本书系中山大学和中国科学院自2017年起“第二次青藏高原综合科学考察研究”之“金沙江–哀牢山–马江古特提斯构造演化”科学考察的综述性专著,亦系青藏高原东南缘晚古生代—早中生代特提斯大地构造演化研究成果,由工作在青藏高原东南缘及东南亚地区的一线地学科研人员共同编著完成。全书共5章,包括东古特提斯科考的背景、研究概况和研究意义,东古特提斯构造带地质概况及其周缘地块地质特征。本书集成了金沙江、哀牢山和马江–长山构造带及右江盆地内晚古生代—早中生代火成岩地球化学数据,综合探讨了相关岩浆作用的形成时代、岩石成因和构造背景;分析了金沙江–哀牢山–马江构造带的构造演化及与东古特提斯主洋发展的时序关联与空间配置,进而重建了东古特提斯多陆块拼贴的构造演化模型等。本书的研究成果是在科考所获第一手地质资料及已有研究成果的基础上综合而成,为青藏高原东南缘古特提斯构造演化提供了关键素材,为区域成矿背景和资源环境演变等提供了重要支撑。

青藏高原作为世界屋脊和亚洲水塔,不仅是我国重要的生态安全屏障和战略资源储备基地,也是中华民族特色文化的重要保护地。它作为地球第三极,是特提斯构造带的主要发育位置,在近百年的地质研究史中,为全球大地构造学的发展做出了巨大的贡献,是地质学产生和发展的摇篮,催生了许多重要的地球科学名词、概念和术语。特提斯构造带的形成演化研究是揭示地球科学前沿问题的核心内容,现今依然是国际地球科学研究的热点,同时对理解区域成矿背景和揭示青藏高原资源环境演变机理有着重要的现实意义。正因如此,特提斯构造演化是第二次青藏高原综合科学考察的重要研究对象之一。

在第二次青藏高原综合科学考察项目(2019QZKK0703)和国家自然科学基金重点项(41830211)的支持下,“金沙江–哀牢山–马江构造带的古特提斯岩浆作用记录”着重梳理了高原东南缘金沙江、哀牢山和马江–长山构造带及相邻右江盆地自晚古生代至早中生代的岩浆作用地质概况、岩石/岩相学特征,岩浆作用年代学和地球化学数据等,以此为基础厘定了不同区带内岩浆作用的构造属性及其时空配置,为理解古特提斯东部复杂的洋–陆俯冲及陆–陆聚合过程提供了重要的依据,推动了青藏高原东南缘晚古生代—早中生代大地构造演化研究的深入。

特提斯构造域地理位置东起澳大利亚东北部,经东南亚、印缅山脉入青藏高原、伊朗高原,进而西延至地中海而直抵欧洲西部,是全球大陆地质现象最全面、矿产和油气资源产出丰富的地域,是研究全球陆–陆碰撞造山过程的理想窗口。其中东古特提斯构造带的形成演化与汇聚效应是衔接原、新特提斯构造演化的纽带,是理解特提斯地球动力系统的关键一环。本书着重聚焦金沙江、哀牢山和马江构造带晚古生代—早中生代岩浆作用记录,以期为揭秘青藏高原的“前世”提供基础资料。

金沙江构造带是华南陆块西南缘重要的晚古生代—中生代岩浆构造带,记录了古特提斯金沙江分支洋的打开、消减和闭合等过程,发育有晚古生代蛇绿岩、晚二叠世—中三叠世岛弧岩浆活动和晚三叠世碰撞后岩浆岩。带内蛇绿岩中基性岩和斜长花岗岩的形成年龄分别为354~280Ma和约347~263Ma,基性岩是地幔楔部分熔融产物,东竹林奥长花岗岩来源于亏损地幔的部分熔融,而吉义独英云闪长岩是俯冲板片部分熔融产物,均形成于金沙江支洋盆扩张–俯冲背景。带内江达–德钦–维西弧岩浆带记录了东古特提斯洋俯冲消减–碰撞过程,以约255~248Ma岛弧岩浆岩和约247~236Ma同碰撞高硅流纹岩及双峰式火山岩为代表。岛弧岩浆岩来源于富集岩石圈地幔的部分熔融,高硅流纹岩是古老地壳岩石部分熔融产物,双峰式火山岩基性端元来源于富集岩石圈地幔的部分熔融,而酸性端元是基性端元分离结晶的产物。带内晚三叠世碰撞后花岗质岩石的形成年龄变化范围为约239~214Ma,具I型花岗岩的地球化学特征,是基性下地壳的部分熔融产物。

哀牢山构造带内蛇绿岩不同于俯冲带(supra-subduction zone,SSZ)型蛇绿岩,在晚泥盆世—早中石炭世时而是具有正常洋中脊玄武岩(N-MORB)地球化学特征的支洋盆属性。其中以五素玄武岩和大龙凯–雅轩桥火山–侵入岩为代表的弧岩浆作用形成于早二叠世,记录了与哀牢山支洋盆俯冲有关的陆缘弧–弧后盆地背景,同期发育了以下关闪长质花岗岩和新安寨二长花岗岩为代表的岛弧型花岗质岩石。带内识别有三类不同地球化学特征的中–晚三叠世中酸性火成岩:第一类是以约247Ma通天阁和狗头坡花岗岩体为代表的高硅S型花岗岩,形成于同碰撞阶段;第二类为高正εNd(t)和εHf(t)值的花岗岩,以约229Ma滑石板闪长质花岗岩为代表;第三类为235~224Ma的下关西和瓦纳片麻状花岗质岩石,具低的负εNd(t)和εHf(t)值,系古老地壳重熔产物,为碰撞后阶段产物。

在马江带发育洋中脊玄武岩(MORB)型斜长角闪岩、岛弧型辉长辉绿岩和闪长岩,源自受俯冲组分改造的交代地幔楔源区。本书提出了马江带是一个与古特提斯主洋相关的有限洋或弧后盆地,向北可与金沙江–哀牢山带进行对比。云南八布具N-MORB型和SSZ型地球化学特征的基性–超基性岩在成因上与马江分支洋或弧后盆地的俯冲有关。在中‒晚三叠世长山带进入碰撞后阶段,并在右江盆地内发育两类与晚古生代大陆伸展背景有关的基性岩,盆地内三叠纪火山岩及马江带北东侧的晚二叠世—三叠纪长英质火成岩均形成于华南和印支陆块碰撞后阶段。马江带两侧的二叠纪—三叠纪长英质岩石的同位素组成差异确证了马江带为华南和印支的拼贴边界。

金沙江–哀牢山–马江构造带是东古特提斯主洋的重要组成部分,沿该带发育了晚泥盆世—早二叠世N-MORB和E-MORB特征的蛇绿岩组合、二叠纪—早三叠世(约289~247Ma)的岛弧或弧后盆地属性火成岩,保存了记录印支、思茅与扬子陆–陆碰撞(约247~237Ma)和碰撞后板片断离(约233~228Ma)引发的相关岩浆与变质作用,由此构建了滇西–中南半岛古特提斯“多陆块拼贴的沟–弧–盆格局”。其中金沙江–哀牢山–马江分支洋盆最终闭合于约247Ma,思茅、印支和扬子陆块的碰撞与碰撞后转换时间发生在约237Ma。进一步通过对参数敏感性的试验验证,审视了影响大洋板片倾角的各个要素,提出昌宁–孟连–因他暖–文冬–劳勿主洋盆和金沙江–哀牢山–马江支洋盆的俯冲消减并非平俯冲模式,其陆–陆碰撞以具低汇聚速率的陆–陆不稳态碰撞模式为特征。其同碰撞阶段的板片断离和碰撞后阶段的拆沉作用直接控制了东古特提斯构造域内构造岩浆和变质作用的发生发展。

主要内容

  • 第1章主要介绍了特提斯构造域的研究背景、地理位置及其科学意义,着重介绍了东古特提斯研究概况与金沙江–哀牢山–马江构造带的地质概况及其周缘主要陆块特征。

  • 第2章主要介绍了金沙江带的基本地质概况和晚古生代基性–超基性岩组合及斜长花岗岩特征,研究了晚二叠世—中三叠世攀天阁组和崔依比组岩浆作用的年代学及地球化学特征,阐明了晚三叠世鲁甸和加仁等碰撞后岩体的岩石成因及构造背景。

  • 第3章主要介绍了哀牢山带古特提斯岩浆作用的地质表征、年代学数据、岩石成因及其构造背景,确立了二叠纪—早三叠世以五素和大龙凯–雅轩桥等为代表的岛弧和弧后盆地岩石,识别出了中–晚三叠世碰撞型高硅S型花岗岩、具高钕铪和低钕铪同位素组成的碰撞型花岗岩等。

  • 第4章主要对青藏高原东南缘的马江构造带和长山构造带及相邻的右江盆地内晚古生代至早中生代火成岩开展了系统的综合和对比研究,对它们的形成时代、岩石成因及构造背景进行了综合分析和梳理,为揭示扬子与印支陆块拼贴边界的性质提供了重要的地质证据。

  • 第5章主要介绍了大洋俯冲角度等动力学参数的敏感性实验,模拟了陆–陆俯冲碰撞的不同方式及岩浆作用发育过程,综合分析了金沙江–哀牢山–马江构造带的构造演化及与东古特提斯主洋发展的时序关联和空间配置,进而重建了东古特提斯多陆块拼贴的构造演化模型。

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全书内容系统全面、资料翔实、图文并茂、逻辑缜密,推动了对青藏高原东南缘古特提斯构造演化的深入研究,可供地质学、地质工程、地球物理、资源与环境等专业的科研和教学等相关人员参考和使用。

本文摘自科学出版社2024年6月出版《金沙江-哀牢山-马江构造带的古特提斯岩浆作用》一书“前言”“摘要”,内容有删节。标题为编者所加。

(本文编辑:王运 wangyun@mail.sciencep.com)

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