥露过程开展了相关研究,尤其是重点针对叠加低温糜棱岩开展了详细的研究.其中通过光学显微镜、扫描电子显微镜的附件电子背散射衍射以及结合阴极发光技术方法和手段,开展了叠加低温糜棱岩的显微构造、变形矿物晶格优选定向以及矿物相的深入分析.研究结果表明:(1)点苍山深变质杂岩经历了早期的高温左行剪切变形以及晚期的伸展快速剥露过程,其低温变形-变质构造特征和矿物组合叠加在早期的高温变形-变质基础之上,且高温显微构造和组构部分或全部遭受晚期叠加低温剪切变形作用改造;(2)叠加低温变形-变质出现在韧-脆性转换过程中;(3)同构造剪切叠加低温变形-变质过程中的流体非常活跃,以及伴随由动态重结晶作用和/或伴随的破裂-微破裂作用导致岩石中主要组成矿物强烈细粒化,并进一步致使变形应变局部化(如微剪切带发育),其常常伴随着岩石强度的降低,并在进一步的演变过程中影响着岩石的整体流变性.     

苏鲁-大别山变质带岩石大地构造学

大别山变质带分隔了华北和扬子两个陆块,它们可以分为3个主要的岩石构造单元、分别相当于安第斯岩浆弧根部变质杂岩,碰撞带根部变质杂岩和扬子陆块边缘的变质沉积杂岩,3个岩石构造单元在空间分布上是有规律的,即在大别山区是由北向南逐个排列,在被郊庐断裂破坏的较为严重的苏鲁地区,也大致是从西北到东南依次排列,此外,中生代碰撞型花岗岩和碱性岩墙群在空间上有规律地分布,出露于北大别和南大别变质杂岩中,尤其在北大别更发育,含超高压变质岩的南大别变质杂岩是陆陆碰撞带的根部带,它们代表了两个大陆的缝合线.超高压变质岩石或岩片构造侵位于非高压变质的围岩片麻岩中,是俯冲到深部的岩石在碰撞之后抬升和就位于中、上地壳中的,现在出露于地表的超高压变质岩及其有关的岩石至少经历了两个主要阶段的抬升和折返过程.     

攀西微古陆块的变质演化与地壳抬升史--中基性麻粒岩的Sm-Nd,40Ar/39Ar和FT年龄证据

攀枝花-西昌(攀西)微古陆块是扬子陆块西部最古老的地体. 代表其下地壳的岩石为中基性麻粒岩, 相应的麻粒岩相变质作用发生于1186～1128 Ma. 在地质年代方面, 麻粒岩的形成可能与Rodinia超大陆中各微古陆块汇聚的碰撞造山作用有关. 麻粒岩的角闪岩相退变质作用时代为877～825 Ma, 在时间上与Rodinia超大陆裂解的时代相吻合. 40Ar/39Ar和FT年代学研究表明, 自新元古代中至中生代, 古陆块的地壳垂直运动演化历史总体上表现为一种刚性地体的缓慢抬升过程. 新生代, 印度板块向欧亚板块的俯冲碰撞作用使青藏地块迅速隆起, 后者又向东作侧向挤压运动. 受此影响, 攀西微古陆块也快速抬升, 使得麻粒岩结晶基底最终出露地表.     

攀西微古陆块的变质演化与地壳抬升史

攀枝花-西昌(攀西)微古陆块是扬子陆块西部最古老的地体. 代表其下地壳的岩石为中基性麻粒岩, 相应的麻粒岩相变质作用发生于1186~1128 Ma. 在地质年代方面, 麻粒岩的形成可能与Rodinia超大陆中各微古陆块汇聚的碰撞造山作用有关. 麻粒岩的角闪岩相退变质作用时代为877~825 Ma, 在时间上与Rodinia超大陆裂解的时代相吻合. ⁴⁰Ar/³⁹Ar和FT年代学研究表明, 自新元古代中至中生代, 古陆块的地壳垂直运动演化历史总体上表现为一种刚性地体的缓慢抬升过程. 新生代, 印度板块向欧亚板块的俯冲碰撞作用使青藏地块迅速隆起, 后者又向东作侧向挤压运动. 受此影响, 攀西微古陆块也快速抬升, 使得麻粒岩结晶基底最终出露地表.     

大别地块超高压变质期后伸展变形及超高压变质岩石折返过程

详细构造分析证明 ,现今观察到的大别地块内部超高压变质地体的区域构造样式 ,主要是在印支期 ( 2 40～ 2 1 0Ma)扬子与中 朝克拉通陆 陆碰撞及超高压变质作用期后形成的 ,具有变质核杂岩和多层伸展拆离带的组合格局 .通过鉴别挤压和伸展组构可知 ,超高压变质岩石由地幔深处折返和剥露于地表 ,至少经历过 3个不同的减压退变及构造变形阶段 ,其中 ,角闪岩相条件下的中下地壳近水平的伸展流动是一个重要的折返动力学过程 ,而且可能受到增厚的岩石圈地幔的拆沉及岩浆底侵作用的驱动 .     

浙西南变质基底基性-超基性变质岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素研究: 华夏地块变质基底对华南印支期造山的响应

应用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和锆石Hf同位素、微量元素以及锆石Ti含量温度计方法, 对浙西南华夏地块基性-超基性变质岩进行了研究. 由锆石U-Pb定年获得了该地区变质基底岩石的形成年龄和变质年龄. 原岩形成时的岩浆结晶锆石的U-Pb年龄约为1.85 Ga, e Hf(t)主要集中在-7~-3, 二阶段Hf模式年龄为2.9~3.4 Ga, 指示源区物质可能由太古代地壳物质重熔再循环所形成. 变质新生锆石的U-Pb年龄为260~230 Ma, Ti含量温度计显示其变质结晶温度为610~720℃, 与岩相学观察到的事实一致, 证明华夏地块在印支期经历了角闪岩相变质作用, 为华南二叠-三叠纪期间的构造演化提供了时间约束. 该变质作用可能与古太平洋板块俯冲到华南板块之下导致的地壳变形加厚有关. 印支期变质事件的认识对理解华南乃至整个东南亚地区在晚古生代-早中生代的构造演化具有重要意义.     

大洋岩石层拖曳窄条陆壳俯冲的极限尺度分析——以新西兰南岛和大别山超高压变质带为例

超高压变质研究涉及的一个基本力学问题是为什么低密度的大陆地壳岩石能克服浮力俯冲到高密度地幔100多公里的深度.本文的三维有限单元法计算表明:俯冲海洋板块可以拖曳侧面相邻宽度不超过150km的一窄条大陆板块,俯冲到超高压变质深度,形成少见的大规模超高压变质带.十几公里乃至几十公里尺度的陆壳块体,可能被俯冲地幔裹挟至超高压变质深度,在造山带内形成零星出露的超高压变质岩.成熟的陆-陆碰撞带则不可能使陆壳俯冲到超高压变质深度.     

大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

对大别山东部超高压榴辉岩氧同位素研究表明,这些榴辉岩的δ~(18)O值分布表现出显著不均一性,从低达一2.6‰变化至十7.0‰.榴辉岩中各矿物之间的氧同位素分馏达到并保持了平衡,表明岩石在遭受超高压变质作用之前与亏损~(18)O的流体进行过相互作用.含羟基矿物的δD值为一 5l‰～一83‰,指示参与的流体是古大气降水,它与榴辉岩原岩(某种玄武质岩石)发生过显著的氧同位素交换.超高压变质榴辉岩中大气降水同位素信息的保存表明,这种榴辉告的原岩曾经出露于大陆地壳表面,并且当包含榴辉岩原岩的板块俯冲至地幔深度时,地壳与地幔之间的物质交换非常有限,因此滞留时间非常短暂(<20 Ma).不同矿物对的氧同位素平衡温度基本一致,反映出这种超高压变质榴辉告在地幔深度下形成之后,经历了一个快速的冷却和上升过程.     

胶东东部鹊山变质核杂岩结构、演化及区域构造意义

自晚中生代以来,华北克拉通岩石圈在伸展机制下经历了剧烈的减薄,位于胶东东部华北克拉通南东缘的鹊山变质核杂岩是该时期地壳伸展的一个重要实例.鹊山变质核杂岩具有典型科迪勒拉变质核杂岩构造的三层结构:上盘由早白垩世上叠盆地及其古元古代基底组成,下盘为太古代深变质杂岩与中生代侵入体,上下盘之间被一条主拆离断层所分隔.一系列NNE走向的后期脆性断裂,使得变质核杂岩被肢解和改造.岩石学、几何学、运动学、宏观和显微构造以及石英c轴组构分析表明鹊山变质核杂岩经历了递进剥露过程,即在WNWESE区域伸展作用下,发育于中-下地壳,之后经过中-上地壳,最后到达地壳表层次.通过构造和年代学证据分析,限定鹊山变质核杂岩的剥露时代为135~113Ma.综合分析辽东半岛和胶东半岛这一时期发育的不同型式的伸展构造,厘定了胶-辽早白垩世伸展省,同时确定了该区域伸展作用开始于约135Ma,结束于105Ma,并将其划分为两个阶段.第一阶段伸展表现为中-下地壳强烈的流动,第二阶段为中-上地壳的伸展作用.结合区域构造背景,胶-辽早白垩世伸展省可以作为一个在东亚地区伸展作用下壳-幔拆离作用及其响应的典型案例.     

冀东陆壳结构的岩石学模型

冀东地区的古老变质岩系是一个出露的大陆地壳断面。根据变质岩系的变质相、亚相的研究和地质温压计计算的结果推定的深度,并结合地球物理测深资料,以及笔者测定和前人的岩石高压下波速实验资料提出了本区大陆地壳结构的岩石学模型。下地壳由麻粒岩相岩石组成,上部为角闪石麻粒岩亚相的中性成分的麻粒岩,下部为辉石麻粒岩亚相的基性成分的麻粒岩构成,底部夹有透镜状蛇纹石化橄榄岩以及紫苏花岗岩。中地壳主要由高角闪岩相的中性-中酸性成分的片麻岩、片岩构成,顶部为低角闪岩相的片麻岩、片岩,广泛发育英云闪长岩和花岗闪长岩岩体,含隙间高温流体相(fluid phase),形成高导-低速层。上地壳主要为绿片岩相(部分低角闪岩相)的板岩、千枚岩、片岩、变粒岩以及花岗岩组成,顶部为沉积盖层     

佳木斯地块与松嫩地块俯冲碰撞的深反射地震剖面证据

佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元,由于二者之间发育一套含有蓝片岩的俯冲增生杂岩-黑龙江杂岩(原称黑龙江群),其地质构造意义长期为人们所关注.巴彦—桦南深反射地震剖面揭示,佳木斯地块与松嫩地块之间存在明显向西俯冲的深反射信息,以壳内和幔内向西倾伏的楔状反射区为特征.壳内楔状反射区东与浅表层出露的黑龙江杂岩相连,向西倾伏延深至莫霍面,是俯冲增生杂岩在地壳深部的反映;幔内楔状反射区东起小兴安岭之下的莫霍面,向西倾伏延深至松辽盆地东缘,尖灭深度约78km,与多种方法得出的该区现今的岩石圈厚度(75~80km)基本一致.这一证据充分说明佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔之下.     

蚌埠荆山“混合花岗岩”SHRIMP锆石U-Pb定年及其地质意义

蚌埠荆山“混合花岗岩”的岩相学特征和岩浆锆石的存在表明该“混合花岗岩”为岩浆成因. 花岗岩中锆石均具有继承锆石核和岩浆锆石振荡环带边. 锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明, 岩浆锆石的SHRIMP U-Pb年龄显示该花岗岩形成于160.2±1.3 Ma, 并且其形成可能与三叠纪超高压碰撞后岩石圈地幔和/或下地壳的拆沉有关; 大多数继承锆石形成于217.1±6.6 Ma, 这与大别-苏鲁造山带中超高压变质的峰期年龄相吻合; 部分继承锆石(年龄介于433~722 Ma之间)构成了上交点为850+85/-68 Ma, 下交点为260+100/ -140 Ma的不一致年龄线. 这意味着荆山花岗岩起源于经历超高压变质作用改造的华南地块地壳物质的部分熔融. 220 Ma±的超高压变质作用是引起继承锆石Pb丢失的重要原因.     

西南天山洋壳高压-超高压变质岩石的俯冲隧道折返机制

出露于造山带的高压-超高压榴辉岩记录了地壳俯冲到地幔深度而后又折返回地表的过程,其俯冲过程与折返机制的研究对理解俯冲带性质、演化、地球动力学过程乃至板块构造理论都有着非常重要的作用.相对于较轻的陆壳长英质高压-超高压岩石,基性洋壳榴辉岩密度大,其折返难度大且过程复杂.折返过程除了受内在浮力的影响,还受外在构造力(如隧道流)的制约,另外板片构造环境(如板片后撤和板片断离)的作用也不可忽视.中国西南天山高压-超高压变质带是典型的经历过深俯冲变质作用的增生混杂岩带,主要由高压-超高压变质沉积岩及夹杂其中的变基性岩透镜体组成,但长期以来其折返模式一直不太清楚.根据其野外产状、岩相学特征、峰期变质温压条件和峰期变质年龄等多方面的综合分析,可以采用沉积岩型"俯冲隧道折返模式"来概括西南天山高压-超高压变质带的形成和演化.部分经历多期变质作用的榴辉岩岩块记录了多期俯冲-折返循环,反映了俯冲隧道内的上下环流运动,有力证明了俯冲隧道的存在.最后,本文对目前研究存在的问题和未来的探索方向进行了展望.     

利用地震波速研究青藏高原东北缘地壳组成及其动力学

依据穿过巴颜喀拉地块的北部、秦岭地块、祁连地块、海原弧形构造区和鄂尔多斯地块的玛沁-兰州-靖边人工地震剖面的P波、S波的速度结构和泊松比结构,对青藏高原东北缘的地壳组成进行研究,并探讨其动力学过程. 首先,系统地归纳总结出一套将地震测深得到的原位P波速度校正到实验室温压条件下波速的具体可行的方法,利用大地热流值求取地壳不同深度的温度是该方法的关键. 然后,将上述剖面的原位P波速度校正到600 MPa和室温条件下,结合泊松比与相同温压条件下的实验室岩石波速测量结果进行对比,确定研究区的岩性组成. 结果表明,青藏高原东北缘地壳平均P波校正波速为6.43 km/s,地壳整体像上地壳一样呈酸性. 巴颜喀拉地块和秦岭地块南部的下地壳底部缺失校正速度V_p>6.9 km/s的基性岩,下地壳中酸性互层,下地壳整体呈酸性. 其他地块下地壳底部有2～10 km厚的校正速度V_p>6.9 km/s的基性岩,下地壳整体呈中性. 最后,根据青藏高原东北缘地壳结构和组成的研究成果,支持地壳增厚主要发生在下地壳的观点;提出巴颜喀拉地块和秦岭地块南部曾发生过下地壳拆沉作用,并导致高原的加速隆升.     

基于背景噪声研究大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构

大别-苏鲁造山带是中国大陆东部地区最重要的构造带之一. 为了研究该地区上中下地壳的速度结构, 选用国家数字地震台网和中国区域地震数据台网5省(山东、 安徽、 江苏、 河南和湖北)连续两年(2009年5月—2011年5月)的垂直向地震记录, 进行背景噪声互相关处理, 叠加得到了台站对间的面波经验格林函数. 采用多重滤波法提取了近4000条频散曲线, 并反演得到了研究区10—25 s的瑞雷波群速度分布结果. 通过分析大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构图像, 发现不同构造块体具有不同的瑞雷波群速度结构: ① 研究区内的郯庐断裂带及其周边地区包括鲁西地块和胶北地块上中下地壳均表现出明显的高速异常, 可能是在拉张环境下岩浆岩上涌, 导致高速、 高密度的变质岩在地壳富集而形成; ② 苏鲁高压变质带的瑞雷波速度在10—25 s周期内明显高于其它地区, 其上中下地壳均表现出较高的群速度结构特征, 认为苏鲁高压变质带至少延伸到下地壳, 而大别造山带在10 s时表现出高速特征, 但在15—25 s没有明显的高速特征, 故无法从其结果中判断大别高压变质带的垂向延伸范围; ③ 华北板块上中下地壳均表现为低速特征, 体现了研究区内华北板块的大陆地壳减薄特征.      

中新世以来滇藏怒江峡谷区变形与构造深度层次

地壳不同深度上的岩石物理性质的差异决定了在垂向上的构造变形呈现不同构造样式.依据地壳内主导变形机制的差异,划分出不同的构造层次,有助于更好地解析出露地质体的构造演化.滇藏怒江峡谷区具有高差大,河流切割地壳深度大,以及在强烈的变形下不同地壳层次的岩石得以出露等独特特征,因此是地壳变形层次研究的理想区域.本文通过对怒江流域察瓦龙至福贡区段的详细区域地质考察和构造变形分析,识别出地壳深层次到浅层次的不同构造变形样式.其中,深层次的构造样式以流动构造变形为主,主要出露于马吉地区.韧性变形在整个研究区广泛出露.高黎贡右行走滑剪切带和普拉底-松塔左行走滑剪切带分别出露在马吉南北区域.以相似褶皱和近直立密集劈理为特征的构造变形样式发育在普拉底以北.脆性断裂,为浅层次变形样式,叠加改造了较深层次变形,在整个研究区都有广泛发育.因此,研究区的主要构造样式由深至浅可划分为流变构造、韧性剪切构造、相似褶皱和脆性断裂构造4个构造层次.4个构造层次不同变形样式的发育均与北东东-南西西向挤压应力场有关.结合热史演化和区域构造特征,滇藏怒江峡谷区不同深度层次构造样式的发育与中新世(21Ma)以来地壳差异性隆起或者剥露有密切的关系.     

大别造山带地壳速度结构与动力学

1994年完成的大别造山带深地震测深剖面（全长420km）穿越了华北地块,大别造山带和扬子地块三个构造单元．获得了垂向成层、横向分块的地壳纵、横波速度结构．结合地质、地球化学研究成果,大别山地壳可分为三层：上地壳是多重叠覆的构造岩石层,中地壳为韧性变形层,下地壳整体成分偏酸性．大别山地表及浅部的超高压变质岩石具有典型的薄皮构造特征．本文提出大别山不同期双向俯冲造山模式和超高压变质岩石的反向加楔退拔折返机制;大别山腹地至今仍保留6-8km厚的山根．     

利用接收函数研究河南及邻区的地壳深部构造特征

本文利用接收函数反演了河南及邻区26个宽频带地震台站下方的地壳厚度和波速比。研究结表明:河南省地壳厚度及泊松比分布与地质构造密切相关。主要表现为:(1)太行山断块,地壳厚度由东向西逐渐递增,地壳深度范围为31.8~40.2km,区域东北部永年台及附近台站泊松比为0.23~0.25,与较大范围的花岗岩分布有关,主要是石英、长石含量高,焦作台、涉县台、浚县台泊松比为0.26~0.27,表明铁镁质和长英质成分含量相当。(2)东部黄淮海平原块地,地壳厚度为28~34km,其中驻马店台、尖山台和浚县台,地壳厚度分别为30.5km、34.9km和31.8km,该地区泊松比变化范围比较稳定,数值在0.24~0.25之间。(3)在秦岭地块断裂活动强烈,卢氏台下方的地壳厚度为38.4km、泊松比为0.23,反映出燕山运动使该地区地壳盖层产生了褶皱台隆和地幔酸性岩浆的侵入活动。南阳盆地北部地壳厚度反演结果为28.8km,泊松比为0.29,泊松比升高,表明以中性、基性岩石为主,地壳岩石中铁镁质成分明显增加,是由于地幔物质深度侵入改变了部分地区的岩石性质。(4)大别山地块位于苏鲁-大别超高压变质带,由大别山北部的商城台向南至大别山地块内的金寨台存在地壳厚度梯度带,地壳厚度从31.8km增加至35.8km,而泊松比由0.27下降到0.24,反映出陆相褶皱带内的逆冲推覆构造的显著特征。     

青藏高原东北缘岩石圈变形方式的动力学模拟研究

青藏高原东北缘是青藏高原横向扩展的前缘位置,其岩石圈变形方式和动力学机制是理解青藏高原横向扩展模式的关键.本研究利用数值模拟方法,以地表地形、岩石圈结构和地表热流等观测为约束,重点讨论了流变强度差异对青藏高原东北缘岩石圈变形方式的影响.结果表明:当青藏高原周缘地块岩石圈地幔强度相对较高,地壳强度相对较低的情况下,在不断扩展的青藏高原挤压作用下,周缘地块地壳增厚,增厚的地壳在重力作用下使得下覆岩石圈地幔俯冲下插;而当周缘地块岩石圈地幔强度非常高,则有限的地壳增厚不能使其俯冲下插,只能在地壳部分形成有限的缩短变形;低黏滞性、高速流动的下地壳使得下地壳整体增厚,从而对青藏高原地表的整体抬升有重要贡献,而对岩石圈地幔的变形方式影响有限.     

长乐-南澳构造带白垩纪“片麻状”浆混杂岩的成岩机制研究——以泉州肖厝岩体为例

闽东南长乐南澳构造带沿线出露大面积白垩纪花岗岩岩基,普遍存在岩浆混合现象,肖厝侵入岩是其中的代表性岩体.野外观察和化学分析表明,肖厝侵入岩由二长花岗岩和辉长闪长岩、以及该两种混合端员岩浆混合形成的闪长质-花岗闪长质-花岗质过渡岩类组成;岩石总体富碱、富LREE和LILE、贫HFSE; A/CNK=0.82～1.05,属准铝质微过铝质钙碱性系列,部分受流体交代的岩石A/CNK值可升高至1.69;岩浆混合过程中发生了元素的选择性富集/亏损和同位素组成的均一化,（87Sr/86Sr）为0.7055～0.7061,εNd（t）为-1.9～-3.0.锆石年代学研究表明,肖厝侵入岩的岩浆混合开始于约136Ma,于121Ma时初始侵位于下地壳.结合区域地质特征,分析了肖厝侵入岩的成岩机制,提出岩体侵位早于长乐-南澳构造带的变质变形作用,两者不存在成因上的联系;118～～100Ma时该构造带曾发生过深层次地壳逆冲推覆,使形成于中—下地壳的韧性剪切带和肖厝侵入岩共同快速上升至地表.