中国及亚洲重要造山带花岗岩浆时空演化及成矿背景对比研究

王 涛，童 英，吴才来，王晓霞，谢才富，张洪瑞，毛建仁,张 磊，韩宝福，郭 磊，洪大卫，王彦斌，张建军，李 舢

(1.中国地质科学院地质研究所，北京 100037；

2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;

3.东华理工大学，江西 抚州 344000；

4.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏 南京 210016；

5.北京大学，北京 100871)

0 引 言

该研究主要基于中国地质调查局的地质大调查综合研究项目“中国和亚洲不同造山带花岗岩年代学格架、岩浆序列及其与成矿关系的对比”(项目编号：1212010611803；起止年限：2006.01—2010.12)，是配合国际地质图编图委员会下达的由任纪舜院士主持的亚洲1∶500万国际地质编图而开设的亚洲花岗岩研究项目。其研究的思路和目标是：收集并集成已有资料，开展关键地区调查研究,总结中国中亚造山带、中央造山带、特提斯构造带、环太平洋构造带及其邻区的巨型花岗岩带的时空分布规律和主要特点，以大地构造发展为主线，划分构造-岩浆旋回，建立关键地带的花岗岩浆序列和年代学格架，为重塑中国和亚洲大地构造演化提供约束条件，为探讨成矿地质背景提供信息。

经过5年的工作，本项目重点研究了中亚造山带、特提斯造山带、中央造山带和环太平洋造山带中的花岗岩，依据实测和收集的大量高精度年代学数据,通过重点区段的深入解剖研究，建立重点区段花岗岩浆-构造事件的时序。总结中国及亚洲不同造山带花岗岩时空演化、成因类型及构造环境，并探讨大陆地壳生长方式，在花岗岩时空演化及其构造背景研究方面取得创新性成果；同时，建立主要造山带花岗岩锆石U-Pb年代学数据库基本框架，编制了亚洲花岗岩时空分布图。

该研究初步建立和完善了关键地区的花岗岩年代学格架[1-20]，阐明了构造岩浆演化特征，为寻找与岩浆作用有关的矿产提供了依据，特别是一些地区的同位素填图很好地揭示了花岗岩物源及深部地壳组成对成矿的制约，为深入认识矿产分布规律，寻找相关的矿产提供了基础资料[21]。此外，该研究是对中国主要造山带花岗岩的一次初步的综合集成，也是中国学者首次较系统地概述亚洲主要造山带花岗岩时空演化框架的研究。重要的是，该项目开展了境外一些关键地区的研究，获得珍贵的锆石定年和地球化学测试数据，并进行了国内外对比[2,22，23]。这对了解周边国家相关的矿产资源及其成矿背景提供了信息。这些研究为深入认识我国矿产分布规律，寻找相关的矿产资源提供了基础资料，也为深入了解周边国家相关的矿产资源及其成矿背景提供了相关信息。其主要成果已经在国内外核心期刊上发表(发表论文31篇，其中SCI 22篇，待刊9篇),并多次在国内外会议上宣讲交流,产生了一定的影响。在它的影响下，中国地质调查局2013年又启动了“重大岩浆事件及其成矿作用和构造背景”的重大计划项目，从一个侧面反映了该项目产生的社会影响。

1 主要进展和成果

1.1 获得大量(116个)高精度锆石年龄，确定一些重大岩浆事件，为建立区域花岗岩年代学格架提供了依据

在中亚造山系的阿尔泰、北山、内蒙古、华北北缘，在中央造山系的秦岭、桐柏，在环太平洋的远东、华南地区等，获得重要的锆石年龄，为完整确定年代学格架提供了新的证据[10-13,24-30]。例如，在北山，发现14亿年花岗岩质岩石，说明北山存在古老地块，并可能和华北克拉通一样经历了哥伦比亚超大陆裂解事件；北山发育三叠纪230～210 Ma花岗岩浆事件[30]和130 Ma的基性岩浆侵入事件，这证明北山存在中生代岩浆作用。在秦岭，获得490 Ma 的S型花岗岩年龄，证实存在500 Ma左右的重大构造-岩浆事件，厘定出3期古生代花岗岩浆活动事件，为精确确定板块俯冲、碰撞到后碰撞3个演化阶段提供了关键证据[1]。

1.2 开展了境外研究，获得新数据，为了解周边地区花岗岩时空演化和开展国内外对比研究提供了信息

本项目开展了境外(如俄罗斯远东、贝加尔湖、蒙古西部、朝鲜和日本等)花岗岩研究，获得珍贵的锆石测年和岩石地球化学数据。例如,在蒙古阿尔泰获得19个锆石年龄数据，其中，450～400 Ma的花岗岩占主体，这为确定整个阿尔泰造山带的花岗岩年代学格架奠定了基础[2,3,12,25,27](图1)。在俄罗斯远东，获得了众多的300～290 Ma花岗岩年龄数据，并获得了Okhotsk蛇绿岩带辉长岩的年龄为260～250 Ma，为确定该蛇绿岩带时代提供了依据。

1.3 依据新测定和收集的年龄数据，建立了一些关键地区花岗岩年代学格架

在上述测年基础上，结合系统收集的超过4 000多个公开发表的高质量数据，建立了一些关键地区(如阿尔泰、准噶尔、北山、内蒙古、秦岭、柴达木北缘等)花岗岩年代学格架和构造岩浆演化模式[31]。

例如，确定阿尔泰主要发育470～440 Ma、425～360 Ma、355～318 Ma和 290～260 Ma 以及220～200 Ma花岗岩，其中前两个阶段(470～360 Ma)花岗岩形成于同造山俯冲增生阶段; 355～318 Ma形成于后增生阶段; 290～260 Ma形成于后碰撞或后造山环境;220～200 Ma为陆内环境[2,12,25,27]。北山主要发育470～425 Ma的陆弧环境花岗岩，425～380 Ma的俯冲增生到碰撞花岗岩，290～270 Ma的陆缘或板内花岗岩以及250～220 Ma的后造山花岗岩。

中央造山带的秦岭—大别主要发育900～700 Ma的汇聚与裂解花岗岩带，古生代花岗岩分为3个阶段：第一阶段(505～470 Ma)形成于陆缘俯冲造山；第二阶段(450～422 Ma)形成于块体碰撞过程及稍后的抬升环境；第三阶段(415～400 Ma)形成于碰撞晚期阶段。中生代花岗岩分为两个阶段，早中生代(三叠纪)240～200 Ma花岗岩为后碰撞环境，晚中生代(侏罗纪—白垩纪)160～120 Ma花岗岩为板内环境(图2)[1,4-6]。柴北缘古生代花岗质岩浆活动分为5期：460～475 Ma、440～450 Ma、395～410 Ma、370～385 Ma和260～275 Ma，分别揭示了洋壳俯冲、陆壳俯冲、碰撞后板块折返、岩石圈拆沉等环境[7,8]。

在环太平洋带的华南地区初步建立了花岗岩年代学框架。韩国半岛经历了2 154～1 530 Ma、920～730 Ma和中生代花岗岩浆作用。其中，印支期花岗岩可分为3期：249～238 Ma、219～208 Ma和200～194 Ma。燕山期岩浆活动分为燕山早期(197～158 Ma)和燕山晚期(110～50 Ma)。日本西南中新生代花岗岩类的年龄主要集中在250～240 Ma、200～190 Ma、125～60 Ma和15 Ma[32]。在上述关键地区花岗岩年代学格架基础上，都提出了相应的构造演化模式。这些成果大都已经公开发表，一些在SCI检索杂志上发表。

图1 阿尔泰花岗岩时空分布图及构造岩浆演化综合柱状图[2,3]

1.4 初步总结了中亚、中央、特提斯和环太平洋构造域花岗岩的时空分布及构造-岩浆演化特点

在上述工作的基础上，初步总结了中亚、中央、特提斯和环太平洋构造域花岗岩的时空分布及构造-岩浆演化特点，清晰地展现了其构造演化时空演变特征。例如，中亚造山系古生代花岗岩总体由北向南迁移演化；晚古生代面状分布，揭示了复杂的构造环境。系统总结了中亚三叠纪花岗岩的时空分布特征，划分了5个岩浆岩带，总体显示了由钙碱性到高钾钙碱性—碱性2个演化阶段，反映了由鄂霍茨克带板缘到阿尔泰板内的多种构造环境[13]。晚中生代花岗岩研究与变质核杂岩等伸展构造研究相结合，揭示了东北亚地壳增厚到伸展过程的演化特征[27,33,34]。

图2 秦岭造山带花岗岩时空分布图及构造演化综合柱状图

1.5 初步编制了亚洲花岗岩地质图，总结了岩浆-构造演化基本框架,为探讨亚洲大地构造演化，特别是陆块聚合过程的研究提供了依据

综合上述研究，初步编制了亚洲花岗岩地质图，总结了岩浆-构造演化旋回，基本勾画出亚洲构造-岩浆演化的基本框架,为探讨亚洲大地构造演化,特别是陆块聚合过程的研究提供了依据。 这是中国学者首次较系统地论述亚洲花岗岩及构造岩浆演化基本特征。

可以看出，新元古代花岗岩带主要分布于扬子地块、中央造山系以及塔里木地块周边，1 000～900 Ma为汇聚型花岗岩带，850～700 Ma为伸展裂解花岗岩带，显示了花岗岩浆作用对Rodinnia聚合与裂解的响应。中亚、中央造山系早—中古生代花岗岩反映了古亚洲洋的增生闭合过程。中国大陆北部晚古生代花岗岩可能是洋陆格局兼存、地幔柱发育的复杂格局，花岗岩既有板内又有板缘。在中央造山系，晚古生代—早中生代花岗岩是古特提斯洋俯冲闭合的产物。整个中国及邻区大陆早中生代花岗岩带显示了最终拼合的响应。可能揭示Pengea最终拼合在中国大陆滞后的特点。中国东部大量的晚中生代花岗岩既有受北部蒙古—鄂霍茨克缝合带的影响，也有受古太平洋俯冲带的影响，总体上反映了从侏罗纪挤压增厚背景向白垩纪伸展减薄发展的特点[27,33，34]。

1.6 初步开展了花岗岩Nd同位素填图,揭示了大陆地壳深部组成和生长及其对成矿的制约

在阿尔泰开展了花岗岩Nd同位素填图(图3左)，确定深部组成及结构特征，揭示了显生宙大陆地壳生长结构和方式及其对成矿的制约(图3右)。中亚是全球显生宙大陆地壳生长最显著的地区，如何揭示这种大陆地壳生长量和方式举世关注。本项目在阿尔泰通过花岗岩填图，圈定出深部古老和年轻地壳的分布，直观地揭示了显著的地壳生长量和方式，为今后探讨这些重大科学问题提供了很好的方法和研究范例。

图3 阿尔泰花岗岩Nd同位素图及模式年龄图[21]

2 结 论

综上所述，该研究的特点和创新点是:①以大量新测试和收集的高精度锆石年龄数据为基础，编制了标有年龄的花岗岩分布图和相配套的综合柱状图，清楚地展现了构造-岩浆演变特征，为典型地区花岗岩立典式研究提供了良好实例。②从中国及亚洲视野和陆块聚散的角度，对中亚、中央、环太平洋和青藏高原造山系花岗岩进行了对比和综合分析，阐述了古亚洲洋体制、古太平洋体制和特提斯洋体制下的花岗岩发育特点和过程。③应用Arcgis软件编制了数字化亚洲花岗岩分布图，勾画出中国乃至亚洲构造-岩浆演化的基本框架,为探讨亚洲大地构造演化,特别是陆块聚合过程的研究提供了依据。这是中国学者首次尝试性地较系统地论述了亚洲花岗岩及构造-岩浆演化。④在阿尔泰开展的花岗岩同位素填图，为确定深部组成及结构特征、揭示显生宙大陆地壳生长结构和方式提供了很好的方法和范例。

这些成果在国际、国内重要学术会议上宣讲，引起了广泛的关注。一些成果在EarthScienceReviews，Lithos，Tectonophysics，OreGeologyReviews，JournalofGeology，GeologicalMagazine等国际一流杂志上发表。另外，这些成果对寻找与岩浆有关的矿产具有重要的实际应用价值。一些成果被国内高校、科研单位和地质调查单位以及国外研究人员广泛应用。截至2013年，本研究发表标出项目号的文章引用率达1 000次以上。刚刚完成的被誉为“杰出”的国际亚洲地质图、中亚五国编图项目和正在开展的地质志项目都引用了本项目的研究成果。

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