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OPS混杂岩概念及其填图方法:以日本Mino和Chichibu侏罗纪增生杂岩为例
脇田浩二
(山口大学,日本山口县 753-8511)
翻译:陈艺超1 校对:张继恩2 王军鹏3
(1. 中国科学院大学地球与行星科学学院 北京 100049;2. 中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029;3. 中国地质大学(武汉) 武汉 430074)
摘 要 OPS混杂岩是大洋板片地层的岩石经历破碎和混杂之后的产物,是造山带中一种标志性的混杂岩类型。日本列岛保留了自晚古生代以来的俯冲—增生记录,包括石炭纪、二叠纪、侏罗纪、白垩纪—古近纪和新近纪—第四纪未变质或轻微变质的增生杂岩。这些增生杂岩产出有典型的OPS混杂岩,包括砂岩、硅质泥岩、硅质岩、灰岩、玄武岩等岩块,以及泥岩基质。尽管OPS混杂岩中的岩石可能有不同年龄,但所有增生杂岩中OPS混杂岩的岩石组合总是相似的。OPS混杂岩可形成于沉积、构造、底辟等多种过程中,多产在汇聚型板块边缘的、经历多期次变形的增生杂岩中。为了理解碰撞造山带中强烈变形或变质的混杂岩,有必要对日本地区出露的弱变形和未变质的OPS混杂岩成因进行研究。在野外调研OPS混杂岩时,有一些关键点值得注意:首先,在OPS混杂岩野外地质填图时,需要想象不同的岩石在OPS地层层序中所处的位置。尽管OPS岩石被肢解为碎片,仍需观测这些岩块或大型岩片中的原始沉积顶底,因为多数OPS混杂带经历了多期次的构造变形,在不同期次的构造过程中都有可能形成伴生有细粒碎块的大型岩片和岩块。其次,沉积岩的年龄和火山岩的地球化学分析对理解OPS混杂带原岩的性质非常有帮助。最后,野外工作中,需要时刻考虑风化作用造成一些基质被剥蚀掉、无法在露头上得以保存(在建立模型时需将它们补齐),此外要紧跟新的研究成果及认识,对露头进行反复观察。
关键词 OPS混杂岩 增生杂岩 日本 填图方法
混杂岩(mélange)一词最早由Greenly(1919)提出,旨在描述出露于英国威尔士Anglesey地区Gwana群中的无序岩石单元。Gwana群包括一套由灰岩、放射虫硅质岩、浊积岩和玄武岩构成的无序岩石组合,并伴生橄榄岩、辉长岩和蓝片岩。Greenly(1919)把这套无序岩石组合命名为混杂岩(mélange)(Wood, 2012)。自1960年以来,板块构造理论逐渐被学界接受,混杂带也逐渐被认为是俯冲过程的核心组成[1](Raymond,1984)。Hsü(1968)研究了弗朗西斯科杂岩带,并强调构造过程对混杂带形成的重要意义,同时提出它不同于由重力作用而沉积形成的滑塌堆积。由于全球广泛分布着无序岩石单元,混杂岩一词的使用也出现了一定的混乱。因此,Silver and Beutner(1980)建议将混杂岩一词仅作为描述性术语,在之前加上构造、沉积、底辟等定语表示其相关的成因(Festa et al., 2010)。在这个意义上,混杂带一词可被用于各种环境,不仅仅是俯冲—增生环境,还可以包括伸展性的盆地、碰撞带等。混杂岩的最新研究进展已在一些综述性文章中得以系统整理(Festa et al., 2010, 2019;Dilek et al., 2012;Wood, 2012)。本文作为混杂岩的简要综述,将会引用和参考以上著作。
汇聚板块边缘的混杂岩可以在多种情况之下形成。近年来,有很多出色的工作报道了中国不同地区出露的混杂岩,包括华北(Wang et al, 2019;Ning et al., 2020)、华南(Han et al., 2016)、中亚造山带(Wang et al., 2017;Zheng et al., 2019)和青藏高原(Zhong et al., 2017;Li et al., 2019)等地区。然而,这些混杂岩多为蛇绿混杂岩或碰撞带强烈变形的大陆边缘沉积物。为了揭示混杂岩形成过程,研究碰撞之前的增生杂岩的结构是非常必要的。
西太平洋汇聚板块边缘,特别是日本列岛,主要发育一套增生杂岩,它们被晚期的岛弧岩浆岩所叠置。日本列岛增生杂岩之中的混杂岩带对于理解发育在中国大陆碰撞带内的、强烈变形变质的混杂带是非常好的借鉴对象。本文旨在介绍近年来对西太平洋,特别是日本的混杂带和增生杂岩的结构和成因的最新理解。期望通过这些案例的解读,有助于理解中国碰撞造山带中的强烈变形的混杂岩和增生杂岩的原始结构。
图1 东亚和东南亚地区构造图
Fig.1 Tectonic map of East and Southeast Asia
* 脇田浩二, 男,1954年生,博士,教授,地质学专业。E-mail:k-wakita@yamaguchi-u.ac.jp
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