中國(guó)蛇綠巖與造山帶大地構(gòu)造研究：前言*

2019-11-13 01:30:14翟慶國(guó)高俊宋述光

巖石學(xué)報(bào) 2019年10期

翟慶國(guó) 高俊宋述光

1. 自然資源部深地動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 1000372. 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所礦產(chǎn)資源院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1000293. 教育部造山帶與地殼演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 1008711.

肖序常院士是我國(guó)著名的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家，他一生致力于蛇綠巖與中國(guó)大地構(gòu)造的研究工作，為中國(guó)西部青藏高原、中亞造山帶等地區(qū)的區(qū)域構(gòu)造與大地構(gòu)造，以及有關(guān)能源、礦產(chǎn)勘查等的研究做出了重要貢獻(xiàn)。在肖先生90華誕暨從事地質(zhì)事業(yè)70年之際，我們出版本專輯，向先生致敬！以此表達(dá)他的學(xué)生、同事和同行對(duì)他的敬仰和感激之情，祝先生身體健康、生活愉快、萬(wàn)事如意！

蛇綠巖作為古大洋巖石圈或古洋殼殘余，是恢復(fù)古大洋、識(shí)別古板塊縫合帶的最直接證據(jù)，對(duì)復(fù)雜造山帶的古板塊重建和構(gòu)造演化重塑等具有至關(guān)重要的作用(Coleman, 1977, 2014)。本專輯共收錄17篇論文，內(nèi)容涉及蛇綠巖、巖漿和變質(zhì)作用以及造山帶大地構(gòu)造等方面，既有對(duì)典型造山帶的綜述性論文，也有對(duì)具體實(shí)例或科學(xué)問(wèn)題的重點(diǎn)剖析，研究地區(qū)涵蓋了肖先生地質(zhì)人生中大部分的考察足跡?，F(xiàn)就內(nèi)容簡(jiǎn)介如下。

1 秦祁昆造山帶

宋述光等(2019)對(duì)祁連山造山帶蛇綠巖所取得的新資料和新進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，進(jìn)而探討了該地區(qū)原特提斯洋形成、發(fā)展和消亡的演化過(guò)程。祁連造山帶發(fā)育3條蛇綠巖帶，自南向北依次為：南祁連洋底高原-洋中脊-弧后型、托勒山洋中脊型和走廊南山SSZ型蛇綠巖帶。南祁連蛇綠巖帶以拉脊山-永靖蛇綠巖為代表，是典型的洋底高原型蛇綠巖，時(shí)代為525～500Ma；中部托勒山蛇綠巖為大洋中脊型蛇綠巖，時(shí)代為550～495Ma；走廊南山蛇綠巖帶以大岔大阪弧前蛇綠巖(517～487Ma)，反映初始俯沖/弧前擴(kuò)張到弧后盆地的過(guò)程，以及九個(gè)泉-老虎山弧后蛇綠巖為代表(490～445Ma)。祁連山最老的蛇綠巖為玉石溝蛇綠巖(550Ma; 史仁燈等, 2004; Songetal., 2013)，該地區(qū)原特提斯洋的形成和擴(kuò)張可能從580Ma開(kāi)始(Xuetal., 2015)。祁連山3條蛇綠巖帶分別是新元古代-早古生代原特提斯洋演化過(guò)程中不同構(gòu)造環(huán)境的產(chǎn)物，并且該地區(qū)原特提斯洋的俯沖極性為向北。祁連山蛇綠巖對(duì)深入理解原特提斯洋的構(gòu)造演化過(guò)程具有非常重要的科學(xué)意義。

付長(zhǎng)壘等(2019)通過(guò)對(duì)秦祁昆結(jié)合部清水-張家川地區(qū)基性巖類的立典研究，約束秦祁昆與中央造山帶早古生代洋-陸轉(zhuǎn)換過(guò)程。清水-張家川地區(qū)出露一套塊狀和枕狀玄武巖，并發(fā)育少量輝綠巖巖墻，玄武巖中含有硅質(zhì)巖夾層或透鏡體。塊狀和枕狀玄武巖、輝綠巖墻具有島弧和弧后裂谷玄武巖的地球化學(xué)特征。鋯石U-Pb定年顯示，輝綠巖巖墻形成時(shí)代為～500Ma。綜合區(qū)域地質(zhì)資料認(rèn)為，該地區(qū)基性巖類主要形成于寒武紀(jì)，與其東、西側(cè)北秦嶺和北祁連構(gòu)造帶內(nèi)的寒武紀(jì)-早奧陶世洋內(nèi)弧和弧后盆地巖漿巖，共同構(gòu)成了原特提斯洋北緣早古生代洋內(nèi)弧-盆體系。

柴北緣超高壓變質(zhì)帶是典型的大陸深俯沖高壓-超高壓變質(zhì)帶，是青藏高原北緣原特提斯洋早古生代晚期閉合后，發(fā)生大陸碰撞和大陸深俯沖的結(jié)果(Songetal., 2014)。于勝堯等(2019)對(duì)柴北緣錫鐵山和綠梁山地區(qū)超高壓變質(zhì)地體折返過(guò)程中，超高壓變質(zhì)巖部分熔融形成的淺色體進(jìn)行研究。淺色體可分為富斜長(zhǎng)石和富鉀長(zhǎng)石兩種類型，鋯石U-Pb定年研究表明，兩類熔體的結(jié)晶年齡均在426Ma左右。富斜長(zhǎng)石的淺色體是黝簾石和少量多硅白云母脫水分解觸發(fā)超高壓榴輝巖的熔融而形成，而富鉀長(zhǎng)石淺色體是多硅白云母脫水分解觸發(fā)超高壓片麻巖部分熔融的產(chǎn)物。淺色體的形成進(jìn)一步促進(jìn)了超高壓地體的快速折返，并對(duì)大陸俯沖隧道中的元素遷移和殼幔作用產(chǎn)生了重要影響。

2 青藏高原特提斯演化

涉及青藏高原特提斯構(gòu)造演化的論文有4篇。西藏班公湖-怒江縫合帶是當(dāng)前青藏高原特提斯造山帶研究的熱點(diǎn)和前沿，對(duì)它所記錄的中特提斯洋洋盆的打開(kāi)時(shí)間一直存著很大爭(zhēng)論。

范建軍等(2019)在班公湖-怒江縫合帶洞錯(cuò)蛇綠巖中厘定出一套洋內(nèi)俯沖型巖石組合，主要包括橄欖巖、堆晶輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖巖墻、枕狀熔巖和斜長(zhǎng)花崗巖，以及少量輝綠巖巖脈。鋯石U-Pb定年顯示，輝長(zhǎng)巖和輝綠巖均形成于中侏羅世(172～165Ma)。輝長(zhǎng)巖和輝綠巖兼具N-MORB和島弧玄武巖的地球化學(xué)特征，其巖漿來(lái)自于虧損的地幔源區(qū)，并在運(yùn)移過(guò)程中受到了俯沖流體的影響。這套巖石與班公湖-怒江縫合帶內(nèi)近同期的玻安巖、高鎂安山巖和島弧巖漿巖共同組成了相對(duì)完整的洋內(nèi)弧巖石層序，是班公湖-怒江中特提斯洋發(fā)生的洋內(nèi)俯沖作用的產(chǎn)物。早-中侏羅世期間，班公湖-怒江洋洋內(nèi)俯沖和洋-陸俯沖并存，此時(shí)該大洋正處于快速消減階段，即威爾遜旋回的“消亡期”。

唐躍等(2019)對(duì)班公湖-怒江縫合帶新發(fā)現(xiàn)的高鎂安山巖和閃長(zhǎng)巖開(kāi)展了系統(tǒng)的野外、巖石地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究。安山巖以不整合覆蓋于晚三疊世地層之上，閃長(zhǎng)巖呈巖脈狀侵入于蛇綠巖(橄欖巖)中。在地球化學(xué)組成上，二者均具有較高M(jìn)gO含量，與典型的高鎂安山巖類似。鋯石U-Pb定年顯示，安山巖和閃長(zhǎng)巖的時(shí)代為中晚侏羅世(165～161Ma)。此外，這些巖石具有典型島弧高鉀鈣堿性巖漿巖的地球化學(xué)特征，顯示它們可能是大洋板片俯沖沉積物部分熔融的熔體與地幔楔交代的產(chǎn)物。班公湖-怒江縫合帶中段高鎂安山巖可能形成于靠近海溝的大陸邊緣環(huán)境，是中特提斯洋的分支洋盆初始俯沖的產(chǎn)物，它的形成與安多微陸塊和南羌塘地塊碰撞導(dǎo)致的俯沖南向躍遷有關(guān)。

西藏岡底斯造山帶松多地區(qū)榴輝巖的發(fā)現(xiàn)，揭示了該地區(qū)存在一條古特提斯縫合帶(楊經(jīng)綏等, 2006)，然而與該構(gòu)造帶相關(guān)的構(gòu)造巖漿作用卻鮮有報(bào)道。解超明等(2019)在松多東部新發(fā)現(xiàn)了一套變質(zhì)的輝長(zhǎng)巖，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的年代學(xué)和地球化學(xué)研究。輝長(zhǎng)巖呈巖脈狀侵入于石炭紀(jì)-二疊紀(jì)松多巖組的變質(zhì)砂巖中。鋯石U-Pb定年揭示，巖漿侵位的年齡為195～202Ma。輝長(zhǎng)巖在地球化學(xué)組成上具有高M(jìn)gO、Cr和Ni，富集大離子親石元素和稀土元素的特征，暗示其巖漿起源于下地殼改造過(guò)的巖石圈地幔的部分熔融。晚三疊世-早侏羅世松多古特提斯洋洋殼可能發(fā)生了板片斷離事件，進(jìn)而導(dǎo)致這一時(shí)期岡底斯中部地區(qū)的以巖石圈減薄為特征的區(qū)域伸展構(gòu)造背景。

3 天山造山帶

天山造山帶地處中亞造山帶的西南部，是該巨型增生造山帶中構(gòu)造樣式和演化過(guò)程最復(fù)雜的區(qū)域，同時(shí)也是我國(guó)重要的金屬礦集區(qū)，是當(dāng)前地球科學(xué)研究關(guān)注的熱點(diǎn)和前沿(Gaoetal., 1998; Windleyetal., 2007; Xiaoetal., 2009, 2015)。本專輯涉及天山造山帶的論文共4篇。

中天山地塊是揭示西天山造山帶基底演化和增生造山過(guò)程的窗口，烏瓦門雜巖是該地塊基底的最典型代表。王信水等(2019)對(duì)烏瓦門雜巖中的混合巖進(jìn)行了立典研究，以此約束中天山地塊的基底時(shí)代和構(gòu)造屬性。烏瓦門地區(qū)發(fā)育了兩類條帶狀混合巖，第一類混合巖的原巖為巖屑砂巖，其形成與哥倫比亞超大陸聚合過(guò)程中，約1.8Ga的角閃巖相變質(zhì)作用變質(zhì)分異有關(guān)。第二類混合巖的古成體片麻巖原巖形成時(shí)代為～2.5Ga，并疊加了～1.8Ga角閃巖相變質(zhì)作用，它是洋陸俯沖背景下俯沖洋殼或巖石圈地幔部分熔融的產(chǎn)物。此外，該類混合巖中的淺色體穿插了古成體，年齡與區(qū)域內(nèi)787～785Ma的混合巖化同期，可能是造山帶垮塌引發(fā)地殼深熔作用的產(chǎn)物。烏瓦門雜巖記錄了～2.5Ga巖漿活動(dòng)、～1.8Ga變質(zhì)作用和～790Ma混合巖化作用，可與塔里木北緣進(jìn)行對(duì)比。因此，中天山地塊具有新太古代-古元古代結(jié)晶基底，并與塔里木克拉通存在構(gòu)造親緣性。

東天山是中亞增生型造山帶的重要組成部分。龍靈利等(2019)總結(jié)了近年來(lái)對(duì)東天山古生代弧盆體系構(gòu)造演化與成礦規(guī)律研究取得的新進(jìn)展。東天山古弧盆體系以康古爾韌性剪切帶為界劃分為南北兩個(gè)成礦帶，北為大南湖-頭蘇泉早-晚古生代成礦帶，以銅礦化為主，包括奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)VMS型、斑巖型、矽卡巖型、淺成低溫?zé)嵋盒偷V床，以及早石炭世VMS型、斑巖型礦床；南為阿齊山-雅滿蘇晚古生代成礦帶，以鐵礦化為主，主要發(fā)育早石炭世火山噴流沉積型礦床和晚石炭世IOCG型、自然Cu礦床。奧陶紀(jì)-石炭紀(jì)隨著古康古爾洋的雙向俯沖，在其南、北發(fā)育了兩個(gè)弧-盆體系，進(jìn)而形成了VMS型、淺成低溫?zé)嵋盒秃桶邘r型Cu礦床，以及火山噴流沉積型Fe礦床。晚石炭世末伴隨著洋盆閉合形成了IOCG型Fe礦床和自然Cu礦床。二疊紀(jì)發(fā)育的巖漿型Cu-Ni礦床是區(qū)域上后碰撞巖漿作用的結(jié)果，標(biāo)志該弧-盆體系演化結(jié)束。東天山成礦作用具有VMS與斑巖成礦系統(tǒng)共存、多種礦化類型疊加的特征，這與該地區(qū)古生代弧盆體系經(jīng)歷了多方向、多期次的弧-盆轉(zhuǎn)換有關(guān)。

孫志遠(yuǎn)等(2019)對(duì)東天山阿奇山-雅滿蘇成礦帶中的石炭紀(jì)海相富鈉火山巖及其礦物學(xué)進(jìn)行了研究。下石炭統(tǒng)雅滿蘇組(C1y)火山巖中的斜長(zhǎng)石以鈉長(zhǎng)石為主，并有少量更長(zhǎng)石。斜長(zhǎng)石分為兩種類型：Ab1和Ab2，二者在形態(tài)和元素組成上均具有明顯的差異。后者的形成過(guò)程中，具有更多富鈉流體和成礦元素的參與，這可能與成礦帶內(nèi)的蝕變交代及礦化有關(guān)。上石炭統(tǒng)土古土布拉克組(C2tgt)火山巖中的斜長(zhǎng)石與雅滿蘇組的類似，但斜長(zhǎng)石具有更低的Na2O含量和更高的An值。安山巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為314±6Ma，指示火山巖形成于晚石炭世。阿奇山-雅滿蘇成礦帶內(nèi)海相富鈉火山巖與有關(guān)金屬礦床在時(shí)空分布上具有耦合關(guān)系，指示該地區(qū)找礦勘查工作中應(yīng)特別重視富鈉火山巖。

周國(guó)超等(2019)對(duì)東天山大南湖島弧帶北緣卡拉塔格地區(qū)廣泛發(fā)育的鎂鐵質(zhì)巖體進(jìn)行了鋯石年代學(xué)和地球化學(xué)研究。巖石類型包括輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、橄長(zhǎng)巖、淡色輝長(zhǎng)巖和輝綠巖，時(shí)代為早二疊世(282～278Ma)，這與吐哈盆地玄武巖以及東天山銅鎳硫化物礦的時(shí)代一致。鎂鐵質(zhì)巖石地球化學(xué)和同位素組成具有俯沖板片流體交代的巖石圈地幔的特征，并受到了軟流圈物質(zhì)的混染?？ɡ竦貐^(qū)鎂鐵質(zhì)巖體形成于后碰撞伸展環(huán)境，與東天山近同期的銅鎳礦化鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體和吐哈盆地玄武巖形成于同一構(gòu)造巖漿系統(tǒng)，指示了大南湖島弧帶具有形成銅鎳硫化物礦床的潛力。

4 東北地區(qū)

涉及中國(guó)東北地區(qū)蛇綠巖與區(qū)域構(gòu)造演化的論文為2篇綜述性論文。東北地區(qū)是亞洲大陸的重要組成，保存了幾乎所有地質(zhì)時(shí)期的記錄，并蘊(yùn)藏了豐富的自然資源。李錦軼等(2019)基于多年的工作積累，簡(jiǎn)要總結(jié)了現(xiàn)今不同山脈和盆地等地理單元地質(zhì)特征?；谝延械刭|(zhì)資料的綜合研究，提出了該區(qū)古生代至中三疊世、晚三疊世至中侏羅世、晚侏羅世、早白堊世早期、早白堊世晚期至古新世和始新世以來(lái)等不同地質(zhì)時(shí)期構(gòu)造單元?jiǎng)澐值某醪椒桨?；以及陰?燕山地區(qū)在古生代晚期由克拉通轉(zhuǎn)化為陸緣活化造山帶、松遼盆地基底具有與周緣造山系相同的地質(zhì)組成、該區(qū)古生代構(gòu)造單元是陸緣增生及活化造山帶與陸間碰撞造山帶的復(fù)合而不是地塊拼貼和該區(qū)始新世以來(lái)發(fā)育多個(gè)方向隆起與坳陷等新認(rèn)識(shí)。

劉永江等(2019)對(duì)中國(guó)東北地區(qū)的蛇綠巖和中亞造山帶東段的洋陸轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。相對(duì)于西段，中亞造山帶東段的東北地區(qū)蛇綠巖出露較少，主要為蛇綠混雜巖，形成時(shí)代以古生代為主，前寒武紀(jì)和中生代次之，年齡跨度較大。這些蛇綠混雜巖記錄東北地區(qū)多個(gè)洋盆的信息，包括早奧陶世-晚三疊世古亞洲洋主洋盆、古亞洲洋分支新元古代-晚寒武世的新林-喜桂圖洋，早寒武世-晚石炭世的嫩江洋，新元古代-晚志留世的黑龍江洋和晚二疊世-中侏羅世牡丹江洋等。早石炭世末-晚石炭世初，東北地區(qū)古亞洲洋分支洋盆完成了閉合，微陸塊聚合形成了統(tǒng)一的東北陸塊群。晚二疊世-早三疊世，古亞洲洋主洋盆沿索倫-拉木倫-長(zhǎng)春-延吉一線自西向東呈剪刀式閉合，東北陸塊群與華北板塊拼接形成了統(tǒng)一的大陸。晚三疊世-早侏羅世，古太平洋板塊開(kāi)始向西俯沖消減，東北地區(qū)進(jìn)入古太平洋俯沖增生構(gòu)造體系。

5 元古代蛇綠巖與構(gòu)造及變質(zhì)作用

元古代蛇綠巖與構(gòu)造演化以及變質(zhì)作用的論文共3篇。鮑佩聲(2019)綜述了國(guó)外典型元古代蛇綠巖的研究現(xiàn)狀并與顯生宙的蛇綠巖進(jìn)行了對(duì)比，進(jìn)而探討了元古代板塊構(gòu)造和鉻鐵礦的成因。盡管元古代蛇綠巖巖石組合較齊全，但多已被肢解并普遍經(jīng)歷了綠片巖相-角閃巖相變質(zhì)作用。蛇綠巖的時(shí)代以中-新元古代為主，少數(shù)為早元古代。元古代蛇綠巖與顯生宙蛇綠巖類似，多形成于與俯沖帶相關(guān)的構(gòu)造背景(SSZ型；埃及蛇綠巖、北東非蛇綠巖、芬蘭Outokumpu蛇綠巖)，少數(shù)為大洋中脊成因(MOR型；加拿大Purtuniq蛇綠巖)及裂谷成因(芬蘭Jormua 蛇綠巖)。中-新元古代蛇綠巖主要形成于弧前盆地或俯沖帶環(huán)境，而早元古代蛇綠巖則形成于大陸裂谷-大洋演化階段，這為元古代期間存在板塊構(gòu)造提供了直接證據(jù)。元古代蛇綠巖常伴生高鋁型(Cr#<0.6)和高鉻型(Cr#>0.6)鉻鐵礦，它們多為巖漿分異的產(chǎn)物，明顯區(qū)別于顯生宙熔融殘余成因的豆莢狀鉻鐵礦。

胡培遠(yuǎn)等(2019)對(duì)青藏高原拉薩地塊北部念青唐古拉群中的新元古代巖漿巖進(jìn)行了研究。鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，變質(zhì)輝長(zhǎng)巖和花崗片麻巖的原巖形成時(shí)代分別為720±6Ma和732±7Ma。變質(zhì)輝長(zhǎng)巖在地球化學(xué)組成上具有鈣堿性系列的特征，虧損Nb、Ta和Ti，與島弧玄武巖類似。另外鋯石具有正的εHf(t)值(+5.2～+9.7)，暗示其巖漿起源于俯沖背景下虧損的地幔楔?；◢徠閹r具有I型花崗巖的地球化學(xué)特征，以及相對(duì)均一的鋯石εHf(t)值(-3.3～+0.3)，其形成可能與古元古代變質(zhì)火成巖的部分熔融有關(guān)。推測(cè)變質(zhì)輝長(zhǎng)巖和花崗片麻巖的原巖形成于新元古代中期洋殼俯沖的構(gòu)造環(huán)境。綜合已有研究資料，拉薩地塊念青唐古拉巖群中的前寒武紀(jì)巖漿-變質(zhì)記錄可與東非造山帶作對(duì)比，指示拉薩地塊可能與東非造山帶具有親緣性。

陳安平等(2019)總結(jié)了變質(zhì)巖中的球狀結(jié)構(gòu)成因，并探討了它對(duì)變質(zhì)作用的指示意義。根據(jù)球狀結(jié)構(gòu)結(jié)晶所需的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，變質(zhì)巖中球狀結(jié)構(gòu)可能具有四種成因機(jī)制：流體結(jié)晶、變質(zhì)熔體結(jié)晶、沖擊變質(zhì)作用和高度不平衡的變質(zhì)反應(yīng)。組成球狀結(jié)構(gòu)的纖維狀晶體具有較大的表面能，在溫度、壓力和流體條件不變的情況下，會(huì)快速重結(jié)晶使球狀結(jié)構(gòu)消失。球狀結(jié)構(gòu)能完好的保存下來(lái)，指示其所處的環(huán)境突變?yōu)樗辉僦亟Y(jié)晶的條件。因此，變質(zhì)巖中的球狀結(jié)構(gòu)可指示變質(zhì)作用過(guò)程持續(xù)時(shí)間非常短暫，這種變質(zhì)作用可能對(duì)應(yīng)于快速的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。