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    近期,中国地质科学院地质研究所在重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程方面取得新认识,研究通过专题地质填图,查明了中亚造山带研究中争议较大的西拉木伦河蛇绿混杂岩的物质组成和构造变形特征;通过系统年代学、岩石学和地球化学研究,确定了蛇绿岩的成因类型及其代表洋盆的构造属性,获得了反映碰撞造山作用的关键变质证据,为重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程提供了关键科学依据。相关研究成果发表在国际地学期刊《GSA Bulletin》和J《ournal of Asian Earth Sciences》上。

    我国内蒙古东南部位于中亚造山带东段南部,发育多条古生代蛇绿混杂岩带,被认为是西伯利亚和华北古板块之间古亚洲洋最终闭合的地区。由于对各条蛇绿岩带的成因类型和形成时代的认识分歧,导致地质界对该区晚古生代海洋盆地的构造属性和洋陆的演变过程,至今仍存在较大的认识分歧,这也是回答东亚大陆北部聚合过程的关键。西拉木伦河蛇绿混杂岩带位于中亚造山带东南部,其中蛇绿岩属于何种成因类型和所代表洋盆具有何种构造属性(是古亚洲洋演化晚期的残余洋盆、裂谷型小洋盆还是弧后盆地),是制约该区晚古生代构造演化的重大地质构造问题之一。

    针对这一问题,中国地质科学院地质研究所刘建峰研究员、李锦轶研究员及合作者在对西拉木伦河北侧杏树洼和半拉山蛇绿混杂岩开展1:5万专题地质填图基础上,对蛇绿混杂岩开展了系统的岩石学、年代学和地球化学研究,取得了以下主要进展:

    一是揭示西拉木伦河蛇绿岩代表一个类似现今太平洋的广阔洋盆,而不是裂谷或红海型小洋盆。在以往工作中,前人曾将杏树洼混杂岩中灰黑色板岩、变质粉砂岩及灰岩划分为正常的沉积地层单元,命名为上志留统杏树洼组(S3x)或西别河组(S3x),将其中的镁铁质和超镁铁质岩石划分为晚期侵入体。本研究表明,该地质单元为一套遭受了强烈的剪切变形的以硅泥质和凝灰质粉砂岩为基质,包含大小不等蛇纹岩、(枕状)玄武岩、辉长岩、硅质岩以及灰岩等外来岩块的构造混杂岩;在哈什吐井子村北山坡上可见代表洋岛/海山残片的枕状玄武岩、硅质岩和灰岩互层的复合岩块(图1)。对混杂岩中不同产状镁铁质岩块地球化学分析表明,其中既包含正常洋中脊(N-MORB)、富集洋中脊(E-MORB)、洋岛玄武岩(OIB),也包含岛弧以及陆缘弧等多种成因的蛇绿岩残片;对硅质岩岩块的分析也揭示其中存在深海和半深海环境的硅质岩。蛇绿岩和硅质岩成分的多样性表明,它们代表一个类似现今太平洋的广阔的海洋盆地,而不是裂谷或红海型小洋盆(图2A)。

     图1. 杏树洼蛇绿混杂岩中洋岛/海山岩块剖面及典型照片

    二是证实西拉木伦河蛇绿岩带是西伯利亚和中朝古板块之间古亚洲洋最终闭合的位置。西伯利亚古板块南缘和中朝古板块北缘早-中二叠世及之前的地层中碎屑锆石的年龄组成具有明显的差异(图2A)。对混杂岩基质开展碎屑锆石U-Pb定年结果获得2484Ma、1862Ma、456Ma以及280Ma年龄峰值(图2B)。通过对比表明,华北古板块北缘是混杂岩基质的主要源区,其中少量中、新元古代锆石的存在暗示西伯利亚古板块南缘也提供了物源。基质中存在两侧陆缘物质的贡献指示西拉木伦河蛇绿岩带代表两大古板块的最终缝合带,这也与晚古生代末期安加拉和华夏植物群地理分区反映的板块边界位置是一致的。中亚造山带东南部五道石门-二八地、达青牧场-迪彦庙以及贺根山等蛇绿岩混杂岩中碎屑锆石组成显示西伯利亚古板块南缘的亲缘性,它们代表西伯利亚古板块南缘增生过程古俯冲带或弧后盆地的位置。

     图2. 中亚造山带东南部索伦-西拉木伦河缝合带形成过程示意图

    三是提出古亚洲洋闭合之后西伯利亚和中朝古板块之间发生强烈的碰撞造山作用。在前人划分的“双井片岩”中解体出半拉山蛇绿混杂岩。不同于杏树洼蛇绿混杂岩,半拉山蛇绿混杂岩遭受了强烈的变质变形作用,基质为长英质片麻岩,岩块包括蛇纹岩、斜长角闪岩、角闪石岩(堆晶辉长岩)以及石榴斜长角闪岩。锆石U-Pb定年结果表明,石榴斜长角闪岩锆石核部年龄为279±4Ma,与半拉山中变辉长岩的形成时代相近;边部的变质年龄为256.5±1.3Ma,为晚二叠世。基质长英质片麻岩锆石边部年龄为250.2±1.0 Ma和251.5±2.5 Ma,与斜长角闪岩变质年龄相近,共同指示半拉山蛇绿混杂岩变质时代为晚二叠世末期。传统的矿物温压计计算和相平衡模拟揭示,石榴斜长角闪岩岩块经历了顺时针变质P-T演化轨迹,变质峰期的温、压条件分别可达700-725℃和8.5-8.8kbar(图3)。考虑到半拉山蛇绿混杂岩的变质特征,结合区域沉积、岩浆、变质、古地磁以及构造变形等资料,认为西伯利亚和华北古板块在晚二叠世末期沿西拉木伦河缝合带发生了强烈碰撞造山作用。

     图3. 半拉山蛇绿混杂岩中石榴斜长角闪岩P-T视剖面图

     
    中亚造山带东南部晚古生代末期洋-陆转换以及陆壳聚合...

    唐颜师古曰:“志,记也。积记其事也。”我们所熟知的,古有三国志,今有各地方志,无一不是存史宝库,为我们传承历史、了解社会提供了很好的参考。

    中国地大物博,既有高耸入云的大山,也有大小不等的盆地,既有起伏不平的高原、丘陵,也有坦荡肥沃的平原。这样一个幅员辽阔、地形复杂的国土,似是一个构造精密的人体,需要我们一点点去探索,一步步去摸清。

    何其幸哉!在中国区域地质志项目组的努力之下,我们慢慢摸清了祖国母亲的脉络。福建、海南、湖南、河北、宁夏、贵州、江西、陕西、辽宁、天津10个省(区、市)正式出版的地质志书和地质图件(含数据库)日前已公诸于世,当代参考之,后代传承之。

    所谓十年磨一剑。这样一个阶段性的成果,耗费了以中国科学院院士李廷栋为首的项目组人员近十年的功力。在“中国区域地质志”成果发布会上,中国地质调查局党组成员、副局长李金发很激动,他说,地质志的编撰是国家地质调查史上具有里程碑意义的大事、喜事。

    这样一件大喜事,有着怎样的来龙去脉呢?为此,中国矿业报记者采访了中国区域地质志项目负责人、中国科学院院士李廷栋,为大家一探究竟。

    《中国矿业报》:大家都知道,我们第一代《区域地质志》出版于上世纪80年代~90年代。既然我们已经有了一部区域地质志,为何会考虑再编撰一部呢?

    李廷栋:在出版了第一代《区域地质志》之后,我国地质事业又迎来了蓬勃发展,获得了海量的基础地质资料,取得了丰硕的调查研究成果。根据中央提出的“创新驱动”和“加强基础研究”的发展战略,我们反思,地质基础研究和地质理论创新薄弱,地质综合研究和成果集成不够等一系列问题,严重阻碍了地质工作健康发展,滞后国家战略需求。同时,《国务院关于加强地质工作的决定》和《全国地质勘查规划》(2005-2020)要求,提高基础地质调查(研究)程度,建立地质图文更新机制,开展全国基础地质资料综合研究和成果集成工作,编制新一代全国系列基础地质图件。为此,2008年中国地质调查局下达了重编中国区域地质志的任务。

    与此同时,我们还考虑到通过编志,把海量地质、地球物理、地球化学、遥感等调查研究资料进行综合研究和集成,以志书和系列地质图件的形式,使之系统化、规律化、理论化,使之成为在国家经济社会发展中被广泛应用并具有宏观影响的大成果,奠定中国地质调查第二个百年的地质基础。

    中国区域地质志项目负责人、中国科学院院士李廷栋

    《中国矿业报》:根据需求,《区域地质志》编撰有着怎样的规划?

    李廷栋:新一代区域地质志编撰按照统一标准、总体规划、分阶段实施的思路,分省级、区级和全国3个层次编纂。整套系列成果将包括32个省(区、市)地质志,16个重要构造单元、成矿区带或经济区地质志和全国性专业地质志书,全部编纂工作计划于2021年完成。

    整套志书包括地质志六七十部,约1.2亿字,系列地质图件300余幅和新的全国1∶50万地质图数据库。目前,我们已完成26套,出版10套。以江西省为例,各个省级、区级地质志都包括一套志书、一套地质图件和一个数据库,其中图件包括:地质图、地质构造图、岩浆岩图、第四纪地质地貌图、航磁异常图和重力异常图。部分省区还编制了变质地质图、岩相古地理图、基岩地质图、海底地貌图等。

    《中国矿业报》:与以往相比,这部中国区域地质志的编撰,在哪些方面取得了比较突出的成效?

    李廷栋:通过海量资料的综合研究和重大地质问题的攻关,我们在地质科技创新上取得了诸多新发现、新认识,为地质理论创新奠定了基础,提供了支撑。

    首先,我们提出了洋板块地质学的学术思想,为认识中国大陆构造演化提供了新理论基础。我国存在大面积各个时代、各种类型的造山带,洋板块地质学的研究是破解造山带诸多地质难题的钥匙。

    我们针对洋板块地质学的核心问题进行了研究探索:一是在造山带研究中加强了洋板块地层系统的研究。从俯冲增生杂岩研究入手,来识别洋板块地层组合,包括海山、洋底高原、洋内弧、深海-半深海等不同构造环境形成的沉积地层,再造了造山带中洋板块从洋中脊形成到海沟消亡的全过程。二是根据蛇绿岩类型划分进行了造山带构造环境及其演化的研究。从板块裂离到聚合的各个阶段产生了不同类型的蛇绿岩,已发现60多条蛇绿岩带。我们强调,要建立不同类型蛇绿岩的鉴别标志,厘定蛇绿岩类型,重建这些蛇绿岩带所代表的洋盆构造性质,再造造山带洋盆构造系统。从洋盆演变、洋陆转换角度研究蛇绿岩,开辟了蛇绿岩研究的新思路。三是进行了洋陆转换过程的研究。重点研究了洋陆转化过程中沟-弧系统内沉积岩的物质来源、俯冲带岛弧岩浆岩的形成机制。前弧玄武岩、玻尼岩、埃达克岩、富铌玄武岩及高镁安山岩组合,是洋陆转化形成大陆初生弧的代表,是洋盆向大陆转化的标志性岩石组合,我们给予了重点关注。

    其次,在地层古生物的研究中获得众多新成果。一是按照地质发展历史进行了分阶段动态地层区划。地质志的编写涉及不同的地质时代,在不同地质历史时期,地层的分布发育特点随着时间迁移不断发展变化,因此,在地质志编写过程中,根据地质发展特点编制了不同地质阶段动态地层区划图。在“地质志工作指南”中我们分六个阶段进行了详细的地层区划。二是提出了我国中-新元古界划分的新方案。通过地质调查研究成果的总结对比,特别是在青白口系下马岭组及相当地层中获得1360Ma左右高精度年龄数据,提出中-新元古界新的划分方案和在蓟县系与青白口系之间建立两个待建系的建议,获全国地层委员会批准,并被纳入2014年新颁布的《中国地层表》。三是古生物的研究获得众多新成果。在全国地层古生物的调查研究中,获得许多重大的新发现、新认识和古生物的新属、新种。

    同时,重建了重要造山带岩浆岩的年代格架。依据5000多个锆石年龄数据,厘定出多期重大岩浆事件,重建了阿尔泰、准噶尔、天山-北山、秦岭-大别、柴北缘、昆仑、兴蒙、喜马拉雅等中国主要造山带和全国岩浆岩时空格架,探索了岩浆活动的构造背景及其与成矿作用的关系,为中国大陆物质组成和演化提供了新的证据。

    此外,提出中国大陆板块构造启动于新太古代的新认识。应用洋板块地质学的新思维,对华北克拉通早前寒武纪地质的研究成果进行了系统梳理和专题研究;在内蒙古新太古代色尔腾山群发现了代表洋板片俯冲熔融产生的富Nb玄武岩、高镁安山岩两类岩石组合;在辽吉构造带及其它地区相当岩层,也识别出代表洋盆地层系统的混杂岩组合,证明中国大陆板块构造体制始于新太古代。

    最后,强调了第四纪地质研究的环境意义。本次志书的编写,把第四纪地质作为单独的篇章进行论述并编制了相关的地质图件。通过河北省泥河湾盆地的专题研究,建立了华北地区第一个完整的新生代地层层序,确定了第四系与新近系界线位置,提出其生态环境演变过程。同时,还建立了我国华北全新世地层层序,并依据沉积特征及气候演变的阶段性,确定了全新统底界以新仙女木事件结束(年代为11700cal aBP)为标志,并以全新世气候适宜期起止时间为界划分了全新世内部各阶段划分方案。

    《中国矿业报》:全国城市地质工作会议召开以后,各地对城市地质的关注度与日俱增。请问《区域地质志》是否对城市地质工作有所帮助?

    李廷栋:我们这套《区域地质志》对城市地质工作的开展大有裨益。

    首先,我们在部分省(区)进行了城市地质调查研究,重点查明了城市地质条件、存在的地质问题与地质资源等,主要包括:地质结构、物质组成、地质过程及其与人类生产实践活动的相互影响等,补充了与城市规划、建设与管理等相关的地质工作内容,引导城市地质资源合理利用,规避城市地质安全风险,全面支撑城市规划、建设和管理,促进城市人地和谐。

    其次,我们在北京、上海、天津、重庆等地质志中增加了城市地质篇章,充分收集论述了基岩地质、深部地质、水文地质、工程地质、环境地质、第四纪地质与新构造活动等的调查研究成果,编制了相关地质图件,系统建立了城市地下三维结构和三维可视化城市地质信息管理决策平台以及面向公众的城市地质信息服务系统。

    《中国矿业报》:请问《区域地质志》的编撰对搭建协同攻关和人才培养具有什么意义?

    李廷栋:一是发展了地质调查与科学研究相结合的模式。地质志书的编纂工作在中国地质调查局和中国地质科学院的领导下,由地质研究所牵头,联合6个大区地调中心、广州海洋地质调查局和青岛海洋地质研究所、31个省(区、市)国土资源厅或地勘局及所属地调院、所,以及各有关地质院校,共同完成三个层次志书的编纂工作,形成了“1+6+33+n”地质调查与科学研究相结合的模式,开创了产、学、研联合攻关的新局面。密切了中央与地方、地调部门与科研院所、科研单位与地质院校之间的关系。

    二是搭建了科技人才培训的桥梁。通过9次成果交流会、30多次现场考察研讨和50多次协商、咨询会议,各学科专家和基层地质工作者互教互学,取长补短,使年轻的地质学家充实了基础知识,提高了地质鉴别能力,形成了40几个约800人组成的高素质综合研究与地质编图的科研群体。

    三是工作指南发挥了引领作用。为使地质志编纂工作有序、高效进行,我们编写了《中国区域地质志工作指南》,同时正在编制海洋地质志的工作指南。“指南”根据国内、国际有关规范、规定和地质新理论、新技术方法,结合我国地质构造研究程度,进行了地层、构造区划和岩浆岩分类分期,对地理底图、地层、岩浆岩、构造、第四纪地质、地球物理、地球化学、地质编图、地质数据库等应反映的内容、精度要求、工作方法等,都做了明确规定,提出了严格要求。“指南”不仅对编志工作“统一思想、统一标准、统一要求”发挥了指导作用,而且对地质行业开展地质综合研究与编图也提供了参考,发挥了引领作用。

     

    关于中国地质,这里有你想知道的

    10月25日,应自然资源部中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心邀请,德国地学研究中心Richard Wirth教授和巴基斯坦白沙瓦大学国家地质学卓越中心Nimat Ullah Khattak教授到武汉地调中心开展学术交流活动。Richard Wirth教授为参加学术交流的科研人员作了题为《Nanoinclusions in diamond: indicators for diamond genesis》的学术报告,详细介绍了金刚石形成的构造背景和温压条件,内部显微矿物包裹体、纳米矿物/流体包裹体类型,并提出了金刚石的5种成因类型。Nimat Ullah Khattak教授作了题为《Geochronological studies and economic significance of the carbonatite complexes of the Peshawar Plain alkaline igneous province, Pakistan》的报告,详细介绍了巴基斯坦白沙瓦平原火成碳酸岩杂岩的岩石类型、形成/剥蚀年龄,地球化学特征及其经济价值,并与参会人员分享了碳酸岩熔岩喷发的视频。

    互动环节中,两位教授与科研人员围绕金刚石载体识别、金刚石形成过程中洋壳参与程度、金刚石的非超高压形成环境、华南金刚石成因与找矿、碳酸岩形成深度、REE来源、地球深部碳循环等热点问题进行了深入探讨与交流。

    此次学术交流对拓宽科研人员的科研视野、提高对华南火成岩的认识均具有积极的促进作用。

    Richard Wirth教授作报告 

    Nimat Ullah Khattak教授作报告 

    合影留念 

     
     
    中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心举办学术...

    雅鲁藏布江新特提斯洋(简称雅江洋)何时打开?该洋盆开启和初始扩张是否与地幔柱有关?中国地质调查局地质研究所刘飞博士与其合作者对上述问题进行了探讨,相关成果发表在《Lithos》上。

    地幔柱是导致板块构造启动和大陆裂解最有可能的驱动力之一,是国际研究的前沿和热点。地幔柱在现代和古海洋中活动强烈,表现为海山广泛分布。然而,海山却有地幔柱和非地幔柱两种成因,其中非地幔柱成因的海山具有特殊的构造指示意义,它一般形成于大陆裂解后新生洋盆中,与拆沉的大陆岩石圈通过新生洋盆扩张脊在上地幔浅部发生物质循环有关。此外,在野外地质工作时,地幔柱和非地幔柱成因的海山易混为一谈,缝合带中洋岛玄武岩(OIB)型火山岩、泥岩、硅质岩和灰岩的海山岩石组合常被解释为地幔柱活动的产物。因此,开展海山的成因研究将对理解OIB型玄武岩成因、洋盆构造演化和地球深部动力学过程具有重要意义。

    研究者对雅鲁藏布江缝合带(YZSZ)西段公珠错附近的增生杂岩开展了详细的地质填图工作,厘定出公珠错海山,其长约10km,宽约5km(图1),主要由OIB型玄武质岩石(玄武质凝灰岩、玄武质角砾岩夹玄武质熔岩)和上覆海相沉积岩(泥页岩、硅质岩、硅质灰岩和生屑灰岩)组成,发育特征的塌积砾岩或斜坡角砾岩(由分选性差的海山自身物质组成)(图2)。

     

    图1 亚洲东南部特提斯蛇绿岩地质简图和245Ma公珠错海山分布位置图

     

    图2 雅鲁藏布江缝合带西段245Ma公珠错海山的野外特征和实测剖面图

    本研究获得玄武质凝灰岩的锆石U-Pb年龄为245-242Ma,玄武质熔岩的Sr-Nd-Pb同位素显示其源区具有受大陆岩石圈地幔交代富集的特征,与印度洋东北部的圣诞岛大火成岩省中Vening-Meinesz岛OIB型玄武岩可以对比。结合特提斯喜马拉雅被动陆缘发育大量二叠纪裂谷型岩浆岩、冈底斯岛弧出露中晚三叠世俯冲相关的弧岩浆岩,以及YZSZ增生杂岩中出露早中三叠世基性岩块、中晚三叠世放射虫硅质岩等证据,认为中三叠世公珠错海山形成于雅江洋初始裂解的洋盆环境,其成因可能与地幔柱活动无关(图3)。

     

    图3 东冈瓦纳大陆及其周缘特提斯洋250-245Ma古地理重建图

    该研究对探讨东冈瓦纳大陆裂解和新特提斯洋的初始打开时间和机制,限定拉萨-腾冲地块两侧古洋盆的关系及其构造演化过程具有重要科学意义,对理解现代海洋形成过程具有指导意义,也为支撑自然资源部和地调局实施深地探索、挺进和开发深海等战略需求提供积极作用。

    文章出处:

    Fei Liu, Yildirim Dilek , Jingsui Yang*, Dongyang Lian*, Guanlong Li, Yong Wu. 2021. A middle Triassic seamount within the western Yarlung Zangbo suture zone, Tibet: The earliest seafloor spreading record of Neotethys to the North of East Gondwana. Lithos, 388-389: 106062. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106062

     
     
    地质所专家新特提斯洋早期扩张研究取得新进展