1.大陆深俯冲和折返动力学
-----中国大陆科学钻探工程和超高压变质带研究新进展
中国大陆科学钻探工程和苏鲁高压-超高压变质带为大陆岩石圈的深俯冲与折返动力学的研究提供了制约:
(1)苏鲁高压/超高压变质地体迭置于南、北苏鲁两个不同时代及属性的基底之上,南苏鲁的基底形成于700-800Ma罗迪尼亚大陆裂解事件的背景,北苏鲁的变质基底形成早于2400Ma,经700-1800Ma的变质事件,
南北苏鲁均在200-2400Ma经历了超高压变质事件;
(2)苏鲁巨量表壳岩石深俯冲至200 km 以下的上地幔深度,并经历超高压变质作用;
(3)根据不同类型超高压变质岩石锆石的SHRIMP-U/Pb原位精确定年,获得超高压变质岩石的深俯冲-折返全过程(240-252
Ma→230-237 Ma→207-218 Ma)时限,并建立了新的深俯冲-折返全过程的P-T-t 轨迹;
(4)富钛铁的辉长岩在大陆地壳的深俯冲过程中,经历了超高压变质作用并转变成了富含金红石的榴辉岩,形成了超高压变质的钛矿床;
(5)通过榴辉岩和石榴石橄榄岩的显微构造分析及石榴石、绿辉石和橄榄石EBSD测量,确定深俯冲过程中绿辉石和橄榄石的组构运动学和流变学特征;
(6)在大陆的深俯冲过程中,强烈水化的陆壳岩石经历了进变质脱水过程,巨量的地表水带入到>100~200Km的地幔深处,在超高压变质峰期的极端条件下,通过含水超高压变质矿物的分解形成超临界的含水熔体,导致有效的壳-幔物质交换和岩石圈物质分异;
(7)苏鲁超高压变质地体在折返阶段形成挤出纳布构造,与岩石圈深俯冲管道流的折返挤出机制有关;
(8)根据高压和超高压变质作用的时间差,提出新的大陆地壳多重性、分层型和穿时性深俯冲-折返动力学模式。
2.青藏高原周缘造山带的崛起及资源效应研究新进展
2004年中国地质调查局宣布新一轮1:25万的地质调查已覆盖整个青藏高原。地调局基础部组织了大型青藏高原综合集成工作。一年多来大陆动力学实验室在执行《青藏高原周缘造山带的崛起和资源响应》新课题任务中,以大陆动力学为指导,进行深层次探究、提高和升华,并取得新发现和新认识。
(1)青藏高原周缘高压/超高压变质作用研究的新进展
张建新等通过变质反应与锆石SHRIMP U-Pb定年研究表明,青藏北缘柴北缘绿梁山发现的高压麻粒岩经历了448~421Ma
的超高压榴辉岩相—高温麻粒岩相—及退变质角闪岩相的持续27Ma的变质演化历史,认为同早古生代祁连与柴达木地体碰撞所引起的地壳加厚、后来的松弛有关。在北祁连早古生代俯冲带中还发现包含在蓝片岩中的硬柱石榴辉岩,形成温度420~510℃,压力2.1~2.4GPa,
锆石SHRIMP
U-Pb定年指示榴辉岩相变质年龄为489Ma和477Ma,代表其原岩(北祁连蛇绿岩套)的形成时代为502Ma。上述研究表明一个冷的早古生代俯冲带在北祁连的存在。
张泽明等首次报道了东喜马拉雅构造结南迦巴瓦群中的石榴辉石岩,研究表明其为榴辉岩相高压变质作用的产物,原岩相当于基性—超基性层状侵入体中的辉石岩,其峰期变质作用的温度和压力条件是800~900°C
和2.6~2.8GPa, 变质时代可能为50Ma,提出印度板块俯冲于欧亚大陆之下至少80~100km的认识。
(2)青藏高原北缘和东缘造山带崛起时限和机制的初步查明
青藏高原周缘造山带,特别是北缘和东缘造山带的隆起时限和机制是青藏高原大陆动力学研究的重要课题。长期以来印度/亚洲碰撞的远程效应的观点制约了对周缘造山带形成的认识。李海兵等对阿尔金走滑断裂白垩纪时期的强烈活动和制约南侧祁连山中挤压转换型盆-山体系的研究,提出青藏高原东北缘在白垩纪强烈隆升的新认识。许志琴、李海兵等研究发现,制约青藏高原西北缘西昆仑山北侧的铁格里克逆冲断裂形成于白垩纪,南侧的康西瓦左行走滑断裂在112~100Ma
有强烈活动。许志琴等的研究进一步厘定了青藏高原东缘龙门—锦屏山西缘的前震旦纪基底和盖层(Z—S)之间的一条大型拆离断裂(ETD),确定了龙门-锦屏山在白垩纪开始(112~100Ma)强烈隆升的挤出机制,并认为四川前陆盆地是晚三叠世—侏罗纪松潘甘—孜前陆盆地和白垩纪—第四纪龙门-锦屏山再生前陆盆地叠合的中新生代前陆盆地[1]。由此认为青藏高原北缘和东缘的强烈隆升发生在印度和亚洲碰撞(50-60Ma)之前的白垩纪,可能与班公湖-怒江特提斯洋盆的关闭有关,而印度和亚洲碰撞导致的高原形成受到北缘和东缘的严格制约,并造成周缘克拉通插入高原下面的陆内俯冲作用。
(3)青藏高原大型走滑断裂的年代学、运动学和动力学研究进展
青藏高原的奇特几何形态与大型走滑断裂活动、地体之间的斜向碰撞、物质的侧向挤出有关。大陆动力学实验室在多年来完善青藏高原大型走滑系统的基础上,又通过近两年地调课题的实施,对青藏高原中重要的特殊的走滑断裂进行了年代学、运动学和动力学的深层次研究。
1)两类剪切指向的韧性走滑剪切带的厘定
青藏高原中的绝大部分走滑断裂在其长期演化过程中主要显示了一种剪切指向的特征,如阿尔金走滑断裂、东昆仑走滑断裂、南祁连走滑断裂、鲜水河走滑断裂等为左行走滑性质,喀喇昆仑走滑断裂和北祁连走滑断裂显示了右型走滑性质的特征,诚然包含了块体之间几何学和运动学的改变而产生的挤压转换和伸展转换的叠置效应
。许志琴等发表的《西昆仑康西瓦韧性走滑剪切带的两类剪切指向、形成时限及其构造意义》一文不仅阐述了其具有早期右行走滑和晚期左行走滑的运动学特征,而且通过显微构造、矿物组构的EBSD
新技术的研究和锆石SHRIMP U-Pb 、39Ar-40Ar测年,获得加里东期形成高温(>650°C)右行走滑剪切带和印支期以来形成中低温(<
450°C)左行走滑剪切(断裂)带的新认识,提出了自白垩纪开始康西瓦断裂和阿尔金走滑断裂连接,形成中亚最大的左行走滑断裂带的新看法。
2)喀喇昆仑韧性剪切-断裂带的生长和滑移速率
喀喇昆仑断裂为青藏高原西部一条大型高温右旋走滑断裂带。李海兵等研究表明断裂伴随有淡色同构造花岗岩的产生,形成时代至少为约27
Ma, 剪切变形过程中伴随的大量流体作用的时限至少在25~13
Ma期间。喀喇昆仑断裂的生长可能是由南东向北西方向扩展的过程,是印度板块与欧亚大陆持续碰撞的结果。
热年代学结果显示出3个快速冷却阶段:第一个快速冷却阶段为25~22Ma至21~18Ma期间,可能代表剪切熔融岩浆上涌和侵位的过程,随后第二个快速冷却时期为15~12/10
Ma,约9Ma以来是第三个快速冷却过程。表明早中新世以来右旋走滑运动持续进行,其连续剪切变形作用至少持续到4Ma。绿片岩相的变形作用叠加在中—高温变形之上,使得由近水平的右旋剪切运动转变成斜向的右旋正滑,这种运动学变化在15~12/10
Ma期间造成冷却速率加快,从而引起阿伊拉日居山的快速隆升、噶尔盆地开始形成以及主要河流被切割,约9Ma以来的快速冷却使得山脉进一步快速隆升。估算喀喇昆仑断裂带长期的滑移速率为8~11
mm/a,伴随的隆升速率为约1 mm/ a。对块体间运动学的分析,表明在23~25 Ma以后青藏高原西部物质以约8.8 mm/
a的速率向约N118º方向挤出。 |