大陆动力学演化与成矿研究:历史与现状——兼论华南地区在地质历史演化期间大陆增生与成矿作用

地球动力学演化过程与成矿作用是当今矿床学研究的前沿。文章回顾了自20世纪60年代以来,有关大陆动力学演化与成矿的研究历史和当前的研究动向。综述了几个研究大阶段,即:海底喷流成矿作用、大陆边缘成矿作用、板内成矿作用及地质历史演化过程的大陆汇聚或增生与多期次成矿。同时,以华南地区为例,将大陆侧向和垂向增生作为切入点,阐述了华南世界级有色、稀有、贵金属成矿省在地质历史过程中的成矿作用,并提出在该成矿省进一步实现找矿突破的重要科学问题。

新疆北部古生代大陆增生构造

古生代亚洲中部是一幅两陆夹一洋、洋中多地体的构造图案，大地构造框架与现代西南太平洋格局十分相似。中亚造山带是晚古生代复杂地体的拼贴带。新疆北部古生代存在4类成因的8个地体构造。它们以裂解陆块地层块体、海山和火山弧的形式散布在中蒙大洋中，诸地体间是一系列的小洋盆。晚古生代，这些地体开始彼此拼贴并导致强烈推覆作用。石炭纪末—二叠纪初，中蒙大洋闭合，散布其中的诸地体分别增生到塔里木大陆北缘和西伯利亚大陆南缘。北天山—准噶尔地区6条蛇绿岩带记录了诸地体间碰撞事件。

海峡两岸“亚洲大陆增生与造山作用”学术研讨会在台北成功举行

2006年3月18-3月27日，海峡两岸“亚洲大陆增生与造山作用”学术研讨会在台北中央研究院成功举行。来自大陆14个单位的29位学者、25位台湾学者和2位海外华人学者参加了会议。会议代表就有关亚洲大陆增生和地壳生长问题展开了2天的热烈讨论；之后，进行了5天的环岛的地质考察，两岸学者一同绕有兴趣地考察了世界上最新的台湾东海岸增生造山带。会议取得圆满成功!

中国东南沿海及邻近海区一种独特的大陆增生方式——转换断层向俯冲体系的转变

闽东沿海构造带—东海陆架西缘断裂、钓鱼岛隆起带(台湾—宍道褶皱带)以及帛琉—九州洋脊在中生代期间先后经历了自转换断层向俯冲系统的转变,这种转变构成了中国东南及毗邻海区独特的大陆增生方式,它表明特提斯和古太平洋的演化对这一地区的中、新生代构造格局起着重要的制约作用。

岩石圈—软流圈物质循环促进大陆增生的新方式

大陆动力学研究地球内能量和物质的运动和伴随的信息传播,上地幔中的软流圈是地球内部的物质运动的关键部位之一。由于观测的技术方法少,人类对软流圈内部的地质作用过程所知甚少。在青藏高原,过去地震波三维层析成像的分辨率不高,难以对地壳上地幔构造进行准确的定位。我们收集和整理了地方地震台的数字化观测数据,使地震体波三维层析成像的准确度大大提高,为解决软流圈的地质构造准确成像提供了新的可能性。根据地震体波三维层析的成像结果,在古特提斯洋和特提斯洋俯冲板块前沿的软流圈底部410 km间断面上方,存在反映古大洋俯冲板块的高速体,它们在青藏高原、苏鲁和伊朗都有出现。清晰和稳定的高波速异常的位置表明,特提斯洋俯冲板块现在已经拆沉在软流圈的底部,古特提斯洋俯冲板块也可能曾经拆沉在软流圈的底部。对比青藏高原和苏鲁的地壳上地幔波速结构推测,拆沉造成软流圈中的轻元素物质上涌,进入大陆岩石圈,造成岩浆活动。上涌还使碰撞造山带地壳厚度减小,而岩石圈厚度增加。大约100 Ma后,俯冲下去的大洋残块会被软流圈物质磨蚀交代,使岩石圈厚度增加,形成大陆下方的大陆根,造成大陆克拉通化和体积增生。大洋板块俯冲后在软流圈拆沉是岩石圈—软流圈物质循环的一种重要方式,对软流圈中物质均衡和体积稳定也起重要作用。

东昆仑祁漫塔格早中生代大陆地壳增生过程中的岩浆活动与成矿作用

东昆仑祁漫塔格地区位于青藏高原北缘,为典型的大陆边缘增生造山带,经历了漫长的古生代—早中生代增生造山过程,其中以早中生代岩浆活动与成矿作用最为发育。文章系统总结了区内早中生代侵入岩分布及成因,对与其相关矿床地质、成矿流体特征及成矿物质来源进行分析,进一步探讨了祁漫塔格地区早中生代大陆地壳增生过程中的壳幔混合岩浆活动与成矿作用的关联。研究结果认为,中二叠世—早三叠世以俯冲阶段的侧向增生为主,中-晚三叠世以碰撞-后碰撞阶段的垂向增生为主,与成矿有关的岩浆岩主要为中-晚三叠世石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩、花岗斑岩等,以I型、A型花岗岩为主,且多见暗色包体,Sr-Nd-Hf同位素组成表明其源于古陆壳物质的重熔,有地幔物质的参与,由地幔底侵古老陆壳,幔源基性岩浆与壳源花岗质岩浆发生不同程度混合作用而形成。与该时期岩浆活动关系密切的主要为斑岩型铜钼矿床、矽卡岩型铁多金属矿床、层控矽卡岩型铅锌矿床、与碱性花岗岩有关稀有金属矿化等。成矿时代集中于248~210 Ma,成矿流体主要来源于岩浆热液,成矿物质具有壳幔混合来源,区内中-晚三叠世大陆垂向增生过程中的壳-幔岩浆混合作用为区域大规模金属成矿提供大量热能、成矿流体及成矿物质。

昆仑多岛弧盆系及泛华夏大陆的增生

自从Rodinia超大陆在晚元古代解体之后,冈瓦纳大陆群与泛华夏大陆群间从晚元古代至中生代始终存在一大洋-特提斯洋。从早古生代至中生代,特提斯洋分三个阶段向泛华夏陆块群俯冲,形成了弧后扩张、弧陆碰撞和弧前增生。弧后盆地扩张到达小洋盆,出现蛇绿混杂岩。由于早期大陆边缘已向南发生了增生,继后的弧后扩张和前锋弧的位置也就相应地向南迁移了。因而蛇绿岩带、岩浆岩带会出现多条,且从北向南时代有从老变新的趋势。由于陆缘向南裂离,并到达高纬度位置,或者如洋岛的生成,随着洋壳的消减速、俯冲,高纬度的沉积体向低纬度的不断增生,这样就出现了生物的冷暖型混生。且从泛华夏陆块群或从冈瓦纳大陆群裂离的块体不能越过大洋中脊拼合在另一大陆块体上。因此,泛华夏大陆的西南缘-昆仑带只是在弧后海底扩张、弧-弧碰撞、弧-陆碰撞的多岛弧造山作用、向南不断增生过程中形成的。

北山南部柳园地区古生代-早中生代大陆地壳增生过程中的岩浆活动与成矿效应

北山造山带地处中亚造山带南缘。古生代时期板块构造体制下古亚洲洋的裂解-扩展-消亡与汇聚大陆边缘的俯冲-碰撞-伸展循环造就了其大陆地壳增生与再造演化的基本背景,并形成了一系列记录这些因果演变连续过程的岩浆侵入与喷发事件。在系统总结最近几年积累的年代学和岩石地球化学资料的基础上,以一些带有特定过程印记的标志性岩浆事件为纲领,表征这些古生代岩浆作用形成过程中的地球动力学演变,揭示其所记录的北山南部的多阶段增生与再造演化机制,并初步探讨有利地球动力学过程制约下的岩浆活动引起的成矿效应。

华北北部古生代大陆地壳增生过程中的岩浆作用与成矿效应

包括前寒武纪克拉通与显生宙造山带两大构造单元的华北北部,古生代时期板块构造体制下古亚洲洋的裂解-扩展-消亡与汇聚大陆边缘的俯冲-碰撞-伸展循环构成了其大陆地壳增生与再造演化的基本图景,并形成了一系列记录这些因果演变连续过程的岩浆侵入与喷发事件。这些物质记录无疑是研究汇聚大陆边缘壳-幔作用和物质交换、大陆地壳演化与大规模成矿作用耦合关系的绝佳窗口。本文在系统总结最近几年积累的年代学和岩石地球化学资料的基础上,以一些带有特定过程印记的标志性岩浆事件为纲领,表征这些古生代岩浆作用形成过程中的地球动力学演变,揭示其所记录的华北北部大陆地壳的多阶段增生与再造演化机制,并初步探讨了有利地球动力学过程制约下的岩浆行为引起的成矿物质聚集效应。

北秦岭早古生代陆壳增生——来自太平镇地区弧岩浆岩的年代学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据

二郎坪单元是位于北秦岭构造带中部的一个年轻地体,发育了大量的花岗岩类,是研究北秦岭早古生代大陆地壳增生的理想场所。本文对北秦岭构造带太平镇北英云闪长岩-奥长花岗岩体和蛮子营黑云母二长花岗岩体开展了岩石学、年代学、地球化学及Sr-Nd-Hf同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明,太平镇北奥长花岗岩和蛮子营黑云母二长花岗岩的形成时代分别为468.8±2.8Ma和462.2±1.9Ma。太平镇北岩体为高硅(71.79%-78.66%)、富钠贫钾(K_(2)O/Na_(2)O=0.27-0.77)的低钾拉斑-钙碱性系列岩石;蛮子营岩体为高硅(72.20%-74.90%)、富钾(K_(2)O/Na_(2)O=0.97-1.36)的高钾钙碱性岩石。两者轻重稀土分异均较明显,均具有富集Rb、Ba、Th、U、K等大离子亲石元素,而亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素的特征。太平镇北岩体和蛮子营岩体具有类似的锆石εHf(t)值(奥长花岗岩8.2-12.7;黑云母二长花岗岩8.9-13.2)、全岩(87Sr/86Sr)i(奥长花岗岩0.704038-0.705221;二长花岗岩0.703876-0.705371)和全岩εNd(t)值(奥长花岗岩1.49-2.03;黑云母二长花岗岩1.68-1.92)。研究表明,太平镇北岩体岩浆源区为玄武质弧下地壳,岩浆结晶分异作用形成英云闪长岩和奥长花岗岩;蛮子营岩体岩浆为早期形成的英云闪长岩部分熔融形成。太平镇北岩体和蛮子营岩体均形成于洋内弧的构造环境,从弧玄武岩到富钠英云闪长岩、奥长花岗岩再到富钾的二长花岗岩,代表了地幔物质经过多阶段岩浆演化形成富硅富钾长英质地壳的过程。综上,认为洋内弧的形成和岩浆演化是北秦岭大陆地壳增生的重要方式之一。

新疆晚古生代大陆边缘成矿系统与成矿区带初步探讨

新疆地处中亚成矿域的中段,古生代大陆边缘增生明显、构造和岩浆活动强烈、矿产资源丰富。古生代大陆边缘成矿作用主要集中在两个时期,即以阿尔泰南缘为主的早中泥盆世和以天山为主的早石炭世。本文在综合研究及与境外对比的基础上,按照北疆地区晚古生代大陆边缘的构造动力学和成矿特征,将研究区大陆边缘成矿系统划分为:活动大陆边缘海相火山岩-盆地流体成矿系统,活动大陆边缘火山岛弧-岩浆活动成矿系统和被动大陆边缘沉积盆地-热水活动成矿系统三类。同时对形成于大陆边缘的成矿区带进行划分,主要包括:阿勒泰南缘晚古生代活动大陆边缘块状硫化物成矿带;阿尔泰南缘-东准噶尔活动大陆边缘卡拉先格尔岛弧斑岩铜金成矿带;东天山晚古生代活动大陆边缘铜钼锌成矿区带;西准噶尔洋内弧斑岩-浅成低温热液铜金成矿区带;西天山(伊犁地块)活动大陆边缘金铜成矿区带;塔里木板块被动大陆边缘沉积型铅锌成矿带。本文认为大陆增生与成矿作用的关系是矿床学和成矿系统研究的重要内容,成矿区带是成矿系统发生成矿作用的响应,而成矿系统是成矿区带形成的本质。

大陆岩石圈的地震学研究

八十年代以来,用人工地震学及天然地震学方法研究岩石圈结构的活动及成果急剧增加。全球已完成约40000km的反射地震剖面,对岩石圈内部的许多细节,如克拉通、造山带及大陆增生带的结构及形成提出了新的认识。三维层析成象技术对地球局部区域的成象,使我们对火山、裂谷等深部构造及动力学过程有进一步的了解。全球地学大断面的编绘,将极大地丰富关于岩石圈结构的知识。

西昆仑造山带复式增生楔的构造特征与演化

通过对西昆仑古生代主剪切带和早中生代增生楔杂岩剖面中的组成与构造等特征,西昆仑早古生代和晚古生代一早中生代两次向南的增生造山作用及其增生楔的组成与构造演化进行系统研究,探讨增生楔杂岩在大陆造山带及其对大陆侧向增生的意义.

根据形成地质作用对中国大陆岩石圈作构造分区

在综合评述前人关于大陆板块内部大地构造单元划分的基础上,讨论了以大陆岩石圈地质作用序列对亚欧大陆板块内部二级大地构造单元划分的准则与方法。相邻单元之间地壳生成演化作用序列不同,造成地层和岩石圈构造属性不同。基于板块运动的规律,可以根据地层和构造属性不同特征推断构造单元演化作用序列,并依据岩石测年资料划分大陆岩石圈构造单元。据此,大陆板块可划分为四个二级构造单元,包括克拉通、大陆碰撞造山带、大陆俯冲增生带和叠复构造单元。中国大陆板块的克拉通包括华北、扬子、塔里木和华夏四个;大陆碰撞造山带包括天山—西拉木伦河、昆仑—秦岭—大别、喜马拉雅、萍乡—江山—绍兴和台湾五个。大陆俯冲增生带包括吉黑、准噶尔、柴达木祁连、羌塘—拉萨—松潘和江南五个。这种分区同时把形成时代和区域构造形成地质作用作为区划的主要根据,体现了构造单元的基本属性。

蒙古高原的地壳和上地幔构造概况

地球物理调查和地质资料的综合分析表明,现今蒙古高原的地壳构造主要是由于古亚洲洋和蒙古-鄂霍茨克洋两次大洋闭合和拼合造山作用形成的。其中古亚洲洋闭合作用主要发生在蒙古高原的西部和南部,造成阿尔泰碰撞造山带地壳隆升、乌布斯-巴彦洪戈尔地壳沉降,也牵连到杭爱山地块发生次级的地壳隆升。蒙古高原的东部,中生代古蒙-鄂洋封闭时没有发生强烈的碰撞,上、下阿穆尔地体和锡林浩特地体就完全拼合成陆地。这种类型的拼合造山,速度缓慢的陆-陆俯冲起主要作用。当然,速度缓慢的陆-陆俯冲作用同样会造成众多的地壳变形和岩浆侵入,使大陆增生。蒙-鄂洋的闭合没有发生明显的地壳缩短加厚,而是发生大规模幔源岩浆侵入,使地壳熔解和结晶基底快速克拉通化。在蒙古下方的上地幔,有反映上地幔羽毛状热流体上涌的痕迹残留。

秦岭造山带北缘的斜向碰撞与汇聚因子

秦岭北缘洛南—栾川断裂带是华北板块南缘与秦岭造山带汇聚-拼合带,具有SW→NE向俯冲兼左旋走滑的性质,并构成叠瓦状构造和双重构造的组合样式。秦岭北缘不同性质的构造组成有规律的图案,其展布方位和运动学方式与板块汇聚的动力学特征极为吻合。变形分析结果表明,区内变形岩石主要是中上地壳的产物,岩石有限应变的三轴比为:X∶Y∶Z=8.86∶4.32∶1,应变椭球体为扁椭球状。汇聚因子是:在洛南地区板块汇聚方向为22°,汇聚方向与板块边界的夹角为73°;在栾川地区板块汇聚方向为31°,汇聚方向与板块边界的夹角为82°,显示出秦岭造山带与华北板块南缘的碰撞和拼合具有典型的斜向汇聚特征。

边缘海盆地的形成机制及其对中国东南地质研究的启示

虽然有关边缘海的成因解释有“捕获机制”、弧后扩张（被动、主动）机制、陆内应力传播机制等，但迄今尚未有一种机制能统一解释所有边缘海的成因。边缘海的成因不仅是经典的沟－弧－盆二维剖面问题，而应是一个包括平面图上大陆板块的变形在内的三维问题。边缘海的研究能给我国东部、特别是东南地区地质研究提供有益的启示，它包括：慎重鉴别古岛弧、对变质带、古洋壳及洋盆规模；充分注意小块体之间的碰撞，古转换断层在本区晚中生代岩浆活动、大陆增生过程中起重要作用；相关盆地内的沉积物记录着丰富的大陆碰撞。

关于华北元古宙富钾、富稀土沉积岩是白云鄂博大型稀土矿床矿源层的讨论

文章对大连、北京元古宙沉积岩及白云鄂博稀土矿围岩的岩石化学成分、独居石形态和稀土元素特征等进行了分析与总结,结果显示三者特征相似。因此认为白云鄂博的稀土矿不是来自地幔岩而是源于大陆增生,华北元古宙富钾、富稀土沉积岩可能是白云鄂博巨型稀土矿的矿源层。文章还提出了一个白云鄂博稀土矿的理想大陆增生成矿模式图。

全球石油系统概貌

在石油地质学中 ,罕见全球石油系统的论述。最早有翁文波阐述了全球石油体系 ,我们在其中注入了陆核和大陆增生的概念 ,引进中新生代以来全球板块演化的资料 ,特别应用了现今全球构造体系的最新成果 ,把全球石油系统概括地看成横向 4个带和纵向 6个带交织的格局 :横向 :北方大陆北带、北方大陆南带、北 /南方大陆中间带和南方大陆带 ;纵向 :则根据大陆中轴构造带把北方大陆分成A ,B ,C ,D ,E ,F 6个带 ;而中间带和南方带则与北方带基本对应。