論俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖編圖思想與方法

張克信，張 進，潘桂棠，劉 勇，何衛紅，徐亞東，宋博文，張雄華

1.中國地質大學 地質調查研究院，湖北 武漢 430074；2.生物地質與環境地質國家重點實驗室，中國地質大學，湖北 武漢 430074；3.中國地質大學 地球科學學院，湖北 武漢 430074；4.中國地質科學院 地質研究所，北京 100037；5.中國地質調查局 成都地質調查中心，四川 成都 610082

1 洋板塊地質構造圖編圖思想與內容

1.1 洋板塊地質學概念和提出的必要性

洋板塊地質思想提出的初衷，是為了揭示造山過程，包括洋-洋轉換和洋-陸轉換等諸多內容.李廷棟等［1］指出：洋板塊地質學的基本概念是應用地質學的理論和方法對造山系俯沖增生雜巖帶、蛇綠巖帶等大洋巖石圈板塊地質建造、結構構造進行系統研究，再造大洋巖石圈板塊從洋中脊形成到海溝俯沖消亡、轉換成陸的地質作用全過程，稱為洋板塊地質學.

洋板塊地質學的提出，可能會在學術界引起爭議，或許有學者認為“洋板塊地質學”應該屬于“板塊構造”，因此，提出此學科或研究方向是不必要的.筆者認為洋板塊地質不能完全等同于板塊構造，其主要理由見表1.李廷棟等［1］提出和倡導的洋板塊地質學是地質學的一個分支學科，它是以現代板塊構造學理論為指導，綜合應用現代地質學的各個分支學科（如地層學、古生物學、沉積學、礦物學、巖石學、構造地質學、地球化學、地球物理學、大地構造學等），以殘存在古大陸不同地質時期的洋巖石圈殘跡為調查研究對象，對地史時期的洋巖石圈的成生、演化、洋-洋和洋-陸轉換全過程進行綜合研究的一門地質學分支學科.

為說明洋板塊地質學提出的必要性，讓我們簡要回顧一下地層學產生以來350 余年的研究歷程.350余年來，地層學在傳統的巖石地層學、生物地層學和年代地層學研究的基礎上，創新性地相繼產生了諸如層序地層、旋回地層、磁性地層、地震地層、測井地層、礦物地層、土壤地層、化學地層、分子地層、事件地層、生態地層、遺跡地層、環境地層、氣侯地層、天文地層、定量地層、構造地層、非史密斯地層和洋板塊地層等近20 個地層學的分支學科［2-3］.正由于百年來地層學營造了活躍的、寬容的學術爭鳴與百花齊放的研究氛圍，催生了眾多新生分支學科的涌現，有力促進了地層學研究的不斷發展與深化.筆者認為，做為地質學研究的分支，提出洋板塊地質學，對推動洋巖石圈的結構構造、物質組成與演化的精細解剖，必大有裨益.如同非史密斯地層學和洋板塊地層學的提出，極大推動了洋盆地層研究的深度和精度一樣，洋板塊地質的提出，必將強化對洋巖石圈形成和演化研究的深度和精度.

1.2 洋板塊地質構造圖編圖內容

李廷棟等［1］列述洋板塊地質的主要研究內容是：俯沖增生雜巖的物質組成、蛇綠巖類型及其形成的構造環境、洋板塊沉積組合、重建古造山系OPS 層序、俯沖帶島弧前弧火成巖組合、洋陸轉換的過程和機制、洋-陸轉換帶成礦作用形成與演化等重要內容.

本文認為，洋板塊地質構造圖編圖，應以李廷棟等［1］洋板塊地質思想為指導，從俯沖增生雜巖帶、巖漿弧與巖漿作用、變質巖與變質作用、俯沖期和碰撞期構造形變要素和構造演化等多方面陳述其編圖內容、編圖方法與相關的圖式、代號、花紋、線型和用色方案等（圖1）.

圖1 中所表達的洋板塊地質構造圖的編圖內容，涉及到對五大編圖巖石單元和六大構造形變要素的圖面合理表達.本文陳述的俯沖增生雜巖的洋板塊地質圖編圖，僅是洋板塊地質圖編圖中的五大編圖巖石單元之一，也是洋板塊地質圖編圖的最核心和最重要的內容.由于篇幅所限，對洋板塊地質涉及的巖漿弧與巖漿作用、變質巖與變質作用等重要內容，本文不予陳述和討論，僅陳述俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖編圖內容與方法.

2 俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖編圖單元

2.1 俯沖增生雜巖帶概念

潘桂棠等［5］對俯沖增生雜巖帶的定義是：俯沖增生雜巖帶也稱增生楔、增生棱柱體或消減雜巖帶，是指保存在俯沖消減帶中的洋盆消亡的殘跡，主要有洋板塊俯沖過程中被刮削下來的海溝濁積巖、遠洋沉積物和大洋板塊殘片，被肢解蛇綠巖和高壓超高壓巖石組合，經構造搬運并堆疊在島弧前的上覆板塊前端形成的以逆沖斷層為邊界的楔形地質體，是消減帶的重要組成部分.它由不同時代、不同構造環境、不同變質程度和不同變形樣式的洋盆地質建造和陸（?。┚壭逼碌刭|建造混雜在一起，經強烈構造剪切的構造-巖石的組合體.洋盆地質建造系統主要由洋殼殘片（蛇綠巖）、洋島-海山、洋內弧、遠洋沉積物、半深海-深海濁積扇等組成（圖1、2）.增生雜巖帶構造-巖石或OPS地層結構局部有序、總體無序［6-10］.

圖1 洋板塊地質構造圖編圖內容（據文獻［4］修改）Fig.1 Content setting of oceanic plate geological tectonic mapping（Modified from Reference［4］）

2.2 構造-巖石單元劃分、命名與編繪要求

編（填）地質類圖件的核心任務是：要合理厘定出不同級別的編（填）圖單元.編（填）圖單元厘定的質量高低決定了所編繪圖件的質量高低.俯沖增生雜巖帶/增生雜巖帶的物質組成，主要是來自洋盆不同構造古地理單元（或構造環境）洋巖石圈的構造-巖石建造，可區分出洋脊建造（蛇綠巖）、深海平原建造、洋島（OIB）-海山建造、洋內弧建造、海溝建造（圖2，表2）.另外，還有混入到增生雜巖帶但不源自洋巖石圈，而是源自陸巖石圈的裂離地塊建造、高壓-超高壓帶巖石建造、陸緣巖漿弧建造和楔頂盆地建造等（圖2）［11-15］.因此，上述不同來源的建造地質體，就是俯沖增生雜巖帶/增生雜巖帶的編（填）圖單元劃分的主要對象.

圖2 洋板塊地質建造形成的構造環境與過程、原位原序建造的主要類型與序列（據文獻［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］）

本文本著區分出俯沖增生雜巖帶/增生雜巖帶內不同來源物質建造之科學目標，將它們的編圖單元劃分為3 級：俯沖增生雜巖帶/增生雜巖帶（一級單元），巖片（二級單元），巖塊和基質（三級單元）.表2 列述了俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖的編圖單元類型的具體劃分方案與名稱.

表2 俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖（比例尺1∶2.5 萬—1∶100 萬）編圖單元劃分、名稱、代號、用色和巖性花紋填繪要求Table 2 Requirements for unit divisions，names，codes，colorings and lithologic patterns of oceanic plate tectonic mapping in subduction accretionary complex zone

不同學者論述過俯沖增生雜巖帶內（構造）巖片的含義.如王濤等［16］定義巖片是從強變形帶限定、與相鄰地質體不可對比的、并無正常連續疊復（沉積的、正常構造接觸的）關系的單一巖層體或多個有原始成生聯系的巖層組合體稱為巖片（slice）.張克信等［7］認為，巖片是指以構造拼合邊界所分割的具有一定物質構成的地質體，在地質填圖中具可填性，是非史密斯（混雜巖）地層基本單位之一，也是非史密斯（混雜巖）地質填圖的基本單元之一.

對巖片研究與劃分的典型實例是Leggett et al.［17］和Sawaki et al.［18］對蘇格蘭北部阿普蘭茲南部俯沖增生雜巖帶內巖片的劃分和Wang et al.［19-20］對江西新余神山俯沖增生雜巖帶內巖片的詳細劃分與研究（圖3、4）.

圖3 江西新余神山俯沖增生雜巖剖面位置與構造背景簡圖（據文獻［19-20］修改）Fig.3 Profile location and tectonic setting of Shenshan subduction accretionary complex in Jiangxi Province（Modified from References［19-20］）

巖片的厘定和劃分可按如下原則進行：1）必須是以構造拼合邊界所分割的地質體，即巖片四周均被斷裂圍限，該斷裂多數是與不同地質體（地體）相拼合的構造界面；2）相鄰巖片可能會在巖性、巖相、變形、變質程度和時代上具明顯差異，尤其是被一斷裂帶所分割的兩個相鄰地質體如在巖相上不連續、變質程度、變形樣式和時代上有一項不同者，即可再區分為兩個巖片［7，9］.

多數學者認為，巖片之間必須是強變形帶或被清晰的斷層分割，其中多數巖片是由包裹眾多巖塊的剪切的基質構成［8，20，27-31］（圖4）.

圖4 江西新余神山俯沖增生雜巖實測地質剖面圖（據文獻［19-20］修改）Fig.4 Surveyed geological profile of the Shenshan accretionary complex in Jiangxi Province（Modified from References［19-20］）

按巖片（二級單元）的成生構造環境和巖石組合，本文將俯沖增生雜巖帶（一級）內的（構造）巖片劃分為如下類型.

類型1—蛇綠巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的蛇綠巖殘片構成的巖片.

類型2—含蛇綠巖巖塊的巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以蛇紋質構造巖為基質，以含蛇綠巖巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型3—洋內弧巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的洋內弧巖石組合殘片構成的巖片.

類型4—含洋內弧巖塊的巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以含洋內弧巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型5—洋島巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的洋島巖石組合殘片構成的巖片.

類型6—含洋島巖塊的巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以洋島巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型7—海山碳酸鹽巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的海山碳酸鹽巖殘片構成的巖片.

類型8—含海山碳酸鹽巖巖塊的巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠-洋海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以海山碳酸鹽巖巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型9—弧火成巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的弧火成巖巖石組合殘片構成的巖片.

類型10—含弧火成巖巖塊的巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以弧火成巖巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型11—深海硅質巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的遠洋深海盆地薄層狀放射蟲硅質巖、硅質巖或不純硅質巖夾遠洋鈣、碳、錳和凝灰質巖夾層的巖石組合殘片構成的巖片.

類型12—含深海硅質巖巖塊的巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以硅質巖的巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型13—海底扇雜礫巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的海底扇雜礫巖、或以雜礫巖為主夾雜砂巖等夾層的巖石組合殘片構成的巖片.

類型14—含海底扇雜礫巖巖塊巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以雜礫巖的巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型15—海底扇雜砂巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的海底扇雜砂巖或以雜砂巖為主夾粉砂巖等夾層的巖石組合殘片構成的巖片.

類型16—含海底扇雜砂巖巖塊巖片：由斷層圍限的，以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以雜砂巖的巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型17—裂離地塊巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的裂離地塊巖石組合殘片構成的巖片.裂離地塊的巖石組合多為時代古老的變質巖建造.

類型18—含裂離地塊巖塊的巖片：以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以裂離地塊巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型19—高壓-超高壓巖巖片：由斷層圍限的，出露面積較大的高壓-超高壓巖巖石組合殘片構成的巖片.

類型20—含高壓-超高壓巖巖塊的巖片：以遠洋硅、灰、碳、錳、凝灰質泥巖和半遠洋-海溝斜坡濁積巖為基質，或以糜棱巖等極細且軟質的構造巖為基質，以高壓-超高壓巖巖石組合巖塊為主的構造混雜巖區帶.

類型21—不含巖塊的遠洋沉積增生楔巖片：斷層圍限的，由硅、灰、碳、錳、凝灰質、泥質巖、粉砂質泥質巖等遠洋沉積增生楔構成的巖片.其沉積巖常經歷了不同程度的變質作用，成為板巖、千枚巖、片巖、片麻巖；構造變形顯著，如劈理化、片理化、糜棱巖化等.

類型22—不含巖塊的半遠洋沉積增生楔巖片：斷層圍限的，由雜基支撐的粉砂、砂巖等半遠洋-海溝斜坡濁積巖.常經歷了不同程度的變質作用，成為變質粉砂巖、變質雜砂巖、片巖、片麻巖等；構造變形顯著，如劈理化、片理化、糜棱巖化等.

巖片（二級單元）內需進一步按巖塊和基質分別劃分出三級編（填）圖單元.三級單元的巖片類型有10類：含蛇綠巖巖塊的巖片、含洋內弧巖塊的巖片、含洋島巖塊的巖片、含海山碳酸鹽巖巖塊的巖片、含弧火成巖巖塊的巖片、含深海硅質巖巖塊的巖片、含海底扇雜礫巖巖塊巖片、含海底扇雜砂巖巖塊巖片、含裂離地塊巖塊的巖片、含高壓-超高壓巖巖塊的巖片.

3 俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖構造變形要素的表達要求

俯沖增生雜巖帶是由不同時代、不同巖石組合、不同構造環境、不同變形樣式的構造巖石組合體，經歷了多期構造變形疊加的綜合集成體，具有復雜的幾何學、運動學特征.要在常規的“調查指南”要求的大比例尺地質構造填圖過程，填繪各種構造形跡的基礎上，建立俯沖增生雜巖帶形成過程的構造組合和構造變形序列，即要解析出俯沖增生期構造變形、碰撞期構造變形、碰撞后疊加改造構造變形等不同構造事件（階段）的構造樣式、結構特征.每一期構造事件還可能包含次級的變形序列［32］.表3 列述了俯沖增生雜巖帶中俯沖期和碰撞期的構造要素、識別標志、符號線型和用色要求.

表3 俯沖增生雜巖帶中俯沖期和碰撞期的構造要素、識別標志、符號線型和用色Table 3 Structural elements，identification marks，symbol line types and colorings during subduction and collision stages

3.1 俯沖前構造變形

主要研究在大洋中脊或弧后擴張脊中，蛇綠巖組分中地幔橄欖巖的變形，以及“S”變形橄欖巖相關的透鏡狀、豆莢狀鉻鐵礦的變形樣式，結合橄欖石、輝石等顯微構造研究，了解礦物晶體內部的塑性韌性變形樣式及其變形的溫壓環境.

3.2 俯沖增生期構造變形

構造變形主要表現為一系列指向洋一側的同斜倒轉緊閉褶皺和沖斷作用形成的疊瓦狀構造和雙重構造.不同類型的增生楔之間反映不同深度的邊界帶和構造形跡：韌性剪切帶或斷層帶.各類增生楔的邊界帶一般空間上不會延展到整體俯沖增生雜巖帶的邊界——構造帶.保留在各類增生楔內的構造置換的透入性面理發育，特別要注意俯沖期的塑性流變變形樣式，形成傾豎褶皺和大型石香腸、布丁構造，發育S-C組構及A 型礦物拉伸線理［32］.

3.3 碰撞期構造變形

主要表現為疊加在各類增生楔和俯沖增生雜巖帶的邊界、斷裂的構造反向仰沖就位，即所有區域性大型構造面理表現出仰沖、斜向反向逆沖構造特點.如雅魯藏布俯沖增生雜巖帶、金沙江俯沖增生雜巖帶、南昆侖俯沖增生雜巖帶等等現今的大型構造面理均不能代表俯沖期的構造極性的構造面理，表現出“鱷魚”式構造樣式.碰撞期構造還表現為同碰撞過程的脆韌性剪切帶或斷裂帶及相交的透入性面理切割不同類型增生楔.而前陸盆地中的透入性面理的連續變形、褶皺和斷裂的組合樣式及空間展布，均可能是碰撞期的構造變形.在有榴輝巖、藍片巖等高壓超高壓變質變形折返的增生帶，很可能是碰撞期或后碰撞期折返就位的產物［32］.

3.4 碰撞后疊加改造構造變形

碰撞后疊加改造構造變形必須結合區域上疊的沉積盆地的性質和后構造巖漿活動的地質記錄進行綜合分析.主題表現為隆升、走滑構造、斷陷盆地、拉分盆地疊加的邊界斷裂和切穿早期構造變形帶等.

4 俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖實例

本文僅以在專著和論文中公開出版發表的一幅俯沖增生雜巖帶的地質圖（圖5），作為洋板塊地質圖之實例.該圖為青海東昆侖造山帶昆南布青山俯沖增生雜巖帶的1∶25 萬洋板塊地質構造圖，相關內容請參見文獻［33］.為節省篇幅，這里不再陳述.

5 結論

（1）俯沖增生雜巖帶洋板塊地質構造圖編圖，應在洋板塊地質思想的指導下，查清并合理厘定出不同來源、不同級別的編（填）圖單元.這是開展俯沖增生雜巖帶地質構造圖件編繪的首要任務，也是保證所編（填）圖件質量的關鍵.

（2）俯沖增生雜巖帶的物質組成，來自洋盆不同構造環境下洋巖石圈的構造-巖石建造，可區分出洋脊建造（蛇綠巖）、深海平原建造、洋島-海山建造、洋內弧建造、海溝建造.另外，還有混入到俯沖增生雜巖帶但不源自洋巖石圈，而是源自陸巖石圈的裂離地塊建造、高壓-超高壓巖石建造、陸緣巖漿弧建造和楔頂盆地建造等建造類型.

（3）對俯沖增生雜巖帶開展洋板塊地質構造圖編圖，就是要對混雜在雜巖帶內的各類巖石建造，通過“原位”和“原序”研究，以地質構造圖的形式，系統直觀地表達出它們之間的時空配置，以及在構造環境上的成因聯系與演化過程.

（4）按上述思路，依據構造環境和巖石組合，可劃分出3 級編圖單元：俯沖增生雜巖帶（一級單元）、巖片（二級單元）、巖塊和基質（三級單元）.

（5）要對不同成因不同類型的巖片進行合理劃分，可劃分出22 種巖片：蛇綠巖巖片、含蛇綠巖巖塊的巖片、洋內弧巖片、含洋內弧巖塊的巖片、洋島巖片、含洋島巖塊的巖片、海山碳酸鹽巖巖片、含海山碳酸鹽巖巖塊的巖片、弧火成巖巖片、含弧火成巖巖塊的巖片、深海硅質巖巖片、含深海硅質巖巖塊的巖片、海底扇雜礫巖巖片、含海底扇雜礫巖巖塊巖片、海底扇雜砂巖巖片、含海底扇雜砂巖巖塊巖片、裂離地塊巖片、含裂離地塊巖塊的巖片、高壓超高壓巖巖片、含高壓-超高壓巖巖塊的巖片、不含巖塊的遠洋沉積增生楔巖片、不含巖塊的半遠洋沉積增生楔巖片.

（6）巖片內要進一步按巖塊和基質劃分出3 級編（填）圖單元.基質必須是軟質的并遭受了劈理化或片理化的巖石，它們以細粒的沉積巖為主，少數為糜棱巖等極細且軟質的構造巖和蛇紋質構造巖.被包裹在基質中的巖塊必須由相對堅硬和剛性的巖石構成.巖塊實質上是包裹在基質中的剛性構造透鏡體.

（7）俯沖增生雜巖帶是多期構造變形疊加的綜合集成體，具有復雜的幾何學、運動學特征.因此，在地質構造圖中必須正確表達俯沖增生雜巖帶形成過程的構造變形序列和各序列的構造變形樣式與組合.

（8）在俯沖增生雜巖帶存在的多期構造變形中，俯沖期和碰撞期的構造變形是兩大主期變形，必須合理區分和編（填）繪.

致謝：本文所撰寫的內容得到了李廷棟院士、肖慶輝研究員、陸松年研究員、丁孝忠研究員等專家的悉心指導，并與中國地質調查局西安地質調查中心、天津地質調查中心、沈陽地質調查中心、成都地質調查中心、武漢地質調查中心、南京地質調查中心，新疆維吾爾自治區地質調查院，西藏自治區地質調查院，內蒙古自治區地質調查院，青海省地質調查院，黑龍江省地質調查院，湖北省地質調查院，浙江省地質調查院和福建省地質調查院等單位的有關專家多次共同研討，對本文的形成啟迪頗多，在此一并深表感謝！