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大陆碰撞带深熔变质与花岗岩成因

地球科学 2024年第1期49卷 1-28页

作者：郑永飞陈仁旭高彭中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越研究中心安徽合肥230026

大陆碰撞带是地壳岩石发生深熔变质和花岗岩浆作用的重要场所,也是超大陆发生聚合和裂解过程的关键位置.对深熔变质作用的理解有助于揭示地壳分异过程和花岗岩成因等诸多问题,同时对威尔逊旋回过程中超大陆动力学的理解有重要启示.在大... 详细信息

大陆碰撞带是地壳岩石发生深熔变质和花岗岩浆作用的重要场所,也是超大陆发生聚合和裂解过程的关键位置.对深熔变质作用的理解有助于揭示地壳分异过程和花岗岩成因等诸多问题,同时对威尔逊旋回过程中超大陆动力学的理解有重要启示.在大陆碰撞过程的不同阶段,其动力体制会从挤压变成拉张,地温梯度会由低变高,从而形成时空分布不同、矿物组合各异的变质岩和岩浆岩.在大陆碰撞和俯冲的挤压阶段,变质温压比值较低,只有硬碰撞引起的地壳加厚产生的高压麻粒岩相变质作用以及深俯冲导致的超高压变质作用,不会发生深熔变质作用.在大陆深俯冲结束之际,板块界面动力体制由挤压变为拉张,受到超高压变质的地壳会以岩片状沿俯冲隧道发生逆冲折返.在大陆碰撞后阶段,一旦碰撞带岩石圈地幔发生减薄,软流圈地幔上涌导致主动张裂,上覆地壳就会在高的地温梯度下发生巴肯型深熔变质作用,从而形成大量的花岗岩.因此,地壳深熔变质和花岗质岩浆的发育程度与岩石圈厚度的变化密切相关.虽然幔源镁铁质岩浆结晶分异作用是大洋俯冲带之上花岗岩形成的常见方式,但是地壳部分熔融才是大陆碰撞带花岗岩浆作用的典型方式.地壳岩石性质是形成不同类型花岗岩的关键,I型和S型花岗岩分别主要来自于变火成岩和变沉积岩的部分熔融,而A型花岗岩则起源于堆晶或残留体的部分熔融.脱水熔融和水化熔融是产生花岗岩浆的两种基本物理化学机制,二者可在同一区域内发生,构成脱水-水化耦合的部分熔融机制.大陆碰撞带作为古板块缝合带,也是构造薄弱带,易于发育大陆主动张裂,这是在碰撞后阶段深部陆壳脱水-水化耦合熔融直至浅部陆壳部分熔融的主要构造机制,结果形成花岗岩-混合岩-麻粒岩高温岩石组合.一般来说,超大陆聚合阶段与碰撞挤压背景下的变质作用相关,而超大陆裂解与主动张裂拉张体制下的变质作用相关.虽然大陆张裂未必都能成功,但是其中夭折张裂在业已汇聚板块边缘最为常见.因此,夭折大陆张裂与陆内深熔变质作用和花岗岩浆作用之间的关系最为密切,这也是正确认识超大陆聚合之后到裂解之前陆内地质过程与构造演化之间关系的关键.

关键词：大陆碰撞深熔变质花岗岩浆大陆张裂陆内造山化学地球动力学汇聚板块边缘

中国西北大陆碰撞带的深部特征及其动力学意义

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地球物理学报 2001年第1期44卷 40-47,T002页

作者：胥颐刘福田刘建华陈辉孙若昧中国科学院地质与地球物理研究所北京100101

以中国大陆西北地区地震层析成像的结果为基础 ,通过分析大陆块体内部岩石层和软流层的深部形态 ,提出西部造山带与相邻块体之间几种可能的碰撞类型 :天山与塔里木之间存在地块的嵌入拼合、俯冲、岩石层拆离下沉以及层间插入等多种构造... 详细信息

以中国大陆西北地区地震层析成像的结果为基础 ,通过分析大陆块体内部岩石层和软流层的深部形态 ,提出西部造山带与相邻块体之间几种可能的碰撞类型 :天山与塔里木之间存在地块的嵌入拼合、俯冲、岩石层拆离下沉以及层间插入等多种构造样式 ;青藏高原与北部地质单元之间存在十分清晰的深部边界 ,反映出上地幔物质向北扩展的痕迹 ;推测青藏高原的岩石层在向北运动的过程中由于受到塔里木刚性块体的阻滞发生弯曲甚至折断 ,但是祁连山以北较浅的软流层相当于一个开放边界 ,使高原的上地幔物质得以进一步向北迁移 .大陆碰撞不仅造成中国西部造山带岩石层结构的变动 ,而且导致软流层中一部分熔融的岩浆体沿着碰撞边界上涌到岩石层底部。

关键词：地震层析成像西北土地区造山带青藏高原岩石层大陆碰撞中国

大陆俯冲隧道过程:大陆碰撞过程中的板块界面相互作用

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科学通报 2013年第35期58卷 2233-2239页

作者：郑永飞赵子福陈伊翔中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

研究俯冲带过程是发展板块构造理论的关键.板块界面相互作用是实现地球表层与内部之间物质和能量交换的基本机制.将俯冲隧道模型拓展到大陆碰撞造山带,能够透视大陆俯冲带构造过程及其产物.由长英质到镁铁质岩石组成的大陆地壳于不同深... 详细信息

研究俯冲带过程是发展板块构造理论的关键.板块界面相互作用是实现地球表层与内部之间物质和能量交换的基本机制.将俯冲隧道模型拓展到大陆碰撞造山带,能够透视大陆俯冲带构造过程及其产物.由长英质到镁铁质岩石组成的大陆地壳于不同深度从大陆岩石圈上部拆离并迁移进入大陆俯冲隧道,由橄榄岩组成的大陆岩石圈地幔楔底部也受到俯冲板片刮削进入俯冲隧道.大小不同的地壳和地幔碎块在俯冲隧道中受到角力流作用向上或向下运动,导致它们经历不同程度的变质作用,并伴有不同程度的变形乃至局部深熔.在俯冲隧道中壳源岩石与幔源岩石之间发生机械混合,结果形成了超高压变质混杂岩.它们在折返到地壳层位时与低级变质岩拼合到一起,形成构造混杂岩,结果在同一造山带出露有不同变质程度的岩石.俯冲陆壳基底花岗岩和上覆沉积物衍生的熔/流体与上覆大陆岩石圈地幔楔橄榄岩之间发生化学反应,实现了大陆俯冲隧道中的壳幔相互作用.超高压变质岩原岩性质支配了碰撞造山带的类型、超高压变质地体的大小和折返速率.

关键词：大陆碰撞俯冲隧道超高压变质差异折返构造混杂

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藏南古近纪甲查拉组物源分析及其对印度-欧亚大陆碰撞启动时间的约束

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矿物岩石 2006年第3期26卷 46-55页

作者：魏玉帅王成善李祥辉曹珂中国地质大学地球科学与资源学院青藏高原地质研究中心北京100083 成都理工大学沉积地质研究院四川成都610059

位于特提斯喜马拉雅北亚带的江孜地区古近纪甲查拉组角度不整合于晚白垩世宗卓组之上,系该地区最高(时代最晚)海相地层。运用岩石学和地球化学方法对其进行分析研究结果表明该组物源区主要为近源再旋回造山带,岩屑的母岩类型主要是岩浆... 详细信息

位于特提斯喜马拉雅北亚带的江孜地区古近纪甲查拉组角度不整合于晚白垩世宗卓组之上,系该地区最高(时代最晚)海相地层。运用岩石学和地球化学方法对其进行分析研究结果表明该组物源区主要为近源再旋回造山带,岩屑的母岩类型主要是岩浆弧成因的中性、中酸性安山质火山岩。新生代以前,特提斯喜马拉雅属于印度板块的被动大陆边缘,从特提斯喜马拉雅南亚带向北亚带显示了一种从浅水陆棚到深水盆地的变化,在侏罗-白垩纪时其陆源碎屑物主要是成熟度极高的石英砂岩,所以甲查拉组的碎屑物质只能来源于当时的冈底斯弧地区,所获有限的古水流证据也指示了这一点。从欧亚大陆侵蚀下来的碎屑物质被带到原印度大陆地区沉积,暗示该区的特提斯洋壳已经完全消失,印度与欧亚大陆在特提斯喜马拉雅中、东部产生了初始的陆-陆碰撞,其碰撞的启动时间为甲查拉组开始沉积的65 M a±。

关键词：物源分析大陆碰撞特提斯喜马拉雅甲查拉组江孜藏南

深部过程和物质架构对大陆碰撞带Cu-REE成矿系统的控制:以冈底斯和三江碰撞带为例

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地学前缘 2024年第1期31卷 211-225页

作者：王瑞张京渤罗晨皓周秋石夏文杰赵云中国地质大学(北京)科学研究院地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿... 详细信息

青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿机制。利用深反射地震和卫星重力数据的联合反演,结合大地电磁(MT)阵列和地球化学数据,对冈底斯正向碰撞带和三江侧向碰撞带的岩石圈结构进行了成像分析,探讨深部过程和物质架构对于Cu-REE成矿的控制。新生代印度大陆-亚洲大陆碰撞过程中,俯冲的印度大陆岩石圈发生了显著的撕裂,从而为软流圈上升流提供了通道,改造了上覆的岩石圈并引发融熔。这一过程产生超钾质熔体,这些熔体上升并在地壳底部积聚,其高的热流值和挥发分释放诱发了上覆新生下地壳的熔融形成富水岩浆,角闪石分离结晶造成岩浆氧化,这种富水高氧逸度的岩浆有利于Cu的迁移和富集。研究表明,三个关键因素形成了与碰撞相关的斑岩矿床:中等角度板片俯冲,板片撕裂和富硫化物新生下地壳的熔融。在三江侧向碰撞带的扬子克拉通边缘,由印度大陆俯冲或地幔对流驱动的热软流圈的垂直上升流和横向流动导致克拉通大陆岩石圈发生热侵蚀和部分熔融。克拉通边缘的大陆岩石圈先前经历了来自再循环海洋沉积物的富含REE和CO_(2)的流体的交代作用,从而富集了REE,后来又被沿着岩石圈不连续面(例如走滑断层、裂谷)上升的碳酸岩熔体携带,形成大型的碳酸岩型稀土矿床。而缺乏源区交代作用的克拉通大陆岩石圈的熔融可能会产生碳酸岩、超钾质岩和镁铁质岩熔体,但它们形成碳酸岩型稀土矿床的潜力有限。

关键词：大陆俯冲大陆碰撞板片撕裂 Hf填图新生地壳

大陆碰撞、高原生长和气候演化--2014年Crafoord奖获得者Peter Molnar教授成就解读

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中国科学：地球科学 2015年第6期45卷 770-779页

作者：鹿化煜常宏郭正堂张培震南京大学地理与海洋科学学院南京210023 中国科学院地球环境研究所西安710075 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地震局地质研究所北京100029

2014年Crafoord奖授予美国科罗拉多大学Peter Molnar教授,以表彰他＂对于理解全球大地构造、特别是大陆变形和造山带的结构和演化,以及构造运动对海洋-大气环流和气候影响方面的开创性贡献＂。Molnar教授及其合作者最早发现了青藏高原... 详细信息

2014年Crafoord奖授予美国科罗拉多大学Peter Molnar教授,以表彰他＂对于理解全球大地构造、特别是大陆变形和造山带的结构和演化,以及构造运动对海洋-大气环流和气候影响方面的开创性贡献＂。Molnar教授及其合作者最早发现了青藏高原大型走滑断层和亚洲内部的非刚性变形,提出了印度-欧亚大陆碰撞控制亚洲新生代构造格架的新认识,并从遥感解译、地震波速变化和地震断层面解等提供了证据;他们还利用弹塑性变形的滑线场理论解释构造变形的空间分布和动力来源,揭示了岩石圈增厚和大陆逃逸共同存在的事实,为主导青藏高原30年研究的两大动力模型的提出,奠定了基础。Molnar教授认为,印度次大陆的岩石圈俯冲到亚洲地幔并对流剥离（拆沉）是喜马拉雅-青藏高原生长的动力机制;青藏高原在15～10 Ma已经达到了最大高度并开始垮塌和向外生长。海峡关闭使大洋环流改变控制了非洲干旱气候等。最近,他提出由于赤道太平洋西部陆地生长,改变了下垫面条件和沃克环流以及东风带的位置及强度,形成了拉尼娜大气环流形式,进而使高纬度地区第四纪冰川发育。Molnar教授的研究工作促进了我们对新生代全球构造运动、地震发生机理和气候演化及其关系的认识;他的思想和工作方法对我们的研究有指导意义。

关键词：大陆碰撞高原生长气候演化 Peter Molnar的学术成就

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大陆碰撞和超高压变质研究:进展和展望

中国科学技术大学学报 2007年第8期37卷 839-851页

作者：郑永飞赵子福唐俊中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026

在原岩为大陆地壳的高级变质岩中发现柯石英和金刚石这类超高压标志矿物,使人们认识到低密度大陆地壳曾经俯冲到大于80 km的地幔深部,是20世纪末大陆动力学研究的最大进展,因此革新了板块构造理论.大陆碰撞和超高压变质研究已成为21世... 详细信息

在原岩为大陆地壳的高级变质岩中发现柯石英和金刚石这类超高压标志矿物,使人们认识到低密度大陆地壳曾经俯冲到大于80 km的地幔深部,是20世纪末大陆动力学研究的最大进展,因此革新了板块构造理论.大陆碰撞和超高压变质研究已成为21世纪发展板块构造理论的前沿和核心课题.大别-苏鲁造山带出露有世界上最大的超高压变质构造单元,中国科学家以此为基地,在大陆碰撞和超高压变质的一些重要领域取得了国际上有影响力的系列成果.这些包括大陆地壳俯冲的深度和规模、大陆深俯冲过程的时间序列、大陆碰撞过程中的流体活动、深俯冲陆壳的流变学特征等.本文评述了大陆地壳经历深俯冲的矿物学记录,概括了近年来大别-苏鲁造山带研究的突出进展,从四个方面对大陆碰撞和超高压变质研究进行了展望:①超高压变质带的构造-变质演化,②大陆碰撞过程中的流体活动,③大陆碰撞带数值模型,④超高压变质矿物微区分析的新技术.

关键词：大陆碰撞超高压变质俯冲折返流体地球动力学

大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿Pb—Zn矿床的发育特点和成矿机制

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地质论评 2012年第1期58卷 67-80页

作者：王晓虎宋玉财中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质科学院地质研究所北京100037

笔者等通过对不同类型大陆碰撞造山带环境下铅锌矿床进行归纳总结,并进行对比分析,认为在陆陆碰撞的主碰撞阶段,由于板块的汇聚挤压,在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地,碳酸盐岩未变形或弱变形,来自盆地的卤水在... 详细信息

笔者等通过对不同类型大陆碰撞造山带环境下铅锌矿床进行归纳总结,并进行对比分析,认为在陆陆碰撞的主碰撞阶段,由于板块的汇聚挤压,在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地,碳酸盐岩未变形或弱变形,来自盆地的卤水在造山带隆升造成的重力势的驱动下,向盆地边缘汇聚,萃取盆地中的成矿元素,在碳酸盐岩的岩溶或断裂中形成MVT型铅锌矿床。在晚碰撞走滑转换阶段,盆地卤水和地层水萃取盆地地层或基底内的成矿物质形成成矿流体,陆陆碰撞持续挤压力使盆地强烈变形,同时在盆地内发育一系列逆冲推覆系统,并驱动成矿流体发生侧向迁移;在挤压后的短暂松弛阶段,成矿流体灌入逆冲断裂及其伴生的次级走滑断裂或张裂隙中形成独具特色的沉积岩容矿铅锌多金属矿床。大陆碰撞造山带挤压至伸展这一应力转换阶段,成矿流体灌入张性构造中,形成类似秦岭碰撞造山带环境产出的脉状铅锌矿床。

关键词：大陆碰撞 Pb—Zn矿床矿床特征成矿机制

新生代大陆板内伸展盆-山耦合与大陆碰撞效应 --以渤海湾盆地济阳坳陷、周缘隆起及边界断裂构造演化为例

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地质科学 2013年第2期48卷 406-418页

作者：李理赵利钟大赉中国石油大学华东地球科学与技术学院青岛266580 中国科学院科院地质与地球物理研究所北京100029

新生代印欧大陆碰撞引发了中国西部前缘大规模多阶段地壳挤压缩短、构造变形与隆升及岩浆事件;在中国东部,新生代山脉的抬升、盆地的伸展、沉降,以及郯庐断裂带新生代的活动与青藏高原的隆升具有准同时性,伸展盆地—伸展山脉之间存在耦... 详细信息

新生代印欧大陆碰撞引发了中国西部前缘大规模多阶段地壳挤压缩短、构造变形与隆升及岩浆事件;在中国东部,新生代山脉的抬升、盆地的伸展、沉降,以及郯庐断裂带新生代的活动与青藏高原的隆升具有准同时性,伸展盆地—伸展山脉之间存在耦合关系。这种对应关系呈"幕式"变化,主要表现在印欧大陆碰撞岩石圈增厚、构造变形和抬升的高峰时期,对应盆地岩石圈伸展、减薄、快速构造沉降以及郯庐断裂带活动等阶段;当构造转入相对稳定(松弛)时期,表现为高原剥蚀夷平、岩浆活动频繁以及盆地构造沉降速率减缓等阶段。从全球板块构造的角度来看,中国西部、东部新生代挤压、伸展和走滑活动属同一动力学体系条件下的耦合关系,驱动力可能是两大板块碰撞、深部地幔脉动上涌以及新生代太平洋板块与欧亚板块俯冲和速率变化的共同作用。

关键词：伸展山-盆耦合渤海湾盆地郯-庐断裂带大陆碰撞板块俯冲构造隆升沉降