论俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图思想与方法

张克信，张 进，潘桂棠，刘 勇，何卫红，徐亚东，宋博文，张雄华

1.中国地质大学 地质调查研究院，湖北 武汉 430074；2.生物地质与环境地质国家重点实验室，中国地质大学，湖北 武汉 430074；3.中国地质大学 地球科学学院，湖北 武汉 430074；4.中国地质科学院 地质研究所，北京 100037；5.中国地质调查局 成都地质调查中心，四川 成都 610082

1 洋板块地质构造图编图思想与内容

1.1 洋板块地质学概念和提出的必要性

洋板块地质思想提出的初衷，是为了揭示造山过程，包括洋-洋转换和洋-陆转换等诸多内容.李廷栋等［1］指出：洋板块地质学的基本概念是应用地质学的理论和方法对造山系俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究，再造大洋岩石圈板块从洋中脊形成到海沟俯冲消亡、转换成陆的地质作用全过程，称为洋板块地质学.

洋板块地质学的提出，可能会在学术界引起争议，或许有学者认为“洋板块地质学”应该属于“板块构造”，因此，提出此学科或研究方向是不必要的.笔者认为洋板块地质不能完全等同于板块构造，其主要理由见表1.李廷栋等［1］提出和倡导的洋板块地质学是地质学的一个分支学科，它是以现代板块构造学理论为指导，综合应用现代地质学的各个分支学科（如地层学、古生物学、沉积学、矿物学、岩石学、构造地质学、地球化学、地球物理学、大地构造学等），以残存在古大陆不同地质时期的洋岩石圈残迹为调查研究对象，对地史时期的洋岩石圈的成生、演化、洋-洋和洋-陆转换全过程进行综合研究的一门地质学分支学科.

为说明洋板块地质学提出的必要性，让我们简要回顾一下地层学产生以来350 余年的研究历程.350余年来，地层学在传统的岩石地层学、生物地层学和年代地层学研究的基础上，创新性地相继产生了诸如层序地层、旋回地层、磁性地层、地震地层、测井地层、矿物地层、土壤地层、化学地层、分子地层、事件地层、生态地层、遗迹地层、环境地层、气侯地层、天文地层、定量地层、构造地层、非史密斯地层和洋板块地层等近20 个地层学的分支学科［2-3］.正由于百年来地层学营造了活跃的、宽容的学术争鸣与百花齐放的研究氛围，催生了众多新生分支学科的涌现，有力促进了地层学研究的不断发展与深化.笔者认为，做为地质学研究的分支，提出洋板块地质学，对推动洋岩石圈的结构构造、物质组成与演化的精细解剖，必大有裨益.如同非史密斯地层学和洋板块地层学的提出，极大推动了洋盆地层研究的深度和精度一样，洋板块地质的提出，必将强化对洋岩石圈形成和演化研究的深度和精度.

1.2 洋板块地质构造图编图内容

李廷栋等［1］列述洋板块地质的主要研究内容是：俯冲增生杂岩的物质组成、蛇绿岩类型及其形成的构造环境、洋板块沉积组合、重建古造山系OPS 层序、俯冲带岛弧前弧火成岩组合、洋陆转换的过程和机制、洋-陆转换带成矿作用形成与演化等重要内容.

本文认为，洋板块地质构造图编图，应以李廷栋等［1］洋板块地质思想为指导，从俯冲增生杂岩带、岩浆弧与岩浆作用、变质岩与变质作用、俯冲期和碰撞期构造形变要素和构造演化等多方面陈述其编图内容、编图方法与相关的图式、代号、花纹、线型和用色方案等（图1）.

图1 中所表达的洋板块地质构造图的编图内容，涉及到对五大编图岩石单元和六大构造形变要素的图面合理表达.本文陈述的俯冲增生杂岩的洋板块地质图编图，仅是洋板块地质图编图中的五大编图岩石单元之一，也是洋板块地质图编图的最核心和最重要的内容.由于篇幅所限，对洋板块地质涉及的岩浆弧与岩浆作用、变质岩与变质作用等重要内容，本文不予陈述和讨论，仅陈述俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图内容与方法.

2 俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图单元

2.1 俯冲增生杂岩带概念

潘桂棠等［5］对俯冲增生杂岩带的定义是：俯冲增生杂岩带也称增生楔、增生棱柱体或消减杂岩带，是指保存在俯冲消减带中的洋盆消亡的残迹，主要有洋板块俯冲过程中被刮削下来的海沟浊积岩、远洋沉积物和大洋板块残片，被肢解蛇绿岩和高压超高压岩石组合，经构造搬运并堆叠在岛弧前的上覆板块前端形成的以逆冲断层为边界的楔形地质体，是消减带的重要组成部分.它由不同时代、不同构造环境、不同变质程度和不同变形样式的洋盆地质建造和陆（弧）缘斜坡地质建造混杂在一起，经强烈构造剪切的构造-岩石的组合体.洋盆地质建造系统主要由洋壳残片（蛇绿岩）、洋岛-海山、洋内弧、远洋沉积物、半深海-深海浊积扇等组成（图1、2）.增生杂岩带构造-岩石或OPS地层结构局部有序、总体无序［6-10］.

图1 洋板块地质构造图编图内容（据文献［4］修改）Fig.1 Content setting of oceanic plate geological tectonic mapping（Modified from Reference［4］）

2.2 构造-岩石单元划分、命名与编绘要求

编（填）地质类图件的核心任务是：要合理厘定出不同级别的编（填）图单元.编（填）图单元厘定的质量高低决定了所编绘图件的质量高低.俯冲增生杂岩带/增生杂岩带的物质组成，主要是来自洋盆不同构造古地理单元（或构造环境）洋岩石圈的构造-岩石建造，可区分出洋脊建造（蛇绿岩）、深海平原建造、洋岛（OIB）-海山建造、洋内弧建造、海沟建造（图2，表2）.另外，还有混入到增生杂岩带但不源自洋岩石圈，而是源自陆岩石圈的裂离地块建造、高压-超高压带岩石建造、陆缘岩浆弧建造和楔顶盆地建造等（图2）［11-15］.因此，上述不同来源的建造地质体，就是俯冲增生杂岩带/增生杂岩带的编（填）图单元划分的主要对象.

图2 洋板块地质建造形成的构造环境与过程、原位原序建造的主要类型与序列（据文献［9-10，21-23］修改）Fig.2 Tectonic setting and process of the oceanic plate formation and main types and sequences of in-situ original-order formation（Modified from References［9-10，21-23］）

本文本着区分出俯冲增生杂岩带/增生杂岩带内不同来源物质建造之科学目标，将它们的编图单元划分为3 级：俯冲增生杂岩带/增生杂岩带（一级单元），岩片（二级单元），岩块和基质（三级单元）.表2 列述了俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图的编图单元类型的具体划分方案与名称.

表2 俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图（比例尺1∶2.5 万—1∶100 万）编图单元划分、名称、代号、用色和岩性花纹填绘要求Table 2 Requirements for unit divisions，names，codes，colorings and lithologic patterns of oceanic plate tectonic mapping in subduction accretionary complex zone

不同学者论述过俯冲增生杂岩带内（构造）岩片的含义.如王涛等［16］定义岩片是从强变形带限定、与相邻地质体不可对比的、并无正常连续叠复（沉积的、正常构造接触的）关系的单一岩层体或多个有原始成生联系的岩层组合体称为岩片（slice）.张克信等［7］认为，岩片是指以构造拼合边界所分割的具有一定物质构成的地质体，在地质填图中具可填性，是非史密斯（混杂岩）地层基本单位之一，也是非史密斯（混杂岩）地质填图的基本单元之一.

对岩片研究与划分的典型实例是Leggett et al.［17］和Sawaki et al.［18］对苏格兰北部阿普兰兹南部俯冲增生杂岩带内岩片的划分和Wang et al.［19-20］对江西新余神山俯冲增生杂岩带内岩片的详细划分与研究（图3、4）.

图3 江西新余神山俯冲增生杂岩剖面位置与构造背景简图（据文献［19-20］修改）Fig.3 Profile location and tectonic setting of Shenshan subduction accretionary complex in Jiangxi Province（Modified from References［19-20］）

岩片的厘定和划分可按如下原则进行：1）必须是以构造拼合边界所分割的地质体，即岩片四周均被断裂围限，该断裂多数是与不同地质体（地体）相拼合的构造界面；2）相邻岩片可能会在岩性、岩相、变形、变质程度和时代上具明显差异，尤其是被一断裂带所分割的两个相邻地质体如在岩相上不连续、变质程度、变形样式和时代上有一项不同者，即可再区分为两个岩片［7，9］.

多数学者认为，岩片之间必须是强变形带或被清晰的断层分割，其中多数岩片是由包裹众多岩块的剪切的基质构成［8，20，27-31］（图4）.

图4 江西新余神山俯冲增生杂岩实测地质剖面图（据文献［19-20］修改）Fig.4 Surveyed geological profile of the Shenshan accretionary complex in Jiangxi Province（Modified from References［19-20］）

按岩片（二级单元）的成生构造环境和岩石组合，本文将俯冲增生杂岩带（一级）内的（构造）岩片划分为如下类型.

类型1—蛇绿岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的蛇绿岩残片构成的岩片.

类型2—含蛇绿岩岩块的岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以蛇纹质构造岩为基质，以含蛇绿岩岩块为主的构造混杂岩区带.

类型3—洋内弧岩片：由断层围限的，出露面积较大的洋内弧岩石组合残片构成的岩片.

类型4—含洋内弧岩块的岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以含洋内弧岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型5—洋岛岩片：由断层围限的，出露面积较大的洋岛岩石组合残片构成的岩片.

类型6—含洋岛岩块的岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以洋岛岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型7—海山碳酸盐岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的海山碳酸盐岩残片构成的岩片.

类型8—含海山碳酸盐岩岩块的岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远-洋海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以海山碳酸盐岩岩块为主的构造混杂岩区带.

类型9—弧火成岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的弧火成岩岩石组合残片构成的岩片.

类型10—含弧火成岩岩块的岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以弧火成岩岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型11—深海硅质岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的远洋深海盆地薄层状放射虫硅质岩、硅质岩或不纯硅质岩夹远洋钙、碳、锰和凝灰质岩夹层的岩石组合残片构成的岩片.

类型12—含深海硅质岩岩块的岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以硅质岩的岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型13—海底扇杂砾岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的海底扇杂砾岩、或以杂砾岩为主夹杂砂岩等夹层的岩石组合残片构成的岩片.

类型14—含海底扇杂砾岩岩块岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以杂砾岩的岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型15—海底扇杂砂岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的海底扇杂砂岩或以杂砂岩为主夹粉砂岩等夹层的岩石组合残片构成的岩片.

类型16—含海底扇杂砂岩岩块岩片：由断层围限的，以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以杂砂岩的岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型17—裂离地块岩片：由断层围限的，出露面积较大的裂离地块岩石组合残片构成的岩片.裂离地块的岩石组合多为时代古老的变质岩建造.

类型18—含裂离地块岩块的岩片：以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以裂离地块岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型19—高压-超高压岩岩片：由断层围限的，出露面积较大的高压-超高压岩岩石组合残片构成的岩片.

类型20—含高压-超高压岩岩块的岩片：以远洋硅、灰、碳、锰、凝灰质泥岩和半远洋-海沟斜坡浊积岩为基质，或以糜棱岩等极细且软质的构造岩为基质，以高压-超高压岩岩石组合岩块为主的构造混杂岩区带.

类型21—不含岩块的远洋沉积增生楔岩片：断层围限的，由硅、灰、碳、锰、凝灰质、泥质岩、粉砂质泥质岩等远洋沉积增生楔构成的岩片.其沉积岩常经历了不同程度的变质作用，成为板岩、千枚岩、片岩、片麻岩；构造变形显著，如劈理化、片理化、糜棱岩化等.

类型22—不含岩块的半远洋沉积增生楔岩片：断层围限的，由杂基支撑的粉砂、砂岩等半远洋-海沟斜坡浊积岩.常经历了不同程度的变质作用，成为变质粉砂岩、变质杂砂岩、片岩、片麻岩等；构造变形显著，如劈理化、片理化、糜棱岩化等.

岩片（二级单元）内需进一步按岩块和基质分别划分出三级编（填）图单元.三级单元的岩片类型有10类：含蛇绿岩岩块的岩片、含洋内弧岩块的岩片、含洋岛岩块的岩片、含海山碳酸盐岩岩块的岩片、含弧火成岩岩块的岩片、含深海硅质岩岩块的岩片、含海底扇杂砾岩岩块岩片、含海底扇杂砂岩岩块岩片、含裂离地块岩块的岩片、含高压-超高压岩岩块的岩片.

3 俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图构造变形要素的表达要求

俯冲增生杂岩带是由不同时代、不同岩石组合、不同构造环境、不同变形样式的构造岩石组合体，经历了多期构造变形叠加的综合集成体，具有复杂的几何学、运动学特征.要在常规的“调查指南”要求的大比例尺地质构造填图过程，填绘各种构造形迹的基础上，建立俯冲增生杂岩带形成过程的构造组合和构造变形序列，即要解析出俯冲增生期构造变形、碰撞期构造变形、碰撞后叠加改造构造变形等不同构造事件（阶段）的构造样式、结构特征.每一期构造事件还可能包含次级的变形序列［32］.表3 列述了俯冲增生杂岩带中俯冲期和碰撞期的构造要素、识别标志、符号线型和用色要求.

表3 俯冲增生杂岩带中俯冲期和碰撞期的构造要素、识别标志、符号线型和用色Table 3 Structural elements，identification marks，symbol line types and colorings during subduction and collision stages

3.1 俯冲前构造变形

主要研究在大洋中脊或弧后扩张脊中，蛇绿岩组分中地幔橄榄岩的变形，以及“S”变形橄榄岩相关的透镜状、豆荚状铬铁矿的变形样式，结合橄榄石、辉石等显微构造研究，了解矿物晶体内部的塑性韧性变形样式及其变形的温压环境.

3.2 俯冲增生期构造变形

构造变形主要表现为一系列指向洋一侧的同斜倒转紧闭褶皱和冲断作用形成的叠瓦状构造和双重构造.不同类型的增生楔之间反映不同深度的边界带和构造形迹：韧性剪切带或断层带.各类增生楔的边界带一般空间上不会延展到整体俯冲增生杂岩带的边界——构造带.保留在各类增生楔内的构造置换的透入性面理发育，特别要注意俯冲期的塑性流变变形样式，形成倾竖褶皱和大型石香肠、布丁构造，发育S-C组构及A 型矿物拉伸线理［32］.

3.3 碰撞期构造变形

主要表现为叠加在各类增生楔和俯冲增生杂岩带的边界、断裂的构造反向仰冲就位，即所有区域性大型构造面理表现出仰冲、斜向反向逆冲构造特点.如雅鲁藏布俯冲增生杂岩带、金沙江俯冲增生杂岩带、南昆仑俯冲增生杂岩带等等现今的大型构造面理均不能代表俯冲期的构造极性的构造面理，表现出“鳄鱼”式构造样式.碰撞期构造还表现为同碰撞过程的脆韧性剪切带或断裂带及相交的透入性面理切割不同类型增生楔.而前陆盆地中的透入性面理的连续变形、褶皱和断裂的组合样式及空间展布，均可能是碰撞期的构造变形.在有榴辉岩、蓝片岩等高压超高压变质变形折返的增生带，很可能是碰撞期或后碰撞期折返就位的产物［32］.

3.4 碰撞后叠加改造构造变形

碰撞后叠加改造构造变形必须结合区域上叠的沉积盆地的性质和后构造岩浆活动的地质记录进行综合分析.主题表现为隆升、走滑构造、断陷盆地、拉分盆地叠加的边界断裂和切穿早期构造变形带等.

4 俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图实例

本文仅以在专著和论文中公开出版发表的一幅俯冲增生杂岩带的地质图（图5），作为洋板块地质图之实例.该图为青海东昆仑造山带昆南布青山俯冲增生杂岩带的1∶25 万洋板块地质构造图，相关内容请参见文献［33］.为节省篇幅，这里不再陈述.

5 结论

（1）俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图，应在洋板块地质思想的指导下，查清并合理厘定出不同来源、不同级别的编（填）图单元.这是开展俯冲增生杂岩带地质构造图件编绘的首要任务，也是保证所编（填）图件质量的关键.

（2）俯冲增生杂岩带的物质组成，来自洋盆不同构造环境下洋岩石圈的构造-岩石建造，可区分出洋脊建造（蛇绿岩）、深海平原建造、洋岛-海山建造、洋内弧建造、海沟建造.另外，还有混入到俯冲增生杂岩带但不源自洋岩石圈，而是源自陆岩石圈的裂离地块建造、高压-超高压岩石建造、陆缘岩浆弧建造和楔顶盆地建造等建造类型.

（3）对俯冲增生杂岩带开展洋板块地质构造图编图，就是要对混杂在杂岩带内的各类岩石建造，通过“原位”和“原序”研究，以地质构造图的形式，系统直观地表达出它们之间的时空配置，以及在构造环境上的成因联系与演化过程.

（4）按上述思路，依据构造环境和岩石组合，可划分出3 级编图单元：俯冲增生杂岩带（一级单元）、岩片（二级单元）、岩块和基质（三级单元）.

（5）要对不同成因不同类型的岩片进行合理划分，可划分出22 种岩片：蛇绿岩岩片、含蛇绿岩岩块的岩片、洋内弧岩片、含洋内弧岩块的岩片、洋岛岩片、含洋岛岩块的岩片、海山碳酸盐岩岩片、含海山碳酸盐岩岩块的岩片、弧火成岩岩片、含弧火成岩岩块的岩片、深海硅质岩岩片、含深海硅质岩岩块的岩片、海底扇杂砾岩岩片、含海底扇杂砾岩岩块岩片、海底扇杂砂岩岩片、含海底扇杂砂岩岩块岩片、裂离地块岩片、含裂离地块岩块的岩片、高压超高压岩岩片、含高压-超高压岩岩块的岩片、不含岩块的远洋沉积增生楔岩片、不含岩块的半远洋沉积增生楔岩片.

（6）岩片内要进一步按岩块和基质划分出3 级编（填）图单元.基质必须是软质的并遭受了劈理化或片理化的岩石，它们以细粒的沉积岩为主，少数为糜棱岩等极细且软质的构造岩和蛇纹质构造岩.被包裹在基质中的岩块必须由相对坚硬和刚性的岩石构成.岩块实质上是包裹在基质中的刚性构造透镜体.

（7）俯冲增生杂岩带是多期构造变形叠加的综合集成体，具有复杂的几何学、运动学特征.因此，在地质构造图中必须正确表达俯冲增生杂岩带形成过程的构造变形序列和各序列的构造变形样式与组合.

（8）在俯冲增生杂岩带存在的多期构造变形中，俯冲期和碰撞期的构造变形是两大主期变形，必须合理区分和编（填）绘.

致谢：本文所撰写的内容得到了李廷栋院士、肖庆辉研究员、陆松年研究员、丁孝忠研究员等专家的悉心指导，并与中国地质调查局西安地质调查中心、天津地质调查中心、沈阳地质调查中心、成都地质调查中心、武汉地质调查中心、南京地质调查中心，新疆维吾尔自治区地质调查院，西藏自治区地质调查院，内蒙古自治区地质调查院，青海省地质调查院，黑龙江省地质调查院，湖北省地质调查院，浙江省地质调查院和福建省地质调查院等单位的有关专家多次共同研讨，对本文的形成启迪颇多，在此一并深表感谢！