大别造山带周缘盆地发育及其对碰撞造山过程的指示

大别造山带中生代构造演化是国内外高度关注的热点问题之一, 尤其是周缘中生代沉积盆地如何记录这一经历了强烈俯冲消减和巨量剥蚀的造山带构造演化更为引人瞩目. 近年来, 通过周缘盆地沉积学分析, 并结合构造变形研究, 认为大别造山带南北边缘从晚三叠世至早白垩世遭受挤压逆冲, 从而控制外缘前陆盆地发育, 而其核部自侏罗纪至早白垩世逐步发生伸展变形、穹隆和裂陷, 直至在晚白垩世之后造山带全面塌陷, 总体上造山带呈现出长时期的挤压逆冲, 伸展自核部向边缘不断扩展、增强, 挤压与伸展在地壳尺度上并存(J-K₁)的构造演化特征; 大别造山带核部超高压变质岩揭顶年代自东向西依次为早侏罗世至晚侏罗世, 其剥露深度从西至东不断加大; 造山带剥露的深层次轴部变质杂岩为北侧合肥盆地提供主要物源, 而南侧中扬子盆地的物源可能主要来自于造山带南部盖层岩石及现已被逆冲掩盖的、并与勉略缝合带相关的地层. 动力学分析表明, 华北与华南板块之间受沿商丹和勉略缝合带拼合碰撞作用及其之后的江南褶皱逆冲带自南东向北西推进、华北板块南缘沿秦岭北界断裂向南的陆内俯冲的叠加影响, 导致大别造山带逆冲增厚及之后的核部重力扩展、均衡隆升, 从而导致高压/超高压变质岩多期剥露. 未来从周缘沉积盆地揭示大别造山带造山过程方面的研究应强调进一步探索勉略缝合带的东延、大别造山带高压/超高压变质地体对华南北缘不同地质单元和盆地的掩盖及盆地同沉积期源区构造面貌及其东西延展、大别造山带盖层和基底岩石的巨量剥蚀及其流向、恢复大别造山带内部俯冲消减和被剥蚀的构造单元等.     

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。     

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.     

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.     

华夏南部可能存在Grenville期造山作用:来自基底变质岩中锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素信息

对华夏地块南部粤中增城和赣南鹤仔3个基底变质岩的地球化学和碎屑锆石年代学研究表明, 它们的原岩都是形成于晚新元古代的沉积岩. 3个变质沉积岩都主要由新元古代早期(1.0~0.9 Ga)的碎屑物质组成, 并混有少量中元古代和新元古代中晚期(0.8~0.6 Ga)的碎屑物, 说明沉积物主要来源于一个遭受过Gondwana大陆聚合事件影响的Grenville期造山带. 碎屑锆石的Hf同位素成分显示这些Grenville期锆石可能是造山旋回早期形成的弧与古老大陆碰撞产生的岩浆结晶的. 结合华夏地块其他地区~1.0 Ga年龄锆石的分布及形态学特征, 本文认为华夏地块的南缘很可能曾经存在或者极其靠近一个Grenville期的造山带. 而这期造山作用的时代与东印度以及东南极的Grenville造山带一致, 且同样受到Gondwana大陆聚合事件的影响. 因此, 从Rodinia超大陆裂解到Gondwana超大陆聚合期间, 华南地块很可能位于澳大利亚西部而与东印度和东南极相邻.     

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.     

塔里木盆地北缘的深部结构

拜城-大柴旦人工地震宽角反射/折射剖面穿过了塔里木盆地北缘的库车坳陷和塔北隆起两个构造单元. 利用该剖面上的拜城、库车、轮台和库尔勒4个爆炸点的地震资料, 通过二维横向非均匀介质条件下的射线追踪与理论地震图计算, 获得了塔里木盆地北缘地壳与上地幔顶部的二维速度结构与构造. 结果表明, 库车坳陷与塔北隆起的地壳分层具有统一性, 但界面深度、地壳厚度以及速度分布沿剖面变化明显, 其中地壳厚度的变化主要体现在中地壳与下地壳. 在库车坳陷的拜城以及塔北隆起的轮台爆炸点附近莫霍面抬升, 使地壳分别减薄为42和47 km. 地壳最厚处是库车坳陷与塔北隆起的转换部位, 地壳厚度达52 km. 此处的上、下地壳内分别发育壳内速度异常体, 其中上地壳表现为高速异常, 下地壳发育低速异常体, 它们几乎分布在同一垂线上, 相应位置的盖层较厚. 根据地壳的速度结构与构造, 可将剖面划分为库车坳陷、塔北隆起和两者之间的过渡带3个部分, 每一部分都有自己独特的速度变化特点、基底结构形式和深浅部构造关系. 塔里木盆地北缘地壳与上地幔顶部速度结构与构造在东西向的差异可能意味着塔里木盆地向天山造山带俯冲消减的速度和强度的不同, 引起天山造山带的构造分段.     

北山造山带南部片麻岩和花岗闪长岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素:中元古代的岩浆作用与地壳生长

前寒武纪古老基底的分布及其构造归属是理解和认识中亚造山带基本构造格架和地壳生长的关键问题.本文报道了中亚南缘北山造山带南部黑云斜长片麻岩和花岗闪长岩的LA-ICPMS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析结果.所研究的片麻岩中岩浆结晶锆石给出了1408±4 Ma的原岩形成年龄,揭示了北山造山带南部存在中元古代的古老基底岩石.这些岩浆结晶锆石具有正且高的Hf(t)值(4.1~9.9),其Hf模式年龄(1.50~1.72 Ga)与其结晶年龄接近,反映了片麻岩原岩岩浆可能来自亏损地幔或新生地壳,即北山造山带南部存在中元古代(~1.4Ga)的地壳新生事件.同时,在侵入片麻岩的花岗闪长岩中获得了257±3 Ma的岩浆结晶年龄,并获得了大量~1.4 Ga的继承岩浆锆石.这些继承锆石具有与片麻岩的岩浆锆石一致的结晶年龄和Hf同位素组成,进一步表明北山造山带南部存在中元古代老地壳.通过与敦煌地块和中天山地块前寒武纪基底已有资料的对比,我们认为北山南部古老微陆块可能与相邻的中天山地块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通.这一成果为认识中亚造山带南部的构造演化提供了新的重要信息.     

北喜马拉雅片麻岩穹窿始新世高级变质和深熔作用的厘定

厘定喜马拉雅造山带早期变质和深熔作用的时限和性质有助于理解大型碰撞造山带早期下地壳物质的物理和化学行为.雅拉香波穹窿位于北喜马拉雅穹窿的最东端,穹窿内发育3种地质产状、矿物组成和地球化学特征不同的角闪岩和多种片麻岩.SHRIMP锆石年代学测试结果表明:石榴角闪岩和黑云母花岗质片麻岩的近峰期变质作用分别发生在45.0±1.0和47.6±1.8Ma,比石榴角闪岩部分熔融的时间(43.5±1.3Ma)早2～4Ma.结合已有的研究结果,在北喜马拉雅带内,榴辉岩相变质作用发生在大约55Ma,高角闪岩相-麻粒岩相变质作用发生在45～47Ma,与增厚地壳条件下部分熔融相关的变质作用发生在43.5±1.3Ma,同时形成具有高Sr/Y比值的二云母花岗岩.位于北喜马拉雅带的高级变质岩代表了俯冲印度大陆地壳的前锋,不同位置保存的变质历史存在明显的差异.在大型碰撞造山带内,地壳缩短增厚的过程中,易熔组分可发生部分熔融,形成高Na/K比和Sr/Y比的花岗质熔体,明显不同于快速折返-减压部分熔融作用形成的熔体.     

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.     

阿尔泰造山带地幔脱气的氦同位素研究

在洋中脊和陆内拉张盆地环境中常见地幔脱气的现象,但造山带的情况较复杂.通过阿尔泰造山带不同类型岩石和矿石样品的氦同位素研究,发现岩石和矿石的~3He/~4He比值可高达 2.54 X 10~(-6)从而认为造山带同样存在地幔脱气,并且对造山带中矿床的形成具有重要意义.     

通化地区印支期花岗岩锆石U-Pb年龄及其与大别-苏鲁超高压带碰撞造山作用之间的关系

应用颗粒锆石U-Pb法, 对出露于吉林省南部通化地区的岔信子岩体、小苇沙河岩体和龙头岩体进行了侵位年代测定, 确认它们形成于印支期, 年龄为203~217 Ma. 地质与地球化学研究显示, 该时期形成的岩体主要包括石英闪长岩和花岗岩两大岩石类型, 前者来自于基性下地壳或者岩石圈地幔的部分熔融; 而后者来源于加厚地壳的部分熔融, 且岩浆源区存在石榴石残留相. 尽管上述两类岩石的源区不同, 但它们具有完全一致的形成年龄. 由于这些花岗岩与北侧兴蒙-吉黑造山带中的同期岩石性质差别较大, 而其年代仅比大别-苏鲁超高压变质作用的年代晚10~20 Ma左右, 与超高压变质岩的第1次快速折返和碰撞后花岗岩的年代一致, 推测其形成应与大别-苏鲁超高压碰撞造山带作用有关.     

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。     

八布蛇绿岩突厥型造山带

我国南方由扬子、华夏陆块及其间的碰撞造山带组成,传统上认为两者经加里东运动拼合以后,从晚古生代起成为新的华南地台并开始了统一的演化历程.许靖华等人[1]根据与阿尔卑斯、阿帕拉契亚等造山带变形图式的对比,从80年代初起著文提出不同意见,他们1987年文章的题目“是华南造山带而不是华南地台”就表明了自己的观点.经过10余年的实践,在有关华南晚古生代构造性质的认识方面已取得若干重要进展,主要包括:吴浩若等人[2]根据广西自晚泥盆到晚二叠世的暗色薄层硅质岩连续剖面时限长而厚度小、与锰、镍、钴质沉积共生而不见陆源碎屑岩、所含放…     

中国北方造山带造山后花岗岩的同位素特点与地壳生长意义

近几年来,造山带研究取得显著进展,特别是造山后伸展作用问题引起众多学者的注意.目前的研究表明,横亘于我国北方新疆、内蒙至东北的中国北方造山带,具有与其它造山带明显不同的特点,特别是造山后花岗岩极为发育.然而,对北方造山带中花岗岩的成因及其与地壳增生的关系问题一直缺乏明确的认识.近几年来所进行的同位素地球化学工作揭示出,本区的造山后花岗岩具有十分独特的特点,反映出其与构造发展和地壳增生的特有关系.本文将根据作者所得的最新资料,结合前人的工作,阐述该花岗岩形成的地壳增生意义.1 研究方法本文所引用的资料主要来自近几年在法国雷恩第一大学地球化学与地质年代学实验室所测定的结果,Ph和部分Sr,Nd同位素见文献[2～6]Sr,Nd同位素测定程序参见文献[7].其中~(87)Sr/~(86)Sr比值采用~(86)Sr/~(88)Sr=0.1194进行标准化,最近一次对标准样NBS-987的7次测定结果是~(87)Sr/~(86)Sr=0.710259±6.~(143)Nd/~(144)Nd比值采用~(146)Nd/~(144)Nd=0.7219进行标准化,并按~(143)Nd/~(144)Nd=0.511964进行校正,对标准样Ames的6次测定结果是~(143)Nd/~(144)Nd=0.511958±7.文中涉及的有关符号及其定义如下:     

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.     

苏鲁造山带西北缘五莲花岗岩中锆石U-Pb年龄及其地质意义

苏鲁造山带西北缘五莲杂岩带中产有绿片岩相浅变质杂岩组合.对其中3个代表性花岗岩体进行了锆石U-Pb年龄测定,得到的谐和年龄分别为672±4,742±9和747±14 Ma,证明这些花岗岩为新元古代岩浆活动的产物.由此可见,这些五莲花岗岩是新元古代时期侵位于扬子板块北缘的侵入岩,与大别山北麓的卢镇关岩浆杂岩相对应,都是三叠纪扬子板块俯冲过程中刮削下来的构造岩片,隶属于大陆板块俯冲构造加积楔的一部分.新元古代岩浆岩在五莲地区的产出说明,苏鲁造山带的板块缝合带位于五莲杂岩带的北侧,因此其位置在五莲断裂以北.     

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.     

聂拉木地区喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀事件及其构造-气候耦合意义

喜马拉雅造山带是全球构造与气候相互作用最为强烈的地区,是探讨构造与气候耦合及其对地貌塑造作用的天然实验室.研究区域在聂拉木地区长约45 km、横穿大喜马拉雅结晶岩系(GHC)的剖面上,并进行系统的磷灰石裂变径迹(AFT)年代学测试.AFT年龄分为两组:一组位于聂拉木县城以北,年龄15~6 Ma,拟合的高程-年龄直线具有极缓斜率(0.05),计算得出0.27 mm/a的缓慢剥蚀速率;另一组位于聂拉木以南,年龄约3~1 Ma,高程-年龄斜率为0.78,剥蚀速率为1.32 mm/a.两组年龄均与海拔高度正相关,且两组拟合线的转折点正好位于聂拉木县城附近河流切割裂变点上.结合热构造模型,认为两组AFT年龄代表GHC所经历的两期不同剥蚀历史:中新世中晚期(15~6 Ma)冷却年龄记录的是地形平缓的GHC北部早期缓慢剥蚀,上新世以来(约3~1 Ma)冷却年龄对应于地形陡峻的GHC南部晚期快速剥蚀;两段间剥蚀速率为突变关系,后期的剥蚀速率比前期快近5倍,拟合的年龄-高程斜率相差13倍.上新世以来冷却剥蚀速率陡增事件遍及喜马拉雅造山带,4~3 Ma以来全球气候剧变、亚洲季风明显增强,实测剖面上后期快速剥蚀区段与区域年降水量高度耦合,而此时大规模断层活动在造山带表现的并不明显,所以,以降水为代表的气候作用可能是造成喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀的主要原因之一.     

西秦岭甘肃温泉钼矿床成矿地质事件及其成矿构造背景

温泉钼矿床是一个与三叠纪花岗岩有关的斑岩型钼矿床. 温泉岩体地球化学特征上富集LILE和LREE, 贫化HFSE, 较岛弧火山岩有明显高的碱(K₂O+Na₂O)和Sr, Ba含量, 与高钾钙碱性系列的后碰撞花岗岩相似. 温泉岩体的常量元素、微量元素、稀土元素及年代学资料显示, 它们是在陆-陆挤压碰撞向伸展转化地球动力学条件下, 由富集的岩石圈地幔发生部分熔融产生的基性岩浆和其所诱发的加厚下地壳部分熔融形成的酸性岩浆混合的产物. 5件辉钼矿的Re-Os同位素定年结果显示, 辉钼矿Re-Os模式年龄在(212.7 ± 2.6)?(215.1 ± 2.6) Ma之间, 其加权平均值(214.1 ± 1.1) Ma, 由ISOPLOT程序获得的等时线年龄为(214.4 ± 7.1) Ma. 该年龄与前人报道的温泉岩体的K-Ar年龄(223~226 Ma)和SHRIMP U-Pb锆石年龄((223 ± 7) Ma)在误差范围内相近但偏晚, 反映Mo矿化主要发生在岩浆侵入-成岩的晚期阶段, 成岩成矿发生于华北与华南板块全面对接后秦岭造山带构造体制由碰撞到后碰撞的转折阶段, 并与南秦岭的变质变形、勉-略洋盆闭合及大别-苏鲁超高压岩石板片折返这一统一地质事件相对应. 中三叠世华北和华南发生大规模陆-陆碰撞并导致地壳明显增厚或俯冲板片折返, 印支晚期构造体制进入由碰撞到碰撞造山后伸展的转折阶段, 地幔软流圈物质上涌并底侵于下地壳底部而诱发的下地壳物质的部分熔融形成富Mo的花岗质岩浆, 岩浆冷凝分异出的成矿流体使成矿元素Mo富集成矿. 秦岭造山带的斑岩钼矿床主要形成于2个时期, 即220 Ma 左右和140 Ma 左右, 这两个成矿作用均发生于从挤压到伸展转变的构造环境, 但是它们发生在秦岭造山带不同的构造演化阶段. 温泉钼矿床的发现, 表明西秦岭三叠纪构造岩浆岩带是秦岭造山带又一重要的Mo矿化有利地带, 对西秦岭三叠纪花岗岩的含矿性评价研究应当引起今后重视.