苏鲁大别造山带岩石圈三维P波速度结构特征

本文全面收集整理并解析了地学断面、地震测深、体波和面波层析成像资料,得到了苏鲁大别造山带及其邻区岩石圈1°×1°三维P波速度数据体。研究结果表明,苏鲁与大别造山带高压、超高压变质带的岩石圈速度结构具有上地壳明显高速且上凸;中地壳增厚;下地壳埋藏较深且下凹等相似的基本特征。苏鲁和大别超高压变质带下的莫霍面比其周围深2～4 km,深度分别达到32～33 km和34～38 km。在大别造山带,有地壳低速体从南向北俯冲到上地幔的迹象,可能显示了扬子地块地壳物质向华北地块俯冲,坠入上地幔的残留体。超高压变质带岩石圈底部的地幔,往往有明显高速层或高速体存在。苏鲁与大别地区的岩石圈速度结构不同特征及其成因在于苏鲁地区上地壳P波速度更高,但是,下地壳下凹没有大别地区明显,而且区域构造较为均一。这可能是受到郯庐断层左行平移的主控影响所致。郯庐断裂带的上、中地壳和上地幔表现为相对低速异常,郯庐断裂及其地下延伸部分将岩石圈地幔浅部低速层和深部高速层切为两段,其影响深达岩石圈底部约90 km处。

苏鲁—大别造山带及其周围现代地壳应力场与构造运动区域特征

苏鲁-大别造山带是中国东部华北、华南地块之间的大地构造交界带。本文分析研究了我国东部的地震活动性,并根据1918~2005年间苏鲁-大别及其周围地区发生的1000余个地震的震源机制解,系统研究了应力场的区域特征以及华北、华南地壳应力场构造分区,探讨了其动力学来源以及构造运动特征。结果表明,中国东部大陆华北、华南地块地壳现代应力场和构造运动可以归结为太平洋板块和菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间相互作用的结果。华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。华北地区大地震的震源机制解均反映出震源应力场为ENE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用。郯庐断裂带等华北地区的北北东走向的断裂带,表现为右旋走滑的现代构造运动特征。来自台湾纵谷的北西西向挤压应力控制了华南块体直至南北地震带南段东部地域的地壳应力场。本文研究结果表明,将中国东部大陆划分成华北、华南两部分的现代地壳应力场分界线,其西部大致与秦岭带相同,然而在大别及其以东地区则逐渐偏离大地构造带,到北纬30°后向东南偏转,在温州附近的北纬2...

苏鲁-大别造山带岩石圈应力场、构造运动特征以及超高压变质带折返机制的研究

苏鲁-大别造山带是华北、华南地块之间的大地构造交界带。本文分析研究了我国东部地区的3000余年的地震活动性,并根据1918～2006年间苏鲁-大别及其周围地区发生的1000余个地震的震源机制解,系统研究了地壳应力场和构造运动的区域特征,探讨了超高压变质带的折返机制。结果表明,苏鲁带以及华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。右旋走滑运动是苏鲁地区和郯庐断裂带的现代构造运动的主要特征。地震发生类型多为右旋走滑型或右旋走滑正断层型地震。华南地区构造应力场主要表现为,受北西西向运动的菲律宾板块向欧亚板块碰撞挤压运动所产生的方位为110～120°挤压应力的控制。华北、华南地块之间现代地壳应力场的分界线,西部与秦岭带大致相符,在大别东开始则逐渐偏离大地构造,到黄山附近向东南偏转,在温州附近转为向东延伸,最终穿过东海直至琉球海沟。研究结果还表明,苏鲁-大别超高压变质带的折返运动机制,即致使大量超高压变质岩折返到上地壳或地表的岩石圈应力场背景原因为,中生代以来大华北地区存在着较强扩张应力场的主控作用。此外,岩石圈地幔的蘑菇云构造增强了华北地区扩张应力场及扩张构造运动,导致形成大量深裂谷、裂隙,深部物质上涌。苏鲁及东大别地带处于或接近蘑菇云构造运动发育地区的中心,深部地幔物质的上涌导致并加剧了超高压变质岩折返到上地壳或地表,形成了世界著名的苏鲁-大别超高压变质带。

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°，北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究，重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著；大别造山带以商城－麻城断裂为界，东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体；中地壳 １５—２５ｋｍ深度范围内存在低速带，与伸展滑脱构造 有关；南、北大别构造单元之下，莫霍面下凹，地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体，与超高压变质岩体相对应；在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体，结合已有地质、地球化学证据推测，它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体；俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节，对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．

八达岭基性岩和高Ba-Sr花岗岩地球化学特征及成因探讨:华北和大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩的对比

八达岭杂岩侵位于华北北部 ,由辉长闪长岩岩、石英闪长岩、石英二长岩、二长闪长岩、二长花岗岩、碱长花岗岩和石英正长岩等组成 ,主要属高钾钙碱性系列。除了含 V- Ti磁铁矿的堆晶辉长闪长岩 ,整套岩石的主量元素变化范围较大 ,Si O2 =4 6 .5 %～ 75 .3% ,Mg O=5 .6 %～ 0 .2 % ,中酸性岩石的 K2 O/Na2 O为 0 .5 9～ 1.0 9。碱长花岗岩和少数石英二长岩 Ba和Sr含量较低 ,且具有明显 Eu负异常。大多数中酸性岩石 (高 Ba- Sr花岗岩 )具有如下显著的微量元素地球化学特征 :Ba,Sr和轻稀土 (L REE)富集 ,Y和重稀土 (HREE)亏损 ,L REE/ HREE强烈分离 ,Sr/ Y和 L a/ Yb比值较高 ;在原始地幔标准化的蛛网图中具有显著的 Nb,Ta和 Ti亏损 ,不具明显的 Sr和 Eu亏损。在 Harker图解中 ,基性岩和高 Ba- Sr花岗岩的主量元素相关性明显 ;两者还具有相似的微量元素和稀土 (REE)分配特征 ,并且 ,REE,Y,Sr,P和 Ti含量从基性到酸性逐渐降低。辉长闪长岩和高 Ba- Sr花岗岩的 Sr- Nd同位素初始值呈 EM1特征 (ISr=0 .70 5 1～ 0 .70 6 8,εNdi=- 8.2～ - 2 0 .2 ) ,大致呈负相关。地球化学特征表明基性岩浆为富集的大陆岩石圈地幔部分熔融形成 ,而高 Ba- Sr花岗岩则为基性岩浆通过陆壳混染和结晶分离形成 ;富 P和

大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛可能的构造表现

在晚二叠世—早三叠世期间,中国的华北与扬子板块俯冲碰撞形成了大别-苏鲁造山带。针对这次碰撞作用向东在朝鲜半岛的延伸方式,近些年来不同学者提出了多种模式,但都有其局限性。通过比较临津江带、沃川带与大别造山带之间的构造活动关系,结合已有的变质地质学和地质年代学数据,建立了大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛的东延模式。推测自临津江带至沃川带构成了一条较完整的中生代造山带,即大别-苏鲁造山带在朝鲜的东部延伸,原来意义上的"京畿地块"已不复存在。而岭南地块上与华北板块相似的信息可能是造山作用后期伸展拆离作用下来自朝鲜半岛北部的外来构造岩片所致。

大别-苏鲁造山带南北两侧晚中生代富钾火山岩的成因:微量元素及Sr-Nd-Pb同位素制约

大别 苏鲁造山带南、北两侧广泛发育晚中生代富钾火山岩 ,主要岩石组合为粗面玄武岩 玄武粗安岩 粗安岩 安粗岩 粗面岩 ,这套岩石总体具有富碱、富钾、富轻稀土和大离子亲石元素 (如Rb、Th等 ) ,贫高场强元素 (如Nb、Ti等 ) ,(87Sr/ 86Sr) i值偏高 ,εNd(t)值偏低等特点 ,但南、北两侧富钾火山岩的地球化学特征存在较显著的差异 ,主要表现在造山带北侧富钾火山岩稀土总量更高 ,轻、重稀土分异更明显 ,且 (87Sr/ 86Sr) i 值更高 ,εNd(t)值和2 0 6Pb/ 2 0 4Pb值显著偏低。元素 同位素综合示踪显示 ,区内富钾火山岩均起源于富集地幔的部分熔融 ,但南、北两侧源区地幔的富集机制存在差异 ,南侧富集地幔的形成主要与俯冲洋壳析出流体的交代作用有关 ,而北侧富集地幔的形成除受到俯冲洋壳析出流体的交代作用外 ,在更大程度上主要起因于俯冲的扬子陆壳析出流体的交代作用 ,即其源区遭受了多次富集事件的影响 ,后者是导致南、北两侧富钾火山岩地球化学特征差异的主要原因。

大别-苏鲁造山带的东延及板块缝合线:郯庐-鸭绿江-延吉断裂的厘定

根据大别-苏鲁造山带北缘和吉林—黑龙江东部的三叠纪浅变质加积杂岩特征标志,认为大别地区的板块缝合线为信阳-舒城断裂,苏鲁地区的为郯庐-鸭绿江断裂,且苏鲁造山带向北延入东北的吉林—黑龙江东部地区,而华北与扬子板块之间构造缝合线的东延部分则为郯庐-鸭绿江-图们江-延吉断裂。在此基础上,提出了亚洲东部三叠纪以来连续的俯冲-加积模型:(1)三叠纪扬子板块在华北板块向南突出部位(大别—苏鲁一带)发生点碰撞形成超高压变质岩,之后扬子板块由点碰撞逐渐向两侧旋转拼贴形成加积杂岩;(2 )侏罗纪—新生代在三叠纪碰撞基础上,太平洋板块向欧亚大陆连续俯冲和加积。

“秦岭-大别-苏鲁”造山带中“古特提斯缝合带”的连接

中国大陆西北部的＂古特提斯缝合带＂如何与东面的＂秦岭-大别-苏鲁＂造山带连接,是涉及中国大陆中部构造格架的关键问题之一。南秦岭造山带中的古特提斯蛇绿岩带和东秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带中三叠纪高压-超高压变质带的对比,以及一条位于两者之间的220~204 Ma的大型左行走滑剪切带的存在,提供了它们之间关系的新的视角,为此,我们提出南秦岭的勉略蛇绿岩带向东通过宁陕-湘河大型左行走滑剪切带,和大陆俯冲与深俯冲造成的＂耀岭河-桐柏-大别-苏鲁＂高压—超高压变质带北缘连接,构成＂秦岭-大别-苏鲁＂造山带中的古特提斯缝合带新模式。沿着这条边界,南秦岭构造单元可以分为南部的南秦岭被动陆缘单元和北部的南秦岭主动陆缘单元,后者向东的延伸由于南、北板块之间三叠纪的剪切碰撞而尖灭。

大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地演化特征

受中三叠世以来中央造山带东段从陆缘碰撞造山—陆内造山的构造机制转换控制,大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地具有从陆缘—陆内,从海相—陆相的连续过渡特征,经历了发生—兴盛—消亡的完整过程。依据造山带构造机制转换及前陆盆地构造层序所反映的盆地演化的阶段性,具体划分为4个阶段:即1)前造山期被动陆缘(P3—T1—T21)阶段,包括局部裂陷、持续沉降、萎缩残留3个亚阶段;2)陆缘主造山期周缘前陆盆地(T22—T3)阶段,具有海陆过渡相(T22)—陆相(T3)前陆盆地的连续演化特征;3)陆内造山期陆内前陆盆地(J1-2)阶段,发育陆内山前含煤碎屑岩沉积;4)后造山期转换伸展-伸展断陷盆地(J3—E)阶段,前陆盆地消亡。

大别—苏鲁造山带变质岩原岩组合与闽浙沿海晚中生代岩浆岩组合的对比:对扬子板块北东缘新元古构造属性的启示

大别—苏鲁造山带在构造上位于扬子板块北东缘,该造山带主体由花岗质片麻岩所占据,其间尚分布有少量呈似层状、透镜状产出的榴辉岩,二者原岩的时代均为新元古代,原岩的岩性分别为酸性和基性火成岩。本文在对这些原岩岩石组合及其地球化学特征详细分析的基础上,发现它们与闽浙沿海晚中生代的岩浆岩组合十分相似,主要表现在:(1)二地岩浆岩类型均以酸性岩占绝对优势,基性岩所占比例很小(仅约5%),它们均构成以酸性岩占主体的双峰式岩石组合;(2)二地的酸性岩在成因类型上均主要为I型花岗岩类,但部分岩石表现出A型花岗岩特征,其中少数岩体发育碱性铁镁矿物,属典型的过碱性A型花岗岩,它们均与I型花岗岩构成I-A型复合岩体,且二地的A型花岗岩均可进一步归为后造山背景下产出的PA型或A2型花岗岩类;(3)二地基性岩的地球化学组成明显相似,在微量元素蛛网图上均表现出显著的Nb,Ta负异常,在相关的构造环境判别图解上,均主要投影于火山弧或大陆玄武岩区域。鉴于对闽浙沿海晚中生代岩浆作用的构造背景已有较成熟的认识,即普遍认为它们形成于因古太平洋板块俯冲诱发的弧后伸展引张环境,因此,大别—苏鲁造山带变质岩原岩组合与闽浙沿海晚中生代岩浆岩组合所表现出的高度相似性,无疑指示扬子板块北东缘在新元古时期应处于活动大陆边缘的弧后伸展引张背景。

浅变质岩在示踪大别—苏鲁造山带大陆板块俯冲与折返过程中的意义

中国大别—苏鲁造山带为大陆板块俯冲形成的碰撞造山带,该带北缘和内部产有原岩时代为新元古代—晚古生代的浅变质岩。这些浅变质岩对应于扬子板块北缘前寒武变质基底和扬子板块北缘古生代大陆架沉积物,形成过程于印支期扬子板块向北俯冲过程中的刮削作用密切相关,与大洋板块俯冲过程中刮削形成的加积楔具有类似的动力学过程。对大别—苏鲁造山带浅变质岩的深入研究,不仅有助于揭示大陆板块俯冲过程中高压—超高压岩石形成与折返过程,而且确定了扬子板块与华北板块之间的缝合线位置位于大别造山带北淮阳带的北部和苏鲁造山带的五莲—蓬莱群的北侧。

大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛的延伸方式--基于^40Ar/^39Ar构造年代学的约束

本文结合野外构造变形特征观测,在朝鲜半岛的不同构造单元采集14件糜棱岩和片麻岩样品进行^(40)Ar/^(39)Ar年代学分析,在此基础上通过对比朝鲜半岛与大别造山带不同构造单元的变形特征,探讨大别苏鲁构造带在朝鲜半岛的东延特征,取得如下认识:朝鲜半岛中部的主要构造带在中生代经历了碰撞阶段(~210Ma)、逆冲推覆(200~150Ma)、造山后伸展阶段(140~90Ma)三个主要的构造过程;从变形期次和变形特征看,临津江构造带与大别造山带的北淮阳构造带、苏鲁构造带北部威海地区具有可比性,沃川构造带与南大别构造带有相似之处;在朝鲜半岛,自临津江带至沃川带构成了较完整的中生代碰撞造山带,即大别-苏鲁造山带的东延部分,原认为的"京畿地块"应属造山带的一部分。

大别—苏鲁造山带、华南晚中生代花岗岩时空分布及应力场对比

花岗岩原地重熔学说为解释华南晚中生代(晚侏罗世—早白垩世)花岗岩时空分布的大地构造成因提供了一种新的视角。而通过对比可以发现,大别—苏鲁造山带及其以北附近区域(尤其是苏鲁造山带及其以北附近区域)与华南晚中生代花岗岩时空分布规律及应力场具有高度的相似性和一致性,即花岗岩展布方向以北东向为主,从北西到南东方向由老变新;而且同时受古太平洋板块向欧亚大陆高速俯冲的应力场控制。因此基于该学说可以推出两者极有可能由同种原因形成,即由古太平洋板块对欧亚板块俯冲作用造成。由古太平洋板块俯冲所引发的板块联动效应导致华南板块与华北板块之间产生摩擦,进而使地壳温度升高,形成花岗岩浆层。随着板块俯冲速率的变化,花岗岩重熔界面位置也发生迁移,致使晚中生代花岗岩呈现自北西向南东变新的趋势(至少苏鲁造山带应该如此)。

大别-苏鲁造山带大理岩中榴辉岩包体的锆石U-Pb年龄及其地质意义

大别-苏鲁造山带大理岩中榴辉岩包体的锆石有两种类型，为变质增生锆石和变质重结晶的残留碎屑锆石。变质增生锆石和完全变质重结晶锆石都具有较低的U、Th含量和Th／U比值，且给出两组变质年龄，分别为240．9±4．8～245．1±3．1Ma和223．7±4．2-226．0±3．9Ma。年龄为240．9±4．8～245．1±3．1Ma的变质锆石的生长对应于板块俯冲过程中高压榴辉岩相变质作用期间的流体活动，而223．7±4．2-226．0±3．9Ma的变质锆石的生长可能对应了板块折返早期的流体活动。这些年龄同样可以很好地用来限定其寄主大理岩的变质演化历史。

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。

俯冲大陆熔融:大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩锆石U-Pb年龄和地球化学证据

板块俯冲物质再循环的岩浆岩表现形式,是化学地球动力学研究的核心问题.在海底扩张和板块构造学说发展过程中诞生的化学地球动力学,在研究大洋地质的许多基本问题中已经取得了巨大成功.……

苏鲁造山带区域地壳山根结构特征

本文利用苏鲁大别造山带及其邻区的三维P波速度资料,详细对比研究了苏鲁与大别超高压变质带莫霍面深度和深部P波速度结构分布特征。结果表明,尽管苏鲁、大别超高压变质带都具有上地壳明显高速且上凸;中地壳增厚;下地壳埋藏较深且下凹等共同的P波速度结构特征,与大别地区相比较,苏鲁超高压变质带还存在着独特的区域性特征。从地貌上看,苏鲁地区山脉已经基本消失。苏鲁超高压变质带的地壳厚度为32-33公里,深于其周围地区2-3公里,但是莫霍面下凹程度远不如大别地区,造山带地壳山根已逐步趋向消失。苏鲁地区上地壳P波速度高于大别,比其周围地区约快1-1.2km/s,有可能显示了该区有更多高速、高密度的超高压变质岩折返到上地壳与地表的岩石物性效果。大别造山带山脉依然存在,莫霍面下凹更明显,沿NWW向串状残留地壳山根最深为37-38公里,深于其周围地区3-4公里。对比研究结果表明,由于区域构造运动的作用,苏鲁大别造山带中的不同地段,在其造山、演化过程中也存在着差别。苏鲁的造山运动起始虽 略晚于大别,但结束的更快,比大别更早进入了造山运动的后期。分析促使苏鲁造山运动进程加速的主要构造原因可能有两点,郯庐断裂带的左旋走滑运动以及通过中国华北区域的大范围NW-SE向扩张应力场的影响。

郯庐断裂带形成演化与大别–-苏鲁造山带的关系探讨

大别–苏鲁造山带是三叠纪华北板块和扬子板块碰撞形成的高压–超高压变质带,其形成演化大致经历了强烈碰撞、俯冲和折返三个阶段,在三叠纪晚期完成最终拚合。作为中国东部巨型断裂构造系统的郯庐断裂带,受控于特提斯构造域向滨太平洋构造域转换和太平洋板块俯冲机制的动力学背景,发生大规模左行平移并将大别–苏鲁超高压变质带错开,左行平移的最大距离在300 km左右,同时将郯庐左行剪切走滑断裂发育历史划分为五个发育阶段,重现了从特提斯体制向太平洋体制的复杂历史转化过程,也在相当程度上反映了我国东部大陆边缘的动力学特征。

桐柏高压变质地体:对桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带构造框架和俯冲/折返机制的制约

桐柏造山带位于秦岭造山带和大别-苏鲁造山带之间,是揭示秦岭-桐柏-大别-苏鲁巨型造山带中各地质体之间构造关系及地质演化差异的关键地区。桐柏高压变质地体主要由两个高压岩片(I和II)及其北侧的构造混杂岩带和南侧的蓝片岩-绿片岩带构成。高压岩片I以北、南两条榴辉岩带为代表,构成桐柏山背形构造的两翼,其峰期变质条件分别为530～610℃、1.7～2.0GPa和460～560℃、1.3～1.9GPa。高压岩片II以桐柏杂岩中的变质岩包体为代表,其峰期变质条件推测在<700℃、>1.2GPa的榴辉岩相范围内,而退变质条件为660～700℃、0.80～1.03GPa。U-Pb、Lu-Hf、Rb-Sr和Ar-Ar同位素年代学研究表明,高压岩片I的峰期变质时代为255Ma,冷却至白云母封闭温度的时代为238Ma;而高压岩片II的主期变质作用发生在232～220Ma,作为桐柏杂岩主体的片麻状花岗岩则侵位于140Ma。这说明,高压岩片I和II分属于两个时代不同的俯冲/折返岩片,当高压岩片II被俯冲到地壳深处并经受高压变质时,其上覆的高压岩片I已经折返到中上地壳的水平。这一结果验证了在西大别、东大别和苏鲁地区提出的高压/超高压岩石的穿时(或差异)俯冲/折返模型,同时说明华南大陆地壳最早的俯冲发生在晚二叠世,这也代表华北与华南陆块之间从洋壳俯冲转化为陆壳俯冲的时间。基于桐柏杂岩与北大别杂岩的可比性,认为桐柏高压变质地体相对低温低压的变质环境以及超高压岩石的缺乏缘于华南陆块的俯冲深度向西逐渐变浅,而早白垩世的构造挤出造成了桐柏-大别高压/超高压变质带东宽西窄的构造格局。