喜玛拉雅平行于造山带伸展——是垮塌的标志还是挤压隆升过程的产物?

喜玛拉雅造山带内普遍发育垂直于造山带的伸展构造，曲松、普兰、洛扎、聂拉木和亚东等地的研究表明它们代表平行于造山带的伸展，伸展形成的盆地内发育与伸展同期的垂直于造山带的挤压构造，伸展构造的形成时代为１６～１３Ｍａ，与整个东南亚强烈挤压期一致，所以它们是造山期同收缩伸展，伸展期的主导构造运动为挤压和隆升，伸展构造是造山带应变分解所致，而不是高原下降的标志。     

中新世中期喜马拉雅造山带构造体制的转换

喜马拉雅造山过程中存在多期构造体制转换,理清各期构造转换的时代和地球动力学成因对研究喜马拉雅造山带的构造演化具有重要意义.藏南吉隆地区大喜马拉雅发育一复杂变形的淡色花岗岩脉,其现今形态呈轴面北倾的不对称褶皱分布于围岩黑云斜长片麻岩中,构造恢复显示其记录了两期不同构造体制下的变形作用——早期上盘向北的伸展和后期向南的逆冲缩短,暗示了喜马拉雅造山带由南北向伸展向南北向挤压的构造体制转换.锆石La-ICP-MS测年结果显示,淡色花岗岩侵位于21.03～18.7Ma,结合构造分析,吉隆地区喜马拉雅造山带的构造转换发生于18.7Ma之后.吉隆及其他地区藏南拆离系(STDS)和南北向裂谷(NSTR)的测年数据表明,喜马拉雅造山带在19～13Ma处于构造体制转换时期,其构造体制由南北向伸展转换为南北向挤压;该构造体制转换可能受印度-欧亚板块的汇聚速率控制,汇聚速率较快时,发生南北向挤压,表现为逆冲、褶皱和NSTR的发育;汇聚速率较慢时,发生南北向伸展,表现为STDS的伸展滑脱.     

大别山造山带与合肥盆地的构造耦合

对大别山造山带和合肥盆地的地质、地球物理、地球化学综合研究表明，大别山造山带是中生代碰撞造山作用的产物，合舅地是这一造山带隆起时开始形成的，经历了凹陷－断陷－构造反转３个阶段，造山带的“去根”过程与地幔上涌控制着大别山的隆起和合肥盆地的发育。     

大陆造山过程的多期演化: 以西大别为例

大陆碰撞造山带的形成和演化是汇聚板块边缘的重要特征, 其形成和演化大多经历了复杂的过程. 以西大别为例, 利用锆石成因矿物学、U-Pb年龄和Hf同位素组成特点等, 结合区域地质情况, 对造山带的多期演化提供了较为重要的制约. 结果得到, 浒湾地区洋壳的形成时间约为400~430 Ma, 稍晚于北秦岭与华北的碰撞时间, 可能是碰撞后扬子板块北缘伸展作用形成的边缘盆地. 浒湾地区榴辉岩相变质作用峰期发生在约310 Ma的石炭纪, 浒湾地区洋壳初始抬升时间约为270 Ma. 新县和红安地区榴辉岩的原岩时代和性质与大别-苏鲁其他地体一致, 超高压变质作用也发生在中三叠纪, 并经历了多阶段的抬升作用过程, 应该是大别-苏鲁造山带的西延部分. 因此, 秦岭-大别-苏鲁地区是一个典型的多阶段复合型造山带, 其聚合过程可能持续了200 Ma以上.     

郯庐断裂带同造山走滑运动的40Ar/39Ar年代学证据

大别造山带东缘的郯庐断裂带, 具有两期左旋走滑韧性剪切带. 最近从3处早期韧性剪切带糜棱岩中, 获得了3个白云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄, 分别为192.5±0.7, 189.7±0.6, 188.7±0.7 Ma, 认为代表了早期左旋走滑变形的冷却年龄. 这表明郯庐断裂带的左行平移起源于华北、华南板块沿大别-苏鲁造山带碰撞造山过程的后期, 属于同造山走滑构造. 而其在早白垩世滨太平洋构造活动时又被利用而再次发生左行平移. 认为该断裂带在造山期可能是以转换断层型式出现的.     

大别造山带深部地缝合线与地表地缝合线的解耦及大陆碰撞岩石圈楔入模型: 中生代幔源岩浆岩Sr-Nd-Pb同位素证据

中国东部华北和华南陆块的中生代镁铁质岩浆岩的Nd-Pb同位素存在显著差异 华北陆块中生代幔源岩浆岩的εNd值可低至-15～-21, 206Pb/204Pb<17.9, 而华南陆块的εNd值>-10, 206Pb/204Pb>18.3. 大别造山带北部发育的中生代辉石-辉长岩的εNd值可低至-19, 206Pb/204Pb<17.3. 这说明北大别带深部岩石圈的地球化学特征与华北陆块岩石圈类似, 而不同于华南陆块. 因此, 虽然大别造山带华北与华南陆块地表地缝合线位于北大别带北侧, 但是切割中国东部的中生代深部岩石圈Nd同位素剖面显示其深部地缝合线应位于北大别带以南. 这与前人建议的郯庐断裂以东深部地缝合线南移现象是一致的, 但与华南陆块地壳向北俯冲相矛盾. 这一深部地缝合线与地表地缝合线的解耦现象可以用大陆碰撞岩石圈楔入模型来解释. 俯冲板片断离后, 两陆块的持续会聚可形成缝合带的强挤压环境, 从而导致已折返的俯冲陆壳与未折返的镁铁质下地壳及岩石圈地幔分离, 并使华北陆块下地壳及岩石圈楔入扬子陆块北缘俯冲陆壳和岩石圈地幔之间. 这一构造作用导致华南陆块原俯冲陆壳向北仰冲, 而华南陆块深部岩石圈向华北陆块下俯冲. 它是导致大别山侏罗纪超高压变质岩的第2次快速抬升和岩石圈拆离(delamination)及相应岩浆作用的重要构造机制. 大别-苏鲁造山带深部地缝合线南移也为早白垩纪沿长江中下游一带发生的大规模中生代岩浆-成矿作用创造了深部构造条件.     

塔里木盆地南缘志留-泥盆纪周缘前陆盆地

运用板块构造理论, 结合对蛇绿岩、岩浆岩和火山岩的同位素测年、地球化学组分测试、稀土元素分析, 以及地震资料解释, 对塔里木板块南缘前石炭纪构造与沉积建造进行了研究. 证实震旦-寒武纪塔里木板块南缘存在拉张构造下的昆仑洋盆; 随后的碰撞造山在塔里木南缘形成周缘前陆盆地, 上志留统至泥盆系的磨拉石相沉积体系叠置在震旦至中志留统被动陆缘的复理石相沉积体系之上, 构成前陆盆地的二元结构. 同时, 在野外地质和地震资料解释基础上, 识别出了志留至泥盆系地层南厚北薄的箕状沉积特征和前陆冲断带内残存的前石炭纪逆冲挤压构造, 进一步证实了塔里木盆地南缘志留至泥盆纪周缘前陆盆地的存在.     

大别山碰撞造山带基本结构

碰撞造山带理论和模式已成为大陆动力学研究的热点, 大别山造山带是我国南北地块的接合带,以其诸多特色,尤其暴露造山带根带极难得的剖面,吸引了众多的国内外地质学家,然而,目前对大别造山带的碰撞过程,造山带结构及深部地质了解甚少,1991年由地质矿产部第一综合物探大队实测的安徽六安-江西瑞昌大地电磁测深剖面,成为第一条横穿大别造山带的地球物理剖面,提供许多深部信息,对已有造山带地质模型予以检验。     

大别-苏鲁造山带碰撞后的岩石圈拆离

应用地质、各市地球化学及地球物理3个方面已有的研究结果，探讨大别-苏鲁造山带碰撞后岩石圈撤拆离发生的可能性及发生时代，大别山超高压变质（UHPM）岩第1次快速冷却时代（226～219Ma）与秦岭-苏鲁地区同碰撞花岗岩年龄（220～205Ma）的一致性，说明UHPM岩石第1次快速抬升与俯冲板块断离有关，因此它们的第2次快速抬升（180～170Ma）需要碰撞后的岩石圈拆离，同时导致大别山170Ma左右的岩浆事件，此外，早白垩世（130～110Ma）大别山穹隆的迅速隆升及相对应的大规模岩浆事件也需要另外一次岩石圈拆离，碰撞后幔源镁铁-超镁铁岩侵入体的同位素年代学及相互关系的研究表明，大别-苏鲁造山带碰撞后的早白垩世大规模岩浆事件源于深部软流圈地幔上涌，辉石-辉长岩随MgO降低，SiO2也下降的分离结晶演化趋势，及典型的下地壳地球化学特征表明，这一幔源岩浆在侵入地壳之前曾经历过岩浆的板底垫托（underplating）过程及与下地壳相互作用，岩石圈拆离可能是引发造山带碰撞后地幔上涌及岩浆板底垫托事件的原因，大别-苏鲁造山带的地震层析结果显示，大别山南北两侧岩石圈均已显著减薄，除合肥盆地靠近郯庐断裂部分的岩石圈减薄可能与新生代玄武岩事件有关系外，因为大别山缺乏新生代玄武岩事件，大别山区的岩石圈减薄可能主要是岩石圈拆离造成的，此外，在40km处该带普遍存在一薄的低速层，以及该带白垩纪存在盆地 穹隆 盆地的耦合关系，均显示了该造山带两侧曾发生了岩石圈拆离和岩浆板底垫托作用。     

超高压变质与大陆碰撞研究进展: 以大别-苏鲁造山带为例

大陆深俯冲研究已经成为21世纪发展板块构造理论的前沿和核心课题. 大别-苏鲁造山带出露有世界上最大的超高压变质构造单元, 地球科学家以此作为天然实验室, 在超高压变质和大陆碰撞的一些重要领域取得了国际上有影响力的系列成果. 本文概括了其中12个方面的突出进展, 主要包括超高压变质岩的空间分布范围、超高压变质作用的年龄、超高压变质作用的持续时间、深俯冲陆壳的原岩性质、大陆碰撞过程中的俯冲侵蚀和地壳拆离、大陆地壳俯冲的可能深度、大陆俯冲带深部流体活动、大陆碰撞过程中的部分熔融、大陆俯冲带深部元素活动性、俯冲大陆地壳物质再循环、碰撞后岩浆作用的地球动力学机制、碰撞造山带岩石圈结构等. 对今后研究的问题和方向也提出了建议.     

超高压变质作用：地球科学的新热点

超高压质作用是变质压力达2.5Gpa 以上的超深变质作用。以出现柯石英、金刚石等超高压变质矿物为标志。我国大别苏鲁是世界上出露最好、延伸最长的超高压变质带。代表中晚三叠纪扬子陆块向中朝陆块深俯冲过程中巨量陆壳物质曾经进入地幔深度达150Km.超高压变质的形成和折返、隆升岩石记录的精细研究，可以获得变质的PT轨迹，进而重塑“先挤压、后拉张”的构造演化模型。超高压变质作用的研究为板块构造理论在大陆的应用，展开新前景，已经成为地球科学的新热点之一。     

大陆俯冲带壳幔相互作用的碰撞后镁铁质岩浆岩记录

对大别-苏鲁造山带和华北陆块东南缘中生代碰撞后镁铁质岩浆岩进行详细的同位素年代学和地球化学研究,结果显示出弧型微量元素分布特征、富集的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成和异常的锆石18O值.尤其特别的是,大别造山带部分镁铁质岩浆岩具有低的锆石18O值并含有新元古代和三叠纪U-Pb年龄的残留锆石,这是区分俯冲华南陆块与上覆华北陆块的鉴定性特征.这些特征指示它们来源于造山带岩石圈地幔的部分熔融.在三叠纪大陆碰撞过程中,来源于俯冲华南陆壳的长英质熔体与上覆华北岩石圈地幔橄榄岩反应,形成了富集的造山带岩石圈地幔.根据某些特定的微量元素比值如Ba/Th,Sr/Rb和(La/Yb)N等,可以厘定出卷入大陆俯冲隧道壳幔相互作用的陆壳物质既有俯冲陆壳基底,也有上覆沉积盖层.因此,碰撞造山带以及上覆陆块边缘的碰撞后镁铁质岩浆岩为大陆俯冲带壳幔相互作用提供了岩石学和地球化学记录.     

山盆耦合的一种重要形式: 造山带及其侧陆盆地

造山作用以及由此引发的气候变化可形成两类河流系统, 一是垂直于造山带流动的横向河流, 二是平行于造山带流动的纵向河流, 它们分别将沉积物卸载于前陆盆地和侧陆盆地中. 侧陆盆地不仅比前陆盆地演化历史长, 而且可保存较完整的沉积记录. 新生代发源于青藏高原的河流以纵向河流为主, 由此形成了一系列侧陆盆地. 位于祁连山东、西两侧的兰州盆地和疏勒河冲积扇的演化与青藏高原新生代隆升、构造变形以及气候演化是耦合的. 造山作用和侧陆盆地沉积之间的耦合关系也广泛发生在前新生代, 其中以秦岭造山带与松潘-甘孜三叠纪深海复理石侧陆盆地之间的耦合最具特色. 造山带、侧陆盆地以及将两者联系在一起的纵向河流间的耦合关系是大陆动力学过程的一个重要环节.     

特提斯构造带的演化和北缘盆地群形成及塔里木天然气勘探远景

通过对特提斯造山带的特征分析, 认为特提斯造山带经历了二叠纪至晚三叠世的新特提斯洋的扩张与古特提斯洋的关闭、侏罗纪至老第三纪早期新特提斯洋的俯冲消亡与印藏碰撞、老第三纪晚期以来阿拉伯板块的碰撞与持续的印藏陆-陆俯冲作用3个演化阶段. 结合特提斯造山带演化和北缘盆地群的特征, 认为北缘盆地群的沉积特征、构造特征及盆地类型都受到特提斯造山带形成和演化及特提斯洋海侵的控制; 北缘盆地群的演化可以分为晚二叠世至三叠纪的弧后前陆盆地发育阶段、侏罗纪至老第三纪早期的弧后伸展断陷和拗陷盆地阶段与老第三纪晚期以来的再生前陆盆地. 特提斯北缘盆地群是世界上重要的巨型天然气聚集区, 塔里木盆地是该聚集区的一部分.     

东昆仑造山带早古生代变质峰期和逆冲构造

都兰县南部东昆中断裂带北侧的岛弧型变质火山岩系,变质程度自南而北从高绿片岩相增至绿帘角闪岩相,早期发育高角度逆冲变形,晚期受低角度走滑变形改造,变质顶峰与逆冲构造同步.变火山岩单颗粒锆石U-Pb年龄为（448±4）Ma.高角度逆冲变形带变质角闪石和白云母的40Ar-39Ar年龄分别为427±4和408Ma.上述年代学结果较为精确地限定了东昆仑造山带东段早古生代火山盆地关闭的构造年代,逆冲构造岩片的冷却速率约为9℃/Ma.     

大别山腹地浅变质岩层中富硅凝灰岩Ar-Ar年龄及其地质意义

大别-苏鲁造山带内部出露的浅变质岩与超高压变质围岩之间的成因关系是研究大陆板块俯冲过程中地壳拆离的重要对象之一. 本文通过对大别山岳西县菖蒲地区产于超高压带内浅变质岩层中富硅凝灰岩进行40Ar/39Ar定年, 得到与超高压变质火成岩原岩一致的两组新元古代年龄. 一组Ar-Ar坪年龄为784.4±2.0 Ma, 等时线年龄为785.0±4.7 Ma; 另一组坪年龄为770.9±2.0 Ma, 等时年龄为769.5±3.1 Ma. 由于火山岩Ar-Ar同位素体系具有低的扩散封闭温度, 这些新元古代Ar-Ar年龄的保存说明, 浅变质火山岩未受到三叠纪超高压变质事件的明显影响, 因此在扬子板块向华北板块俯冲过程中并未发生深俯冲, 而是大陆板块俯冲过程中盖层与基底之间发生拆离后被刮削下来的构造残片. 浅变质岩与超高压变质岩之间的共存指示, 深俯冲岩片折返过程能够导致构造混杂现象.     

发展板块构造: 从洋壳俯冲到大陆碰撞

大陆地壳深俯冲与超高压变质的研究不仅带动了中国固体地球科学的发展, 而且为发展板块构造理论提供了契机. 根据俯冲地壳的性质, 已经认识到俯冲和碰撞分别以两种类型出现. 就地壳俯冲来说, 存在洋壳俯冲型(例如太平洋周边)和陆壳俯冲型(例如阿尔卑斯造山带). 就大陆碰撞来说, 则存在弧-陆碰撞型(例如喜马拉雅和青藏造山带)和陆-陆碰撞型(例如大别-苏鲁造山带). 大陆俯冲带深部化学变化与差异折返、洋壳俯冲与陆壳俯冲之间的时空转换, 将是今后一个时期大陆动力学研究的重点.     

东昆仑造山带早古生代变质峰期和逆冲构造变形年代的精确限定

都兰县南部东昆中断裂带北侧的岛弧型变质火山岩系, 变质程度自南而北从高绿片岩相增至绿帘角闪岩相, 早期发育高角度逆冲变形, 晚期受低角度走滑变形改造, 变质顶峰与逆冲构造同步. 变火山岩单颗粒锆石U-Pb年龄为(448±4) Ma. 高角度逆冲变形带变质角闪石和白云母的40Ar-39Ar年龄分别为427±4和408 Ma. 上述年代学结果较为精确地限定了东昆仑造山带东段早古生代火山盆地关闭的构造年代, 逆冲构造岩片的冷却速率约为9℃/Ma.     

合肥盆地花岗岩砾石的同位素年代学示踪

通过对金寨县三尖铺组和凤凰台组沉积剖面中花岗岩砾石岩石化学和同位素年代学分析证明，作为合肥盆地主要物源区的大别山或北淮阳地区原始存在同碰撞造山后的花岗岩。砾石样品锆石U－pb不一致性下交点年龄为214Ma左右、白云母^40Ar/^39Ar年龄为196Ma左右、钾长石K－Ar年龄为181Ma左右。前者可能为花岗岩的成岩年龄，后两者为试样品 中白云母和钾长石的同位素封闭年龄，而沉积剖面中大量出现花岗岩砾石的沉积岩年龄应代表了岩体剥露于地表的最小年龄值，取166Ma。由此，计算出岩体自214Ma形成后，晚三叠世至中侏罗世初期经历了早期缓慢隆升和后期快速隆升，隆升速率分别为0．08和0．4－0．3km/Ma。这些结果与大别超高压变质岩带、北淮阳逆冲带隆升时期基本一致。     

燕山地区喀喇沁变质核杂岩的构造特征与发育机制

通过详细的野外观察与岩浆岩锆石定年,重新分析了燕山构造带北侧喀喇沁变质核杂岩的变形特征与演化历史,认为其经历了晚侏罗世与早白垩世两期伸展变形,而不是过去认为的仅发育于早白垩世.该变质核杂岩起源于晚侏罗世(156~150 Ma)NE-SW向拉伸中,最初发育了向北东缓倾、上盘向北东运动的拆离韧性剪切带,其下盘也卷入了同期韧性变形,并有岩浆活动与上叠盆地伴生.在随后的149~145 Ma期间仅发生了有限的均衡隆升.早白垩世时(141~100 Ma),区内拉伸方向转变为NW-SE向,沿着变质核杂岩两侧发育了2条NE-SW走向、倾向相背的大型脆性正断层.这2条正断层外侧的上盘控制发育了早白垩世半地堑式盆地,而其间共同的下盘发生了地垒式隆升而成为伸展穹窿,使得晚侏罗世韧性伸展构造剥露到地壳浅部.在早白垩世伸展隆升中,核部杂岩由早期至晚期先后叠加了局部的韧性变形带与脆性正断层,显示为应变局限化的特征.对该变质核杂岩演化历史与发育机制的重新厘定,一方面为燕山构造带发生过晚侏罗世伸展活动与克拉通破坏提供了构造证据,另一方面也表明该带早白垩世强烈伸展活动普遍存在,代表了克拉通的峰期破坏.