返回顶部 关闭
首页 > 深度 >正文

张拴宏:解译大地构造密码

2020-11-30 16:20:32    来源: 中国自然资源报    作者:高慧丽

科学是人类认识世界、改造世界的基础,是解决全人类诸多共同挑战的根本出路,而基础理论创新往往是技术创新的原动力。或许一些地质理论研究短时期看不到效益,但却有可能改变人类认识资源环境的视角和能力。

坚守这一信念,张拴宏自2000年构造地质学专业硕士研究生毕业到中国地质科学院地质力学研究所工作至今,始终致力于华北北缘陆缘演化及晚前寒武纪大火成岩省与古大陆重建研究,其研究成果在国内外产生了重要影响。

2013年在内蒙古野外(44054)-20201130135723

2013年,张拴宏在内蒙古进行野外调查

 

解析华北北缘晚古生代大地构造性质,促进这一区域大地构造及成矿背景研究

位于兴蒙造山带南侧的华北北缘地区是我国重要的金属矿产基地,其构造变形及大地构造研究具有十分重要的意义。最近数十年来,科学界对兴蒙造山带(中亚造山带)这一全球最大规模的增生造山带开展了大量研究工作,但关于华北北缘的大地构造性质及其与古亚洲洋演化的关系仍存在较大争议。

早在2001年,张拴宏在华北北缘开展野外地质调查时就注意到,内蒙古隆起上有很多前人认为的“早前寒武纪(距今18亿年前)基底变质岩”,虽然变形很强,但变质程度并不高,与华北克拉通典型的早前寒武纪基底岩石特征有明显差别。

为了破解谜团,张拴宏带领项目组进行了大量的野外地质调查及高精度年代学研究,最终确定这些岩体形成于晚古生代(距今3.2亿~2.7亿年),为晚石炭世—早二叠世深成钙碱性侵入体,是一条近东西向分布的侵入岩带。通过进一步工作,他们认为,华北地块北缘晚古生代为安第斯型活动大陆边缘,内蒙古隆起的实质为深位剥露的安第斯型大陆边缘弧。

这项成果将华北北缘晚古生代的构造环境与古亚洲洋构造域的演化紧密结合起来,极大地促进了华北北缘的大地构造及成矿背景研究工作。该成果先后在国内外期刊发表,并被后期的地质调查及研究工作广泛证实及采用,如新的1:25万区调据此修正了早期1:20万及1:5万区调中把这些岩系作为早前寒武纪基底变质岩的错误认识。

发现燕辽大火成岩省,破解白云鄂博超大型稀土矿床成矿时代及层位问题

2001年,张拴宏开始在中国地质科学院攻读博士学位,在导师赵越研究员的指导下开展华北克拉通北缘大地构造研究工作。在对燕辽地区中元古代沉积地层内大规模辉绿岩床(岩席)进行调查研究时,他们注意到在承德—凌源地区中元古代下马岭组内存在3~4层辉绿岩床,可稳定延伸上百公里,但在更新的地层中却没有。这种产出关系,与前人认为这些岩床主要形成于中生代的认识相矛盾。

2002年,张拴宏带领团队开始对这些大规模辉绿岩床开展调查和研究,并尝试用锆石和斜锆石U-Pb同位素定年确定其时代。由于基性岩同岩浆期锆石含量少,加上国内当时的选样方法及测试技术条件还很不成熟,直到2009年才确定部分岩床的侵位时代为中元古代中期。

根据这些辉绿岩的全球对比,结合古地磁资料,他们首次提出了这些辉绿岩床的形成与华北克拉通从哥伦比亚超大陆的裂解有关。通过后续8年多的野外调查、剖面测量及研究工作,张拴宏在2017年正式提出,这些辉绿岩床构成了一个形成于距今13.2亿年且具有全球对比意义的基性大火成岩省,并将其命名为燕辽大火成岩省。

“大火成岩省,就是在100万~500万年期间形成的、规模宏大(面积大于10万平方千米、体积大于10万立方千米)且具有板内地球化学特征的基性岩浆活动,是地球演化历史上特定时期发生的极端地质事件。大火成岩省的形成与地球深部动力学过程有着密切的联系,从中可以捕捉到古大陆重建、全球性环境突变及生物灭绝、成矿元素的迁移和富集等重要信息。”张拴宏解释道。

进一步的研究发现,燕辽基性大火成岩省与北澳大利亚代里姆基性大火成岩省具有非常相似的特征,特别是岩床侵入的最顶部层位均为一套以黑色页岩为主的沉积组合。这说明,在哥伦比亚(奴那)超大陆重建中,华北克拉通北东部与北澳大利亚克拉通北部是相邻的,而燕辽及代里姆大火成岩省可能属于一个被大陆裂解分开的同一个大火成岩省。这一全新认识也得到了古地磁结果的支持。

这一研究成果于2017年发表在国际著名刊物《地球与行星科学通讯》上,随即引起国际国内同行的高度关注。

此后,张拴宏团队进一步获得了白云鄂博火成碳酸岩侵位及稀土矿化的精确时代为13亿年,并由此确定了白云鄂博富稀土的火成碳酸岩是燕辽大火成岩省的组成部分,这对该矿区深部及外围矿产资源勘查有重要的参考价值。此外,张拴宏等还从白云鄂博富稀土—铌白云岩中发现了世界上首例在火成碳酸岩中发现的交代成因的斜锆石,这对认识白云鄂博矿床的后期改造作用具有重要科学意义。

关注大火成岩省与黑色页岩沉积联系,为晚前寒武纪地质年代表划分提供新依据

如今,张拴宏的研究成果获得了国际国内同行越来越多的关注,在他2004年以来发表的70余篇论文中,有50篇被SCI收录,并普遍拥有较高的他引率。他先后荣获“第十四届青年地质科技奖—金锤奖”“黄汲清青年地质科学技术奖”;2017年获国家杰出青年基金项目资助;2019年入选国家百千万人才工程,被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。

谈及今后的研究方向,张拴宏说:“最近几年,我们开始关注全球广泛分布的黑色页岩沉积及其资源、环境意义,尝试运用地球系统科学的思想,将晚前寒武纪‘地球中年期’(距今18亿~8亿年)的地球深部过程、表生环境、生物演化及资源能源紧密结合起来。”“地球中年期黑色页岩沉积厚度大,全球分布面积广,并可能含有丰富的页岩气和其他稀有分散元素等战略性矿产资源。2019年,我们与澳大利亚北领地地质调查局合作,对北澳大利亚麦克阿瑟盆地的黑色页岩钻孔样品进行了调查取样和分析研究,希望有一些新的进展及发现。”张拴宏补充道。

目前,张拴宏带领的地质力学所大地构造与古构造重建团队,正通过对西伯利亚、波罗地、印度、巴西等克拉通的对比深化此前的研究。“2019年,我们新申请了一项国家自然科学基金委国际合作重点项目,将对全球距今18亿~8亿年的大火成岩省及黑色页岩开展研究及对比,以期对晚前寒武纪地质年代表划分提供更多的依据。”

独家稿件声明
本网站内容中注明来源为“中国自然资源报”的所有内容,版权均属本网站所有,任何媒体、网站、个人转载或引用本网站内容,不得对内容原意进行曲解、修改。转载或引用必须注明来源为:“中国自然资源报”。转载本报稿件需经本报授权。违反上述声明者,本报将追究其相关法律责任。

关键词: 科技创新
主管:中华人民共和国自然资源部 主办:中国自然资源报社
ICP备:京ICP备11028287号-4  备案查询   地址:北京市西城区复兴门外大街1号  邮编:100860    报刊征订:010-68047627/7643    邮箱:zrzybtg@126.com