再论台湾造山带构造格架与演化过程SCIEI北大核心CSCD

台湾造山带是中新世晚期以来相邻菲律宾海板块往北西方向移动,导致北吕宋岛弧系统及弧前增生楔与欧亚大陆边缘斜碰撞形成的。目前该造山带仍在活动,虽然规模很小,但形成了多数大型碰撞造山带中的所有构造单元,是研究年轻造山系统的理想野外实验室,为理解西太平洋弧-陆碰撞过程和边缘海演化提供了一个独特的窗口。本文总结了二十一世纪以来对台湾造山带的诸多研究进展,讨论了其构造单元划分及演化过程。我们将台湾造山带重新划分为6个构造单元,由西至东分依次为:(1)西部前陆盆地;(2)中央山脉褶皱逆冲带;(3)太鲁阁带;(4)玉里-利吉蛇绿混杂岩带;(5)纵谷磨拉石盆地;(6)海岸山脉岛弧系统。其中,西部前陆盆地为6.5Ma以来伴随台湾造山带的隆升剥蚀形成沉积盆地。中央山脉褶皱逆冲带为新生代(57~5.3Ma)欧亚大陆东缘伸展盆地沉积物由于弧-陆碰撞受褶皱、逆冲及变质作用改造形成的。太鲁阁带是造山带中的古老陆块,主要记录中生代古太平洋俯冲在欧亚大陆活动边缘形成的岩浆、沉积和变质岩作用。玉里-利吉蛇绿混杂岩带和海岸山脉岛弧系统分别为中新世中期(~18Ma)以来南中国海板块向菲律宾海板块之下俯冲形成的岛弧和弧前增生楔,其中玉里混杂岩中有典型低温高压变质作用记录,变质年龄为11~9Ma;岛弧火山作用的主要时限为9.2~4.2Ma。纵谷磨拉石盆地记录1.1Ma以来的山间盆地沉积。台湾造山带的构造演化可划分为4个阶段:(a)古太平洋板块俯冲与欧亚大陆边缘增生阶段(200~60Ma);(b)欧亚大陆东缘伸展和南中国海扩张阶段(60~18Ma);(c)南中国海俯冲阶段(18~4Ma);(d)弧-陆碰撞阶段(<6Ma)。台湾弧-陆碰撞造山带是一个特殊案例,其弧-陆碰撞并不伴随着弧-陆之间的洋盆消亡,而是由于北吕宋岛弧及弧前增生楔伴随菲律宾海板块运动向西北方走滑,仰冲到欧亚大陆边缘,形成现今的台湾造山带。     

襄樊—广济断裂带东段构造变形特征及其演化

襄樊—广济断裂带是分隔大别造山带和扬子板块北缘前陆褶皱逆冲带的边界断裂,其几何学、运动学及构造演化特征记录了南北两大不同性质的大地构造单元发生碰撞、拼贴及相互作用的地质过程。在野外调查、构造解析和年代学研究基础上,结合区域地质和地球物理资料分析,认为襄樊—广济断裂带东段以深部向南逆冲、浅表向北逆冲的“鳄鱼嘴式”对冲构造为特征,与西段的构造变形样式和次序存在显著差异。中扬子地区东部受控于江南—雪峰造山带和大别造山带南北两大构造体系,深部扬子板块北缘向大别造山带之下俯冲导致造山带自北向南挤出,推覆构造可影响至瑞昌一带,由南向北的浅层逆冲推覆可影响至梅川附近,二者在襄樊—广济断裂带东段的蕲春—武穴—浠水一带对接。襄樊—广济断裂带经历了印支早期同碰撞由北向南的逆冲推覆和深层次的韧性剪切变形(T₂末)、燕山早—中期双向对冲构造变形(J_1-3)、燕山晚期伸展正断层变形(K_1-2)、喜山早期由北向南小规模逆冲变形(E₁)阶段。     

藏南努日铜-钨-钼矿床晚白垩世石英闪长岩U-Pb定年及其地球化学特征

藏南努日矿床位于冈底斯成矿带南缘,前人获得的辉钼矿Re-Os同位素年龄为23 Ma,与明则和程巴矿床成矿时代一致,但矿区内至今未发现与矿化有关的成矿斑岩体。本文报道了努日矿区新发现的与矿化关系密切的石英闪长岩的地球化学特征,获得石英闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为93.42±0.76 Ma,与同一成矿带内桑布加拉和克鲁铜金矿成矿时代一致(90~93 Ma),表明矿区可能存在两期成矿事件。石英闪长玢岩的主量微量元素SiO_2含量为57.19%~58.23%,A1_2O_3含量为15.78%~16.03%,MgO含量为4.74%~5.32%,Mg~#指数为65.2~67.3;富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、U等)及轻稀土元素,亏损高场强元素,显示出埃达克岩特征。研究表明石英闪长玢岩形成于洋壳俯冲阶段的弧岩浆岩,洋壳熔融形成的母岩浆侵入近地表形成早期铜多金属矽卡岩矿化。晚白垩世成矿事件的发现进一步佐证了研究区存在两期矿化叠加事件,拓展了研究区找矿方向。     

俯冲带地震诱发机制:研究进展综述

俯冲带作为地球循环体系的关键部位,具有构造活跃、地震多发以及地质条件复杂等特征。基于震源位置,俯冲带地震既可划分为板间和板内地震,也可分为浅源、中源和深源地震。俯冲带内的浅源地震包括板间地震和浅源板内地震,而中源和深源地震皆属于板内地震。在地球浅部,温度与压力低,浅源地震是由岩石发生脆性破裂或沿着先存断层发生不稳定摩擦滑移造成的。随着深度增加,温度和压力的增加使得流行于浅部的脆性和摩擦行为在无水条件下被强烈抑制,岩石从而表现为可抑制地震的韧性行为,使得中-深源地震的诱发机制有别于常规的脆性行为。随着研究的逐渐深入,人们了解到中源地震的诱发机制主要是脱水或与流体相关的致脆以及塑性剪切失稳,而深源地震的成因主要是相变致裂。然而,中-深源地震很可能是两种或两种以上机制共同作用的结果。例如,在中源深度既可能是流体相关的致脆导致脱水源区的脆性围岩产生地震,亦可能是脱水的蛇纹岩本身可能在流体孔隙压的作用下作粘滑滑移,而前者比后者更为重要。孕震带宽度大于"反裂隙模型"预测的亚稳态橄榄石冷核宽度的深源地震可能是由第一阶段的相变致裂和第二阶段的塑性剪切失稳诱发,而孕震带的实际宽度与预测宽度相当的深源地震则可能仅由相变致裂引起。只要过渡带内名义无水矿物中的结构水能释放出来,脱水致脆同样可能触发一些深源地震;而塑性剪切失稳不仅能在中-深源地震触发后的扩展阶段起着主导作用,而且还能单独触发一些中-深源地震,因此能够解释大多数反复发生的中-深源地震活动。     

非洲东北部阿拉伯-努比亚地盾(ANS)构造演化与金成矿作用

阿拉伯-努比亚地盾(Arabian Nubian Shield,简称ANS)是900~550Ma期间冈瓦纳超大陆汇聚过程中形成的增生造山带,这一造山过程也被称为是泛非造山运动。它记录了一个长期的造山演化历史,经历了从大洋俯冲、岛弧形成及弧后的岩浆作用到大陆板块碰撞地体的拼合,再到新生地壳的逃逸构造、走滑剪切、张性断裂一系列的构造演化过程。这个演化可以分为四个阶段:(1)洋盆形成阶段(870~800 Ma);(2)洋壳俯冲阶段(800~670 Ma);(3)造山阶段(750~550 Ma);(4)后造山阶段(550 Ma~三叠纪),其中后三个阶段都有金的富集成矿作用。洋壳俯冲阶段的金矿化主要赋存在Algoma型含铁建造层(BIF)、凝灰质变质碎屑岩,以及火山成因的块状硫化物矿床内。造山阶段的主要金矿化类型为含金石英-碳酸盐脉状金矿化、与斑岩铜矿化有关的金矿化,以及与辉长岩类岩体有关的含金石英脉状矿化。与后造山阶段有关的金矿化以少量浸染状、网脉状并伴有Sn-W-Ta-Nb矿化的石英脉为特征。目前在ANS中发现了大量金矿床或矿点,它们具有各种不同的成因类型。根据构造背景及赋矿围岩,ANS原生金矿化可以划分为三类:(1)与火山沉积序列有关的金矿化,包括VMS型、浅成热液型;(2)空间分布上与碳酸盐化蛇绿岩带相关的金矿化;(3)与后造山或造山晚期闪长岩-花岗岩岩体或次火山岩有关的金矿化。     

早古生代古亚洲洋俯冲作用:来自新疆哈尔里克侵入岩的锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素证据

新疆哈尔里克造山带的形成时间(早古生代/晚古生代)及其构造属性(岛弧/弧后盆地)一直是有争议的问题。本文选择位于哈尔里克带内的奥尔达乌台克侵入体,对其成因及所揭示的地质意义进行了探讨。奥尔达乌台克岩体由一套成份连续的岩石组合构成,包括辉长岩、辉长闪长岩、闪长岩和花岗闪长岩。对闪长岩及其内部暗色包体进行的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示两者同时形成于~450Ma,为晚奥陶世岩浆活动的产物。岩石学和地球化学证据反映奥尔达乌台克岩体普遍具有富H2O、高fO2的湿岩浆性质,富集LREE、Sr、Ba等大离子亲石元素(LILE)而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),与典型的岛弧岩浆岩类似。高放射成因Nd(εNd(t)=+4.4~+5.9)和低初始Sr(0.7032~0.7044)同位素组成表明偏基性的岩浆很可能起源于年轻的俯冲带岩石圈地幔,生成的镁铁质岩浆一部分与壳源长英质熔体发生混合形成各类岩浆,另一部分则是经历演化后(分离结晶)直接添加到地壳中。因此,壳幔岩浆混合作用和幔源物质的直接加入是古亚洲洋俯冲阶段陆壳增生的两种主要方式。Sr-Nd同位素模拟排除了区内存在古老前寒武纪陆壳的可能,陆壳主体应该是年轻的古生代大洋岛弧和洋壳。哈尔里克早古生代岛弧的确立改变了该带是泥盆纪岛弧或弧后盆地的原有认识,将古亚洲洋俯冲作用的时间追溯至奥陶纪。     

温度、浓度对流体中氟钛络合物水解的影响:对深部地质过程中钛元素活动的制约

Ti是自然界中丰度最高的高场强元素(HFSE),其主要赋存矿物——金红石的溶解度决定了俯冲带HFSE的活动与循环。而富氟流体被认为是影响Ti等HFSE能否活化、迁移的重要因素。本文对不同浓度的氟钛络合物(K2Ti F6)在100MPa压力和200~500℃温度下的稳定性进行了研究,结果显示其在热液条件下发生显著水解,水解程度与温度和初始浓度密切相关,即温度越高、初始浓度越低,则水解程度越剧烈。对实验数据进行拟合,首次获得了K2Ti F6的表观水解常数与温度的关系式:-ln K=(8972±788)/T-(4.16428±1.40362),其中获得的热力学参数为:ΔrHΘ=74.59±6.55k J/mol,ΔrSΘ=34.62±11.67J/(mol·K)。同时,运用上述获得的关系式将温度推广到俯冲带条件,计算了金红石溶解度和流体中Ti的最大迁移量之间的关系。结果显示,当金红石的溶解度大于1000μg/m L时,富F流体能有效迁移的Ti大于1μg/m L;随着金红石溶解度的增加,Ti的有效迁移百分比也逐渐增大,但俯冲流体中Ti的最大迁移量可能不超过6700μg/m L,比之前的预计要低得多。本文的研究证实了富F流体能最大程度活化并迁移Ti等HFSE。其中,对于岩浆-热液体系而言,F主要通过在岩浆中预富集,然后再大量分配进入晚期流体中而形成富F流体;对于俯冲带而言,多硅白云母的脱水或热解是形成富F流体/超临界流体的有效途径。     

中国的板块构造区划

20世纪60年代板块构造学说传入中国,为广大地学工作者所接受并应用于相关的地质工作中。在新一代地质志的研究中,以板块学说为主导,已经成为共识。从板块构造来认识,板块的组成包括其核心及边缘。其核心为克拉通,由稳定的陆块组成;边缘包含了不同的活动大陆边缘和被动大陆边缘。边缘在后期板块汇聚的过程中,常由汇聚或碰撞等不同方式而成为不同的造山带。板块之间具有不同形式的汇聚带,其中主要是地壳对接消减带。在地球发展历史的过程中,不同时期的板块构造格局常有很大的变化。因此,本文以古生代的构造格架为主,探讨对中国大陆进行板块构造区划中的一些相关问题,并对全国的区划提出了一个初步方案。此方案将全国划分为7个I级单元(板块),30个II级单元(克拉通和造山带)以及103个III级单元。     

钦-杭结合带在中生代构造转折事件以前的板块构造机制

钦州湾—杭州湾结合带是位于扬子与华夏两大古陆块中间的巨型构造结合带,在演化成西太平洋活动大陆边缘之前,经历了多期次的构造-岩浆事件。扬子和华夏板块于新元古代通过四堡造山运动(1 000~880 Ma)沿江山—绍兴断裂,经赣东北、湘中至钦州湾地区发生碰撞-拼合事件,拼合界线大致位于钦州湾—杭州湾结合带内,形成"两陆夹一盆"的主要格局。后碰撞过程经历了造山后岩浆活动和大陆拉张裂解两个过程,在结合带形成广阔的拉张盆地,加里东期(460~410 Ma)以及印支期(250~200 Ma)发生的碰撞-拼合事件导致扬子和华夏地块多次再造,引发强烈的构造-岩浆活动,并形成了华南统一的沉积环境。受西太平洋板块俯冲影响,华南地区中生代构造转折事件(125~140 Ma)使华南地区主要构造背景由碰撞挤压调整为岩石圈减薄,成为华南最重要的岩浆活动和成矿期。根据内部结构的不均一性和演化历史差异,钦州湾—杭州湾结合带可分为北段、中段和南段3段。其中,中段与传统南岭大体一致;北段为南岭以北地区,即绍兴—江山—萍乡一带;南段为南岭以南地区,大致与云开隆起—十万大山盆地相当。年代学和地球化学研究显示,在云开地块西缘的一系列变质基性岩、超基性岩和变质基性火山岩形成于新元古代洋中脊(MORB)或者岛弧(ITA)特征的构造环境,最近在岑溪一带发现形成于加里东期(441 Ma)的变质火山岩同样具有MORB型地球化学特征。在十万大山两侧发现早中生代的酸性火山岩和流纹岩具有典型岛弧型火山岩地球化学特征。可见结合带南段曾经存在古老洋壳,先后经历了新元古代、加里东期和印支期的碰撞造山事件,与北段演化历史具有一致性。     

西准噶尔谢米斯台山西缘火山岩岩石地球化学特征及其地质意义

为探讨西准噶尔谢米斯台山西缘新发现的中志留世火山岩的岩石属性和地质特征,对其进行岩石地球化学研究。分析结果显示,岩石以富Si、Sr、Ba为特征且具有较高的Mg#(55~75)、Sr/Y(28~59)和Ba/La(17.52~49.88)值,K/Na值0.33~0.66,大离子亲石元素(LILE)相对富集,高场强元素(HFSE)相对亏损,其中Nb、Ta、Ti强烈亏损,具有轻微的负铕异常(δEu=0.84~0.99)。上述特征显示其类似日本中新世Setouchi火山岩带中的赞岐岩。结合其他研究,推测该火山岩可能为受俯冲板片熔体交代的地幔源区部分熔融的产物,它与区内相近时期埃达克岩等的共生组合意味着西准北部在中志留世—早泥盆世曾受到热的洋壳俯冲机制的影响,为进一步认识博什库尔-成吉斯岩浆弧的性质及构造演化提供了新的证据。