前寒武纪大陆地壳地质构造演化研究进展与问题

前寒武纪地质构造是地球系统科学研究的一个承前启后的重要组成部分,现存最古老的固体地球物质是38亿年前的大陆长英质岩石。以地质构造热事件为标志确认早中太古代已有30亿年年龄值的大陆克拉通化,而新太古代末大陆地壳已出现普遍的克拉通化。由深变质作用岩石测得的pt值推断当时地温梯度与现今大陆稳定区相似,大规模的陆壳区断块已具基本刚性特征,使板块构造运动模式基本适用于太古宙地壳演化。古元古代末陆壳普遍隆升和遭剥蚀,陆壳生长作用导致形成大陆区块上的裂谷型坳拉槽系。中元古代起,世界约于18亿年前近乎同时出现不变质的沉积盖层,使前寒武纪明显必需划分为早、晚前寒武纪两大阶段。华北克拉通区是世界大陆克拉通地壳的组成部分,与世界各大陆克拉通演化有很好的可对比性,在前寒武纪超级大陆重建中有一定位置。在现今阶段研究基础上,对华北克拉通区提出了几个前瞻性的基础研究课题,应予深入探索。

早前寒武纪大陆地壳的性质与构造演化问题

世界大陆地壳主要由早前寒武纪英云闪长质花岗岩类组成，并于太古宙晚期普遍经历了克拉通化。迄今尚未证实世界是否保存有未经受早期强烈改造和重熔分异轮回的原属地球的初始基性岩壳。华北克拉通是世界典型太古宙克拉通陆块之一。这些古陆块的规模、刚性特征和地质构造等，都直接显示出与现今板块理论基本模式一致。大陆地壳经早期高增生率阶段，又经裂解和聚合演化而形成不同时代的地体拼贴而成的现今世界大陆。它们并非由陆核增生，而现代大陆演化则深受先存拼合地体的影响，在全球板块运动过程中大陆各地体块体因重力均衡及张剪、压剪的走滑发生调整。古陆块虽经长期剥蚀而至今仍为大陆，是因下地壳区的挤压环境促使发生近水平面状强烈韧性剪切、板底垫托和滑脱，导致岩片叠置使陆壳垂直增生，而获得浮力，并可因超负荷增大而形成下地壳高压麻粒岩相区。由反映强弱应变的变形分隔的深成构造作用机制所造成的地壳水平网络状结构，在地学大断面内是最主要的特征之一。

新生代板内造山作用研究——认识中国区域地质构造基本特征的关键

中国区域地质构造特征深受新生代初印度板块对欧亚板块陆陆碰撞的影响 ,原属显生宙不同时代构造单元拼贴的中国区域发生了普遍而强烈的构造叠加改造 ,导致板内造山作用。由作者新编的中国主要活动断裂构造图显示 ,印度板块的碰撞对中国地质构造演化的影响远比自中生代侏罗纪以来太平洋亚洲板块会聚造成的影响更为强烈。中国帕米尔山结东、西两侧的现今大陆动力环境差别巨大 ,其东侧的东移因遇太平洋板块向西俯冲而获得上冲的自由空间。阿尔金断裂带把中国西部分划为南、北断裂构造活动性质不同的两大构造域。有人否认板内造山作用是因为他们只承认经典的板块边缘造山带的存在。要改变这一观念深入研究板内造山作用及演化 ,综合分析造山带构造地貌、山体隆升扩展、与前陆盆地的耦合、陆相沉积建造序列、冲断推覆构造系及其匹配、壳源花岗岩侵位及深部地球物理场观测等是关键。中国是研究大陆拼贴地块区板内造山作用的理想区域 ,在这一地区从事研究可大大丰富大陆动力学的内涵 ,把地质构造综合成果及对演化规律的认识作为编制大地构造图新的重要要素 。

固体地球科学前沿研究的新挑战

在地球早期至今的几十亿年历史长河中，行星地球从过去的早期阶段到现今阶段是受整个地球系统发展的结果。借鉴地质历史演化，地球系统的过去状态特性对预测将来是非常有助的。温室效应尚不确知，因为这样一个问题难以解释，即近期１５０万年甚至整个第四纪２４０万年内冰期与间冰期相间出现，与人类释放ＣＯ＿２或消耗燃料无关。ＣＯ＿２或ＣＨ＿４叠加大气温度的变化趋势到底是什么？平流层的臭氧是否也有自身修复的功能，它自身是否也在变化？固体地球科学作为地球科学前沿，需要持续发展，应当参与全球变化研究。

固体地球科学与全球变化研究

固体地球科学要积极参与全球变化的研究。全球增暖的温室气体ＣＯ２增率与大气升温呈正相关性。第四纪的最末１．５Ｍａ间有１７次冰期，其成因可能与米兰科维奇周期律有关。除现今估算的人类每年燃料排放的ＣＯ２量外，地球内部由火山和地震等的大地构造原因释放的ＣＯ２量需定量估算，甚至可能是大气ＣＯ２增率的主要来源。我国文化历史悠久，对历史中的盛世与气候变迁关系应深入研究。我国的自然条件复杂而独特。

关于“水文地质与工程地质学”专业的一级学科归属的意见与建议

介绍了“水文地质学”应当归属理科一级学科“地质学”的有关建议及其理由，阐述了其重要意义，并针对我国地下水管理中存在的问题提出了对策建议。

华北克拉通对前寒武纪超大陆旋回的基本制约

全球大陆克拉通在前寒武纪至少记录了 3次超大陆聚合 -裂解的构造旋回。不同大陆前寒武纪地质的研究证明 ,板块构造模式可以前推至新太古代。超大陆的聚合表现为大规模造山带的穿时性发育 ,而裂解则表现为大陆裂谷系、非造山花岗岩及巨型基性岩浆岩省的同期快速发育。广泛的区域地质研究揭示华北克拉通前寒武纪地质构造演化具有明显的阶段性差异特征 ,克拉通主体形成于新太古代陆壳增生与碰撞造山过程。华北克拉通在太古宙末期首次经历强烈的裂解作用 ,在古元古代晚期涉及强烈的陆缘再造作用。在古元古代末期发生第二次大规模的裂解活动 ,随后以中元古代末期的造山带拼合为Rodinia超大陆的组成部分。详细的区域构造对比证明 ,华北克拉通长期以来与波罗的地盾、东南极克拉通、印度南部克拉通、巴西克拉通等具有构造亲缘关系。

华北陆块基底构造格局及早期大陆克拉通化过程

依据区域构造分析及同位素年代学数据库 ,华北克拉通变质基底主要可以区划为以下构造单元 :1)鄂尔多斯陆块新太古代被动边缘沉积 ;2 )恒山 -承德太古代末期构造带 ;3)太古代末期五台 -登封岛弧带杂岩及构造缝合带 ;4)鲁西 -冀东 -辽吉新太古代活动大陆边缘岩浆杂岩带 ;5 )胶辽陆块 ;6 )冀北 -固阳古元古代初造山带及内蒙 -冀东再造麻粒岩相带 ;7)吕梁 -中条古元古代裂谷带 ;8)辽南古元古代裂谷带。华北克拉通早期构造演化历史主要涉及东部陆块西缘的岛弧增生及其与西部陆块的碰撞拼合 ,太古代末期克拉通北缘开始形成增生型陆缘活动带 ,并造成克拉通中部的裂谷作用。东部古郯庐断裂带的活动造成辽南 -鲁北古元古代裂谷带的形成。最后 ,以古元古代末期的拗拉谷系、基性岩墙群为标志的伸展构造体制 。

“吕梁运动”新认识

吕梁运动 (1.90～ 1.70Ga)长久以来被认为是华北克拉通最终稳定固结的造山运动 .事实上 ,在古元古代末期华北克拉通以伸展 -裂解构造为主 ,表现为拗拉谷系发育、非造山岩浆活动 (环斑花岗岩、斜长岩、辉长岩、花岗岩类及伟晶岩脉等 )、大规模基性岩墙群侵位以及早期变质基底隆升或退变质构造热事件等 .对已有的大量同位素年代学资料分析后证明 ,这一时期的岩浆侵位与基底构造 -热事件在时间上的分布具有多峰式特点 ,克拉通基底隆升退变质事件滞后于岩浆侵位 ,明显区别于造山带普遍记录的构造变形 -变质 -岩浆侵位的事件序列 .古元古代末期构造格局的重新认识 ,为我国克拉通在元古代超大陆中的再造模式提供了最基本的制约条件 .

塔里木盆地柯坪断隆断裂构造分析

柯坪断隆内断裂发育,笔者根据野外及地震数据对各主要断裂和二级断裂进行了分析,认为柯坪塔格断裂形成于晚第三纪,沙井子断裂早期与柯坪塔格具有不同的发育历史,阿合奇断裂形成于挤压而非走滑的背景下,皮羌断裂和印干走滑断裂其实是协调作用的捩断层。萨尔干断裂是一条假走滑断层,实际上应该是一条撕裂断层。在挤压背景下形成了二类主要的断裂构造组合样式:叠瓦推覆体、构造窗。笔者认为柯坪断隆上的构造其实是印度板块和欧亚板块远程碰撞造山和板内变形的一种表现。

大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例

大陆早期构造演化的研究一直是大陆地质学研究的焦点问题.在华北克拉通基底构造1∶200万编图研究基础上,本文开展基底断裂边界、构造样式及后期叠加关系的研究,借鉴比较大地构造理论,对华北克拉通基底重新进行了构造区划.结合标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库的综合研究,提出华北早期构造格局演化及其重大构造热事件.华北克拉通基底主要由大面积的新太古代TTG杂岩及表壳岩系组成,新太古代涉及活动陆缘环境的大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程,造成新太古代末期陆壳迅速增生和克拉通化.古元古代初期开始伸展裂解和早期盖层发育阶段,古元古代晚期发生微陆块碰撞缝合,形成超级克拉通,并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用.1.84Ga前后,华北克拉通经历最强烈的一次伸展裂解过程,从超级克拉通裂解,开始了独立的构造演化,在伸展构造背景下,克拉通基底被强烈隆升冷却,经历风化剥蚀,发育沉积盖层.以上构造格局及其构造热事件提供了早期超级大陆再造研究的构造制约条件.

华北中北部晚太古代高压麻粒岩的地质产状及其出露的区域构造背景

晋北－冀西北高级变质的灰色片麻岩－花岗质片麻岩杂岩基底内广泛发育晚太古代高压麻粒岩构造透镜体或岩片，几个典型地段的构造填图研究表明，高压麻粒岩主要出露于龙泉关－桑干构造带的东北段，即冀北陆缘活动带与恒山－五台绿岩带之间的高级变质基底内。高压麻粒岩形成与出露的过程中，主要经历４期构造变形：Ｄ１低角度逆掩剪切变形；Ｄ２ＮＷ向伸展作用；Ｄ３区域规模的ＮＮＥ－ＮＥ向褶皱；Ｄ４大规模右旋走滑剪切变形。以上变形明显受区域构造所控制，先后涉及鄂尔多斯和阜平陆块晚太古代构造拼合，太古代末五台裂谷的张开及闭合，以及早元古代冀北陆缘活动带向南俯冲造成的掀斜作用。

恒山中元古代早期基性岩墙群的单颗粒锆石U-Pb年龄及其克拉通构造演化意义

华北克拉通中北部变质基底发育大规模的前寒武纪基性岩墙群,由于基性岩墙同位素定年技术存在问题,因此一直未获得岩墙群的确切年龄数据。本文利用单颗粒锆石U-Pb化学法,首次获得恒山地区北西向基性岩墙群的U-Pb年龄为1769.1±2.5Ma,并证明它代表基性岩墙群的侵位年龄,这一年龄数据也是华北克拉通大规模分布的未变质基性岩墙群已知的最古老年龄。综合分析同期岩浆活动的同位素年龄记录,本文提出中元古代早期华北的岩浆侵位发生于伸展构造背景下。

鲁西前寒武纪基性岩墙群

鲁西地区发育大规模的中元古代基性岩墙群,侵位于早前寒武纪结晶基底内,未变形未变质,以北北西向和近南北向为主,是鲁西前寒武纪最引人注目的一种伸展构造标志。鲁西基性岩墙群属于板内大陆裂谷拉斑玄武岩系列,与板内大陆裂谷活动密切相关,代表一种非造山岩浆活动。该岩墙群富集大离子亲石元素(L IL E) ,略亏损高场强元素(HFSE) ,比较富集Cr、Ni,明显亏损Th。稀土元素配分模式为轻稀土略富集的右倾曲线。鲁西基性岩墙群的微量元素和稀土元素特征反映源区为略富集的地幔。从时空分布特征、构造特征、岩石化学相关性、岩浆源区和古构造应力场分析,鲁西基性岩墙群与燕辽—中条拗拉槽系有一定的成生联系。

塔里木盆地北部隆起负反转构造成因机制探讨

塔 (里木盆地 )北 (部 )隆起中生代以来经历了逆冲上隆 ,构造反转和再生前陆盆地斜坡带 3个阶段 ,分别与库车前陆盆地构造运动强、弱、强的演化历史相对应。塔北隆起的大型负反转构造形成于白垩纪 -中新世。白垩纪之前 ,塔北断隆作为库车前陆盆地和北部坳陷的相邻单元 ,发育两组背冲断裂以实现其缩短。在构造宁静期 (白垩纪 -新第三纪吉迪克期 ) ,岩石圈回跳 ,前缘隆起局部伸展 ,早期逆冲断块沿着原逆冲断层面下滑形成负反转构造。中新世以后 ,塔北地区成为库车再生前陆盆地的斜坡区 ,负反转构造得以保存且有进一步加剧之势。塔北隆起上伸展应力场的产生与深部岩石圈同步挠曲变形过程中波峰和波长的变化有关。

渤海湾盆地形成机制研究

从渤海湾盆地的几何形态、盆地边界的走滑构造和内部的伸展构造分析，结合盆地的沉积特征和深部地质特征的研究，提出渤海湾盆地的拉分构造成因模式。渤海湾盆地可以划分为三个构造区带：东、西两个走滑构造带和一个中部拉分构造区。从渤海湾盆地的中、新生代构造演化分析，渤海湾盆地是一个新生代早第三纪始新世形成的走滑拉分盆地。这个走滑拉分盆地的中部发育伸展构造，这些伸展构造是由走滑作用派生而来的。中生代就已存在的东西两个走滑构造带是新生代形成渤海湾走滑拉分盆地的基本地质条件。

构造裂缝定量预测的一种新方法──二元法

构造裂缝定量预测技术是目前裂缝性油藏在勘探和开发中迫切需要解决的一个问题。以吐哈盆地中的丘陵油田作为研究实例，分别采用岩石破裂法和能量法，对油田储集层中构造裂缝的发育情况进行了数值模拟。研究表明，岩石破裂法的结果与能量法的结果可互为补充。在此基础上提出了由破裂值及能量值共同决定构造裂缝发育程度的新方法，称之为二元法。按此方法给出了破裂值、能量值与裂缝密度值之间关系的拟合公式。将此公式计算出的裂缝密度预测值与该地区１６个井段的裂缝密度观测值进行对比，其中１２个井段处的相对误差不超过２５。根据拟合公式。

华北克拉通中元古代基性岩墙群形成机制及构造应力场

本文通过研究华北克拉通中部中元古代基性岩墙群的单体形态和分布规律,分析岩墙群形成的力学机制,认为这些基性岩墙群主要是基性岩浆侵位于先存的张性或张剪性破裂中而成。晋北地区和五台—太行山地区的岩墙群主要为张剪性的,吕梁山地区和中条山地区的主要为张性。根据岩墙群的分布规律、侵位方向和力学机制及其与燕辽-中条拗拉槽系之间的关系,认为华北克拉通中部中元古代的区域构造应力场是张性和张剪性构造环境,其主压应力来自燕辽-中条拗拉槽系的扩张。未变形未变质的前寒武纪岩墙群的存在表明前寒武纪华北克拉通已经具有了刚性板块的性质。

晋北地区中元古代岩墙群的地球化学特征和大地构造背景

晋北地区发育大规模的中元古代北北西向岩墙群 ,未变形和未变质 ,是华北克拉通前寒武纪构造演化研究的最显著标志。根据本区岩墙群的岩石学和地球化学研究 ,这些岩墙群的岩石属于板内大陆裂谷玄武岩系列 ,形成于大陆裂谷拉张的构造环境。与东侧的燕辽—中条拗拉槽内的火山岩岩石化学对比分析 ,本区岩墙群的基性岩浆可能来自拗拉槽深部。这些基性岩浆从拗拉槽的深部向北西方向侵位于晋北地区先存的构造裂隙中形成了基性岩墙群。

华北中北部高级变质岩区的构造区划及其晚太古代构造演化

通过区域构造编图及重点地段的详细研究，在华北克拉通中北部识别出一条ＮＮＥ向的构造带——龙泉关－桑干带，它以大规模的韧性剪切带网络、重熔钾质花岗岩带、数量众多的高压麻粒岩构造透镜体或岩片为特征。剪切带以低角度逆冲为主，矿物拉伸线理指示运动方向为ＮＷ－ＳＥ向。这些剪切带造成东西两侧基底杂岩与表壳岩系包括孔兹岩系的广泛构造叠置，以及高压麻粒岩的近等温减压上隆。从更大的范围看，龙泉关－桑干带处于鄂尔多斯克拉通和阜平－赞皇克拉通之间，并且被五台－吕梁裂谷型绿岩带截切或不整合覆盖。该带应形成于晚太古代。