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1、关于对接带 结合带及俯冲增生杂岩带的定义和基本特征 潘桂棠国土资源部成都地质矿产研究所2014年07月 一 对接带的定义 时空结构及组成 二 结合带 俯冲增生杂岩带的鉴别 厘定 三 俯冲增生杂岩带的定义 特征及意义 提纲 中国乃至亚洲地质构造和大地构造演化的认知和理解 对全球构造概念的发展和研究地球的构造演化 构建地球动力学演化模型具有重大科学意义 一 对接带消减带的定义及时空结构组成 大洋壳消亡的残迹或弧后洋壳消减的遗迹在不同大地构造部位 不同时空尺度 不同地质构造环境 被大地构造学家命名为板块缝合带 俯冲带 对接消减带 结合带或弧陆碰撞带 以及弧弧碰撞带 板块缝合带 李春昱在1981年组织
2、的 板块构造学习班 上指出 两板块相遇时 期间的接触带叫做缝合带 suturezone 俯冲带 一个板块的边缘部分向着大陆部分俯冲称之为俯冲带 现代深海沟代表大陆边缘的俯冲带 王鸿祯先生等在20世纪80年代和90年代研究归纳和总结中国及邻区大地构造形成演化时 将缝合带分为两类 对接消减带和叠接消减带 对接消减带 即地壳 岩石圈 对接消减带 指两个相对的古大陆边缘区相互接近 并从边缘海和岛弧的弧弧碰撞 弧陆碰撞到最后拼接 使其间的大洋地壳及过渡地壳陆续形成褶皱带 最后完全拼接时的结合带 叠接消减带 指古大陆边缘经过拉伸 张裂 地块移离 形成具有岛弧及边缘海的主动边缘 并向大陆俯冲消减 叠接消减带
3、相当于我们所称的结合带 一 对接带定义 在王鸿祯先生的对接带研究基础上 依据中国大地构造基本特征及其洋陆构造体制演化规律 我们提出 对接带 是与陆块区和造山系并置的一级大地构造单元 是由洲际大洋扩张 俯冲消亡演化周期达6亿年左右 由大洋壳俯冲 碰撞形成宽阔的消减增生杂岩带 蛇绿混杂岩带 洋岛 海山以及侵位于俯冲增生楔之中的增生岩浆弧等组成的复杂构造域 具有揭示古大洋岩石圈构造体制的功能 中国地质和大地构造演化在全球构造理念的发展和理解大陆地壳生长和变形占举足轻重的地位 二 对接带的实例 三 三种大地构造背景和赋存状态 1 位于两个先存大陆及其大陆边缘多岛弧盆系构造转化的造山系之间 2 位于一个
4、大陆区被动边缘与另一个大陆及其大陆边缘多岛弧盆系构造转化为造山系之间 3 位于一个大陆区活动陆缘与另一大陆及其大陆边缘多岛弧盆系构造转化为造山系之间 对接带与邻接的向洋跃的复合岩浆弧 前锋弧 具同步的俯冲碰撞构造岩浆热事件 表现为三种大地构造背景和赋存状态 现今赋存在大陆上的对接带不能复原为相应大洋扩张的大地构造部位 只代表大洋岩石圈消亡的地质遗迹 大洋岩石圈在构造体制演化中 其大洋中脊 转换断层 海沟俯冲带 洋底高原 热点成因洋岛海山等大洋壳大多已消失 而原始沟 弧系中俯冲增生杂岩 洋壳俯冲 碰撞的蛇绿混杂岩 部分海山 洋岛 叠加于早期增生楔中的增生岩浆弧等岩石构造组合 以及残余盆地 陆壳残
5、块 高压 超高压变质带均可作为次级构造单元划出 一 结合带鉴别及厘定 二 国外增生杂岩带实例1 莫克兰俯冲增生杂岩带2 巽他海沟增生柱 俯冲增生岩系3 日本岛弧及其东南侧的俯冲增生杂岩带4 东西佰利亚科里亚克山俯冲增生杂岩系5 阿拉斯加南部丘冈芝俯冲增生杂岩6 美国西部加利福尼亚弗朗西斯科俯冲杂岩系7 苏格兰南部山地 早古生代增生杂岩系 二 结合带 俯冲增生杂岩带的鉴别 厘定 结合带指保存在会聚带中 由不同时代 不同构造环境 不同变质程度和不同变形样式的各类岩石组成的 经强烈构造剪切的构造地层及岩石的组合体 通常可见洋壳残片 洋岛 海山 远洋沉积物 深水浊积扇等组成 地层结构局部有序 总体无序
6、 相内普遍有被肢解蛇绿岩和巨大的韧性剪切带 一 结合带鉴别及厘定 1 蛇绿混杂岩 指被肢解的洋壳残片 主要由远洋沉积物 洋壳和地幔岩组成 江爱藏布西山蛇绿混杂岩带 蛇绿岩中的铬铁矿洋内弧块状硫化物矿床增生楔韧性剪切带中的金矿 与基性 超基性岩浆活动有关的岩浆与气成热液矿床 洋底火山 黑烟囱 铁 锰 有色 稀有金属 锰结核的物质来源 318线4957km处 雅鲁藏布江蛇绿构造混杂岩带向北逆冲在日喀则群 K2 地层之上 雅江西段公珠错蛇绿混杂带 安多县城桥头 蛇绿混杂岩带中的枕状玄武岩及其中大量的辉长辉绿岩墙 日喀则市冲堆 枕状玄武岩 1 蛇绿岩 蛇绿岩的岩石组合及其判别标志 MORS型蛇绿岩和S
7、SZ型蛇绿岩对比表 洋脊玄武岩分类的判别标志 2 远洋沉积 远洋沉积是洋壳上的沉积物 为一套覆盖于洋壳之上的硅灰泥岩系 也可为海底扩张前的深海火山沉积岩系 也有碳酸盐补偿深度之上的深海石灰岩沉积 当洋脊靠近大陆边缘时 陆源碎屑浊积岩可能直接堆积在枕状玄武岩之上 在洋壳俯冲消减的过程中 常被强烈剪切带剪切破碎 成为蛇绿混杂带的重要组成部分 岩块横径几米到几公里 是判别原扩张洋盆形成时代的最重要的标志 仲巴东泥质硅质岩 擦蒙组中冰海杂砾岩的砾石特征 灰岩 花岗岩 砂砾岩 白云岩 洋内弧是洋内俯冲作用的产物 形成一套以岛弧拉斑玄武岩为主 少量钙碱性系列的火山弧 并产出高镁安山岩 主要为拉班玄武岩 玄
8、武安山岩和安山岩及浅海碳酸盐岩 深海相硅泥质复理石的一套火山沉积岩组合 如金沙江结合带内竹巴龙 羊拉 贡卡一带的弧火山岩 3 洋内弧 4 洋岛 海山 海山或洋岛的类型和成因多种多样 主要指原扩张洋盆内受热点制约 为一套洋岛拉斑玄武岩系列为主 晚期为碱性玄武岩系列的组合 并伴有碳酸盐岩 礁 滩 建造 硅泥质岩建造 无陆源沉积夹层 通常位于俯冲洋壳一侧 也可见于增生楔构造脊上 弧前构造高地 发育 洋岛 海山常被卷入俯冲增生杂岩带 会使消减带的几何形态发生剧烈变化 以至可能导致俯冲极性的变化 西藏塔仁本 托和平错展金组洋岛火山岩地质特征 据山西地调院魏荣珠 2005 洋岛 海山亚相鉴别标志 洋岛玄武
9、岩与其它类型玄武岩主要特征对比表 2 陆壳残片 在蛇绿混杂岩带中的陆壳残块 包括原弧后扩张裂离的基底残块 外来的浅水沉积岩块 也还可见从仰冲板块上逆冲过来的盖层外来体 由于它们受构造负荷下埋藏的历史和深度不一 反映出的变质程度也有差异 5 基底残块 结合带中存在的古老的 一般为前寒武纪 强烈变质变形的基底岩系 岩石组合主要为各类麻粒岩 片麻岩 斜长角闪岩 变粒岩 各类片岩 石英岩 大理岩等 变质程度差异较大 一般为绿片岩相 角闪岩相 多遭受多期变质作用改造 构造变形十分复杂 受多期构造变形叠加和置换 6 外来岩块 结合带中的外来岩块 其岩性可以是陆源碎屑岩 灰岩 也可以是弧火山岩等 318线5
10、014km 错拉山口 处 T3修康群中的灰岩混杂岩块 灰岩块体中产P T化石 加查 郎县247 5km处 雅鲁藏布江混杂岩 Melange 蛇纹石化超基性岩中的灰岩块体 郎县 米林县197 198km处 层状堆晶岩中的流变褶曲 3 增生杂岩 7 无蛇绿岩碎片浊积岩 主体是俯冲带上盘刮削 拼贴的浊积岩 含零星外来岩块 但无蛇绿岩碎片 在俯冲带浅部遭受强烈剪切和变质 变形 形成叠瓦状楔形体 8 含有蛇绿岩碎片的浊积岩 109线2853km处 纳赤台群中的辉长岩块 南昆仑消减杂岩带 主体是俯冲带上盘被刮下来的物质移到俯冲带附近的浊积岩 并有一些上覆板片的外来碎块 也有俯冲消减的洋壳或海山或洋岛混杂其
11、中 有较多的蛇绿岩碎片 尔后在俯冲带浅部遭受强烈剪切和变质 变形 形成叠瓦状楔形体 在洋陆转换时期 位于结合带靠陆一侧并与前陆盆地同步发育的 以浊积岩建造为主的盆地 残余盆地往往受不规则状大陆边缘所控制 部分接点部位己转化为早期复理石前陆盆地 而部分海湾部位仍为残留洋 海 盆所占据 并发育大型海底浊积扇 沉积相序通常是盆地底部为深水相 向上变浅 充填消亡 4 残余盆地 5 高压 超高压变质岩 洋壳 陆壳深俯冲至壳幔过渡带 或至地幔深处形成的以榴辉岩 兰片岩等为代表的高压 超高压变质岩带 羌塘榴辉岩 雅江大拐弯 1 莫克兰俯冲增生杂岩带 亚洲大陆部规模最大的俯冲增生杂岩带 是在伊朗东南至巴基斯坦
12、南部的锡斯坦 俾路支地区的莫克兰俯冲增生岩系 增生岩系西端在赫尔姆兹海峡 东至卡拉奇附近 在陆上延伸达千余公里 出露宽达300多公里 其北的弧盆系为贾盖山岛弧 陆缘弧 及南侧的达尔邦丁弧前盆地 贾盖山岛弧 达尔邦丁弧前盆地 北莫克兰 二 国外增生杂岩带实例 贾盖山岛弧 以白垩纪到新生代安山质火山活动为主 安山质熔岩 凝灰岩及火山角砾岩厚4000 6000m 晚白垩世海相灰岩的夹层表明其海相环境 但有陆相红层的沉积夹层 喷发活动又有陆上环境 也可见广泛的花岗岩基侵入 主要有晚白垩世和古近纪的闪长岩 花岗闪长岩和花岗岩 该岛弧离沿海岸400 500公里 达尔邦丁 萨因达克 阿拉姆勒吉弧前盆地 由古
13、近纪泥岩 浊积砂岩 火山碎屑砂岩及藻层纹层状灰岩组成 夹有滑塌灰岩碎屑的砾岩透镜体 莫克兰俯冲增生岩系 在伊朗东南部莫克兰Fannuj地区 从贾兹木里盆地至沿海150km宽的区域 图 包括了以下几个构造带 北 南 1 内莫克兰 扩张带 蛇绿岩带 有三种蛇绿岩 一是塞浦路斯型蛇绿岩组合 K1 E1 二是辉长岩 枕状玄武及奥长花岗岩组合 K 三是橄榄岩 橄长岩 堆晶辉长岩 辉长岩和奥长花岗岩组合 K1 E1 其上辉绿岩墙 枕状熔岩及深海沉积物 局部可见兰片岩 2 Bajgan Dur Kan碳酸盐岩弧前带 北西沿伸为萨南达季 锡尔詹岛弧带 发育白垩纪安山岩 主要为Bajgan绿片岩相 角闪岩相古生
14、代变化质杂岩及陆棚灰岩 K1 E1 的冲断层岩片 3 杂色蛇绿混杂岩带 较齐全的蛇绿岩组合 放射虫硅质岩 侏罗纪和科尼亚克期 和深海球截虫灰岩块混杂于远源浊积岩中 但也可见放射虫硅质岩和深海灰岩呈互层出现 也见枕状熔岩和硅泥质沉积岩呈互层出现 最新岩石是古新世早期微晶灰岩 还可能存在洋岛火山岩 4 始新世 渐新世复理石带 主要是一套巨厚的远源钙质浊流沉积岩 大多数浊积岩层都已强应褶皱变形 尖顶 同斜等型态 和一系列北倾逆冲断层 5 渐新世 中新世复理石带 由渐新世到中新世早期的远源浊积岩 中新世中期为近源相沉积 其变形样式类似于始新世 渐新世复理石带 也发育外来岩块 渐新世后退式洋壳俯冲 向南
15、迁移 始新世复理石带隆起 也提供了该带的物源区 6 中新世浅海沉积带 从阿启坦期开始 工作区南部转变为浅海台地环境 浅水陆棚蒸发岩和礁灰岩发育 向上局部发育河流扇积砾岩 这个层序形成极大的向斜山链 其基底是俯冲洋壳或已增生混杂的破碎洋壳岩石组成 McCall 1980 等认为这套俯冲增生岩系从侏罗纪到第三纪 沿萨南达李 锡尔詹西南缘一直活动 至今仍在进行 阿曼湾俯冲板块倾角只有1 左右 愈向内陆 俯冲板块倾角变陡 与海沟和 岛弧 之间的不寻常距离 250km 有关 自始新世以来 海沟向南持续迁移 而 岛弧 几乎不动 在这一构造过程中 产生了壮观的莫克兰俯冲增生杂岩系 这一增生作用一直持续到现今
16、 直至将来阿曼与莫克兰碰撞 印度尼西亚岛弧从西北的缅甸至苏门答腊弧 松巴岛弧至东部的斑达岛弧 与澳洲大陆的弧陆碰撞带 绵延长达5000公里 自二叠纪以来 沿此岛弧链一直发生着 或间歇性 大洋板块的俯冲作用 导致汇聚边缘外侧形成一个宽达250公里的增生沉积楔 2 巽他海沟增生柱 俯冲增生岩系 现代板块汇聚边缘的增生沉积楔反映了俯冲构造作用与沉积作用间复杂的相互作用 增生沉积楔主要在海沟外侧 向洋一侧 海沟轴部和海沟内坡 并与向陆一侧的岛弧及其弧前盆地相邻接 源于喜马拉雅碰撞带剥蚀的碎屑物搬运到孟加拉海底扇 最大厚度在缅甸西侧达16公里 一条大型海底水道又将沉积物向南搬运了300公里到巽他海沟 Hamilton 1979 就指出 在南纬6 处海沟轴部所发现的石英质 云母质和粉砂质浊积岩来源于喜马拉雅 缅甸 海沟增生楔体基本上由碎屑流浊流沉积物构成的 海沟内坡常为深海斜坡沉积 源于海沟内侧斜坡小峡谷的沉积扇 重力滑塌作用使沉积物进入较深的盆地 不整合覆盖于早期的浊积岩之上 这种不整合则是与沉积作用同时发生的滑塌作用 倾斜作用或褶皱作用的产物 北 南 日本岛弧主要由二叠纪和三叠纪黑濑川和午鹤构
