楊天南

中國地質科學院地質研究所，博士，研究員

專業：構造地質學

研究方向：造山帶的變質與變形

楊天南 男 1966年9月出生。

1988年，武漢地質學院，礦床地質學專業，學士學位；

1991年，中國地質大學（北京），構造地質學專業，碩士學位；

2003年，中國科學院地質與地球物理研究所，礦物學、岩石學、礦床學專業，博士學位；

1991年，中國地質科學院地質研究所。

1999年，晉陞為副研究員。

2004年，晉陞為研究員。

2003年～至今，中國地質科學院地質研究所，研究員。

2004年榮獲第四批國土資源部“創新人才工程”百人計劃資助。

蘇魯超高壓變質帶榴輝岩的退變質過程研究。通過對蘇魯超高壓帶南、北兩個地區典型榴輝岩的詳細研究，首次發現兩個地區的榴輝岩具有完全不同的退變質特點，研究成果在American Mineralogist以及Journal of Metamorphic Geology上發表：

通過詳細的顯微結構觀察，釐定了榮成榴輝岩退變質過程中的礦物替代關係：Ky?An+Spinel；Omp?Dio+Pl；Grt?Hb+Pl。

通過詳細的電子探針礦物成分分析，研究了不同礦物的成分特點及變化規律。運用成分遷移估算手段，計算了上述替代過程涉及的成分遷移（變質反應過程中的物質平衡）。

通過上述資料，詳細論證了榮成榴輝岩的退變質礦物反應過程，發現：

1）礦物間發生的反應並不是簡單的固-固反應，涉及到複雜的成分交換。

2）在退變質過程中，除了岩石內部礦物間的成分交換外，岩石與圍岩間也有明顯的成分交換。變質反應在開放體系中發生。

該研究修正了部分有關變質反應的錯誤認識，不但對了解超高壓變質岩的退變質過程有益，對深入理解岩石變質反應機理也有參考意義。

通過詳細的顯微結構觀察，查清了青龍山退變質榴輝岩中兩期退變質過程中的礦物替代關係：

1）Ky?Pg；OmpI?OmpII+Pl+Fe-oxide；

2）OmpII?Hb；Grt?Hb（+Fe-oxide）。

通過詳細的電子探針礦物成分分析，研究了不同礦物的成分特點及變化規律。運用成分遷移估算手段，計算了上述替代過程涉及的成分遷移（變質反應過程中的物質平衡）。

通過上述資料，詳細論證了青龍山榴輝岩的退變質礦物反應過程，發現：

1）該區榴輝岩的退變質結構與產物完全不同於超高壓帶北部的退變質榴輝岩。

2）該區榴輝岩退變質過程涉及大量流體活動，流體滲濾交代作用在退變質過程中發揮重大作用。

3）退變質作用始終發生在高壓環境，其PT軌跡完全不同於北蘇魯地區，沒有經歷過麻粒岩相退變質。

上述研究結果具有兩個重要意義：

（1）蘇魯超高壓帶南北兩段具有完全不同的退變質演化歷史，反映兩者折返過程的熱演化史不同。這一研究結果暗示，蘇魯地塊南北兩側超高壓岩石的折返機制與過程可能存在差異，僅根據某一局部地區的研究結果試圖提出用於全區、甚至整個大別-蘇魯造山帶的折返模式是很危險的。如果能夠結合詳細的變形構造特點研究結果，有望提出合理的折返模型；若如此，則將是對地學理論的一個突破。

（2）這兩個榴輝岩體的退變質作用發生在兩種完全不同的環境條件下，該研究對於加深對變質過程中礦物反應機理的了解、礦物反應過程中物質成分的遷移變化、流體在其中的作用等均具有參考意義：

榮成榴輝岩發生退變質時的環境為高溫（麻粒岩相）、少流體（含水礦物少）。在這種環境條件下，礦物反應的成核速率較高，而元素擴散速率卻較低；其結果造成礦物分解較徹底，而各礦物相間的成分差異卻能完整地保留下來。這是“擴散控制”（Diffusion Controlled）變質反應的典型特徵。榮成榴輝岩退變質過程中不同礦物的分解機理是不同的，綠輝石向後成合晶的轉化是通過類似於“共結分解”（Eutectic-decomposition）的方式實現的，其產生大量富餘成分，擴散到石榴石、藍晶石顆粒邊部，引發顯微交代反應（Micro-metasomatism）。其後，這兩類反應互相促進，造成榴輝岩較徹底地退變質。

青龍山榴輝岩退變質時的環境條件與榮成榴輝岩完全不同，處在低溫、高壓、富含流體的環境。低溫、高壓造成礦物反應的成核速率低下，而大量流體的存在使得元素可以快速擴散。其結果造成榴輝岩退變質不徹底，保留大量不平衡結構，甚至連顯微尺度的平衡也未達到；但某些礦物（如斜長石）卻在露頭尺度內成分一致。這是“成核控制”（Nucleation-Controlled）變質反應的典型特徵。

南蘇魯榴輝岩退變質過程有大量流體進入的事實表明，目前對於榴輝岩中異常低的氧同位素比值的解釋是值得商榷的。

通過詳細的路線地質考察，發現天山中段具有相當複雜的變形構造與歷史，糜棱岩廣泛發育於中天山地塊內，而在南、北天山內較少。組成天山山脈的三個地質單元：北天山火山弧、中天山地塊、南天山碰撞楔，具有不同的變形歷史。

中天山塊體記錄了三期變形；而南、北天山塊體僅記錄一期變形；南天山塊體的變形與中天山塊體內的第二期變形對應；北天山塊體的變形與中天山塊體內的第三期變形對應；中天山塊體如同一個小型陸核，在晚泥盆紀，南天山從南往北拼貼到中天山塊體上；中石炭紀，北天山火山弧從北往南拼貼到中天山塊體上。天山造山帶於中石炭紀最終形成，並進入陸內演化階段。

通過釐定三個地質單元的變形歷史，結合地層學、岩石學等資料，有望深入了解天山山脈的形成與演化過程，為礦產資源的預測與評價提供基礎地質模型。

該項工作目前正在進行之中。

模擬實驗及造山帶實例研究結果表明，板塊俯衝作用，特別是大陸板塊間的俯衝碰撞作用往往影響相當大的範圍（數百公里以上）。在其上盤形成豐富的變形形跡，可揭示俯衝過程。蘇魯超高壓變質帶是揚子板塊向華北板塊之下匯聚俯衝的產物。超高壓帶的折返致使其上盤整個地殼剖面得以揭露，為研究大陸深俯衝過程的上盤變形特點提供了很好的研究場所。目前的研究多針對超高壓帶本身，難以對大陸深俯衝過程進行制約。對上盤變形歷史與特點的研究正好彌補了上述不足。蘇魯大陸深俯衝帶的上盤包括蓋層與基底兩個部分，其變形特點是不同的。

1、沉積蓋層---遼南變形構造研究

在1/50000地質填圖的基礎上，通過詳細的路線地質考察，結合區域地質圖分析，發現遼南地區的沉積蓋層（青白口系至二疊系）經歷兩期褶皺疊加變形，形成典型的疊加褶皺構造樣式。進一步研究表明，早期褶皺具有NE-SW走向之樞紐，由NW-SE向擠壓產生。褶皺緊閉程度由南往北減小，表明地殼縮短量往北變小。鑒於其構造線方向與蘇魯超高壓帶一致，以及從南往北縮短量減小的事實推斷，早期變形由蘇魯大陸深俯衝造成，反映了大陸深俯衝的上盤變形效應。通過該區的研究可以為推導大陸深俯衝過程提供一些制約，同時可以為了解板塊匯聚過程中板緣動力學提供研究素材。

上述研究結果具有兩個較大突破：

（1）通過應變數估算，發現旅大地區蓋層的早期褶皺具有從南往北縮短量明顯減小的趨勢，據此可以推導出由南往北遞減的應變速率場，並進而確定其變形的應力源自其南側的蘇魯大陸深俯衝。

（2）由於兩期褶皺變形，該區形成標準的疊加褶皺構造。但是，疊加褶皺的構造樣式從南往北具有明顯的變化：南部為新月-蘑菇狀，而北部為穹-盆狀。該項研究結果表明，在任何變形地區開展構造解析研究時，不能簡單地根據構造樣式劃分變形期次，應該綜合考慮變形特點及其變化趨勢。

2、基底---古老膠東地塊的變形

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