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喜马拉雅碰撞造山过程:变质地质学视角

地质学报 2022年第9期96卷 3128-3157页

作者：王佳敏吴福元张进江 Gautam KHANAL 杨雷中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 北京大学地球与空间科学学院北京100871 尼泊尔地质矿产部尼泊尔加德满都44600 成都理工大学地球科学学院四川成都610059

本文从变质地质学视角出发,介绍了喜马拉雅造山带的研究意义、地质概况和近年来作者在喜马拉雅碰撞造山过程研究中的进展。喜马拉雅造山带是威尔逊旋回中陆陆碰撞造山带的典型代表,从中揭示的大陆碰撞造山过程、规律及效应,可为探索地... 详细信息

本文从变质地质学视角出发,介绍了喜马拉雅造山带的研究意义、地质概况和近年来作者在喜马拉雅碰撞造山过程研究中的进展。喜马拉雅造山带是威尔逊旋回中陆陆碰撞造山带的典型代表,从中揭示的大陆碰撞造山过程、规律及效应,可为探索地球从古至今的碰撞造山带演化研究所借鉴。其中,大陆碰撞造山机制的研究是其核心内容。大陆碰撞造山机制存在临界楔和隧道流两种端元模型之争,其分别对造山带核部高级变质岩折返的P-T-t轨迹和时空演化序列进行了不同的预测。上述争议可通过研究喜马拉雅核部高级变质岩(高喜马拉雅)的P-T-t轨迹和折返过程来限定,据此可将喜马拉雅碰撞造山过程划分为三个演化阶段。阶段一:60~40 Ma,软碰撞期,造山带地壳加厚至约40 km并发生小规模部分熔融,这些早期地壳加厚记录大多已被剥蚀,零星保存于前陆飞来峰和北喜马拉雅片麻岩穹隆中;喜马拉雅山从海平面以下抬升至>1000 m。阶段二:40~16 Ma,硬碰撞期,造山带地壳加厚至60~70 km,发生大规模高级变质和深熔作用,高喜马拉雅内部的三个次级岩片沿着“原喜马拉雅逆冲断层”、“高喜马拉雅逆冲断层”、“主中央逆冲断层”顺序式向南挤出,形成了现今喜马拉雅造山带的核部主体,地壳堆叠使喜马拉雅山快速隆升至≥5000 m。阶段三:16~0 Ma,晚碰撞期,造山带山根榴辉岩化发生局部拆沉,但大陆汇聚仍在持续、造山带尚未发生垮塌,小喜马拉雅折返、前陆盆地形成,喜马拉雅山达到和维持现今平均高度~6000 m。因此,喜马拉雅生长过程的一级次序是顺序式向南扩展的,受控于临界楔模型,而隧道流只起次级作用。山根深部热流过程对造山带的地壳结构和地表高程有巨大的改造作用。未来对喜马拉雅造山带的变质地质学研究可能存在以下几个关键科学问题:(1)喜马拉雅极端变质作用与重大碰撞造山事件的关联;(2)喜马拉雅稀有金属成矿与接触变质作用的关联;(3)喜马拉雅变质脱碳作用与大陆碰撞带深部碳循环和通量。

关键词：喜马拉雅大陆碰撞造山地壳加厚山脉隆升临界楔和隧道流 P-T-t轨迹

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大陆动力学数值模拟:问题、进展与展望

地质学报 2021年第1期95卷 238-258页

作者：李忠海崔起华钟辛易刘明启王杨皇甫鹏鹏中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 瑞士苏黎世理工学院地球科学系地球物理研究所瑞士苏黎世8092 北京大学地球与空间科学学院北京100871

大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围... 详细信息

大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围绕大陆形成和演化过程的四个关键科学问题进行总结和探讨。(1)大陆起源与早期地球动力学演化。现今观测到的最早的大陆地壳岩石来自冥古宙,说明地球早期就已经开始大陆地壳的形成;关于当时的构造体制,存在多种不同的模式及其过渡和转换(岩浆洋、热管、滞盖等),该问题的约束甚少,是一个地球动力学的前沿科学问题。(2)大陆岩石圈的稳定性与破坏。大陆岩石圈形成之后经历几十亿年尺度的长时间演化,有些克拉通可以保持大致的稳定性直至现今,而有的克拉通却在显生宙期间经历显著的改造和破坏,无论其稳定存在还是改造破坏,都是值得深入探讨的科学问题。(3)大陆深俯冲与极限折返。超高压岩石折返代表了地球表层物质由浅入深而又由深及浅的物质循环,系统的观测和模拟对该过程和机制已有比较清晰的理解;而近年来观测到的200~350 km的超深折返岩石又提出新的挑战,其模式和机制有待进一步探索。(4)大陆碰撞造山差异性。造山带解析是大陆动力学研究的核心内容,伴随日益精细化的地学观测,也对动力学模拟提出了新的挑战,多地体的复合造山动力学值得进一步探究;同时,青藏高原作为最重要的碰撞造山带,其一级动力学驱动力仍不明确。本文在系统探讨这些科学问题的基础上,进一步提出大陆动力学数值模拟的未来研究方向:一方面是问题导向型,针对上述仍未解决的重要科学问题,尤其是一级控制机制问题,通过创新思路和精细模拟,并与观测进行系统对比分析,最终给出答案;另一方面是技术导向型,极力发展新的数值模拟方法和技术(例如双相流乃至多相流),以适应复杂地质演化中的相变、流体、熔体、地表过程等的模拟需求,这两个研究方向的发展将共同提高大陆动力学过程和机制的认知水平,促进大陆动力学理论的发展。

关键词：大陆起源大陆岩石圈稳定性克拉通破坏大陆深俯冲超高压折返大陆碰撞造山数值模拟

大陆碰撞成矿作用:Ⅰ.冈底斯新生代斑岩成矿系统

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矿床地质 2012年第4期31卷 647-670页

作者：侯增谦郑远川杨志明杨竹森中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院矿产资源研究所北京100037

火山岩浆弧和大陆碰撞带是产出巨型斑岩矿床的两类重要环境。岩浆弧环境的斑岩铜矿成矿理论业已建立,而大陆碰撞环境的斑岩矿床则研究薄弱。在青藏高原,印度-亚洲大陆碰撞导致了大规模斑岩成矿作用,在主碰撞期(65～41Ma)发育沙让式斑岩M... 详细信息

火山岩浆弧和大陆碰撞带是产出巨型斑岩矿床的两类重要环境。岩浆弧环境的斑岩铜矿成矿理论业已建立,而大陆碰撞环境的斑岩矿床则研究薄弱。在青藏高原,印度-亚洲大陆碰撞导致了大规模斑岩成矿作用,在主碰撞期(65～41Ma)发育沙让式斑岩Mo矿和亚贵拉式斑岩-矽卡岩型Pb-Zn-Mo矿床,在晚碰撞期(40～26Ma)形成明则式斑岩Mo矿和努日式斑岩-矽卡岩型Mo-W-Cu矿床,在后碰撞期(25～13Ma)产生驱龙式斑岩Cu-Mo矿床。这些矿床构成了3条规模不等的成矿带,分别发育在冈底斯的北带(中拉萨地体)、南带(泽当弧地体)和中带(南拉萨地体)。冈底斯含矿斑岩系统通常为多期多相浅成侵入杂岩体。含矿斑岩以高K为特征,多为高K钙碱性岩和钾玄岩系列。含Cu斑岩以二长花岗斑岩为主,显示埃达克岩地球化学亲和性,含Mo斑岩以花岗斑岩为主,显示大陆壳成因特点。微量元素和Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究表明,含Cu斑岩来自碰撞加厚的西藏镁铁质的新生下地壳(如角闪榴辉岩),早期卷入新生下地壳的幔源物质及硫化物的重熔为斑岩岩浆提供了部分金属Cu、Au和S;含Mo岩浆来自古老的西藏镁铁质下地壳(如角闪岩)的部分熔融,金属Mo主要来自古老地壳物质的贡献。冈底斯含矿斑岩均含有不同成分的微粒镁铁质包体(MME),并显示典型的长英质与镁铁质岩浆混合特征。以MME为代表的含Cu富H2O幔源岩浆,或底侵于冈底斯地壳底部,为下地壳熔融提供了热和H2O,或注入长英质岩浆房,为斑岩系统提供了部分金属Cu和S,并提升了岩浆氧逸度。冈底斯斑岩岩浆-热液-成矿系统受控于斑岩就位的地壳环境。在斑岩体侵位的花岗岩基环境,其良好的封闭性导致热液流体(岩浆出溶)以斑岩岩株为核心向外扩散,形成环状蚀变分带,并主要在钾硅酸盐化带发生Cu-Mo矿化;在碎屑岩-碳酸盐建造环境,碳酸盐建造发生矽卡岩化和金属淀积,不透水的细碎屑岩层阻挡热液流体扩散,热液矿化围绕斑岩体发育,形成斑岩型Mo-矽卡岩型Pb-Zn-Mo或Mo-W-Cu成矿系统;在层火山-沉积环境,良好的封闭盖层导致岩浆流体与天水强烈混合以及混合流体的长距离侧向流动,发育大面积蚀变岩盖,形成上部浅成低温热液Au-Cu和下部斑岩型Cu-Mo成矿系统。结合区域构造-岩浆分析,笔者认为,发育于冈底斯碰撞带3个不同碰撞期的幔源岩浆上侵-下地壳部分熔融-岩浆浅成侵位-斑岩成矿系统,受控于印度-亚洲大陆三阶段碰撞的不同深部过程,据此提出了大陆碰撞过程中斑岩型矿床的地球动力学模型。

关键词：地质学斑岩矿床围岩建造深部过程成矿作用大陆碰撞造山青藏高原

青藏高原碰撞造山带:I.主碰撞造山成矿作用

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矿床地质 2006年第4期25卷 337-358页

作者：侯增谦杨竹森徐文艺莫宣学丁林高永丰董方浏李光明1 曲晓明李光明2 赵志丹江思宏孟祥金李振清秦克章杨志明中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 中国地质大学北京100083 中国科学院青藏高原研究所北京100085 石家庄经济学院河北石家庄050031 中国地质调查局成都地质矿产研究所四川成都610082 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度—亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞... 详细信息

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度—亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度—亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造_岩浆带和藏北陆内褶皱_逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆_陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩_钾质钙碱性花岗岩组合(66～50Ma)、②+εNd花岗岩_辉长岩组合(52～47Ma)和③幔源玄武质次火山岩_辉绿岩脉组合(42Ma),以及大面积分布的巨厚(5000m)的林子宗火山岩系(65～43Ma),反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲(65～52Ma)→板片断离(52～42Ma)→板片低角度俯冲(碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件:①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳/幔花岗岩有关的Cu_Au_Mo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu_Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的Au矿化带;④与挤压抬升有关的Cu_Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型/浅成低温复合型Cu_Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。

关键词：地质学大陆碰撞造山构造-岩浆作用深部过程成矿作用青藏高原

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火成岩组合与构造环境:讨论

高校地质学报 2007年第3期13卷 392-402页

作者：邓晋福肖庆辉苏尚国刘翠赵国春吴宗絮刘勇中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室岩石圈构造深部过程及探测技术教育部重点实验室北京100083 中国地质调查局发展研究中心

讨论了不同构造环境下的火成岩组合:(1)洋中脊扩张,(2)洋岛,(3)岛弧,(4)MORS型和SSZ型蛇绿岩,(5)活动大陆边缘弧,(6)与俯冲作用有关的火成岩弧的组成极性,(7)大陆碰撞,(8)大陆裂谷,(9)稳定的克拉通或地台等环境的火成岩组合。强调不同... 详细信息

讨论了不同构造环境下的火成岩组合:(1)洋中脊扩张,(2)洋岛,(3)岛弧,(4)MORS型和SSZ型蛇绿岩,(5)活动大陆边缘弧,(6)与俯冲作用有关的火成岩弧的组成极性,(7)大陆碰撞,(8)大陆裂谷,(9)稳定的克拉通或地台等环境的火成岩组合。强调不同作者采用不同的参数坐标定义的拉斑玄武岩系列(TH),钙碱性系列(CA)和碱性系列(A)等学术含义的差别,指出不要因为在语言书写上的相同混淆了它们在学术含义上的差别,而造成有关构造环境识别的误解。探讨了识别洋中脊扩张型(MORS)和洋俯冲带上面(SSZ)蛇绿岩(套)在火成岩组合上的差别。基于高温高压实验成果,提出定义高镁安山岩(HMA)时,对应于w(SiO2)的w(MgO)的最低值(表2)。讨论了镁安山岩—英安岩(MAD)和埃达克岩(adakite)的术语,建议采用Kay(1978)的镁安山岩—英安岩来定义(而不是用adakite来定义)俯冲洋壳板片局部熔融产生的岩浆,认为具高Sr/Y,低FeO/MgO,高MgO,高Ni,Cr的镁安山岩—英安岩才能满足板片熔浆(slab-melt)特征的要求,而不是只强调高Sr/Y这个指标。根据有关大陆碰撞造山的不同分类方案及其术语的确切含义,强调了后造山与大陆裂谷环境的A型/r的识别在于前者与CA/r共生,后者则无CA/r共生,A与CA的学术含义是Peacock钙碱指数的分类。

关键词：火成岩组合构造环境 TH/CA/A系列高镁安山岩镁安山岩—英安岩大陆碰撞造山

东昆仑那陵格勒河地区新元古代变质侵入体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及意义

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西北地质 2017年第4期50卷 33-40页

作者：严玉峰杨波李焕学才航加许海全许玉豪青海省地质调查院青海西宁810012 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室青海西宁810012

在东昆仑那陵格勒河地区发现新元古代变质侵入体,侵位于古元古代金水口岩群及中—新元古代万宝沟岩群中,岩性为花岗闪长质片麻岩和二长花岗质片麻岩。通过对花岗闪长质片麻岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得岩体形成的年龄为(840±2)Ma。... 详细信息

在东昆仑那陵格勒河地区发现新元古代变质侵入体,侵位于古元古代金水口岩群及中—新元古代万宝沟岩群中,岩性为花岗闪长质片麻岩和二长花岗质片麻岩。通过对花岗闪长质片麻岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得岩体形成的年龄为(840±2)Ma。岩石地球化学显示强过铝质-高钾钙碱性系列岩石特征,属S型花岗岩,形成于大陆碰撞造山环境,为同碰撞环境下岩浆作用产物。该岩体与东昆仑地区已报道的新元古代变质侵入岩(体)为同一性质,表明东昆仑地区存在一条新元古代花岗岩深成侵入岩带。整个东昆仑可能曾响应了全球罗迪尼亚超大陆的汇聚事件。

关键词：新元古代变质侵入体花岗闪长质片麻岩大陆碰撞造山

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前言

岩石矿物学杂志 2011年第3期30卷 351-354页

作者：侯增谦宋玉财杨天南杨竹森

西南＂三江＂特提斯构造域是中国大陆地质复杂演化的典型缩影,是全球特提斯构造在中国的重要发育区。它经历了晚古生代—中生代特提斯构造演化和新生代大陆碰撞造山的叠加转换,发生了多幕式的大规模成矿作用和巨量规模的金属聚积,形成... 详细信息

西南＂三江＂特提斯构造域是中国大陆地质复杂演化的典型缩影,是全球特提斯构造在中国的重要发育区。它经历了晚古生代—中生代特提斯构造演化和新生代大陆碰撞造山的叠加转换,发生了多幕式的大规模成矿作用和巨量规模的金属聚积,形成了若干大型-超大型矿床,成为中国最重要的有色金属矿产富集区之一。

关键词：特提斯构造域大型-超大型矿床有色金属矿产大规模成矿作用大陆碰撞造山构造演化大陆地质晚古生代

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青藏高原东南缘壳幔结构探测研究新进展

地球科学与环境学报 2018年第6期40卷 757-778页

作者：李秋生酆少英白志明高原高嵩熊小松王晓冉郎超韩如冰吴庆宇卢占武王海燕李文辉张洪双张新彦中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学实验室(建) 北京100037 中国地震局地球物理勘探中心河南郑州450002 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地震局地震预测研究所北京100036 成都理工大学信息科学与技术学院四川成都610059 中国地质科学院地球深部探测中心北京100037

青藏高原东南缘的岩石圈变形特征和动力学过程显著不同于以正向碰撞为主要形式的青藏高原本体。其变形样式在地壳浅部以侧向滑移为主,并伴随一系列尚待揭示的深部过程。毫无疑问,青藏高原东南缘的岩石圈结构探测研究是理解青藏高原碰撞... 详细信息

青藏高原东南缘的岩石圈变形特征和动力学过程显著不同于以正向碰撞为主要形式的青藏高原本体。其变形样式在地壳浅部以侧向滑移为主,并伴随一系列尚待揭示的深部过程。毫无疑问,青藏高原东南缘的岩石圈结构探测研究是理解青藏高原碰撞造山、深部动力学过程不可或缺的重要环节。而揭示与侧向碰撞变形的深部过程相伴生的成矿带的岩石圈三维结构和深部动力学背景,对大陆碰撞成矿理论框架的完整性至为关键。通过对青藏高原东南缘的壳幔结构探测研究成果和基本认识进行了较系统的梳理,重点介绍青藏高原东南缘及邻区深部结构地震学探测研究近十几年的新进展、新认识,主要涉及壳幔结构的天然地震成像、人工源地震探测剖面和深部动力学等研究方向,供对青藏高原地学研究感兴趣的地质科研人员参考。

关键词：壳幔结构地震学深部动力学地震成像剖面探测大陆碰撞造山三江成矿带青藏高原

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序

沉积与特提斯地质 2020年第2期40卷 I0001-I0001页

位于青藏高原南部的冈底斯-喜马拉雅造山系自古生代以来经历了长期复杂的特提斯增生造山和亚洲-印度大陆碰撞造山过程,成矿地质条件优越,形成了以富集铜、铅、锌、金和铍、锡、钨稀有金属等矿种为特色的冈底斯、喜马拉雅等多条重要的巨... 详细信息

位于青藏高原南部的冈底斯-喜马拉雅造山系自古生代以来经历了长期复杂的特提斯增生造山和亚洲-印度大陆碰撞造山过程,成矿地质条件优越,形成了以富集铜、铅、锌、金和铍、锡、钨稀有金属等矿种为特色的冈底斯、喜马拉雅等多条重要的巨型成矿区带,资源潜力十分巨大,具有形成我国西部地区新的铜、铅、锌等大宗矿产和铍等战略性关键矿产大型资源基地的基础。

关键词：冈底斯成矿地质条件成矿区带资源潜力增生造山大陆碰撞造山造山系特提斯