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1、2008年第53卷第18期:2153~2165《中国科学》杂志社专题SCIENCEINCHINAPRESS俯冲陆壳内部的拆离和超高压岩石的多板片差异折返:以大别-苏鲁造山带为例刘贻灿,李曙光中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥230026E-mail:liuyc@ustc.edu.cn,lsg@ustc.edu.cn2008-02-04收稿,2008-06-17接受中国科学院知识创新工程重要方向性项目(批准号:KZCX2-YW-131)和国家自然科学基金项目(批准号:40572035,40634023,4
2、0773013)资助摘要对国内外学者关于大陆碰撞过程中深俯冲陆壳的折返机制模型进行了简要评述,并以大关键词别-苏鲁造山带为例,对大陆碰撞过程中俯冲陆壳内部在不同深度发生多层次地壳拆离解耦并呈大陆俯冲多板片差异折返的关键证据进行概括.这些证据包括:(1)大别-苏鲁超高压带北侧分布的具有华超高压变质板片折返南陆壳特征,部分经历过三叠纪变质的浅变质岩片,它们显示了陆壳俯冲开始阶段其上部地壳与地壳拆离下部基底岩石的解耦;(2)大别-苏鲁高压-超高压带均由若干高压-超高压岩片组成,这些岩片由薄皮构造南至北变质程度逐步加深、峰期和退变质时代逐步变年轻;(3
3、)苏北大陆科学钻探揭示了超高压变大别-苏鲁质带在垂向上也是由若干岩片组成,上部岩片具有高放射成因Pb,下部岩片具有低放射成因Pb,反映了俯冲陆壳在不同深度的解耦和折返.俯冲陆壳内部的拆离解耦和差异折返,主要是由于大陆地壳上、下不同部位岩石组成的差异导致的力学性质差异和壳内古断层带作为流体通道而被弱化的结果.该模型的建立,突破了陆壳整体俯冲与整体折返的传统模式,揭示了陆壳俯冲与洋壳俯冲的主要区别.在此基础之上,提出了有待于进一步研究的若干重要科学问题.[1~5][6,7][29~34]柯石英和金刚石等超高压变质矿物的相不同深度也发生了地壳拆离并逆
4、冲折返.因此,继发现,已证明巨量陆壳岩石能俯冲到地幔深度.因深俯冲陆壳是整体折返,还是内部拆离解耦成若干此近20年来,超高压岩石的形成与折返机制,一直岩片并相继折返已成为超高压变质岩折返机制研究是大陆动力学的研究热点.其中,超高压岩石的折返的核心争议问题,它涉及到我们对大陆地壳俯冲行机制是长期争议的焦点,并且,已提出多种解释模型,为与洋壳俯冲行为的差异性认识.本文以大别-苏鲁[8,9]如,陆内逆冲及伴随侵蚀模式、挤出-伸展模造山带为例,总结了大陆碰撞过程中与俯冲陆壳拆[10~13][14][15]式、浮力驱动模式、浮力-楔入-热穹隆模式、离和差
5、异折返模型相关的同位素年代学、岩石地球化[16]角流及浮力联合模式、平行于造山带的挤出及伴随学和变质岩石学等方面的证据,并讨论了它的科学[17,18][19]减薄模式、连续俯冲-折返-热穹隆模式等等.意义和有待于进一步解决的有关科学问题,以期有所有这些模式都是假定整个俯冲陆壳与下伏岩石圈助于陆壳俯冲动力学的进一步研究.地幔发生拆离解耦并整体折返(如,文献[17,20~22]).1俯冲陆壳的浅部拆离与差异折返与此相反,近年来中国部分学者根据对大别-苏鲁造山带的研究成果,提出俯冲陆壳内部曾发生多1.1陆壳俯冲开始阶段其上部地壳(低级变质岩)与[23
6、~28]层次拆离解耦并呈多板片差异折返的模型.已下部基底岩石的解耦有研究表明,俯冲陆壳不仅在深部发生拆离解已有研究表明北淮阳带东段庐镇关杂岩中的花[23~28]耦,而且在俯冲初期即榴辉岩相变质前在浅部www.scichina.comcsb.scichina.com21532008年9月第53卷第18期岗片麻岩和辉长岩(如山七、城冲岩体)以及苏鲁地区的大陆俯冲过程中被动大陆边缘变形加积楔模型.的五莲花岗片麻岩等的原岩形成时代为新元古代并1.2陆壳俯冲初期的壳内解耦和低-中级变质岩片的[17,29,32~39]且属于华南陆块北缘的一部分.它们以低绿
7、折返片岩相-绿帘角闪岩相变质作用为主.庐镇关杂岩中近年来,大别山东段(商城-麻城或商-麻断裂以[17]花岗片麻岩的角闪石Ar-Ar年龄与锆石U-Pb年东)及苏鲁造山带中陆续发现一些低-中级变质的新[36,38]龄一致(~750Ma),仍能记录其原岩年龄而未被元古代岩石并具有三叠纪变质作用年龄记录,如大后期变质作用干扰;但其中白云母的Ar-Ar年龄为别山超高压带中的港河绿片岩相岩石(板岩、千枚岩)[17](241.9±2.3)Ma,记录了与三叠纪大陆碰撞相关的有(232.2±8.3)MaRb-Sr年龄(全岩等时线)记录和原变质时代.这表明这些杂岩
8、在新元古代以后的变质[52]岩时代为760~800Ma以及苏鲁地区超高压带西北反应温度都低于角闪石的Ar-Ar封闭温度(∼500℃)而侧(胶北)的粉子
