“中央造山带”早古生代缝合带及构造分区概述

“中央造山带”是夹持于中国塔里木、华北和扬子克拉通之间的近东西向延展的(局部为北东向和北西向)显生宙造山系统。该造山带中包括了库地-喀拉塔什、红柳沟-肃北-北祁连、南阿尔金-滩间山、昆中、朱阳关-夏馆和商州-丹凤6条早古生代缝合带。被缝合带所围限的前寒武纪地质构造单元包括中阿尔金-祁连-全吉地块、柴达木地块、北秦岭地块和东、西昆仑2个变质地体。南秦岭原为扬子克拉通的北部边缘,但卷入了显生宙造山带,成为中央造山带的一部分。对上述6条早古生代缝合带和6个前寒武纪地质构造单元的特点进行了概略总结,并阐述了各地质构造单元中的构造地层系统和热-构造事件的年代格架。

复合造山作用和中国中央造山带的科学问题

在全球大陆范围内,广泛分布的造山带纪录了板块汇聚的历史和碰撞造山的过程,因此,造山带的研究一直是地球科学经久不衰的重要领域。研究表明,世界上许多造山带是长期活动(>300Ma)的复合造山带,活动域的宽度可超过1000km,并具有造山前的热结构,是大陆生长的最好见证。近10年来,全球造山带的研究已摆脱传统地质学和经典板块观念的束缚,面临一个新的起点,即由单一造山带向复合造山带研究转轨,由造山类型、造山作用向造山动力学研究聚焦。复合造山带长期活动的原因、大陆增生机制、造山带的流变学结构和造山热对造山作用的控制等已成为当前大陆复合造山带研究的关键科学问题,复合造山动力学已成为当今地球科学前沿——大陆动力学研究的重要内容。中国中央造山带位于北中国板块与南中国板块之间,是中国大陆上一条十分醒目而又极其重要的巨型(长5000km)构造带。中央造山带是经历了大致600Ma的活动历史,泥盆纪和三叠纪的两次碰撞造山以及白垩纪以来的陆内造山过程而构筑成的典型"复合造山带"。在全球复合造山带中,中国中央巨型造山带具有结构复杂性、活动长期性和非原地型,造山过程多期性以及造山带拼贴与大陆增生方式特殊性的特点,特别是世界最大规模的中央超高压变质带及其两期超高压变质作用的发现,揭示了中央造山带的形成还经历了板块汇聚边界洋壳/陆壳深俯冲至100km以上的地幔深处的两次壮观地质事件,使中央造山带成为全球造山带中最为精彩和不可多得的典型,与青藏高原一样,被国内外地学家们誉为当今中国地学研究的"瑰宝"。中国中央巨型复合造山带可以作为研究复合造山过程与复合造山动力学的重大地学问题的范例,重要的核心科学问题是:中国中央巨型复合造山带的早古生代和三叠纪陆块汇聚、碰撞造山过程以及中新生代陆内造山与周缘盆地互馈;两期高压-超高压变质带的时空关系、形成条件和洋壳/陆壳的俯冲-深俯冲与折返动力学机制;揭示和探讨中国中央复合造山带的长期活动性,造山作用的多期性和叠置性,造山热结构以及复合造山过程;洋壳/陆壳深俯冲、复合造山与大陆增生理论的创新。此外,中央复合造山带的研究对于金属矿产资源的开拓、周缘中新生代盆地含油气资源的战略前景以及现今南北中国的气候、环境、人文、地理、生态和灾害的制约提供新的科学依据与动力学背景。

中央造山带早古生代地体构架与高压/超高压变质带的形成

位于北中国板块群与南中国板块群之间的中央造山带是中国大陆一条十分醒目而又极其重要的巨型(长达5000km)构造带。中央造山带是经历了大致600Ma的活动历史,和泥盆纪、三叠纪的两次主要碰撞造山以及白垩纪以来的陆内造山过程而构筑成的典型的“复合造山带”。特别是巨型中央超高压变质带及其两期超高压变质作用的发现,揭示了中央造山带的形成还经历了板块会聚边界洋壳/陆壳深俯冲的两次壮观地质事件。位于中央造山带北部的“北中央早古生代造山带”具有“多地体、多岛弧”的地体构架和“多俯冲和多碰撞造山”的动力学作用。研究认为北中央早古生代多地体/岛弧群是冈瓦纳超大陆西侧(或西北侧)陆块/岛弧群的组成部分,其主要的证据是:1北中央寒武系—志留系的过渡性动物群性质反映早古生代古生物区系与始特提斯洋盆海水相通的古地理环境;2北中央诸多蛇绿岩带形成时代>500~540Ma(新元古代-奥陶纪)可作为始特提斯洋盆扩张时限的印证;3多岛弧带为北中央早古生代地体的陆缘增生带,形成于540~450Ma,岛弧带形成自南(外)而北(里)渐新的趋势表明与始特提斯洋盆相连接的弧前小洋盆逐级俯冲的特征;4北中央早古生代多地体/岛弧群的“弧/陆碰撞”及早古生代...

中国中央造山带内两个超高压变质带关系

中国中央造山带内至少发育两个超高压变质带,一个是南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,超高压峰期变质年龄为早古生代(500～400 Ma),代表扬子与中朝克拉通间的深俯冲和碰撞带;另一个是研究程度较高的大别-苏鲁超高压和高压变质带,峰期变质年龄主体是三叠纪(250～220 Ma),代表扬子克拉通内部的陆内大陆深俯冲和碰撞带。对东秦岭看丰沟及香坊沟的变质岩片详细岩石学和构造学研究以及先期造山带尺度的构造、岩石和年代学研究资料分析证明,南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,向东不能与大别-苏鲁超高压和高压变质带的任一部分相连,包括南大别和西北大别超高压及高压变质岩石。相反,大别-苏鲁超高压及高压变质带,向西经桐柏山,横过南襄盆地延伸到南秦岭的西峡及商南一带。仅在东秦岭-大别山范围内,两个超高压变质带分别位于南丹断裂系南北两侧,沿造山带近平行延展,之间被一系列以断裂或剪切带为边界的岩石构造岩片相隔,不能构成横贯中国中部统一的巨型超高压变质带。任何有关中国中央造山带构造格架及构造演化模型的建立,均应考虑其内部发育两个时代和功能不同的超高压变质带。

中央造山带的演化及其特点

中央造山带原型是由一列微板块加上分别位于其北面和南面的两列不同时期的小洋盆组成．微板块群的主体是柴达木、秦岭、大别—苏鲁，还加上中祁连．元古代末至早古生代早期，北列拉张成多岛小洋盆，它们在加里东末期关闭，并在微板块群北缘形成前陆盆地带．南列形成裂陷槽，在加里东期末关闭，一般不造山．晚古生代，微板块群已与欧亚板块合为一体，并总体北移．南列出现泥盆（个别）、石炭二叠纪的小洋盆，属于古特提斯洋的一部分．洋盆在中—晚二叠世闭合，在其南侧形成早—中三叠世的前陆堆积．印支期它属于特提斯北支．三叠系可分成３种类型．燕山期的陆内挤压东强西弱，使东部微板块消减最多而抬升最高，向西依次递减．中央造山带的板块运动主要遵循的不是威尔逊旋回，而是非威尔逊旋回．非威尔逊旋回在３个方面与威尔逊旋回不同，即多岛洋、软碰撞和多旋回造山．文中论述了它们的特点，并强调指出这些特点在地史上占据中国绝大部分地区的古亚洲洋和特提斯洋中具有普遍性．

关于“中央造山带”几个问题的思考

中央造山带”的提法响亮、瞩目，但其真正含义应加以分析、思考．从地理山脉综合分析表明它们不是统一山脉，但现实却出现一带山系，横贯中国大陆中央，故地理上可笼而统之称其为一道“中央山系”．地质含义分析证明它们不是统一造山带，但祁连、昆仑、秦岭和大别可为广义统一造山带，是东古特提斯和中国大陆完成其主体最后拼合的关键地带之一．研究“中央造山系”有以下几个关键问题：（１）新生代，尤其是新第三纪以来中央造山系有无正在东西向裂解趋势，它与环境、灾害发展趋势有无关系？（２）中新生代中央各造山带有无统一形成背景与机制；（３）古特提斯与“中央造山系”的关系；（４）中央造山系有无统一格局的早古生代板块构造演化，其中新元古代构造基础又是什么？（５）中央造山系的共性与特性是什么、大地构造特殊意义是什么等等．研究中央造山系，应以大陆板块构造和大陆动力学为学术指导思想，立足于中国地质实际，面向全球，建立研究基地，开展多学科综合全方位研究，采用新思维、新观念、新方法，重新审视大陆和中国大陆，发展探索大陆动力学，为建立新的造山带理论与研究方法而努力，以在当代地学发展前沿领域促进地学和社会发展．

中央造山带秦巴地区发现石英脉型黑钨矿

石英脉型黑钨矿是钨矿的一个工业类型,因其质量优于白钨矿而一直作为战略性资源加以保护性开采[1]。国内外的大型、超大型钨矿床均以白钨矿为主[2],而黑钨矿属于紧缺资源,其重要性等同于离子吸附型稀土矿。当前,黑钨矿主要产于中国的南岭地区,以赣南、粤北最为常见,并可见与绿柱石共生现象[3-5]。虽然近年来在江西北部也发现了大湖塘、朱溪等世界级超大型钨矿床,但含钨的矿石矿物仍是以白钨矿为主;

基于GIS编制1:200万中央造山带前寒武纪地质图的方法

基于GIS技术编制中国中央造山带前寒武纪地质图是一种科学有效的方法,它以大陆板块活动论为指导,以全国1∶50万及1∶250万地质图数据库为基础,充分反映近年来地质调查和科研新成果,并按照前寒武纪地质特点进行综合设计和系统编制。编图工作流程包括设计编写、源数据准备、空间数据建立、数据套合和出版印刷五个阶段。通过多种空间数据与属性数据的选择、连接与结合,实现了不同时间、不同比例尺地质数据的转换与拼接,达到了提高图件质量和工作效率的目的。

中央造山带东段岩石圈的构造格架

笔者讨论了大别—苏鲁超高压变质带地球物理调查剖面及相关地球物理成果。分析大别—苏鲁地体的深部地质构造与岩石圈主要特征,并与东秦岭地区前人的探测结果进行对比。结果认为,中央造山带东段的地壳构造反映了扬子克拉通向北的陆内深俯冲作用。陆壳俯冲的角度在20°～30°之间,由于角度较缓,中央造山带东段发育了开阔的后陆盆地,其下方基底构造仍保留有造山带板块会聚的特征。造山带核部上中地壳存在着规模很大的岩浆岩体的显示,与造山期后的地质作用有关。大别—苏鲁的早中生代超高压变质带在东秦岭可能仍埋藏在地壳深处,不会出露于地表。

中国中央造山带资源环境态势与可持续发展对策

资源与环境是谋求发展的物质基础和重要前提，其合理开发利用是实现可持续发展的重要内容。中国中央造山带富能、富矿、少植被、土地瘠薄，这对该区的经济发展既显示了无穷的诱惑，却又制约着对其的开发利用。对此，从保护利用水土资源、利用资源优势促进经济发展以及发展科技教育与提高人口素质三方面提出建议以促进该区走上可持续发展之路。

中央碰撞造山带中两期超高压变质作用来自含柯石英锆石的定年证据

沿中央造山带存在一条巨大的超高压变质带,其西起阿尔金—祁连,往东经秦岭,延至大别—苏鲁,全长超过4000 km。柴北缘片麻岩中含柯石英锫石的SIMS离子探针原位微区U-Pb定年获得超高压变质年龄452±13.8 Ma。锆石的退变质年龄419±6.7 Ma。SHRIMP U-Pb定年获得秦岭含金刚石片麻岩中锆石的下交点年龄502±45 Ma,上交点年龄1545±100 Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者为原岩岩浆锆石年龄;获得榴辉岩锆石的上交点年龄1381±82 Ma和下交点493±170 Ma,认为上交点代表榴辉岩原岩年龄,下交点代表超高压变质年龄;获得江苏东海县青龙山榴辉岩含柯石英等超高压矿物锆石的年龄为441±9 Ma,449±9 Ma,和442±9Ma,平均444±9 Ma,核部含斜长石+磷灰石锆石年龄为761±13 Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者代表榴辉岩原岩结晶年龄。认为中国中部沿中央造山带中存在两期超高压变质作用,第一期为加里东期,第二期为印支期,两期超高压变质事件在时空分布方面是不同的,加里东期超高压变质事件由西部阿尔金—柴北缘延至东部大别—苏鲁,印支期超高压变质事件没有在大别以西发现。认为中央造山带应是一个多期活动的造山带,较早形成罗德尼亚大陆的格林威尔造山运动可能留下了10亿年左右的构造岩浆事件记录。

青藏高原东北缘宗务隆构造带天峻南山早古生代残余洋盆的识别和地质意义

宗务隆构造带夹于中央造山带原特提斯构造域内,发育与古特提斯洋演化相关的天峻南山蛇绿岩,是研究原特提斯向古特提斯转换的关键地质体。该蛇绿岩由超基性岩(蛇纹岩)、辉绿岩、玄武岩和硅质岩组成。蛇纹岩中尖晶石具高Mg#(58.6~64.5)和低Cr#(38.9~43.9)的特征。玄武岩和辉绿岩属于拉斑玄武岩系列,轻稀土元素左倾和重稀土元素平坦,富集Th而亏损Ti,总体上与弧后扩张脊熔岩具有一致的球粒陨石标准化稀土元素以及N-MORB标准化微量元素配分模式,同时这些基性岩具较高的Th/Yb值和εNd(t)值(+7.5~+9.6),显示岩浆来自受洋壳沉积物混染的亏损地幔源区。这些特征均与弧后盆地蛇绿岩类似。最新LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示辉绿岩形成于509±4Ma。结合野外接触关系表明,部分天峻南山蛇绿岩形成于寒武纪,早于不整合其上的石炭纪复理石和晚奥陶世花岗岩脉(444.9±4.7Ma)。天峻南山寒武纪蛇绿岩作为早古生代残余洋盆被石炭纪复理石不整合覆盖,并在三叠纪洋盆闭合过程中通过构造方式就位于上覆石炭纪地层中。上述结果表明宗务隆构造带并非一个晚古生代-早中生代构造带,而是原特提斯洋和古特提斯洋相继闭合形成的早古生代-早中生代复合构造带。

昆仑造山带钴矿找矿前景初步评价

钴绝大多数呈伴生矿种出现于铜镍硫化物矿床、夕卡岩矿床以及海底喷流沉积矿床中。通过对昆仑－ 阿尼玛卿山－ 秦岭地区不同类型钴矿或含钴矿床地质特征的分析，认为该地区具有良好的钴矿成矿条件。钴不仅可以出现于完全不同类型的矿床中，而且还可呈块状硫化物脉出现，形成高度富钴的独立钴矿床。这一地区有望迅速取得找矿突破的钴矿床类型可能是海底热水喷流沉积型（ＳＥＤＥＸ） ，尤其是在已发现的这类Ｆｅ、Ｃｕ、ＰｂＺｎ

华北大陆边缘造山过程与成矿研究的重要进展和问题

本文简要总结了国家973计划项目"华北大陆边缘造山过程与成矿"前4年取得的重要进展,包括提出了镁铁质岩石容矿的热液铜镍-贵金属矿床、浅成作用的概念,将热液成矿系统分为岩浆热液、变质热液和浅成热液三大系列;基于一批造山型银、铅锌、铜、钼等矿床的发现或识别,将造山金矿的概念和成矿分带模式拓展为造山型矿床;确定华北克拉通南缘和北缘均发生了印支期成矿事件,尤其是浆控高温热液型钼矿床;发现大陆内部浆控高温热液成矿系统以富CO_2、富钾、富氟为特征,不同于岛弧区同类矿床;挤压造山带的卡林型-类卡林型金矿成矿系统也以含CO_2-H_2O包裹体而区别于弧后盆岭省的同类成矿系统;发现中央造山带和中亚造山带在成矿类型、优势矿种等方面差异显著,缘于它们分别经历了弱增生-强碰撞和强增生-弱碰撞的造山作用;确定华北陆块及其陆缘造山带东部在燕山期大规模成矿,自西向东成矿年龄梯级变新,优势成矿类型和矿种不同,缘于太平洋板块作用叠合于造山带自身的演化;发现碰撞前的热液成矿系统均或多或少地遭受改造,甚至活化、再就位成另类矿床;在秦岭造山带新发现了1.9Ga和1.75Ga浆控热液钼矿床以及430Ma的造山型银金钼矿床,在兴蒙造山带新发现了泥盆纪造山型铜金矿床,据此预测了前中生代矿床的找矿潜力;提出矿床是地球动力学研究的探针,厘定秦岭-大别-苏鲁造山带在120Ma之后的隆升剥蚀幅度总体小于10km,平均每年0.04mm,快速隆升剥蚀只能发生在130Ma之前;初步厘定古亚洲洋沿索伦-延吉缝合带自西向东闭合于260～250Ma,古特提斯洋北支最终闭合于220Ma;揭示华北克拉通对于Kenor、Columbia、Rodinia、Gondwana和Pangea超大陆事件均有响应,发现了拉马甘迪(Lomagundi)事件的碳同位素正向漂移现象,确定孔兹岩系主要形成于2.3Ga以后。提出急需加强研究的重要科学问题是大陆碰撞造山事件的起止时限和标志,前中生代成矿系统的识别和预测,燕山期大规模成矿的区域规律性和差异性,构造域叠合-转化过程的细节和机理。

中央巨型超高压变质带和两期超高压变质作用的年代学证据

沿中央造山带存在一条巨大的超高压变质带,其西起阿尔金-祁连,往东经秦岭,延至大别-苏鲁,全长超过4000km。柴北缘片麻岩中含柯石英锆石的SIMS离子探针原位微区U-Pb定年获得超高压变质年龄452±13.8Ma,锆石的退变质年龄419±6.7Ma。SHRIMPU-Pb定年获得秦岭含金刚石片麻岩中锆石的下交点年龄502±45Ma,上交点年龄1545±100Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者为原岩岩浆锆石年龄;获得榴辉岩锆石的上交点年龄1381±82Ma和下交点493±170Ma,认为上交点代表榴辉岩原岩年龄,下交点代表超高压变质年龄;获得江苏东海县青龙山榴辉岩含柯石英等超高压矿物锆石的年龄为441Ma±9Ma,449Ma±9Ma,和442±9Ma,平均444±9Ma,核部含斜长石+磷灰石锆石年龄为761±13Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者代表榴辉岩原岩结晶年龄。认为中国中部沿中央造山带中存在两期超高压变质作用,第一期为加里东期,第二期为印支期,两期超高压变质事件在时空分布方面是不同的,加里东期超高压变质事件由西部阿尔金-柴北缘延至东部大别-苏鲁,印支期超高压变质事件没有在大别以西发现。认为中央造山带应是一个多期活动的造山带,较早形成罗德尼亚大陆的格林威尔造山运动可能留下了10亿年左右的构造岩浆事件记录,如中央造山带中大量10亿年左右的花岗岩及基性超基性岩类;罗德尼亚大陆之后第一次裂解作用可能发生在800年左右;其后早古生代加里东期的洋盆裂开,蛇绿岩和超高压变质岩石的大量出现是一次十分强烈的板块构造事件,从东到西,沿中央造山带均有分布;加里东期造山事件之后印支期沿该造山带又有一次大的板块裂解和俯冲碰撞作用,表现在勉略蛇绿岩洋壳及大别-苏鲁印支期超高压变质带的存在。中央造山带保留和记录了多期裂解、会聚事件,通过对其解剖,不仅可以认识中国大地构造格局和演化,并由此理解全球的大陆漂移、一系列大裂解和大会聚等大的地质事件。

西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造演化

晚中生代以来,东亚大陆处于太平洋和特提斯构造域多向汇聚的叠加区域,其陆内变形过程与陆缘板块的俯冲和碰撞作用紧密相连.西秦岭造山带位于中国大陆中部,是理解东亚大陆内部构造演化与动力学过程的关键区域.在对西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造格架划分和主要构造形迹及其运动学特征观测的基础上,本文基于断层滑动矢量应力反演理论和方法,在露头尺度获取了1215组断层滑动矢量数据,共划分出四期古构造应力场序列,整体表现为最大主应力方向顺时针旋转的过程,表明西秦岭陆内变形受太平洋构造域的影响逐渐减弱,而相应受特提斯构造域的作用逐渐增强.西秦岭早白垩世以NW-SE向伸展应力场为主(D1,约145~105 Ma),造山带内部发育一系列断陷盆地,这与东亚同汇聚背景下的造山带伸展构造作用息息相关.之后,西秦岭以N-S向伸展与EW向弱挤压共存的应力场为主(D2,约105~65 Ma),造山带内部的构造变形幅度较弱,西秦岭向着稳定的克拉通方向逐渐发展,同时广泛的剥蚀作用使得区域开始形成准平原化的地貌.继而,西秦岭逐渐受NW-SE向和N-S向叠加的挤压应力场所影响(D3,约50~30 Ma),导致全区以广泛的收缩构造变形为主,揭示出区域受到太平洋和特提斯构造域多向汇聚作用的共同影响.最后,西秦岭以NE-SW向挤压应力为主(D4,约22~5 Ma),区域新生代盆地整体抬升,缺乏显著的收缩构造变形,这是由于青藏高原侧向生长导致高原中部至西秦岭的中-下地壳和岩石圈地幔挤出的构造作用所致.这种“伸展垮塌-剥蚀夷平-活化隆升”是陆内造山带受多个构造域控制和发展的一般规律,并且陆内变形总是受控于最为活动的构造域,其转变过程是渐变的.

秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm^(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部。