“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。

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。

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.……

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．

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。

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。

超高压变质与大陆碰撞研究进展：以大别-苏鲁造山带为例

《科学通报》第18期报道：大陆深俯冲研究已经成为21世纪发展板块构造理论的前沿和核心课题．大别一苏鲁造山带出露有世界上最大的超高压变质构造单元，地球科学家以此作为天然实验室，在超高压变质和大陆碰撞的一些重要领域取得了国际上有影响力的系列成果。从12个方面的突出进展，主要包括超高压变质岩的空间分布范围、超高压变质作用的年龄、超高压变质作用的持续时间.冲带深部元素活动性、

大别造山带超高压变质带中含金钛-铁氧化物

大别造山带ＨＰ（高压）－ ＵＨＰ（ 超高压） 变质岩中的钛－ 铁氧化物系列矿物和其寄主岩石同是ＨＰ－ ＵＨＰ变质作用过程的重要地质记录，经研究发现这些钛－ 铁氧化物中金元素浓度较高。对榴辉岩相、角闪岩相变质岩中金红石、钛铁矿电子探针微区分析发现其含金值高达０－０１ ％ ～０－６１ ％ ；微区电子探针浓度扫描揭露金呈超微粒包体、弥散状态分布于金红石、钛铁矿中。钛－ 铁氧化物矿物中出现这种含金形式不仅是金在ＨＰ－ ＵＨＰ变质作用下具有亲铁性质的表现，也可能是金在地幔岩石中的主要赋存状态。

大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的瑞雷波和勒夫波相速度层析成像

采用与作者2014年发表的"大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像"文章相同的资料,用频时分析提取5000余条瑞雷波和4000余条勒夫波相速度频散曲线,反演得到了8-32 s的瑞雷波和勒夫波相速度分布图像.结果显示,瑞雷波与勒夫波相速度分布具有很好的一致性.8s的相速度分布与地表构造特征相吻合,造山带与隆起区均表现为高速,盆地因其规模不同而显示不同程度的低速.随着周期的增大,大别-苏鲁的高速带由强变弱,但始终存在.16-24 s的高速可能主要受到中地壳高速的控制,而32 s的高速则可能与上地幔顶部的高速有关.比较大别造山带与苏鲁造山带的平均频散曲线,发现大别造山带和苏鲁造山带的勒夫波频散曲线均高于AK135模型计算的理论频散曲线,而瑞雷波则没有这一现象.这可能意味着两个地区有比较强烈的径向各向异性.

苏鲁超高压造山带南部海州群锆石年龄及其地质意义

厘定大别—苏鲁超高压造山带南缘变质岩带的形成时代和地球化学特征有助于区域地层对比研究和对这一造山带演化过程的深入理解。采用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法和蒸发法定年,获得来自苏鲁地体南部海州群上部云台组的3个云母石英片岩样品的碎屑锆石年龄,且集中于800~740Ma之间。全岩初始εNd(800Ma)值变化在-12.8^-8.8之间,两阶段亏损地幔Nd模式年龄为2.1~2.4Ga。这些特征类似于大别山南部宿松地区副片麻岩,指示较单一的沉积物源。结合区域地层对比资料,碎屑锆石年龄限定了海州群云台组的沉积时代可能为新元古代,晚于740Ma左右。其主要沉积物质源自新元古代岩浆岩,归属于扬子陆块。

基于背景噪声研究大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构

大别-苏鲁造山带是中国大陆东部地区最重要的构造带之一.为了研究该地区上中下地壳的速度结构,选用国家数字地震台网和中国区域地震数据台网5省(山东、安徽、江苏、河南和湖北)连续两年(2009年5月—2011年5月)的垂直向地震记录,进行背景噪声互相关处理,叠加得到了台站对间的面波经验格林函数.采用多重滤波法提取了近4 000条频散曲线,并反演得到了研究区10—25s的瑞雷波群速度分布结果.通过分析大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构图像,发现不同构造块体具有不同的瑞雷波群速度结构:1研究区内的郯庐断裂带及其周边地区包括鲁西地块和胶北地块上中下地壳均表现出明显的高速异常,可能是在拉张环境下岩浆岩上涌,导致高速、高密度的变质岩在地壳富集而形成;2苏鲁高压变质带的瑞雷波速度在10—25s周期内明显高于其它地区,其上中下地壳均表现出较高的群速度结构特征,认为苏鲁高压变质带至少延伸到下地壳,而大别造山带在10s时表现出高速特征,但在15—25s没有明显的高速特征,故无法从其结果中判断大别高压变质带的垂向延伸范围;3华北板块上中下地壳均表现为低速特征,体现了研究区内华北板块的大陆地壳减薄特征.

大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像

大别-苏鲁造山带是中国大陆东部地区最重要的构造之一.为了研究该地区的地壳上地幔速度结构,本文收集了国家数字地震台网和中国区域地震台网的山东、河南、安徽、江苏和湖北等省的144个宽频带地震台连续两年(2009年5月—2011年5月)的水平向地震记录(E分量和N分量)数据,首先对台站对之间E--E,E--N,N--N和N--E分量进行互相关,然后分别对这4个互相关分量采用相位权重叠加法进行叠加,最后旋转到横向分量(T--T)获得勒夫波经验格林函数(EGF);用频时分析(FTAN)方法获得4 000余条勒夫波群速度频散曲线,并进一步反演得到了周期为6—40s的勒夫波群速度分布图.结果表明,周期为6—10s的勒夫波群速度分布与地表构造特征相吻合.大别造山带、苏鲁造山带、湖北西部隆起均表现为高速;华北盆地发育,表现为大面积的低速;江汉盆地、南襄盆地、合肥盆地等因其规模不同而显示不同程度的低速.在周期为6—30s的勒夫波群速度分布图上,大别和苏鲁地区均显示高速,已有的研究结果中地壳的低速并没有得到反映.其原因一方面可能与勒夫波群速度纵向分辨不高有关,另一方面高压变质岩深度分布可能比已有研究结果给出的要深.6—30s的分布图上郯庐断裂带及其邻近地区表现为不同程度的高速,可能与该地区白垩纪以来处于拉张构造体制,地幔物质受到扰动,造成物质上涌有关.

大别-苏鲁高压、超高压变质带榴辉岩和脉体中磷灰石氯含量和流体盐度关系的研究

流体的盐度对含羟基变质矿物组合的稳定温压条件和岩石-流体的相互作用有重要影响。流体的盐度可从矿物中氯含量的角度加以研究。磷灰石是一个含氯矿物,作为副矿物广泛分布在各种岩石中,且能在较宽的温压范围内稳定存在。本文选择大别-苏鲁造山带中典型的高压、超高压岩石开展了磷灰石成分的研究,结合前人流体包裹体的研究结果,探讨了榴辉岩相条件下流体盐度和磷灰石中的氯含量之间的关系。榴辉岩和脉体中磷灰石的XClAp/XOHAp比值与已有的流体包裹体盐度呈很好的线性正相关。榴辉岩和脉体中磷灰石的XClAp/XOHAp比值范围为0.00～0.35时,对应的流体包裹体盐度约为0～40%NaCleqv。

大别-苏鲁造山带碰撞后的岩石圈拆离

应用地质、地球化学及地球物理3个方面已有的研究结果, 探讨大别-苏鲁造山带碰撞后岩石圈拆离发生的可能性及发生时代. 大别山超高压变质(UHPM)岩第1次快速冷却时代(226～219 Ma)与秦岭-苏鲁地区同碰撞花岗岩年龄(220～205 Ma)的一致性, 说明UHPM岩石第1次快速抬升与俯冲板块断离有关. 因此它们的第2次快速抬升(180～170 Ma)需要碰撞后的岩石圈拆离, 同时导致大别山170 Ma左右的岩浆事件. 此外, 早白垩世(130～110 Ma)大别山穹隆的迅速隆升及相对应的大规模岩浆事件也需要另外一次岩石圈拆离. 碰撞后幔源镁铁-超镁铁岩侵入体的同位素年代学及相互关系的研究表明, 大别-苏鲁造山带碰撞后的早白垩世大规模岩浆事件源于深部软流圈地幔上涌. 辉石-辉长岩随MgO降低, SiO2也下降的分离结晶演化趋势, 及典型的下地壳地球化学特征表明, 这一幔源岩浆在侵入地壳之前曾经历过岩浆的板底垫托(underplating)过程及与下地壳相互作用. 岩石圈拆离可能是引发造山带碰撞后地幔上涌及岩浆板底垫托事件的原因. 大别-苏鲁造山带的地震层析结果显示, 大别山南北两侧岩石圈均已显著减薄. 除合肥盆地靠近郯庐断裂部分的岩石圈减薄可能与新生代玄武岩事件有关系外, 因为大别山缺乏新生代玄武岩事件,