大地构造学读书报告

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题目：大别山超高压变质作用研究综述

目录

引言 (3)

地质背景 (4)

大别山超高压变质岩形成的机制........... .6超高压变质作用力学模型. (7)

大陆地壳俯冲过程..................... 8...

大陆地壳的快速折返过程 (12)

大陆碰撞过程中的岩浆作用 (15)

参考文献............................... .16...

大别山超高压变质作用研究综述

引言

随着世界上22条变质带中的柯石英、金刚石和其他超高压变质矿物和矿物组合相继被发现，证明密度相对较小的大陆地壳曾俯冲到至少80 km深的地幔内部，然后折返回地表。这些发现在全球引发了超高压变质和大陆深俯冲研究的热潮。

在我国东部的大别山造山带榴辉岩矿物中发现柯石英和金刚石以来，国内外科学家针对大别一苏鲁造山带超高压变质岩的分布范围和形成条件进行了广泛的研究.结果证明

大别-苏鲁造山带由华南陆块俯冲进入华北陆块之下所形成的大陆碰撞型造山带(图1),出露有世界上规模最大(30000

km2)、保存最好的超高压变质地体之一。

深度

/km

（据郑永飞等［1］）

地质背景

大别造山带（图2）位于扬子克拉通与中-朝克拉通之间，是秦岭造山带的东延部分。其中，大别地块主要由大别杂岩、红安（宿松）群、随县群及耀岭河群等不同的构造岩石单位组成，它们分别经历过区域麻粒岩相 -高角闪岩相、绿帘-角闪岩相和绿片岩相变质作用，根据已有同位素年龄资料，原岩时代分别属于新太古-古元古、中-新元古及新元古代。大别地块南缘被扬子克拉通型上震旦系 -古生界沉积盖层覆盖，

北缘以晓天-磨子潭断裂与北淮阳构造带为界.超高压（UHP）变质岩石主要分布在大另U杂岩内,高压（HP）变质岩石分布于红安（宿松）群内，含青铝闪石、镁钠闪石、红帘石等矿物

的蓝片岩组合,主要是新元古代随县群耀岭河群的特征.大

别地块东部被部-庐断裂切割，断裂东侧相应的古老杂岩及超高压-高压变质地体向北东位移，在苏鲁地区均有出露.它们共同构成延长1 000多公里的世界上规模最大、出露最为良好的超高压-高压变质带。

大别地块具有长期的构造-热历史，其中，大别杂岩内表

壳岩系的多期变形、晋宁期的广泛硅铝壳部分熔融作用和构造再造作用，是印支期陆-陆碰撞前的主要地质事件。强大的中生代(134- 118 Ma)岩浆就位、陆内变形及伸展坍陷构造,

则是改造超高压-高压变质岩构造的后期热构造事件，并最

终导致超高压-高压岩石裸露地表。现今大别造山带的地壳组成及结构，主要是印支期碰撞造山及超高压变质期后伸展构造和中-新生代构造阶段地球动力学演化过程的结果，并具

双侧造山带的结构特征。

（据索书田等[2]）

GMF为龟梅断裂，XMF为晓天-磨子潭断裂，XGF为襄樊-广济断裂,TLF 为绑庐断裂，QOB为秦岭造山带，DM为大别地块，SL为苏鲁区, NHY为北淮阳构造带，CM为核杂带，UHP为超高压单位，HP为高压单位,EB为绿帘-蓝片岩带，DC为沉积盖层.

大别山超高压变质岩形成的机制

现今观察到的大别地块内部超高压变质地体的区域构造样

式，主要是在印支期（240~ 210 Ma）扬子与中-朝克拉通陆- 陆碰撞及

超高压变质作用期后形成的[2],具有变质核杂岩和

多层伸展拆离带的组合格局。

大陆碰撞造山作用包括大陆地壳俯冲和折返两个过程[1 ],在

动力学机制上分另U对应于被动和主动运动。一方面，大陆岩石

圈由于高密度大洋岩石圈的牵引发生俯冲，最终达80~120 km

以上的地幔深度导致柯石英和金刚石相超高压变质作用。另一方面，超高压变质板片由于低密度大陆地壳的浮力而发生幕式上升和侵蚀（折返------------------------ 将先前深埋的岩石带到近地表）。

大陆深俯冲一般以低的地温梯度为特征，只存在有限的脱水

作用。与此相反，超高压板片的折返则常常是在高的地温梯度下进行，伴有幕式脱水作用。

超高压变质作用力学模型

超高压变质作用是在超高压条件下发生的一种区域变质作用。它

与陆陆碰撞过程中的大陆俯冲和快速折返过程密切相关，是陆壳碰撞造山带中特有的一种变质作用。其明显的标志是存在着柯石英、微粒金刚石和其他的超高

压变质矿物和矿物组合。

超高压变质作用的压力包括静压力和动压力。静压力

是指地块的上覆静岩载荷压力。在绝大多数地区它仍然是

最主要的压力来源，从地表到地核,压力随深度变化曲线是复杂的；但在岩石圈深度内，压力与深度的关系近似为线性关系,压力梯度近似为0.

033GPa/ km ［3］。动压力主要是指除静压力以外的其它压力来源，如

构造应力、体系内部相变压力等。

胡宝群等［3］认为在超高压变质作用的力学模型中，

只有结合超高压变质作用过程中广泛存在的各种相变、化

学反应等实际情况，分析相态和物质成分、地温等因素对压力的贡献建立一个压力组成模式，才能充分反映超高

压变质过程中各种因素对压力的影响。

于是，他们通过研究矿物中结构水、结合水在岩石圈深部相态的变化，岩石是否能在莫霍面附近保持良好的弹性以及构造增压（岩石

相态变化）等因素对超高压变质作用压力来源的贡献。

最后提出，在建立超高压变质作用压力模型时不考虑

压力的释放，并假定体系性质为封闭体系。基于上述分析

静岩载荷压力、岩石圈实际力学状态偏离静岩载荷压力计

算时力的平衡状态所产生的构造超（P超），岩石圈实际

相态组成偏离静岩载荷压力（P静）计算时的成分均匀和

相态不变等条件所产生的相变增压（P相）之和即为体系

内总压力（P总），即为如下公式：

P总=P静+ P超+ P相

P总=P静+ P超+ （ aP气+ bP液+ cP固）

式中a、b、c为体系中气相、液相、固相总摩尔数

百分比，a+ b+ c= 1; P气、P液、P固分别为多相体系中气相、液相、