有关内蒙古西拉木伦带古生代-早中生代构造环境的讨论

针对近年来对华北板块与南蒙微大陆碰撞时限与演化历史的争论,本文通过内蒙古西拉木伦河两侧双井-杏树洼一带不同时期地质体的解析,反演了与古生代-中生代构造演化有关的三段历史:(1)由杏树洼组和所裹挟的蛇绿岩块组成的小苇塘岩片记录了早古生代末弧前盆地演化的历史;(2)由早二叠世末期侵位的中-基性岩墙和中二叠世的克德河砂砾岩充填的断陷盆地显示了板块碰撞造山后年轻陆壳经受的伸展作用;(3)中二叠世和中三叠世伸展背景下的岩浆活动,根据兴蒙造山带乃至中亚造山带岩浆活动的研究,结合前人对双井地区的研究成果,认为控制这一岩浆活动的是幔源岩浆上涌的底侵作用,而不是"同碰撞"的挤压-汇聚环境,因此花岗岩的形成不能作为板块碰撞时间的约束。     

西拉木伦构造带克德河砂砾岩的时代及构造意义

西拉木伦构造带北部双井地区发育一套巨厚的、成熟度低的快速堆积的粗碎屑沉积建造,为同造山磨拉石沉积,前人称其为克德河砂砾岩带并将其时代分别划为中二叠世(哲斯组)、晚二叠世(林西组)。本次工作对该套地层进行了大比例尺剖面测量,对取自剖面第下、中、上(1、25、86层)三个部分的砂岩样品进行LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,结果显示：3个样品具有相似的主要年龄区间,依次为405-485Ma、401-463Ma、363-520Ma,其峰值年龄分别为427Ma、445Ma、440Ma,锆石数量分别占总量的48％、52.5％和38.75％;其次为大于1000Ma的年龄,锆石数量分别占30.7%、22.5%、45%,且均具有1800Ma和2500Ma左右的峰值年龄,明显具有华北板块基底年龄信息;自下而上3个测年样品最年轻峰值年龄分别为312Ma、376Ma,282Ma,最年轻的锆石年龄分别为304Ma、244Ma和245Ma。在第85层杂色复成分砾岩的灰岩砾石中发现晚石炭－早二叠世阿木山组的蜓和珊瑚化石,在41及43层发现中生代孢粉化石。综合碎屑锆石测年及生物化石研究结果,克德河砂砾岩带的时代应为中三叠世。推测西拉木伦构造带经历了一个较长的演化过程,中二叠世开始华北板块和西伯利亚板块进入碰撞造山阶段, 同造山磨拉石建造(克德河砂砾岩带)标志着中亚造山带演化的终止,华北板块和西伯利亚板块的碰撞拼合造山一直延续到中三叠世才结束。     

内蒙古中部中朝与西伯利亚古板块间缝合线的确定

据笔者近年的研究,发现中朝古板块与西伯利亚古板块的最后碰撞带,并不象前人设想的位于西拉木伦河谷地区,而是位于其北约60 km的林西县八棱山至克什克腾旗的黄岗梁一线,向西可延至苏尼特右旗。缝合线与该区一复背斜构造的轴部一致。沿线有两条并列产出的蛇绿岩带,均侵位于早二叠世晚期的复理石建造中。二者间距约500m。     

西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带的最后闭合时间--来自吉林大玉山花岗岩体的证据

颗粒锆石U-Pb同位素年龄测定表明,位于西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带上的吉林大玉山花岗岩体形成于晚二叠世末期,并非以前认为的加里东期.岩石学、元素和同位素地球化学研究表明,岩体属于高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,岩浆来源于加厚地壳底部基性玄武质岩石的部分熔融作用,属同碰撞型花岗岩,是板块碰撞拼合的直接岩浆岩证据.结合该区呼兰群变质作用的研究成果认为,兴蒙造山带东段的西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带应于二叠纪末期最终闭合.     

古亚洲构造域和西太平洋构造域在索伦缝合带东段的叠加: 来自内蒙古林西县西拉木伦断裂带内变形闪长岩的岩石学、地球化学和年代学证据

在内蒙古林西县西拉木伦断裂带内发育岩株状产出并具有不同程度变形特征的闪长岩体, 岩体侵入到双井片岩中.对该闪长岩进行了岩石学、地球化学、锆石LA-ICPMS U-Pb年龄和角闪石40Ar-39Ar年龄的研究.结果表明内蒙古林西县西拉木伦断裂带内的变形闪长岩侵位于早二叠世, 其锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为286±1 Ma.岩浆来源于俯冲带流体/熔体交代作用而形成的富集地幔.岩石遭受了早侏罗世绿帘角闪岩相变质作用, 角闪石40Ar-39Ar年龄为188.7±1.4 Ma.结合研究区及邻区近年来的新成果认为索伦缝合带早古生代以来的镁铁质岩石均显示来源于相对富集LILE、LREE的地幔, 与俯冲流体或熔体的改造作用相关, 并且随着时代的更新改造程度显示增强的趋势.索伦缝合带在晚石炭世(~310 Ma)之前发生过闭合碰撞, 晚石炭世-早二叠世(~310~276 Ma)处于后造山伸展的背景, 在伸展环境下形成了华北北缘该时期广泛分布的闪长岩-花岗闪长岩带, 报道的闪长岩即为该时期的产物.晚二叠世缝合带局部区域存在洋盆, 洋盆的闭合导致了晚二叠世-中三叠世(~272~230 Ma)索伦缝合带的最终碰撞缝合, 最终碰撞缝合在空间上的不均一性形成了缝合带内该时期大量并存的同碰撞花岗岩和后碰撞花岗岩.索伦缝合带的缝合导致华北板块与其北部各微陆块的拼合, 此时蒙古-鄂霍次克海作为古太平洋的一个分支北东向展布于西伯利亚板块和拼合后的华北板块之间.早侏罗世蒙古-鄂霍次克海在蒙古东北部发生闭合, 本文报道的角闪石40Ar-39Ar年龄记录了洋壳闭合后陆-陆碰撞的变质时间, 之后研究区进入后造山伸展的环境.此时在古太平洋板块向华北板块俯冲应力的共同作用下, 华北东部在侏罗纪出现挤压机制与拉张机制的多次转换.晚侏罗世古太平洋板块俯冲方向转变后, 中国东部进入持续的拉张背景, 并转入西太平洋构造域的范畴.      

大兴安岭南部幸福之路组的时代及二叠—三叠系界线研究——来自凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的证据

多数研究者认为西拉木伦河—长春—延吉断裂带为华北与西伯利亚两大板块的最后缝合带,但最后拼合时间仍存在分歧,原因之一是对晚二叠世—早三叠世地层研究不足,尤其是对上二叠统与下三叠统接触关系研究更为欠缺。幸福之路组分布于大兴安岭南部,为一套以红层为主要特征的杂色碎屑岩组合,含有叶肢介、介形虫、双壳、植物及孢粉化石。笔者对采自巴林右旗幸福之路苏木幸福之路组上段的岩屑晶屑凝灰岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析,结果为(254.3±2.6)Ma。结合已有的火山岩测年及化石资料认为,幸福之路组上段下部时代为晚二叠世,上部为早三叠世早期,大兴安岭地区上二叠统与下三叠统为连续沉积,晚二叠世晚期两大板块发生碰撞拼合,古亚洲洋消失,发生南北生物群的混生,早三叠世西伯利亚板块和华北板块碰撞结束。     

东北地区二叠纪沉积特征及原型盆地分析

东北地区二叠系分布广泛,沉积相类型主要为半深海相、滨浅海相、滨浅湖相和半深湖相等。早二叠世-中二叠世东北地区主要处于大陆边缘浅海沉积环境,面积大,沉积中心位于南部温都尔庙-西拉木伦河东西向条带区。晚二叠世东北地区为大型坳陷型盆地,东北地区各缝合线均已闭合,随着地壳抬升,海水退出,大部分地区为陆相沉积,局部有残留海相沉积,总体上具有从早二叠世到晚二叠世由海相向陆相逐渐转变的规律。西拉木伦河缝合带对晚古生代沉积起控制作用,在二叠纪整个缝合带由西向东逐渐拼合,直至晚二叠世,两板块拼合完成,闭合时间具有西早东晚的特点。     

新疆古生代构造—生物古地理

通过6幅图表达了新疆古生代板块的构造－生物古地理区系。早古生代，包括劳伦，波罗的、西伯利亚和哈萨克斯坦4陆块的亚帕特斯古陆（Iapetusa)群，与由其余陆块构成的冈瓦纳古陆群隔原特提斯洋相对峙。石炭－二叠纪，欧美、安加拉、太平洋和冈瓦纳4古陆共存并立。西伯利亚和哈萨克斯担板块经历了早古生代亚伯特斯古陆、晚古生代安加拉古陆和早二叠世晚期以来欧亚大陆3个发展阶段。塔里木、中朝、华南－东南亚板块经历了早古生代冈瓦纳古陆、晚古生代太平洋古陆和早二叠世晚期以来欧亚大陆3个发展阶段。指出在中晚寒武世和晚奥陶世哈萨克斯坦板块靠近塔里木、中朝和华南－东南亚板块；在早古生代其余时期它接近西伯利亚板块。伊犁和托克逊－雅满苏地体是在中泥盆世之前裂解自塔里木板块，尔后在早二叠世晚期接近安加拉古陆。塔里木板块北东缘北山地区在早二叠世早期首先靠近安加拉古陆。塔里木与西伯利亚－哈萨克斯坦板块之间缝合时代大抵上和土耳其－中伊朗－冈底斯与华南－东南亚板块之间缝合时代一致。缝合事件发生在早二叠世早期，而相应的构造运动出现在早晚二叠世之交。     

内蒙古巴林左旗九井子蛇绿岩锆石U-Pb定年:对西拉木伦河缝合带形成演化的约束

本文对位于西拉木伦河蛇绿岩带东段的九井子蛇绿岩中辉长岩脉以及蛇绿岩的围岩开展了锆石U-Pb定年。结果表明辉长岩的形成时代为(274.7±1.7)Ma,MSWD=0.079,属于早二叠世晚期;结合前人地层、古生物、岩浆岩等方面的资料,表明内蒙古东南部早二叠世晚期还可能存在大洋盆地。与九井子蛇绿岩呈断层接触的粉砂岩碎屑锆石年龄大致构成4个峰值:2350~2700 Ma、1700~2100 Ma、370~470 Ma和250~290 Ma,通过与区域构造热事件的对比分析,表明其物源主要来自中朝古板块的北缘。粉砂岩中最小的锆石年龄为晚二叠世末—早三叠世初((249±4.7)Ma),该年龄与内蒙古东南部海相地层消失的时代、安加拉植物群和华夏植物群出现混生的时代、西伯利亚和中朝古板块古纬度曲线收敛的时代以及区域上与碰撞相关的岩浆岩形成时代大致相同,据此本文认为九井子蛇绿岩的构造侵位时代应为晚二叠世末—早三叠世初,同时也可能代表古亚洲洋的最终闭合时代。     

中亚造山带东段西拉木伦构造带的性质与演化：来自变形和低温热年代学的约束

中亚造山带东段何时与何地关闭,从俯冲到关闭的过程以及随后的陆内演化又经历了什么主要事件,目前还存在不同认识。中亚造山带东段林西地区的蛇绿混杂岩及其周围地区的区域地质调查表明,以杏树洼蛇绿混杂岩和双井片岩为代表的西拉木伦河构造带是一个晚古生代的增生楔,在该混杂岩带中发育了典型的岩块被包裹在基质中的构造。该楔体被中、晚二叠世克德河砾岩所覆盖。增生楔中最早的近东西向构造代表了向南俯冲阶段的变形,随后继续经历向北的逆冲推覆,卷入了中、晚二叠世地层,形成了碰撞期的变形;在晚二叠世末期—三叠纪早期,蛇绿混杂岩以及上覆的克德河砾岩又经历了区域性的强烈的右行韧性剪切,并发生应变分解。晚二叠世区域性的右行韧性剪切在中亚造山带南缘普遍发育,代表了中亚造山带已经全部进入陆内环境。双井片岩也经历了与蛇绿混杂岩类似的变形事件,在增生楔下部经历变质作用,并在碰撞期抬升至地表,晚期为区域性的右行剪切。同时,结合锆石与磷灰石低温热年代学测试表明,双井片岩和蛇绿混杂岩共同经历了中、晚侏罗世源自北侧蒙古-阿霍茨克大洋关闭导致的近南北向挤压、早白垩世期间遍及东亚的区域性伸展以及晚白垩世短暂的构造反转事件。     

闽东南中生代碰撞造山带的确认证据

闽东南地区的大地构造性质屡有争议。本文依据造山带类型划分和碰撞造山带大地构造相模式理论鉴别出了闽东南活化基底、泉州蛇绿混杂岩带、长乐-南澳韧性剪切带、台湾西部前陆磨拉石盆地、闽东南沿海前陆褶冲带活化盖层和壳内低速带等大地构造相和碰撞造山带识别标志，确认闽东南地区为闽台微大陆与闽浙中生代火山弧碰撞形成的陆-弧型碰撞造山带，碰撞事件发生时间为100～120Ma。     

Granulites record the tectonic evolution from collisional thickening to extensional thinning of the Tongbai orogen in central China

A combined study of petrology and geochemistry was carried out for granulites from the Tongbai orogen in central China. The results reveal the tectonic evolution from collisional thickening to extensional thinning of the lithosphere at the convergent plate boundary. Petrographic observations, zircon U–Pb dating, and pseudosection calculations indicate that the granulites underwent four metamorphic stages, which are categorized into two cycles. The first cycle occurred at 490–450 Ma and involves high-P (HP) metamorphism (M1) at 785–815°C and 10–14 kbar followed by decompressional heating to 840–880°C and 8–9 kbar for medium-pressure granulite facies metamorphism (M2), defining a clockwise P–T path. The high pressure is indicated by the occurrence of inclusions of rutile+kyanite+K-feldspar in the garnet mantle. The second cycle occurred at c. 440 Ma and shows an anticlockwise P–T path with continuous heating to ultrahigh-temperature (UHT) metamorphism (M3) at 890–980°C and 9–11 kbar, followed by decompressional cooling to 740–880°C and 7–9 kbar (M4) till 405 Ma. The HP metamorphism is synchronous with the ultrahigh-pressure eclogite facies metamorphism in the Qinling orogen, indicating its relevance to the continental collision in the Cambrian. The UHT metamorphism took place at reduced pressures, indicating thinning of the collision-thickened orogenic lithosphere. Therefore, the Tongbai orogen was initially thickened by the collisional orogeny and then thinned, possibly as a result of foundering of the orogenic root. Such tectonic evolution may be common in collisional orogens where compression during continental collision switched to extension during continental rifting.     

桐柏-大别碰撞造山带的基本组成与结构

桐柏－大别碰撞造山带的组成与结构，主要是印支期碰撞及高压、超高压变质期后伸展构造和中新生代热－构造演化的结果。在组成上，除了燕山期及其后的岩浆活动和盆地堆积产物以外，主要包括核部杂岩单元、超高压单元、高压单元、绿帘－蓝片岩单元和沉积盖层单元等，此外还有一些镁铁质和超镁铁质岩体残留或侵入其中。桐柏－大别碰撞造山带的整体结构样式类似于北美西部的变质核杂岩带，即以总体具穹隆形态及多层拆离滑脱带的发育为特征，构成了以罗田和桐柏山为核部的两个穹隆。超高压单元、高压单元和绿帘蓝片岩单元作为不同的岩片夹持于核部杂岩和沉积盖层之间，其分布格局受碰撞期后伸展构造格架所制约。     

印度-亚洲大陆碰撞成矿作用主要研究进展

"印度-亚洲大陆主碰撞带成矿作用"973项目(2002～2008年)以青藏高原为研究对象,以构建大陆碰撞成矿理论体系为总体科学目标,经过70多位科技人员历经5年研究,取得了重大研究成果.笔者初步总结了项目在成矿动力学背景、壳/幔深部过程、大陆成矿作用及战略新区预测等方面的研究进展.项目详细再塑了青藏高原碰撞造山过程,创新性提出了碰撞造山二阶段演化模式,即主碰撞聚合(65～41 Ma)、晚碰撞转换(40～26 Ma)、后碰撞伸展(25～0 Ma)二阶段连续演变历程,发现主碰撞期发牛岩浆大规模底侵与地壳垂向增生,晚碰撞期出现地幔物质测向流动与幔源钾质岩浆组合,后碰撞期出现岩石圈减薄与伸展岩浆组合.伴随碰撞过程,应力场出现自挤压(压扭)到伸展(张扭)交替更迭变化.综合研究提出了青藏高原碰撞造山地球动力学模式.创新性地提出了大陆碰撞成矿理论体系新框架,包括三大碰撞成矿作用(主碰撞汇聚成矿作用、晚碰撞转换成矿作用和后碰撞伸展成矿作用)、10种重要的成矿系统和12种大陆特色的矿床类型,揭示了大陆碰撞带的区域成矿规律.初步提出了以大陆型斑岩铜矿新理论为代表的5类矿床成矿新模型,揭示了大陆碰撞带金属成矿机制.在系列地质、矿产综合编图和数据库建没基础上,提出了成矿预测新思路和新方法,提交了7处找矿战略新区,并在若干靶区取得找矿突破,探索出一条科研带动勘查突破、勘查提升理论认识的新路.     

碰撞造山带与成矿区划

碰撞造山事件与成矿作用具有强烈的对应耦合关系,而且成矿规模与碰撞的强度呈正相关关系。碰撞造山带的壳幔物质相互作用与成矿作用的强度也呈正相关关系,特别是多期次碰撞造山带,均发生过强烈的壳幔物质相互作用,孕育着丰富的矿产资源。详细地研究了碰撞造山的构造演化过程,划分了相应的成矿构造单元和成矿区带。从碰撞造山的角度提出西天山、西昆仑山、阿尔金-北祁连山、东昆仑山、秦岭-大别山、西南三江、康滇陆缘等造山带为重要的成矿区带。     

SUBDUCTION AND ACCRETION TECTONICS OF HIMALAYAN AND KARAKORAM TERRANES AND THEIR PALAEOGEOLOGIC CONFIGURATION

he 2500km long Indus\|Tsangpo Suture has been recognized as one of the best examples of continent to continent collisional Suture Zone. It has come into existence as a result of subduction followed by continental collision (55～60Ma) between Indian (Sinha, 1989, 1997; Sinha et al., 1999) and Eurasian plates. While considering the recent palaeogeographic reconstruction of Pangea during late Palaeozoic it appears that a southern belt of Asian microcontinents stretching from Iran and Afghanistan through southern Tibet to western Thailand, Malaysia and Sumatra, comprise several continental blocks and numerous fragments that have coalesced since the Mid\|Palaeozoic along with the closure of Tethys. The origin, migration, assembly and timing of accretion of all these blocks to their present geotectonic position is not well known and there is no Permo—Triassic crust left in the present day Indian Ocean. The oldest ocean crust adjacent to the west African and Antarctic margin is of early or middle Cretaceous age (approximately 140～100Ma) (Searle, 1991). The Karakoram\|Hindukush microplate in the west and the Qiangtang\|Lhasa block in the central and eastern segment of South Asia margin are among those blocks already welded with Asian plates around 120～130Ma ago, before the collision of India (55～60Ma) with the collage of plates forming Peri\|Gondwanian microcontinents. But the reconstruction of palaeogeographic configuration remain incomplete due to paucity of authentic geologic information available from Karakoram, Pamir and Western Tibet. Prior to our discovery no early Permian plant remains and palynomorphs were ever reported from Karakoram terrane. Our discovery of Early Permian remains and late Asselian (about 280～275Ma) palynomorphs provides crucial clue regarding the palaeogeographic reconstruction of the Karakoram\|Himalayan block in the Permian time.     

碰撞型斑岩铜矿中氯的来源及演化研究展望

斑岩铜矿作为一种岩浆热液型矿床,其形成过程与Cu在熔体与流体间的迁移密切相关。而大量研究表明Cl在这一过程中起到了至关重要的作用,因此岩浆中Cl含量的高低或直接决定了岩浆的成矿潜力。俯冲型斑岩铜矿成矿所需的Cl主要来自于俯冲大洋板片,而碰撞型斑岩铜矿形成时则缺乏洋片俯冲,因此其Cl的来源尚不确定。为了进一步推进对上述科学问题的探究,文章总结了常见含Cl岩浆矿物的富Cl特性及岩浆Cl逸度计的使用方法,并利用磷灰石估算了碰撞型斑岩铜矿成矿岩浆中的Cl含量;计算了新生下地壳角闪石与熔体间Cl和OH的交换系数,以此对冈底斯碰撞型斑岩铜Cl的来源进行讨论。研究显示：(1)成矿岩浆演化过程中结晶的磷灰石、角闪石和黑云母中的Cl含量可以指示岩浆或流体中的Cl逸度;(2)碰撞型斑岩铜矿的成矿岩浆Cl含量明显低于俯冲型斑岩铜矿;(3)冈底斯出露的新生下地壳作为弧岩浆固结的产物,其中的角闪石可能继承了弧岩浆的高Cl含量特征;(4)印度陆壳俯冲过程中诱发地幔楔部分熔融所形成的超钾质岩浆可能含有较高的Cl含量。同时,幔源超钾质岩浆的加入将促进成矿岩浆中角闪石的大量结晶分异,有利于Cl在残余熔体中富集。     

超高压变质作用与成矿

超高压变质作用是指在地温梯度小于１０℃／ｋｍ条件下发生的高于“石英－柯石英”相变线压力的变质作用，一般发生在陆－陆碰撞造山带深部。由于其生成条件特殊，超高压变质岩中存在着金刚石、硬玉、蓝晶石及金红石等潜在的矿产资源。     

高喜马拉雅的三维挤出模式

作为喜马拉雅造山带变质核的高喜马拉雅杂岩带,是以高级变质岩石、普遍的深熔反应以及高温韧性变形为主要特征的热碰撞造山带.在高喜马拉雅平行造山的韧性伸展构造发现的基础上,建立高喜马拉雅挤出的3-D构造模式,并提出了挤出的动力学过程:(1)造成高喜马拉雅中弱和热物质产生的局部熔融阶段(46～35 Ma),(2)平行造山的韧性伸展和重力裂陷阶段(28～26 Ma开始),(3)韧性逆冲型剪切带形成阶段(＞626～23 Ma),(4) MCT和STD的形成造成的高喜马拉雅挤出阶段(23～17 Ma).     

柴达木东缘碰撞系统划分

基于前人对于柴达木东南缘北北西向鄂拉山岩浆带的研究成果,结合研究区火山-岩浆岩、蛇绿岩和沉积地层的形成时代、环境、分布规律、构造发育以及热力学环境和重磁地球物理异常等因素,认为鄂拉山岩浆弧是松潘—甘孜板块以阿尼玛卿蛇绿岩带为缝合线向北俯冲的产物.在整个闭合过程中,深部发生了滑脱,浅部碰撞前为半岛+拗拉槽+洋岛+海槽的基本格局,构造运动经历了洋壳俯冲中消减、陆内碰撞造山和地壳伸展3个阶段,区内花岗岩的起因,始于洋壳俯冲,发展于陆内碰撞,因而,所发育的岩浆岩具有Ⅰ-S过渡型花岗岩的特征,是海西晚期—燕山早期构造运动的地质记录.通过演绎这一发展过程,划分了柴达木东南缘岩浆岩带的碰撞体系.