造山带花岗岩构造类型研究进展

如题所述

众所周知，花岗岩作为陆壳的重要组成部分，它们发育于地球历史各个时期和地球动力学旋回的各个阶段，是复杂大陆动力学过程的产物，蕴含着地球形成演化过程中至少达85%历史的纪录（马昌前，1999），并与许多成矿作用有着十分密切的关系。近20年来，在板块构造理论指导下，重视对大洋俯冲、板块（微板块）碰撞、岛弧环境、陆内汇聚造山和陆内走滑等构造作用与花岗岩形成过程和成矿的关系的研究，取得了丰硕的成果。

尚瑞钧、严阵等（1988）在研究秦－大巴山造山带花岗岩时，明确指出花岗岩类岩石是区域构造作用的重要产物。他们以地质力学为指导，研究了秦岭－大巴山造山带的构造活动与花岗岩的生成、发展、演化的关系，把秦岭－大巴山造山带的岩浆活动与区域构造演化划分为3个阶段：第一阶段为太古宙—元古宙，在区域构造作用下，下地壳物质局部熔融，生成花岗岩浆房，岩浆沿以华北陆块为主的隆起部位和与扬子陆块结合部上侵，形成太古宙—元古宙陆壳深成型花岗岩；第二阶段为加里东期—印支期，秦巴地区构造体系联合扭动形成并强烈活动，导致上地壳物质熔融，华北、扬子陆块基底之上的滑脱面生成花岗质岩浆房，沿秦岭－大巴山造山带深断裂带上侵，形成加里东期—印支期上陆壳重熔型或同熔型花岗岩；第三阶段为燕山期及期后，秦岭－大巴山造山带东段受大别山造山带强烈隆升和地壳增厚的影响，发生陆壳物质熔融，花岗岩岩浆沿秦岭－大巴山造山带深断裂带上侵，形成燕山期陆壳深成型大型岩基、陆壳浅成型或超浅成花岗斑岩。

D avies等（1995）在开展有关洋壳的俯冲引起大陆的碰撞造山与花岗岩形成的研究时，认识到洋壳的俯冲引起大陆的碰撞造山，或在洋壳俯冲的拖曳作用下，陆壳也随之向下俯冲。随着洋壳与陆壳共同俯冲－下插至软流圈，比重较轻陆壳向上漂浮，冷而重的洋壳继续俯冲－下沉。在陆壳与洋壳两者的剥离空间被软流圈热物质楔入并上涌作用下，洋壳加速了陆壳的剥离与断离。最终断离的大洋岩石圈沉入地幔深部，促进了软流圈进一步上涌，导致上部岩石圈的热力扰动，出现熔融，形成岩浆源。

许多学者关注碰撞后造山过程中的构造热事件与同构造花岗岩形成的研究，如许志琴、侯立玮等（1992）提出松潘－甘孜造山带造山过程的高温深层韧性滑脱构造和平移构造等“构造－热”模式与同构造花岗岩；又如姜春发、王宗起等（2000）指出中国中央造山带曾发生过8次重大的构造热事件及其引发的岩浆活动和花岗岩侵位；笔者在研究本区花岗岩同位素年龄数据统计规律时，认为自晚三叠世俯冲、碰撞造山以来与花岗岩侵位活动有关的构造－岩浆（热）事件有6个期次（图2-21）。

马昌前、杨坤光、唐仲华等（1994）开展造山花岗岩热动力状态和岩浆分异的演化程式的研究，重点探讨了花岗岩类岩浆动力学过程与造山带构造演化，以桐柏－大别造山带为例，总结了造山带构造发展中花岗岩类起源、演化机制和热动态的变化规律。

侯增谦、杨育清等（2003）对三江义敦岛弧碰撞造山过程与成矿系统进行研究时，把花岗岩作为碰撞造山作用的重要纪录和典型产物。根据义敦岛弧碰撞造山带的构造发展阶段，将其花岗岩类划分为碰撞前的弧花岗岩、同碰撞花岗岩和造山后花岗岩3个大地构造类型，并将其作为造山过程的重要成矿系统予以研究。

从构造动力学和熔融热力学理论的角度研究花岗岩浆形成的学者有：Mizushima等（1960）从位错间接熔融理论角度指出，固体的自由能随位错密度的增加而增加，在热力学平衡而且位错密度一定时，当固体的位错密度饱和且自由能等同于相应的熔体时，固体就转化为熔体；Gilvarry（1956）推导出Linddem ann熔融方程，作为剪切不稳定和振动不稳定理论熔融模型，他指出当固态物质中原子的振动达到临界幅度时就产生熔融，并与状态方程联合用于外推固态物质在高压下的熔点；Nicolas等（1997）指出，剪切热化作用使温度升高，足以引起地壳部分熔融和花岗质熔融体底劈上升。在一定深度及时间范围内，剪切带中一部分热能可能局部储存起来，引起温度升高，甚至达产生花岗岩浆的熔融温度，进而导致剪切带内的局部熔融作用。王全伟等（2003）提出：①韧性剪切带的流变学包括了加速蠕变及应变软化，韧性剪切带的演化经历了不稳定的加速蠕变至稳定的应变软化过程；应变软化作用是指在应变速率一致条件下应力的减小或应力一致条件下应变速率增加的现象。②剪切滑移过程可使机械能转化为热能，产生剪切热及局部地热梯度异常。深层剪切应变使岩石矿物中的位错能、自由能不断积累，最终当其具有与花岗质熔体相当的位错密度和自由能时，即出现了局部熔融花岗质熔浆。另一方面，谢鸿森等（1997）从熔融热力学理论出发，根据求解熔融过程的Clausius-Clapeyrron方程认为，在有水等流体参与的情况下，随着压力的增大，岩石的熔点逐渐降低。England等（1986）模拟大陆碰撞过程中的变质作用和熔融作用时指出，在能使相对大量的游离水进入到下地壳的构造条件下，就无需壳下的热源补给，也会发生重要的熔融事件。王全伟等（2003）认为，在造山带中存在着较多的深切割断裂带，它们是构造应力和水等流体的高度集中区，是地壳物质局部熔融形成花岗岩浆房的有利部位。

现代地球物理资料表明，在许多年轻的造山带或构造活动带，如美国西部的盆地山脉省、中欧华力西造山带，以及中国的青藏高原和华南的部分地区，均存在壳内地震波低阻层。在青藏高原雅鲁藏布江南部打隆、倒布隆地区的壳内低阻层埋深为3～10km，向北增至15～20km；在四川西部茂文—赤不苏之间低阻层深度为20km。不少学者研究了这种壳内低阻层的地球物理性质认为，它们（P波速度5.6～5.8km/s），与壳内熔融有关（肖序常等，1988），并认为现在地表出露的花岗岩带可能代表了古老的壳内低速层（A.A.Meyeerhoff,1992）。彼特罗夫根据高温高压实验提出，在沉积－变质地壳内着由岩浆形成的花岗岩层，该层位位于600～700℃的等温层，其深度相当于地下5～20km。居里温度的理论值通常在600～650℃，这正是花岗岩的熔融温度。宋鸿彪等（1994）指出，当前四川一般地温梯度为2.0～3.0℃/km，龙门山一带居里面深度一般在19～34km，龙门山中央带为19km。在研究区东侧发现大量穹隆状变质地质体或花岗岩穹隆（侯立玮等，2002），它们是伴随松潘－甘孜造山带造山过程形成的高温地质体（许志琴等，1992），笔者认为它们是构造－热事件的记录，有可能代表造山过程中的居里面的深度。

据上述推测，在造山过程中，特别是构造－热事件的主期，居里面深度耶或更浅，在同期构造动力作用下，导致地壳局部熔融与花岗岩浆形成。