作者:王根厚 提纲 第一部分 大陆动力学及成矿理论进展 第二部分 造山带—典型造山带形成实例 第三部分 俯冲增生造山带研究 第四部分 造山带区域地质调查技术思考
第一部分 大陆动力学及成矿理论进展 大陆形成演化与地球动力学重要研究方向:
板块边界的相互作用是地震、火山爆发、山脉形成及大陆地表缓慢漂移的原动力。 1.“大陆动力学”研究领域主要进展 对我国华北、华南、塔里木等主要组成陆块进行了较为深入的研究。
2.大陆的形成与演化 二十世纪地球科学最伟大的成就-板块构造理论成功解释了洋壳的生长与消亡过程,但不能合理解释大陆是如何形成和演化的。
3.重大研究计划 “华北克拉通破坏” 中国科学家针对华北克拉通破坏这一重大科学问题,开展了大规模流动地震台阵探测,发现了华北克拉通破坏的空间分布规律,揭示华北克拉通地幔流动不稳定的特征;对残存岩石圈地幔样品做了系统的实验研究,发现橄榄岩-软流圈熔体相互作用是华北克拉通破坏的直接原因;通过对比研究,论证了橄榄岩-软流圈熔体相互作用是全球克拉通演化的普遍性质这一创新理论;提出了太平洋板块快速俯冲与富水过程导致了华北克拉通破坏的新观点,在克拉通破坏研究领域做出了原创性贡献,起到了国际引领作用。
4.国际影响 华北克拉通破坏这一科学问题,迅速提升为全球研究热点;比如,华北克拉通破坏在ISI统计的国际地学研究前沿,排名第3位;培养了跨入国际前沿的研究团队和人才(中国科学家有23人进入ISI全球地球科学家引用率排名前500名,其中有15人从事华北克拉通研究),提升了中国科学家的全球视野和开展大科学研究的能力;带动了测试观测平台国际化,特别是在微量原位同位素分析和测年领域起到了引领学科发展的作用,开启了西方人用“中国方法”的先河。 矿产资源、化石能源的形成机制与探测理论重要研究方向:
油气、矿产和水等资源是经济社会发展的重要物质基础,直接关系国计民生和国家安全。随着我国经济和社会的快速发展,对资源需求越来越大,油气和矿产资源供需矛盾突出,对外依存度逐年攀升急需成矿/成藏理论的支撑。如:陆相成油理论。 有专家认为,如果一个国家的石油对外依存度超过50%,其外交、军事等政策都会因此而发生变化。 未来10-15年我国矿产资源需求将达到高峰 据预测,2020年我国石油供需缺口达4亿吨,对外依存度高达67%;天然气供需缺口700亿立方米,对外依存度达23%。 矿床学研究趋向: 近30年来国际矿床学界的研究呈现出3个明显的特点和趋向: (一)、鉴于经典板块构造及其成矿理论的局限性,矿床学家引入 “超大陆旋回”概念研究区域成矿,揭示超大陆裂解与聚合过程中的成矿作用及其成矿系统的发育机制,从而更为科学地阐明大型矿床在时间上的形成分布规律(Kerrich et al., 2005; Grove et al., 2005;Goldfarb et al., 2005); (二)、更加关注壳幔相互作用与成矿地质过程以及物质-能量交换与成矿物质聚散问题,从更深层次上揭示成矿系统和大型矿床的发育机制; (三)、建立于经典板块构造理论基础上的成矿理论日臻成熟,较好地阐释了增生造山带和板块边缘的成矿系统和成矿机制,但在大陆内部及碰撞造山带成矿方面遇到了一系列重大难题和严峻挑战(Groves and Bierlein, 2007;Hou et al., 2009a),因此,构建大陆碰撞成矿理论体系已成为当今成矿学的一项重大研究任务。 大陆碰撞成矿论 “大陆碰撞能否成大矿”是成矿学的一个重大理论问题。成矿学界一直争议颇大,国际主流观点认为大陆碰撞难以成大矿。 针对这一重大科学问题,以全球最典型的大陆碰撞带—青藏高原为突破口, 结合Zagros碰撞造山带对比研究,取得重大进展:
在此基础上提出了“大陆碰撞成矿论”,阐明了大陆碰撞为何成矿和如何成矿的理论问题。
第二部分 造山带—典型造山带形成实例—台湾造山过程启示 第三部分 俯冲增生造山带研究 A.M.C. Sengor(1993)—阿尔泰型(突厥型)造山带 由宽阔的消减一增生杂岩组成,周期性向洋跃迁的岩浆弧把这些增生楔体连同洋壳碎片焊接起来。如中亚、图瓦一蒙古、我国新疆和东北,阿拉斯加和日本等。 许志琴(1994 ) 北祁连走廊南山加里东火山岛弧带前缘为弧前俯冲杂岩增生地体,由多重的增生火山岛弧、复理石增生楔、高压变质滑脱带及蛇绿岩残片组成,提出了中祁连地块向北俯冲、阿拉善地块向南增生的海沟后退的动力学模式。 马文璞(1999)
阿尔泰型碰撞造山带由宽阔消减-增生杂岩组成的造山带,其地球动力学环境可能类似于今天的东南亚,与毗邻长命大洋盆地的复杂边缘海体系有关。 Cawood (2003、2007) 增生造山带的定义
形成在大洋岩石圈俯冲的位置,由岩浆弧体系和下行板块增生物质以及上部板块侵蚀物质组成,是大陆岩石圈通过新生岩浆的增加而增生,是陆壳消减和改造的主要场所,包括太古宙绿岩带、古元宙的Birimian 造山带(西非) 、阿拉伯-奴比亚地盾(泛非)和亚洲显生宙的造山带。 李继亮(2004)增生型造山带的基本特征:
潘桂棠(2009) 增生造山—大陆增生的重要方式
多岛弧盆系演化过程中的弧-弧和弧-陆碰撞,弧前和弧后洋盆的消减冲杂岩的增生,洋底高原、洋岛(海山)、外来地块(体) 拼贴,形成大陆边缘增生造山系。大洋岩石圈最终消亡形成对接消减带,并叠加后期的陆-陆碰撞造山作用、陆内汇聚(伸展)作用。
海洋地球物理勘探和深海钻探已经表明: 下冲板块沉积物在增生楔变形前缘增生的复杂构造地质作用主要是“前缘增生(frontal accretion)”、“刮削作用(offscraping)”、“底侵作用(underplating)”和“前缘构造剥蚀作用(frontal tectonic erosion)”。
大量研究表明,增生型造山带有以下基本地质特征: (Sengör, 1991, 1993;李继亮,1999,2004;Cawood, 2007, 2009;袁四化与潘桂棠,2009;王根厚等,2009,Xiao et al.,2010;李光明等,2012; Liang and Wang et al., 2012):
第四部分 造山带区域地质调查技术思考 近年来,有关“俯冲-增生造山作用”正成为造山带研究的前沿或热点,尤其是海山、岛弧、海底高原和外来地质体(allochthones)等的俯冲、增生作为造山带形成的重要机制已深受地质学家的关注和研究。 俯冲-增生杂岩特征 变质杂岩系形成过程明显的“集成性”。“集成性”主要表现为:
俯冲-增生杂岩带的填图 俯冲-增生杂岩石无论在平面上还是剖面上都为“透镜状”,变形分解的作用明显,可划分为三个区域:核部无应变区,托尾共轴收缩变形区,边缘单剪变形的强面理化带。 物性填图意义:俯冲-增生杂岩填图为构造与岩性双重填图法,不但要根据物质组成差异圈定不同地质体,而且对圈定的地质体赋予不同的属性,这对物质组成相同而属性不同的单元尤其重要。 构造填图意义:物质变形样式(几何学)是俯冲-增生杂岩形成温压条件的指示,运动学组合是岩块就位过程的反映。 俯冲-增生杂岩填图的理想:物性与构造变形的有机结合! 野外区域地质调查 (一)收集已有资料和充分利用遥感资料 (二)区域地质调查的程序和组织
填图工作的组织。 就复杂地层区填图地质填图而言,组织形式主要突出两个方面:
(三)地质路线调查工作 1.地质路线的布置 根据地质构造复杂程度和露头发育情况,合理布置观察路线。衡量地质路线布置是否合理,主要根据是否能达到填图比例尺所规定的研究精度,能否有效的控制和不遗漏按照填图比例尺应填出的构造地质现象和地质体。
2.地质路线调查的主要内容 路线地质调查涉及到岩石学、地层古生物学、构造变形、变质作用特征、接触关系和层序等方面。因此,扎实的地质基础知识是野外地质测量的关键。
3.地质剖面的测量 剖面工作涉及到剖面工作阶段、选择剖面位置、解决重要的地质问题、收集各种原始资料、采集各种样品。
4.地质记录工作(建议:用传统的填图方法与数字填图结合进行野外描述、记录,加强素描) 地质记录要保证其客观性,同时还要注意完整性、连续性、统一性和直观性。
特别推荐: 12月1日,国家会议中心三层306 分论坛33-34 《城市地质与雄安新区论坛》
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