中国地质科学院地质研究所，博士，研究员

专业：构造地质学

研究方向：造山带的变质与变形

杨天南 男 1966年9月出生。

1988年，武汉地质学院，矿床地质学专业，学士学位；

1991年，中国地质大学（北京），构造地质学专业，硕士学位；

2003年，中国科学院地质与地球物理研究所，矿物学、岩石学、矿床学专业，博士学位；

1991年，中国地质科学院地质研究所。

1999年，晋升为副研究员。

2004年，晋升为研究员。

2003年～至今，中国地质科学院地质研究所，研究员。

2004年荣获第四批国土资源部“创新人才工程”百人计画资助。

苏鲁超高压变质带榴辉岩的退变质过程研究。　通过对苏鲁超高压带南、北两个地区典型榴辉岩的详细研究，首次发现两个地区的榴辉岩具有完全不同的退变质特点，研究成果在American Mineralogist以及Journal of Metamorphic Geology上发表：

通过详细的显微结构观察，厘定了荣成榴辉岩退变质过程中的矿物替代关係：Ky?An+Spinel；Omp?Dio+Pl；Grt?Hb+Pl。

通过详细的电子探针矿物成分分析，研究了不同矿物的成分特点及变化规律。运用成分迁移估算手段，计算了上述替代过程涉及的成分迁移（变质反应过程中的物质平衡）。

通过上述资料，详细论证了荣成榴辉岩的退变质矿物反应过程，发现：

1）矿物间发生的反应并不是简单的固-固反应，涉及到複杂的成分交换。

2）在退变质过程中，除了岩石内部矿物间的成分交换外，岩石与围岩间也有明显的成分交换。变质反应在开放体系中发生。

该研究修正了部分有关变质反应的错误认识，不但对了解超高压变质岩的退变质过程有益，对深入理解岩石变质反应机理也有参考意义。

通过详细的显微结构观察，查清了青龙山退变质榴辉岩中两期退变质过程中的矿物替代关係：

1）Ky?Pg；OmpI?OmpII+Pl+Fe-oxide；

2）OmpII?Hb；Grt?Hb（+Fe-oxide）。

通过详细的电子探针矿物成分分析，研究了不同矿物的成分特点及变化规律。运用成分迁移估算手段，计算了上述替代过程涉及的成分迁移（变质反应过程中的物质平衡）。

通过上述资料，详细论证了青龙山榴辉岩的退变质矿物反应过程，发现：

1）该区榴辉岩的退变质结构与产物完全不同于超高压带北部的退变质榴辉岩。

2）该区榴辉岩退变质过程涉及大量流体活动，流体渗滤交代作用在退变质过程中发挥重大作用。

3）退变质作用始终发生在高压环境，其PT轨迹完全不同于北苏鲁地区，没有经历过麻粒岩相退变质。

上述研究结果具有两个重要意义：

（1）苏鲁超高压带南北两段具有完全不同的退变质演化历史，反映两者折返过程的热演化史不同。这一研究结果暗示，苏鲁地块南北两侧超高压岩石的折返机制与过程可能存在差异，仅根据某一局部地区的研究结果试图提出用于全区、甚至整个大别-苏鲁造山带的折返模式是很危险的。如果能够结合详细的变形构造特点研究结果，有望提出合理的折返模型；若如此，则将是对地学理论的一个突破。

（2）这两个榴辉岩体的退变质作用发生在两种完全不同的环境条件下，该研究对于加深对变质过程中矿物反应机理的了解、矿物反应过程中物质成分的迁移变化、流体在其中的作用等均具有参考意义：

荣成榴辉岩发生退变质时的环境为高温（麻粒岩相）、少流体（含水矿物少）。在这种环境条件下，矿物反应的成核速率较高，而元素扩散速率却较低；其结果造成矿物分解较彻底，而各矿物相间的成分差异却能完整地保留下来。这是“扩散控制”（Diffusion Controlled）变质反应的典型特徵。荣成榴辉岩退变质过程中不同矿物的分解机理是不同的，绿辉石向后成合晶的转化是通过类似于“共结分解”（Eutectic-decomposition）的方式实现的，其产生大量富余成分，扩散到石榴石、蓝晶石颗粒边部，引发显微交代反应（Micro-metasomatism）。其后，这两类反应互相促进，造成榴辉岩较彻底地退变质。

青龙山榴辉岩退变质时的环境条件与荣成榴辉岩完全不同，处在低温、高压、富含流体的环境。低温、高压造成矿物反应的成核速率低下，而大量流体的存在使得元素可以快速扩散。其结果造成榴辉岩退变质不彻底，保留大量不平衡结构，甚至连显微尺度的平衡也未达到；但某些矿物（如斜长石）却在露头尺度内成分一致。这是“成核控制”（Nucleation-Controlled）变质反应的典型特徵。

南苏鲁榴辉岩退变质过程有大量流体进入的事实表明，目前对于榴辉岩中异常低的氧同位素比值的解释是值得商榷的。

通过详细的路线地质考察，发现天山中段具有相当複杂的变形构造与历史，糜棱岩广泛发育于中天山地块内，而在南、北天山内较少。组成天山山脉的三个地质单元：北天山火山弧、中天山地块、南天山碰撞楔，具有不同的变形历史。

中天山块体记录了三期变形；而南、北天山块体仅记录一期变形；南天山块体的变形与中天山块体内的第二期变形对应；北天山块体的变形与中天山块体内的第三期变形对应；中天山块体如同一个小型陆核，在晚泥盆纪，南天山从南往北拼贴到中天山块体上；中石炭纪，北天山火山弧从北往南拼贴到中天山块体上。天山造山带于中石炭纪最终形成，并进入陆内演化阶段。

通过厘定三个地质单元的变形历史，结合地层学、岩石学等资料，有望深入了解天山山脉的形成与演化过程，为矿产资源的预测与评价提供基础地质模型。

该项工作目前正在进行之中。

模拟实验及造山带实例研究结果表明，板块俯冲作用，特别是大陆板块间的俯冲碰撞作用往往影响相当大的範围（数百公里以上）。在其上盘形成丰富的变形形迹，可揭示俯冲过程。苏鲁超高压变质带是扬子板块向华北板块之下汇聚俯冲的产物。超高压带的折返致使其上盘整个地壳剖面得以揭露，为研究大陆深俯冲过程的上盘变形特点提供了很好的研究场所。目前的研究多针对超高压带本身，难以对大陆深俯冲过程进行制约。对上盘变形历史与特点的研究正好弥补了上述不足。苏鲁大陆深俯冲带的上盘包括盖层与基底两个部分，其变形特点是不同的。

1、沉积盖层---辽南变形构造研究

在1/50000地质填图的基础上，通过详细的路线地质考察，结合区域地质图分析，发现辽南地区的沉积盖层（青白口系至二叠系）经历两期褶皱叠加变形，形成典型的叠加褶皱构造样式。进一步研究表明，早期褶皱具有NE-SW走向之枢纽，由NW-SE向挤压产生。褶皱紧闭程度由南往北减小，表明地壳缩短量往北变小。鑒于其构造线方向与苏鲁超高压带一致，以及从南往北缩短量减小的事实推断，早期变形由苏鲁大陆深俯冲造成，反映了大陆深俯冲的上盘变形效应。通过该区的研究可以为推导大陆深俯冲过程提供一些制约，同时可以为了解板块汇聚过程中板缘动力学提供研究素材。

上述研究结果具有两个较大突破：

（1）通过应变数估算，发现旅大地区盖层的早期褶皱具有从南往北缩短量明显减小的趋势，据此可以推导出由南往北递减的应变速率场，并进而确定其变形的应力源自其南侧的苏鲁大陆深俯冲。

（2）由于两期褶皱变形，该区形成标準的叠加褶皱构造。但是，叠加褶皱的构造样式从南往北具有明显的变化：南部为新月-蘑菇状，而北部为穹-盆状。该项研究结果表明，在任何变形地区开展构造解析研究时，不能简单地根据构造样式划分变形期次，应该综合考虑变形特点及其变化趋势。

2、基底---古老胶东地块的变形

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