青藏高原壳幔结构构造的基本特征

青藏高原是新生代以来由于印度板块与欧亚板块碰撞而迅速隆起,平均海拔超过4000 m的高原,是研究碰撞过程和形成演化的理想窗口。有关青藏高原的碰撞过程及印度板块岩石圈北缘界线,至今仍然存在较大争议,这可能主要是由于不同研究方法获得认识的差异性和局限性所导致。基于此,本文利用前人深部结构资料,讨论了高原岩石圈的壳幔构造及物质组成等,并从新的地质视角讨论了班怒带的大地构造属性。通过梳理前人的深部结构资料,认为青藏高原的壳幔岩石圈结构较为复杂,如高原内部岩石圈厚度显著大于周缘地区,中下地壳及上地幔广泛分布着低速高导层,这些特殊的地质地球物理结构是印亚板块碰撞的结果。此外,本文进一步对比分析了班怒带的地质与地球物理结构,揭示该构造带两侧存在显著的差异,认为其是印度岩石圈的北缘,这对于认识青藏高原的形成演化具有重要的意义。     

青藏高原形成演化研究回顾、进展与展望

青藏高原形成演化涵盖了前身的东特提斯地质构造演化、新生代地质构造演化和高原隆升对气候环境演变的制约,它不仅包含有关全球构造的空间格局、运动状态的历史记录,而且也留下了青藏特提斯洋陆转换、盆山转换构造体制的时空结构、运动形式和发展变化的地质遗迹。所以青藏高原是研究全球构造的窗口,被自然科学工作者誉为解决地球动力学的一把钥匙。自20世纪60年代以来,特别是1979年以来我们先后开展了青藏高原地质构造演化、系列编图及综合集成等研究工作。本文以认识现今青藏高原地质历史各阶段重大地质构造事件的结构组成和演化为主线,回顾了40年来历次重大青藏高原基础地质研究过程,系统总结了青藏高原新生代隆升过程、碰撞构造效应,以及东特提斯地质调查研究中一系列重要新发现、新进展、新成果,并对相关研究成果和新发现进行了简要的归纳梳理。在此基础上,就青藏高原形成演化模式、科学理论与学术争论观念层次上的问题,以及关键的基础地质问题等方面进行了讨论与展望。     

古亚洲构造域侵入岩时——空演化框架

长期以来,许多著名学者提出众多模型,讨论古亚洲构造域的构造演化和造山(带)结构样式。但是,认识上的分歧很大,特别是关于主洋盆的空间位置和闭合时间。本文主要基于中国侵入岩大地构造编图(1∶250万)和研究这个侧面,参与讨论。1侵入(岩)弧,碰撞和后造山岩石组合,随时间由西向东变新,同时,主构造带走向从近东西向转为近南北向,暗示古亚洲洋的闭合最终转化为太平洋构造域。2位于主洋盆北侧的是宽阔的西伯利亚克拉通南缘的沟——弧——盆系统;位于南侧的西面为南天山被动陆缘,中部为塔里木克拉通北缘的窄的沟——弧——盆系统,东面为华北克拉通北缘的活动陆缘。3主体侵入(岩)弧的内部分散地分布着从Pt3开始的残留弧和残留oφ,被看做是主体弧的基底。4传统上认为的构造相对稳定的"地块",本文基于它们的侵入(岩)组合归为残留弧,认为不是构造上相对稳定的性质,并未采用"地块"的术语,而把它们看作洋陆转换过程中早期残余岛弧处理。5提出主洋盆的识别有三个标志,(a)洋闭合最晚,(b)或为双向俯冲(当两侧均为活动大陆边缘时),或单向俯冲(当一侧为被动陆缘,另一侧为活动陆缘时),(c)长寿命的洋以及洋闭合带常常发育地中海式残余洋发育的陆——陆碰撞早阶段。6该构造域主要发育Pt3——T的侵入(岩)弧和oφ,支持S¨engor等关于大量新生陆壳的推测,亦与大量花岗岩类为εNd(t)"+"值符合。新生陆壳的形成又暗示,长时间的洋俯冲必导致地幔的冷却,以及大量榴辉岩进入地幔,最终导致高密度的地幔下降流形成,必导致洋的闭合与随后的陆——陆碰撞,形成最初的东亚大陆。     

西藏冈底斯多金属成矿带斑岩铜矿定位预测与资源潜力评价

自1999年开展地质大调查以来,冈底斯成矿带斑岩铜矿研究取得了重大进展.本文在全面收集冈底斯成矿带地质、矿产和物化探资料基础上,建立了本区GIS平台上的资源预测评价系统.采用数理统计分析,确定了冈底斯成矿带斑岩铜矿定位预测的定量化标志35个,认为对斑岩铜矿预测影响比较重要的地质变量(因素权重>0.2)为花岗岩体(不限时代)、Cu、Mo、W、Au、Ag、Bi化探异常、Cu-Mo、Cu-Mo-Au、Cu-Au-Ag组合化探异常、矿床规模、重力场中低负异常场等.在此基础上,开展了工作区斑岩铜矿的定位预测,圈定了斑岩铜矿成矿远景区33处,计算结果与实际矿产分布和地质理论分析相吻合.采用面金属量法对冈底斯成矿带斑岩铜矿的资源潜力进行了估算,结果表明,冈底斯地区仍具有良好的斑岩铜矿找矿远景,1 000 m以浅的潜在铜资源量可达1亿吨以上.其中,驱龙-甲马-拉抗俄、松多雄、白容-冲江、松多握、吉如、达布、汤不拉、龙卡朗、崩不弄金矿、洞嘎、雄村、麦热-仁钦则、蒙哑啊东北、吹败子、岗达、沙让-亚贵拉、青龙-龙马拉、冲木达、洛麦南、拉屋找矿潜力较大.     

昆仑造山带中段蛇绿混杂岩的地质地球化学特征

昆仑造山带中段蛇绿混杂岩由镁质超基性岩、块状辉石质玄武岩、枕状玄武岩、堆晶岩、斜长岩脉、灰岩岩块及其间的薄层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩组成 ,并有硅泥组合。不同岩性之间、不同块体之间由剪切带分开 ,沉积岩显示出浅深水岩块的混杂。其岩石化学主要特征是MgO含量特别高 ,达 33.2 2 %～ 37.2 8% ,SiO2 、CaO、Al2 O3 、TiO2 、K2 O含量低 ,FeO /(FeO 十MgO)、Ca/Al2 O3 比值非常低。属镁质超基性岩。超基性岩的常量元素、微量元素 ,以及稀土元素特征表明 ,其形成的环境为多硅铝质陆壳成分的大陆边缘盆地 (具有洋脊及岛弧的过渡性质 )。     

中亚造山带东缘迪彦庙俯冲增生杂岩带早二叠世洋内弧岩浆作用及构造背景

洋陆转换岩石学证据（洋内弧）的发现使识别、重建、研究洋盆转化为大陆成为可能.对中亚造山带东缘迪彦庙俯冲增生杂岩带内蛇绿岩开展岩石地球化学、Sr-Nd同位素以及锆石U-Pb年代学研究,识别出一套洋内弧火成岩组合.MORB-Like玄武岩锆石U-Pb谐和年龄为286.1±6.1 Ma,代表洋内初始俯冲时代;HMA锆石U-Pb谐和年龄为283.7±4.7 Ma,代表首次岩浆作用后、俯冲程度加深的岩浆作用时代;岛弧拉斑玄武岩（IAT）锆石U-Pb谐和年龄为241±5 Ma,指示古亚洲洋早三叠世逐渐向着正常岛弧岩浆作用转换的大陆化方向发展.从MORB-Like玄武岩到HMA再到IAT的岩石组合序列代表了洋内俯冲作用由浅到深的递进演变以及洋盆向大陆边缘岛弧逐步演化的洋陆转换过程.      

闽中南平—宁化构造带南华纪陆缘弧岩浆活动：对武夷造山带构造演化的新启示

南平—宁化构造带沿线出露着以万全岩群和楼前组、西溪组等为代表的一系列新元古代火山-沉积岩系。系统的岩石学、年代学和地球化学研究表明,福建明溪和江西瑞金地区的楼前组浅变质英安岩和晶屑凝灰岩分别形成于(729±4)Ma和(735±6.7)Ma(LA-ICP-MS锆石U-Pb法),SiO2含量变化在65.22%～74.54%,相对富Al2O3(11.05%～16.80%)富碱(Na2O+K2O=4.88%～10.19%)而贫CaO、MgO和FeOT,ANK值和A/CNK值分别为1.23～1.78和0.98～1.57,Nb/Ta=12.44～17.28,Nd/Th=2.07～3.51,Ti/Zr=6.08～10.37,Ti/Y=68.51～154.71,属过铝质S型火山岩;明显富集大离子亲石元素(Ba、Rb等)而亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、P等),Zr/Nb=16.65～24.07,Th/Ta=12.94～16.93,δEu呈现明显负异常(0.33～0.62),显示岛弧岩浆岩的地球化学特征。综合区域地质资料及前人研究结果提出,南平—宁化一线在713 Ma前为活动大陆边缘环境,洋壳俯冲引发的岩浆活动形成了沿南平—宁化—瑞金一线展布的陆缘弧中酸性火山岩带,暗示此时南、北武夷之间尚未拼合形成统一的武夷地块,因而华夏地块不存在统一的前南华纪结晶基底。     

内蒙古迪彦庙孬来可图侵入岩的年代学、Sr-Nd-Hf同位素特征及其地质意义

以内蒙古迪彦庙蛇绿混杂岩带中的孬来可图侵入岩体为研究对象,通过详细的岩石学、年代学以及Sr-Nd-Hf同位素特征分析,探讨岩石成因及构造环境.岩体的锆石U-Pb年龄为322.2±1.3 Ma,表明该岩体属晚石炭世早期岩浆活动的产物.岩石化学成分中SiO₂含量较高（62.29%~77.17%）;Al₂O₃含量较低（11.45%~14.11%）,属准铝质岩浆系列;富钠贫钾（Na₂O=2.91%~3.84%,K₂O=0.54%~1.79%）,同时富集大离子亲石元素而亏损高场强元素,具有TTG的地球化学特征.岩石稀土元素含量较低,轻、重稀土分异不明显,具中等强度的负Eu异常（δEu=0.64~0.76）.岩石的ε_Hf（t）值均为正,介于+8.1~+13.3之间,模式年龄相对年轻,同时（87Sr/86Sr）_i较低（0.703 457~0.703 789）,ε_Nd（t）均为正值（+8.4~+9.3）,具有MORB源区的特征,推测岩浆起源于古亚洲洋俯冲洋壳.结合西乌旗岩浆弧中不同源区的TTG岩类分析,石炭纪,古亚洲洋在西乌旗地区尚未关闭,而是处于热壳-热幔的壳幔构造背景中,洋壳俯冲消减,岩浆侵位,陆壳增生.      

花岗岩类与大陆地壳生长初探——以中国典型造山带花岗岩类岩石的形成为例

本文主要基于东昆仑造山带、秦岭造山带、兴蒙造山带、阿尔泰造山带、燕山造山带以及华南过铝花岗岩带等花岗岩类形成的研究成果,讨论中国大陆内几个造山带的花岗岩类形成与大陆地壳生长方式和过程,我们的初步认识是:软流圈(对流地幔)的热和物质向大陆的输入(input)是大陆地壳生长和再改造的根本.大陆地壳的形成演化和再改造(reworking)主要通过岩浆作用完成,岩浆的形成、运移和定位是大陆地壳生长的基本过程.幔源玄武质岩浆底侵(underplating)于大陆地壳底部和内侵(intraplating)于地壳内部,是软流圈注入大陆的基本形式.造山带镁铁质下地壳的拆沉作用是致使陆壳总组成为中性火成岩(安山岩和闪长岩,或粗面安山岩和二长岩质的)的主要原因.收缩挤压构造作用使陆壳加厚达≥50 km,是诱发镁铁质下地壳拆沉作用的必需条件.火成岩构造组合及其时间序列是识别大陆地壳从软流圈地幔中分出,直至最终形成的过程的关键记录.     

湘南宜章地区辉绿岩、花岗斑岩、安山岩的形成时代和成因——锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

湘南宜章县长城岭地区广泛出露以辉绿岩、花岗斑岩为主的燕山早期岩体,而宜章平和地区主要分布安山岩体,其年龄和成因有待进一步研究。分别用SHRIMP和LA-ICP-MS法测试了它们的年龄和Hf同位素组成,长城岭辉绿岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153.7Ma±3.1Ma、227.0Ma±4.2Ma;长城岭花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为153Ma±14Ma和231.58Ma±0.67Ma;平和安山岩的SHRIMP锆石U-Pb测年结果为159Ma±14Ma和229.3Ma±7.6Ma,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为161Ma±1Ma,显示为燕山早期岩浆侵位和印支期基性岩浆底侵。锆石Lu-Hf同位素原位分析结果表明,εHf(t)值在正值和负值范围内变化,指示岩浆为壳幔混合来源。结合长城岭花岗岩体中继承锆石的年龄信息,认为花岗质岩石可能来源于中元古代基底的重熔。岩体岩浆很可能是由元古宙火成岩石部分熔融形成的,并伴有年轻或新生幔源物质的加入,岩浆上升侵位的过程中发生了混合作用。