关于发展洋板块地质学的思考

为揭示造山带物质组成和结构构造,发展洋板块地质学,阐明大陆形成演化过程和动力来源,应用板块构造理论和地质学方法,对造山带俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究,寻找俯冲带岛弧前弧火成岩组合;研究洋板块初始俯冲过程中,从前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩,再到弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩的岩浆作用分阶段递进演变历史,以揭示洋盆向大陆转化的原始弧性质和前弧火成岩组合及洋陆转换过程,为建立和发展洋板块地质学奠定科学基础.     

洋板块地质与川藏铁路工程地质关键区带

首先解构了川藏铁路廊带不同区段工程地质差异性的复杂地质构造背景,简述了洋板块地质学的核心理念和科学意义,指出川藏铁路雅安-林芝段贯穿的7条洋壳俯冲消减增生杂岩带（蛇绿混杂岩带）,伴随中新世以来青藏高原强烈隆升均转化为新构造活动带、活动地震带、高地热活动带及地质灾害频发带,是川藏铁路攻坚克难的关键区带,也是认识理解不同地质背景区段构造岩石组合、不同变质程度、不同变形样式的有序或无序结构,并制约不同岩土力学特征和特殊不良地质体行为的切入口,是高质量高标准实现铁路工程建设的关键.      

洋岛-海山研究进展及其对于重建洋板块的意义

在中国区域大地构造研究中,对洋岛-海山/洋底高原的识别尚未引起足够重视.为深入研究中国大陆洋板块构造,系统回顾了洋岛-海山/洋底高原的基本概念、基本特征和增生造山过程.洋岛-海山/洋底高原是在海底扩张、大洋壳演化过程中由于地幔热点/柱作用形成的有异常厚度洋壳的区域,是大洋岩石圈的重要组成部分.洋岛-海山/洋底高原在垂向上具有典型的二元结构,下部以镁铁质、超镁铁质岩石为主,上部以碳酸盐岩建造为主.现今大洋盆地中大面积分布着正在演化中和正在俯冲的洋岛-海山,根据比较大地构造学原理,古洋岛-海山的存在指示古大洋盆地的存在,是研究造山带的重要载体.认为地史时期大洋盆地中有相当数量的洋岛、海山,在俯冲增生碰撞造山过程中保留下来的古洋岛-海山残块以构造岩片（块）形式夹持在俯冲增生杂岩中,随大洋盆地关闭;其作为缝合带的重要组成部分,是识别对接带的重要判别依据之一.      

论俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图思想与方法

对地质类图件编(填)图而言,合理厘定不同级别的编(填)图单元,是保证所编(填)图件质量的关键.俯冲增生杂岩带的物质组成,主要是来自洋盆不同构造环境下洋岩石圈的构造-岩石建造,可区分出洋脊建造(蛇绿岩)、深海平原建造、洋岛(OIB)-海山建造、洋内弧建造、海沟建造、源自洋岩石圈的高压-超高压岩石建造.另外,还有混入到俯冲增生杂岩带但不源自洋岩石圈,而是源自陆岩石圈的裂离地块建造、高压-超高压岩石建造、陆缘岩浆弧建造和楔顶盆地建造等.因此,查清并厘定出不同来源的地质体建造,是开展俯冲增生杂岩带编(填)图单元划分与图件编绘的基石.本文从区分出俯冲增生杂岩带内不同来源物质建造之科学目标为出发点,将它们的编图单元划分为3级: 俯冲增生杂岩带(一级单元)、岩片(二级单元)、岩块和基质(三级单元).对各级编(填)图单元类型进行了具体划分和命名,规定了其代号、用色和岩性花纹的使用要求.简述了俯冲增生杂岩带构造形变的图面表达要求,强调俯冲期和碰撞期的构造变形是俯冲增生杂岩带的两大主期变形,必须合理编(填)绘.     

古老造山带洋板块地层*

重点分析和总结了由前寒武纪增生复合体和造山带混杂岩重建的古老造山带洋板块地层,包括由英国威尔士安格尔西岛新元古代莫纳超群混杂岩重建的太平洋洋板块地层、由澳大利亚西北部皮尔巴拉早太古代克里夫维尔绿岩带重建的古印度洋洋板块地层。澳大利亚东皮尔巴拉地块大理石坝地区早太古代玄武岩-硅质岩-碎屑岩序列与日本二叠纪-三叠纪洋板块地层在岩石组成和地球化学特征方面具有高度的相似性,这一认识将为早太古代洋板块地层的沉积环境从高热流洋脊扩张区经过热点向低热流海沟陆源碎屑沉积区转变这一过程提供有力支持。从增生造山带洋板块地层保存的岩石记录看,不同年代洋板块地层的主要物质组成和岩石类型相似,因此在地球38亿年的演化进程中,洋壳扩张、海洋沉积、俯冲及增生的过程并没有显著变化;但随着时间推移,年轻造山带洋板块性质和洋板块地层组成与古老造山带相比,可能会发生一些变化。就古老造山带洋板块地层而言,前寒武纪的地幔温度略高,太古代局部熔融显著,熔融量大大超过洋壳扩张速率,因而没有形成席状岩墙群。     

洋板块地层学的概念、模式、组成及失序变化*

着重介绍了洋板块地层的概念、模式、组成及失序变化特征。造山带混杂岩和大陆边缘增生复合体是经历俯冲碰撞消亡后的古洋沉积记录,利用微体古生物地层学和同位素年代学方法可以重建造山带混杂岩和大陆边缘增生复合体的原始地层。洋板块地层(学)是用来描述沉淀在洋壳基底之上的沉积岩和火成岩序列的术语,其开始于洋中脊形成,终止于该洋中脊被移入到汇聚边缘增生楔。从造山带混杂岩中重建的古大洋地层的基本组成大体相似,但因大洋岩石圈的岩浆背景不同,造成不同时期和不同类型的洋板块地层组成也会有差异。在前人研究成果的基础上, 笔者通过对不同类型洋板块地层进行分类,介绍了如何从经历碰撞造山过程的增生造山带进行洋板块地层的重建。引入“洋板块地层学”概念的主要目的在于通过对因俯冲增生而消亡的具有洋壳基底的构造洋盆和边缘海盆地的地层单元进行重建,恢复已消失洋的地层组成单元,这对造山带地层解析、造山带构造古地理恢复、重大构造变革期古地理学研究和板块重建等都将起到积极的促进作用。     

大洋板块地层(OPS)简介及评述

大洋板块地层(Ocean Plate Stratigraphy)是由日本地质学家Isozaki在1990年首先提出来的,基本含义是大洋板块在从洋中脊到海沟俯冲带的运动过程中形成的一套构造-沉积地层。近年来,关于大洋板块地层的研究取得了长足的进展,丰富了大洋板块地层的内涵。本文着重介绍大洋板块地层的基本概念、物质组成、形成环境及构造特征。在此基础上,对大洋板块地层在区域地质矿产调查中的作用进行了讨论,建议在造山带地质研究中采用"俯冲增生杂岩"取代"大洋板块地层"。因为在成因上,地层并不等同于杂岩。     

如何判定俯冲增生杂岩中的高度肢解的洋底高原-海山系统

巨型洋底高原或海山系统到达俯冲带发生俯冲以后会在俯冲过程中发生肢解,在增生杂岩带中形成面目全非的小型洋底高原-海山系统的断块或碎片,使得在增生杂岩带中识别古老洋底高原-海山系统变得十分困难。为此,本文提出了基于洋板块地层、岩石学和地球化学联合研究的新方法及其识别标志,重新审定增生杂岩中洋底高原或海山的成因。     

日喀则夏鲁N-MORB型辉长岩与辉绿岩：雅鲁藏布江特提斯洋早白垩世初始俯冲记录

雅鲁藏布江结合带130~120 Ma蛇绿岩分布广泛,但其形成环境存在较大争论。以日喀则地区夏鲁辉长岩及辉绿岩锆石U-Pb定年、主量及微量元素数据为基础,结合大量的日喀则蛇绿岩研究数据,分析蛇绿岩的构造环境及其动力学意义。夏鲁辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为123.8±1.1 Ma(MSWD=0.97),表明其是日喀则130~120 Ma蛇绿岩残片之一。主量、微量元素特征显示,部分辉长岩样品高CaO、低SiO2及极低的K2O、Na2O含量,为异剥钙榴岩化所致,而辉绿岩无流体影响。夏鲁辉长岩与辉绿岩显示正常型大洋中脊玄武岩(N-MORB)特征,且轻稀土元素较N-MORB亏损,来自亏损地幔尖晶石二辉橄榄岩源区高程度部分熔融。日喀则130~120 Ma的蛇绿岩N-MORB型基性岩来自俯冲组分混入不均的地幔源区,表现为洋中脊玄武岩至火山弧玄武岩过渡特征,并且无陆壳物质混入,最有可能形成于洋内弧系统。综合区域地质资料,认为日喀则130~120 Ma的蛇绿岩在发育时限、岩石组合及地球化学特征上与伊豆小笠原-玻安岛-马里亚纳(IBM)弧前蛇绿岩类似,代表雅鲁藏布江新特提斯洋一次洋内俯冲的开始。     

柴北缘沙柳河地区洋壳超高压变质单元中异剥钙榴岩的发现及其地质意义

在柴北缘超高压变质带东端的沙柳河地区蛇绿岩剖面中,首次发现了与蛇纹石化方辉橄榄岩共生的异剥钙榴岩。该异剥钙榴岩主要由钙铝榴石、透辉石、绿泥石、碳酸盐及少量葡萄石和黝帘石组成。异剥钙榴岩通常被认为是洋底变质作用的标志性产物。因此,此异剥钙榴岩的确定,为柴北缘超高压变质带曾经存在过洋壳俯冲提供了又一证据。     

北祁连中段俯冲—增生杂岩／火山弧的时代探讨

北祁连中段俯冲－增生杂岩／火山弧由俯冲－增生杂岩和火山弧两个单元所组成，前者以早奥陶世具洋壳性质的蛇绿岩、蛇绿混杂岩及深海复理石为主体，夹中、晚寒武世大陆裂谷及洋陆过渡环境的火山岩及碎屑岩块。同位素年代学显示俯冲－增生杂岩的深部单元经历了４８９—４４０Ｍａ的ＨＰ／ＬＴ变质作用，而火山弧的形成时代为４９５—４６６Ｍａ，它们均形成于Ｏ１—Ｏ２期间早古生代祁连洋向北俯冲在阿拉善地块之下的俯冲作用     

苏鲁造山带浅变质岩的成因及其大地构造意义

苏鲁造山带超高压变质带内部及其北缘,出露仅经过绿片岩相变质作用的浅变质岩系。通过对该浅变质岩的区域分布、地质特征及地球化学的综合研究,表明这些浅变质岩系与大别-苏鲁造山带大陆板块俯冲存在密切的成因关系,为扬子板块俯冲过程中被刮削下来的构造残片,构成大陆板块俯冲过程中形成的构造加积杂岩。在此基础上,厘定了苏鲁造山带的构造成因模型,并对苏鲁造山带的东延问题进行了讨论。     

吉林-黑龙江高压变质带的初步厘定:证据和意义

本文定义的吉林-黑龙江高压变质带是指我国东北地区佳木斯-兴凯地块西缘和南缘共同发育的呈弧形展布的高压变质带,具体包括佳木斯-兴凯地块西缘增生杂岩带(黑龙江蓝片岩带和张广才-小兴安岭增生杂岩带)和佳木斯-兴凯地块南缘的长春-延吉增生杂岩带.其中佳木斯-兴凯地块西缘增生杂岩带形成于晚三叠-早侏罗世(180 ～ 210Ma),为佳木斯-兴凯地块向西冲增生而形成的高压变质带;而长春-延吉增生杂岩带由一系列特征性俯冲-增生杂岩组成,包括石头口门-烟筒山红帘石片岩带、呼兰群变质杂岩、色洛河群变质杂岩、青龙村群变质杂岩和开山屯变质杂岩等,形成时代为187～230Ma,峰期为220～230Ma.长春-延吉增生杂岩带曾被认为是西拉木伦河断裂带的东延部分,但是区域构造分析表明,它们形成的动力学背景与佳木斯-兴凯地块西缘增生杂岩带相同,均为太平洋板块三叠纪-早侏罗世的西向俯冲导致佳木斯-兴凯地块自东向西的“剪刀式”闭合过程.我们将佳木斯-兴凯地块西缘和南缘发育的三叠纪-早侏罗世增生杂岩带作为统一的构造单元来考虑,结合该区发育有典型的高压变质带,因此命名为“吉林-黑龙江高压变质带,简称吉黑高压带”.吉黑高压带形成于太平洋板块三叠纪-早侏罗世的西向俯冲导致佳木斯-兴凯地块自东向西的“剪刀式”闭合的过程,同时该带记录了古亚洲构造域的结束和太平洋俯冲开始的关键时期,为两大构造域叠加与转换的关键性地质证据.     

西藏冈底斯南缘普夏洋岛的识别及其意义

高出海平面的洋岛和低于海平面的海山是成熟大洋最重要的特征。笔者通过野外调查,于西藏自治区贡嘎县昌果乡普夏东侧的“原桑日群”中新识别出普夏洋岛。通对普夏洋岛的岩石学、地球化学研究及锆石U-Pb定年,认为普夏洋岛具有典型的“玄武岩+灰岩”岩石组合,其中的玄武岩为典型的洋岛玄武岩,形成于以成熟洋壳为基底的洋岛海山环境。普夏洋岛玄武岩的锆石U-Pb定年结果为203.9±1.6Ma和219.5±2.0Ma,表明其形成时代为晚三叠世。综合研究认为,普夏洋岛是雅鲁藏布江特提斯洋发现的较早的洋岛海山之一,证明雅鲁藏布江新特提斯洋在三叠纪已具有成熟的洋壳,普夏洋岛是雅鲁藏布江新特提斯洋向北俯冲形成的桑日群增生杂岩的重要组成部分。普夏洋岛的发现,丰富了新特提斯洋的研究内容,为反演研究区地质构造演化提供了新证据。     

东昆仑与西昆仑地质构造对比研究之刍议

初步总结了昆仑造山带地质构造的四大特点和东、西昆仑地质对比的三大线索,重新厘定了构造单元,并进行了对比。提出了昆仑造山带研究的重要意义及研究的基本思路。指出昆仑造山带是在老的加里东造山带基础上重新解体裂妥为洋又拼合的地带,是一个原、古特提斯洋陆转换的转换承接地带。昆仑造山带保存了从原特提斯洋消亡后,由碰撞造山到山脉老化再次裂解这一大陆构造演化阶段的许多信息,可能是我们认识中国大陆乃至欧亚大陆如何通过这种转换实现洋陆转换,把各个陆声拼接在一起的一个重要窗口。对昆仑造山带的解剖对现今仍处于碰撞后发展阶段的青藏高原的研究及今后的找矿都具有指导意义。     

班公湖-怒江结合带东段早石炭世洋壳残片及其古特提斯意义

班公湖-怒江结合带东段是破译班公湖-怒江特提斯洋早期演化的重要窗口。在对八宿县怒江大桥-邦达地区嘉玉桥岩群详细野外观察基础上,对赋存其中的玄武岩岩块及其围岩进行了锆石U-Pb定年,并对玄武岩进行了全岩地球化学研究。嘉玉桥岩群具有构造混杂岩的特征,基质主要为板岩、千枚状板岩、薄层状结晶灰岩,岩块主要为玄武岩、结晶灰岩、大理岩。玄武岩岩块锆石的外部形态、内部结构及均一的年龄结果显示其为基性岩浆结晶锆石。基性锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄的加权平均值为338±2Ma,代表玄武岩形成时代。玄武岩的围岩中碎屑锆石U-Pb年龄范围为3157~500Ma,最年轻一组年龄为513~500Ma,限定其原始沉积时代不早于该年龄范围。玄武岩轻稀土元素亏损,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf无异常,ε_Nd（t）值为+7.4~+8.5,这些地球化学特征与N-MORB型玄武岩一致。受海水蚀变影响,Rb、Ba、U、Sr元素和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（i）同位素有不同程度的富集。玄武岩岩块是由亏损地幔中尖晶石相二辉橄榄岩部分熔融形成,代表洋壳残片。八宿县怒江大桥-邦达地区嘉玉桥岩群是一套俯冲增生杂岩,其基质岩石和岩块主要形成于早石炭世,构造就位时间有待进一步限定。班公湖-怒江结合带存在较多前侏罗纪的化石和同位素年龄信息,本研究揭示班公湖-怒江洋在338±2Ma已经具有成熟的洋壳,指示班公湖-怒江特提斯洋打开时间应早于早石炭世（338±2Ma）。

     

内蒙古北山地区百合山蛇绿混杂岩带的厘定及其洋盆俯冲极性——基于1∶5万清河沟幅地质图的新认识

造山带内蛇绿混杂岩带结构与组成的精细研究可为古板块构造格局重建和古洋盆演化提供最直接证据。北山造山带内存在多条蛇绿混杂岩带,记录了古亚洲洋古生代以来的俯冲和闭合过程,然而其大地构造演化长期存在争议。红石山—百合山蛇绿混杂岩带位于北山造山带北部,主要由蛇绿(混杂)岩和增生杂岩组成,具典型的"块体裹夹于基质"的混杂岩结构特征,发育紧闭褶皱、无根褶皱、透入性面理和双重逆冲构造。蛇绿混杂岩带中岩块主要由超镁铁质-镁铁质岩(变质橄榄岩、辉石橄榄岩、异剥辉石岩、蛇纹岩)、辉长岩、玄武岩、斜长花岗岩、硅质岩等洋壳残块以及奥陶纪火山岩、灰岩等外来岩块组成,基质则主要为蛇纹岩、砂板岩及少量的绿帘绿泥片岩;在蛇绿混杂岩带北侧发育有台地相灰岩与深水浊积岩组成的沉积混杂块体,具滑塌堆积特征。蛇绿混杂岩带内发育三期构造变形,前两期为中深构造层次下形成的透入性变形,第三期为浅表层次的脆性变形,未形成区域性面理。空间上,由增生杂岩和蛇绿(混杂)岩组成的百合山蛇绿混杂岩带共同仰冲于绿条山组浊积岩之上,具有与红石山地区蛇绿混杂岩带相似的岩石组成、构造变形和时空结构特征。百合山蛇绿混杂岩带南侧发育同期的明水岩浆弧,由晚石炭世石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩以及白山组岛弧火山岩组成,其与百合山蛇绿混杂岩带共同构成了北山造山带北部石炭—二叠纪的沟-弧体系,指示了红石山—百合山洋盆向南俯冲的极性。