国家“973”项目《大陆板块会聚边界的地幔动力学与现代地壳作用》(2003CB716500)简介

国家重点基础研究发展计划(973)项目“大陆板块会聚边界的地幔动力学与现代地壳作用”(项目编号:2003CB716500)由国家科学技术部于2003年底批准立项,2003年12月正式启动,研究时间为5年(2003年12月-2008年12月)。项目依托部门为国土资源部,项目首席科学家为中国地质科学院地质研究所国土资源部大陆动力学重点实验室许志琴院士。来自中国地质科学院地质研究所,中国地质科学院矿产资源研究所等9家国家级科研单位和高校的40余位科研骨干参加了课题的研究工作。该项目以大陆科学深钻5km样品研究为主线,阐明板块会聚边界深部三维物质的组成分布和结构构造、流体及深熔作用,含矿元素的迁移与富集规律,以及受时间制约的变质演化历史;探索板块会聚边界壳-幔作用、地幔中物质成分及相转变、地球化学循环及流变状态;揭示深部物理状态及利用钻孔验证深部地球物理探测结果:再造超高压变质岩石的形成与折返机理。探索地下流体的成因、极端条件下地下微生物的多样性及地下地壳物理作用。为新的板块会聚边界地幔动力学理论发展及探索现代深部地壳作用做出贡献。该项目体现了国家大科学工程——中国大陆科学钻探工程与地学科学前沿的结合,下设8个...     

中国科学深钻选址地球物理调查与大别-苏鲁岩石圈

本文简要地讨论了大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探选址新采集的地球物理调查剖面及相关地球物理成果。这些剖面以深反射地震及大地电磁测量为研究岩石圈构造的主要方法，结合地质资料和区域重磁平面图，分析大别—苏鲁地体的深部地质构造与岩石圈主要特征，以及大陆科学钻探靶区选择的地质地球物理依据。同时讨论了大陆科学钻探的靶区(江苏东海县)的地壳构造与地热研究结果，并将深度偏移地震剖面与先导孔岩心钻探结果进行了对比。     

中国大陆科学钻探终孔及研究进展

中国大陆科学钻探工程经过1309天的努力奋斗，于2005年1月23日，钻井终孔深度达到5118．20m。成为中国钻探技术发展的新里程碑。全面研究正在开展，在巨量物质深俯冲、超高压深俯冲与折返的精确定年、超高压岩石的原岩形成背景、上地幔流变学、地幔特殊新矿物发现、地下流体异常及地下微生物发现等方面已取得重要进展。     

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩岩相学特征与变质变形史

中国大陆科学钻探工程的实施，为超高压变质带的研究打开了新的生面，加深了对苏鲁超高压变质带的认识。从100～2000米获得的岩心的岩石学观察，得知主要岩石类型有：(1)榴辉岩及石榴辉石岩；(2)榴辉岩质片麻岩；(3)石榴橄榄岩；(4)黑云(角闪)二长片麻岩和(5)碎裂岩等。榴辉岩可分幔源和壳源两类，壳源榴辉岩在钻孔中分布较广，上部最为集中；幔源榴辉岩，包括石榴辉石岩，在空间上与超镁铁岩有密切共生关系。榴辉岩质的片麻岩是一种中酸性的超高压岩石，与壳源的榴辉岩共生，显微镜下可以追索出它们之间的结构演化关系。石榴橄榄岩以石榴单辉橄榄岩为主，是俯冲带上部地幔楔加入于俯冲板片变质而成。石榴橄榄岩中的石榴子石富镁，单斜辉石为绿辉石并常含钛斜硅镁石，说明其经过超高压变质的过程。从变质岩石的组合，面理和线理产状的差异，地震反射面和构造角砾岩带的发育，发现以1600米为界，可大致分为2个岩片。上部岩片中多金红石榴辉岩而且出现频率很高，下部岩片中多为多硅白云母榴辉岩出现频率较低。由于隆升进入中下地壳，超高压变质岩普遍发生退变质。榴辉岩的早期退变质成为具后成合晶结构的石榴角闪岩，榴辉岩质片麻岩退变质形成绿帘黑云(角闪)斜长片麻岩，变质条件为角闪岩相，它可以部分熔融或受到钾交代作用而转变为黑云角闪二长片麻岩。后期的伸展造成了局部碎裂和角砾岩带，新生矿物为绿泥石，方解石和赤铁矿、绿帘石等，属绿帘角闪岩相和绿片岩相。主孔100～2000米的超高压变质岩石组合的确定，进一步说明了巨量的地壳物质可以深俯冲进入地幔并迅速折返；超高压变质岩石记录了陆壳俯冲折返和壳幔相互作用的过程，它们是板块下覆构造和地幔动力学的信息载体。     

超高压变质作用过程中的流体-岩石相互作用——中国大陆科学钻探工程主孔（0～2050m）岩心的氧同位素证据

中国大陆科学钻探工程主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海地区。该钻孔0～2050m井段钻遇的岩石主要是榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和石榴石橄榄岩。激光原位氧同位素研究表明，变质矿物的δ^18O值具有显著的不均一性，从-6．8‰变化至 7．5‰。空间上看，从近地表至1000m深度δ^18O值逐渐降低，向更深处又逐渐升高。位于钻孔1100～1600m深度之间的正片麻岩是新元古代花岗岩体，该岩体的侵入为表壳岩与低氧同位素大气降水之间的水-岩交换作用提供了热源，并导致岩体附近的围岩发生了最强烈的水-岩蚀变，因此具有极低的氧同位素值。研究还显示，在厘米尺度内，大多数超高压变质矿物之间具有平衡的氧同位素组成，所获得的超高压峰期变质温度为700～882℃，与矿物之间的主元素交换温度计获得的结果基本相同。超高压变形与变质分异、高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物氧同位素不平衡的主要原因。研究进一步证明，超高压变质岩原岩的异常低氧同位素特征在大陆板块的俯冲与折返过程中得以较好保存，在超高压变质前期、同期和后期均没有大规模的透入性流体活动发生。与围岩呈构造接触关系的石榴石橄榄岩具有正常地幔岩的氧同位素成分，它很可能是构造侵位到俯冲带之间的地幔楔状体，并不具有与表壳岩相同的前超高压变质历史。     

科学钻探的意义及其取得的巨大成就

科学钻探是直接获得深部地质资料的技术手段，深海钻探成果证实了板块构造学说及大陆漂移学说的正确性，并且对地震起因，古气候，气象变化的具有重要意义，陆壳科学钻探发现，在地壳深部７００ｍ处有流体循环，使传统的水热矿床形成理论受到挑战。德国ＫＴＢ陆壳超深科学钻探获得９１００ｍ的温度剖面，使人们对地壳深部的状态有了真实的了解。我第一口超深钻的实施将对了解华北板块和扬子板块接触带的演化及高压变质作用有重要意义     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩类岩石退变质过程——对超高压变质地体隆升的启示

中国大陆科学钻探的实施，揭示了深俯冲陆壳的三维结构。超高压变质岩的岩相学详细观察，发现榴辉岩类岩石占0—2000米岩心的60％。大多数榴辉岩的原岩具有长期居留地壳的历史，但是分布在607～783米附近的石榴单斜辉石岩，在成因上与石榴橄榄岩关系密切。从矿物成分，岩石化学特征上看他们构成超镁铁-镁铁质的岩浆杂岩，是俯冲过程中，地幔物质加入于深俯冲的岩片并一起遭受超高压变质作用。榴辉岩质的片麻岩，部分相当于所谓的副片麻岩，在主孔也占一定的地位。实际是中酸性成分的火成岩超高压变质的产物。花岗质片麻岩有多种类型，根据其中所夹的角闪黑云片岩残留体看来大部分应属角闪黑云斜长片麻岩选择性部分熔融的产物。榴辉岩类的变质演化可分为3个阶段。第一阶段(M1约230—240Ma)是超高压变质的峰期，其证据是石榴石、绿辉石、金红石中均发现柯石英的微粒包裹物，石榴橄榄岩中的钛斜硅镁石是其超高压变质历史的见证。第二阶段(M2，226—219Ma)早期退变质阶段，超高压变质岩退变为高压榴辉岩相和角闪岩相岩石，冠状体和后成合晶的生长是此阶段的标志，这些特征性结构反应了岩石的不平衡和再平衡的历史，说明了超高压变质地体的快速隆升。后来(219～180Ma)超高压变质地体长期处于中下地壳，在流体影响下，榴辉岩质片麻岩退变成的黑云角闪斜长片麻岩及绿帘黑云(角闪)片麻岩，他们经选择性部分熔融或经超临界流体的K交代作用转变为黑云角闪二长片麻岩(即所谓正片麻岩)。其中多含有铈褐帘石，成分环带明显，La／Ce=0．42—0．72，且边沿均有绿帘石的边，代表后期叠加的绿帘钠长角闪岩相退变质。第三阶段(M3：170—180Ma)以糜棱岩和构造角砾岩的出现为特征，代表与二次隆升的脆韧性脆性变形的过渡，这些构造岩的基质普遍发育绿泥石、阳起石和方解石，说明了绿片岩相的退变质。所有上述3期的变质作用均与榴辉岩所经历的构造过程相关。显微结构分析可以揭示结晶作用和变形作用之间的相对时序。基于现今已发表的同位素年代学数据可以将苏鲁地区中生代不同阶段的变质作用与构造过程相互联系起来。CCSD主孔所见的变质演化和相关的变形事件对中国大陆中生代大陆动力学提供如下启示；可以肯定华北和杨子两个板块在三叠纪的碰撞(-240Ma)必然引起巨量地壳物质深俯冲至地幔深度，发生超高压变质。超高压变质岩的早期退变质是一个绝热隆升的过程，而后长期滞留中下地壳，发生部分熔融，接着引发进一步的隆升导致伸展体制，伴随以绿帘钠长角闪岩至绿片岩相的退变质。     

中国大陆科学钻已正式启动

20 0 1年 8月 4日预定深度为 5 0 0 0 m的中国科学第一钻在江苏省东海县毛北村举行了开钻典礼。国土资源部、江苏省以及中国地质大学的有关领导和专家出席了开工典礼。为了配合该钻孔的实施 ,1 997年 1 1月和 1 998年 1 2月在毛北地区分别开展了两口预先导孔 (CCSD- PP1 ,43 0 m;CCSD- PP2 ,1 0 0 0 m)的钻探 ,并取得了大量资料和丰硕成果。中国大别—苏鲁超高压变质带大陆科学钻探工程于 1 997年被国家科技领导小组批准为“九五”国家重大科学工程项目 ,1 998年被国际大陆科学钻探组织批准为国际大陆科学钻探项目。作为世界上规模最宏大的大别—苏鲁超高压变质带 ,中国大陆科学钻探工程旨在利用现代深部钻探高新技术 ,通过钻探、地球物理、分析测试和信息工程等多学科的综合研究 ,揭示大陆造山带的深部物质组成与结构和构造、地球动力学和壳—幔相互作用 ,重塑超高压变质带形成和折返机制 ,研究中国南、北两大板块会聚边缘的地壳行为 ,探索深部流体与生物圈 ,监视现代地壳运动 ,为资源、能源及地震发生机制提供新的科学依据 ,建成现代深部地质作用长期观测与实验基地和地壳深部物...     

中国大陆科学钻探孔区三维地震资料的初步解释

利用中国大陆科学钻探岩心、测井与VSP资料来标定地震反射体，大大提高了大陆科学钻探孔区地质构造解释的可信度。超高压变质带地壳波速特征主要表现在上地壳顶部的高速层，其厚度一般小于10km；其下方正常的中下地壳波速结构反映了中新生代地壳的拉张与伸展。孔区三维地震拱形反射由榴辉岩及切穿它们的晚期破碎带共同形成的。在CCSD主孔东南方深部重力高部位有多个这样的拱形反射，预示在地表陡倾榴辉岩的延伸方向还有多个一定规模的隐伏榴辉岩体。孔区广泛发育韧性剪切带，韧性剪切带产生强反射的主要机制是韧性剪切复合岩套，由糜棱岩和经剪切错动产生的表壳岩片互层组成。三维地震调查提供了三维的反射地震波场，使揭示孔区三维的地质构造成为可能。450ms以上的时间切片与地袁地质构造和地磁异常相关，而1000～1200ms的时间切片与深部重力异常相关，主要反映由隐伏榴辉岩体产生的反射波场．根据上述研究结果，编制了沿三维地震主剖面的推断地质构造图。     

中国大陆科学钻探工程主孔100～2 000 m 岩心自然伽马测量及其地质意义

中国大陆科学钻探工程使用石油大学研制的岩心地面伽马测量仪对主孔2000m岩心进行了连续测量，并记录峰、谷的伽马值及其对应的岩性、构造和矿化等特征。通过系统测量，建立了主孔2000m自然伽马值剖面，发现榴辉岩具有较低的伽马值，并从榴辉岩→角闪岩→花岗片麻岩，伽马值逐渐增大。伽马值与变质岩的岩性具有明显的对应关系。并从放射性元素U、Th和K含量的角度来看岩石中放射性元素的变化规律，探讨这些元素变化的成因，指出变质基(中)性岩原岩反映的岩浆岩成因，不同于变质泥质沉积岩；岩石高Th／U比值与岩石曾经经历了近地表环境有关。主孔深变质岩自然伽马测量的系统研究对主孔岩心深度归位、探讨岩石成因和区域岩石圈热状态和大地构造演化具有重要的作用。     

中国大陆科学钻探主孔1200米构造柱及变形构造初步解析

在利用成象测井资料准确地恢复岩心空间位置的基础上，建立了位于江苏省东海县毛北村的中国大陆科学钻探主孔岩心1200m精细构造柱。划分了由榴辉岩与超镁铁质岩组成的第一岩性-构造单元及由副片麻岩夹榴辉岩与超镁铁质岩透镜体组成的第二岩性-构造单元，自上而下岩石的面理产状由向东陡倾变为向南东缓倾。第一岩性-构造单元的榴辉岩与超镁铁质岩是毛北榴辉岩杂岩体的组成部分，在榴辉岩中发现以南北向拉伸线理及由北往南的剪切指向为特征的超高压变质岩早期变形举止。位于第二岩性一构造单元下部(770-1130m深度)300多米厚的韧性剪切带是地表出露的毛北韧性剪切带在孔下的延伸，剪切应变及石英组构分析表明，在伴随的退变质角闪岩相一绿帘角闪岩相一绿片岩相的转换过程中，剪切应变由自SE往NW的“逆冲”转为NW向SE的正向滑移。结合钻孔围区地质，重塑了上部由毛北榴辉岩杂岩体与副片麻岩围岩组成的轴面向SE倾斜的同斜倒转褶皱系，以及下部为韧性剪切带的构造模型。钻孔验证了VSP地震反射剖面中850-1200m深度的强反射层与韧性剪切带相吻合。结合苏鲁超高压变质地体的折返构造的研究，提出该构造模型的成因与折返阶段超高压变质地体的斜向上的挤出及后折返阶段的穹隆形成有关。     

Crustal large-scale serpentinized mantle peridotite body in the Sulu ultrahigh-pressure metamorphic belt,eastern China: Evidence from gravity and magnetic anomalies

From analysis of the geological and geophysical data (gravity, magnetic, seismic and petrophysics), we propose that geophysical anomalies are produced by a serpentinized mantle peridotite body (SMPB) situated in the middle to lower crust in the Sulu Belt. The SMPB was formed by crustal emplacement of mantle peridotites accompanied by ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism. Our finding suggests an emplacement mechanism for the serpentinized mantle wedge (SMW), early in the subduction process. This is different from the classic view, which holds that the serpentinized forearc mantle is formed by in situ hydration processes (Blakely et al., 2005). The petrophysical properties of the SMPB are similar to those of the serpentinized forearc mantle or SMW in modern subduction-zones worldwide, but the formation mechanisms for SMPB and SMW are different. This observation is important for understanding the geodynamic processes that operated in the large UHP metamorphic belt in the Dabie-Sulu area, eastern China.     

Deep root of a continent-continent collision belt: Evidence from the Chinese Continental Scientific Drilling (CCSD) deep borehole in the Sulu ultrahigh-pressure (HP-UHP) metamorphic terrane, China

The Chinese Continental Scientific Drilling (CCSD) deep borehole, which reached a depth of 5158 m in the Sulu ultrahigh-pressure (UHP) metamorphic terrane, provides a new window into the deep root of a continent-continent collision belt, and the tectonic processes by which supracrustal material is recycled into the mantle by subduction and then uplifted to the surface. Major research themes of the CCSD project were to: (1) determine the three-dimensional composition, structure and geophysical character of the deep root of this orogenic belt; (2) investigate the nature and timing of the UHP metamorphism; (3) investigate the processes of crust-mantle interaction involved in the formation and exhumation of the UHP rocks; (4) study the process of fluid circulation and mineralization during subduction and exhumation; (5) study the rheological properties of the various rocks during subduction and exhumation; (6) develop and refine dynamic models for deep subduction and exhumation of crustal rocks, and (7) establish a long-term, natural laboratory for the study of present-day crustal dynamics (e.g., stress, strain, fluid activity). The CCSD has developed precise oriented profiles of the main borehole in terms of lithology, geochemistry, oxygen isotopes, zircon SHRIMP U-Pb ages, ⁴⁰Ar-³⁹Ar ages, deformation, rheology, mineralization, physical properties of the rocks, petrophysical logs, seismic reflections and underground fluids. The present paper summarizes the integrated research results of this project, especially the new findings concerning the deep root of a continent-continent collision.     

Petrological and Geochemical Characteristics of Ultrahigh-Pressure Metamorphic Rocks from the Dabie-Sulu Terrane,East-Central China

The Dabie-Sulu ultrahigh-pressure (UHP) terrane is the largest in the world. Mafic-ultramafic rocks occur as ubiquitous minor components in it, and preserve UHP index minerals such as coesite and microdiamond. Eclogites and garnet peridotites together with their country rocks including quartzofeldspathic, pelitic, psammatic, and carbonate rocks were subjected to coeval UHP meta-morphism during the Triassic collision between the Sino-Korean and Yangtze cratons. This review summarizes petrological and geochemical characteristics of eclogites, garnet peridotites, and UHP metasediments from published data and ongoing research in the Dabie-Sulu belt of east-central China.

Parageneses of minerals from coesite-bearing eclogites encased in gneiss, garnet peridotite, and marble delineate clockwise P-T paths characterized by nearly isothermal decompression. Many eclogites have been overprinted by Barrovian-zone amphibolite- to granulite-facies assemblages, whereas others preserve primary igneous minerals and textures in the cores of coesite-bearing eclogitic blocks. In addition, eclogites contain UHP hydrous and carbonate phases including talc, epidote, zoisite, magnesite, and dolomite; these together with Ti-clinohumite, phlogopite, amphibole, chlorite, and possible talc in garnet peridotites and OH-topaz in kyanite quartzites document the role of hydrous mineral transport to the deep mantle in fluid-deficient UHP metamorphic regions. Both crustal- and mantle-derived garnet peridotites from the Dabie-Sulu region were recrystallized within the diamond stability field, with the Earth's lowest recorded geothermal gradient. <5°C/km, suggesting that UHP metamorphic recrystallization took place in a previously unrecognized, forbidden P-T region.

Geochemical and isotopic data indicate that Dabie-Sulu mafic-ultramafic rocks have diverse origins; their compositions in some cases have been complicated by metamorphic recrystallization, crustal contamination, and fluid metasomatism. Nevertheless, REE geochemical and Nd isotope data clearly indicate that they have “continental” affinities and cannot represent a subducted Tethyan oceanic slab. Garnet peridotites and their enclosing eclogites display variable isotopic compositions; mantle-derived fragments preserve a mantle signature, whereas crust-hosted mafic-ultramafics display distinct crustal contamination and metasomatism. Among the many outstanding projects remaining to be investigated, geochemical and isotopic constraints of mantle-derived garnet peridotites and eclogites should provide an additional window to our understanding of mantle heterogeneity, metasomatism, slab/mantle interactions, and lithospheric evolution of the Sino-Korean craton.     

超高压变质岩的塑性流变学

岩石流变作用是大陆造山作用的基本特征,超高压岩石的形成和折返过程也是大陆深俯冲带内物质的复杂流变过程。要深入理解大陆造山带的造山作用和大陆壳岩石的深俯冲和折返动力学过程,必须对大陆地壳及地幔岩石的流变学进行深入研究。岩石圈流变学的主要研究内容主要包括流变学分层性、变形分解和应变局部化及大陆壳岩石部分熔融作用的流变学效应等。应用岩石圈流变学的基本原理和方法,分析了大别-苏鲁超高压变质带中超高压变质岩的塑性流变特点,探讨了超高压变质岩形成和折返过程的塑性流变学。     

大别-苏鲁区超高压(UHP)变质岩的多阶段构造折返过程

追溯和重塑超高压变质岩由100多千米地幔深度折返至上地壳及地表的过程,对理解会聚板块边缘及大陆碰撞带的运动学和动力学是极为重要的.主要依据构造学、岩石学、地球化学和可利用的地质年代学资料,结合区域多期变形分析,大别-苏鲁区超高压变质岩的折返过程至少可分解出4个大的阶段.块状榴辉岩记录了三叠纪(约250~230 Ma)大陆壳岩石的深俯冲/碰撞作用.超高压变质岩早期迅速折返发生于超高压峰期变质作用(P＞3.1~4.0 GPa,T≈800±50 ℃)之后,处于地幔深度和柯石英稳定域,相当于区域D₂变形期阶段.分别与区域变形期D₃、D₄和D₅对应的折返过程,以及后成合晶、冠状体等卸载不平衡结构发育和减压部分熔融作用2个中间性构造热事件,均发生在地壳层次. 网络状剪切带在折返过程的不同阶段和不同层次均有发育,标志着在超高压变质带内的变质和变形分解作用曾重复进行.着重指出,超高压变质岩的折返,主要是由大陆壳的深俯冲/碰撞和伸展作用控制的构造过程,且受到俯冲带内、带外诸多因素的约束,其中水流体就起关键作用.      

松辽盆地科学钻探工程松科二井东孔上白垩统地球物理测井科学成果

松辽盆地科学钻探工程是围绕地球深部资源、古环境与古气候等一系列重要地球科学问题而实施的重大科学工程。作为该工程的主体钻孔, 松科二井东孔设计为松辽盆地最深钻孔, 设计深度6 400.0 m, 计划穿透白垩系地层、钻至盆地基底。由于上白垩统井段取心量非常少, 因此地球物理测井的作用尤为重要。该孔正式开钻后, 采用先进的成像测井设备对一开和二开钻井井段(上白垩统井段)先后实施4次裸眼井综合测井和套管井测井作业, 并系统地开展测井综合评价, 取得以下科学成果: (1)原位获取了常规测井、特殊测井和固井质量检查测井资料共20种, 资料丰富、质量优良, 建立了上白垩统连续的岩石物理参数标准剖面; (2)完成了上白垩统地层划分、岩性识别、沉积和构造精细解释; (3)识别出泉头组油气储层、嫩江组和青山口组烃源岩层、嫩江组高放射性异常层, 以及上白垩统地热开发潜力层; (4)探索了青山口组古气候分析的有利测井指标; (5)及时提供准确的井径、钻孔轨迹和固井质量等关键钻探工程信息。研究成果对于松辽盆地地球物理勘探科学“标尺”建立、古环境与古气候研究、钻探工程施工起到至关重要的作用, 为整个钻探工程科学目标的实现奠定良好基础。     

华南、华北地块中生代构造演化与超高压变质岩的折返机制

本文在讨论中国东部现有构造演化模式基础上，着重从华北与华南地块之间板块尺度的动力学过程剖析秦岭－大别中生代造山带构造演化，以及大别－苏鲁超高压变质地体的形成和折返过程。晚二叠世－中三叠世华南地块向华北地块持续挤压，陆壳大规模俯冲导致超高压变质作用的产生，而华北地块在晚三叠世至早侏罗世发生快速逆时针旋转，使得这一地区上地幔深度的超高压变质地体快速折返至下地壳。由于超高压变质地体侵位后，地壳结构、构造的差异，在南北地块的进一步挤压下，造成中国东部晚侏罗世－早白垩世郯庐断裂带的巨大左行剪切。     

Unconformity-like Reflection Pattern under the Moho in the Sulu Area

1.IntroductionSincethediscoveryofcoesiteandndcrodiamond,theDabie-Suluultra-highPressure(UHP)meta-morphicbelthasbeenattractingworldwideattentionsofgeoscientists.Studyingthisoutstandinggeologicalregionmaygreatlyenhanceourunderstandingofmetamorphism,deepeffectsofcontinentalcollisionandgeodynandcsinconvergentplateboundaries.Thestudymayalsobeveryhelpfultoprovideevidencetorevealinteractionbetweenthecrustandthemantle,andtheformationofnewtypesofdiamonddeposits.EncouragedbytheinternationalContinenta…     

大别造山带岩石圈结构与超高压变质岩折返的另类模型

氦同位素研究确定,大别山榴辉岩等超高压岩石矿物并非来自地幔,而是生成于岩石圈地幔顶部。结合深部地球物理,提出一个岩石圈地幔顶部形成超高压矿物的模型。即表壳岩石俯冲到岩石圈地幔顶部,形成超高压变质岩,然后由于地壳隆升、剥蚀,出露到地表。冲入大别山地区岩石圈地幔顶部的表壳岩石之所以会形成超高压变质岩是因为它同时受到板块会聚的强大压力和蘑菇云地幔产生的高温。沿六安—黄石综合地球物理、地球化学剖面实测的热流剖面显示,南大别构造带的莫霍面温度达到1307℃,超高压变质作用所需要的高温条件至今依然存在。已有文献表明黏塑性的大陆板块在碰撞俯冲时,岩石圈地幔的变形远比通常认定的那种刚性板块俯冲要复杂。俯冲呈对冲形式,方向大都向下,在岩石圈地幔中,俯冲板块和制动板块像麻花一样相互楔入,在深部甚至改变俯冲方向,制动板块反而向俯冲板块俯冲。当岩石圈地幔顶部局部熔融时,无疑俯冲物质将向局部熔融层扩散,在高温高压下发生超高压变质作用。大别山变形晚期,在核部形成“背形穹隆”。将形成于岩石圈地幔顶部的超高压变质岩带到地表,接受剥蚀而出露地表。已有资料表明,全球主要超高压变质岩的分布带与古特提斯洋分布有关,古特提斯洋碰撞带是全球最长的一条陆内碰撞俯冲带。它们是否均为黏塑性板块之间的软碰撞、在邻近碰撞带的岩石圈地幔顶部是否都有高温的区域则尚待验证。