滇东南八布早二叠世含火山岩屑砂岩指示古特提斯洋俯冲

滇东南八布基性/超基性岩体被认为代表洋壳残片,与越北Song Hien构造带内的蛇绿岩体共同构成八布-Song Hien古特提斯缝合带的重要岩石记录,是认识华南西南缘古特提斯构造演化的重要窗口.环绕八布基性/超基性岩体分布大面积碎屑岩系,内夹有硅质岩序列,长期以来被认为是三叠纪浊流沉积,但缺少确切的古生物化石和放射性年代学证据.为确定这套碎屑岩的沉积时代和物质来源,对紧邻八布岩体的龙林西含火山岩屑砂砾岩进行LA-ICPMS碎屑锆石U-Pb同位素和微量元素分析.结果显示,碎屑锆石年龄谱与华南西南缘的二叠系-三叠系年龄谱明显不同,但与Song Hien构造带晚二叠世砂岩和哀牢山带绿春二叠纪砂岩年龄谱相似.最年轻锆石年龄组约为285Ma,在微量元素组成上与弧/造山型岩浆结晶锆石一致,对应于安山质-流纹质火山岩屑,指示早二叠世火山岩浆活动.结合碎屑锆石年龄谱的对比分析和八布村东硅质岩序列的新发现,结果表明八布碎屑岩的沉积时代应为早二叠世,而非中三叠世,其早二叠世火山岩源区与八布-Song Hien古特提斯洋俯冲有关.      

俯冲工厂和大陆物质的俯冲再循环研究

板块的俯冲系统可以比拟为一个工厂。再循环研究强调对俯冲物质各种组分的行为、去向的追踪和定量分析。沉积物俯冲和俯冲侵蚀作用导致陆壳物质返回地幔,初步估算表明,大陆物质返回地幔的速率与岩浆活动导致陆壳生长的速率在数量上大体相当,晚近时期陆壳的净增长速率可能近于零。大洋岛玄武岩地化特征上的多样性提示,沉入下地幔的板片可能从深部卷入地幔柱的源区。俯冲再循环过程对地壳、地幔的动力学和演化产生深刻影响。     

古南海俯冲过程:婆罗洲晚白垩世-渐新世地层沉积记录

古南海的俯冲消亡是深入揭示南海扩张机制和重塑东南亚中新生代构造演化的关键,然而目前对于古南海的俯冲过程仍存在诸多争议。马来西亚婆罗洲出露完整的晚白垩世-渐新世沉积地层,是研究古南海构造演化的重要窗口。本文通过碎屑矿物组成、元素地球化学及Nd同位素分析,对婆罗洲晚白垩世-渐新世地层沉积物来源进行示踪,反演区域古地理格局及构造演化。结果显示,晚白垩世-古新世Rajang群沉积物主要来源于古太平洋俯冲形成的岩浆岩带,马来半岛与印支陆块南缘对古新世-晚渐新世地层沉积贡献明显增加,暗示古太平洋板块俯冲的影响持续到早古新世(～60 Ma)。晚始新世,随着澳大利亚板块持续向北漂移,婆罗洲逆时针旋转引起残余海盆剪刀式闭合。～37Ma,曾母陆块与婆罗洲碰撞, Rajang群抬升剥蚀。渐新世,古南海在婆罗洲东北部沙巴开始俯冲,对应于南海的打开。古南海自西向东斜向俯冲消亡,婆罗洲的逆时针旋转与沿卢帕尔线的走滑使Rajang群与Kuching超级群叠置。     

南海东部马尼拉俯冲带的地壳结构和俯冲过程

全球汇聚板块边缘是产生8级以上大地震和破坏性海啸的地方,一直以来是全球科学家关注的焦点和热点区域。马尼拉俯冲带位于南海东部,也是许多地震、海啸和活火山活跃的区域。本文依据以往穿过马尼拉俯冲带的多条多道反射地震测线和海底地震仪剖面数据,分析了马尼拉俯冲带海沟沉积物充填厚度变化、增生楔宽度变化、海底变形特征以及地壳速度结构变化,提出马尼拉俯冲带具有明显的分段特征,分为北吕宋区段、海山链区段和南部西吕宋区段。不同区段的俯冲过程明显不同,提出俯冲增生和俯冲剥蚀(构造剥蚀)两种机制分别控制了该俯冲带的南、北区段。北段主要受到俯冲增生机制的控制,在海沟和弧前盆地之间形成巨大的增生楔构造,在南海北部大陆边缘10~15km厚的减薄陆壳不断俯冲作用下,引起许多与俯冲有关的地震活动和构造变形。南段海山链区段海底地形复杂和粗糙,在俯冲增生、剥蚀或构造剥蚀的联合控制下,5~6km厚大洋板块不断俯冲形成较小的增生楔结构,部分沉积物可能随着板块的俯冲被拖曳到板块边界的深部。     

滇西吉岔阿拉斯加型辉长岩SHRIMP测年：早二叠世俯冲事件的证据

阿拉斯加型镁铁-超镁铁岩形成于会聚板块边缘的构造背景,是岛弧环境下高地壳层位的产物。本文应用SHRIMP方法对滇西吉岔阿拉斯加型辉长岩进行了U-Pb年龄测定,表明吉岔辉长岩形成于280±6Ma(2σ)。这一年龄记录了滇西地区与古特提斯俯冲有关的岛弧岩浆活动的时代,说明滇西存在早二叠世的古特提斯俯冲事件。     

西昆仑东段苏巴什洋向北俯冲:来自早—中二叠世火山岩的证据

西昆仑东段苏巴什蛇绿构造混杂岩带南侧卡拉勒塔什群以大面积分布的酸性和中基性火山岩为特征,本次对卡拉勒塔什群弧火山岩代表性的岩石组合进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学及锆石Lu-Hf同位素研究。研究结果表明,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得酸性晶屑凝灰岩、蚀变玄武岩~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为(284.2±1.6) Ma和(262.6±2.0) Ma,表明研究区卡拉勒塔什群火山岩形成于早—中二叠世。卡拉勒塔什群火山岩具有富铝、钠、铁,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba和亏损高场强元素Sr、Ta、Nb、Ti的地球化学特征。其中,基性火山岩属钙碱性-拉斑玄武岩系列,岩石稀土元素配分模式接近大洋拉斑玄武岩,Nd/Th和La/Nb比值为8.91～13.76和0.39～2.28,Lu-Hf同位素ε_(Hf)(t)值为-0.15～4.95,表现为地幔物质来源,但加入了地壳组分。酸性火山岩属于钙碱性系列,相对亏损P和Zr元素,Nd/Th和La/Nb比值为1.92～4.10和2.52～3.39,Lu-Hf同位素ε_(Hf)(t)值分别为0.94～3.78和8.26～12.45,二阶段模式年龄分别为1.07～1.25 Ga、0.51～0.78 Ga,表明酸性火山岩物质来源为古老地壳和新生地壳物质重熔后的混合物。卡拉勒塔什群总体地球化学特征表现为岛弧环境。卡拉勒塔什群岛弧火山岩与北侧苏巴什蛇绿构造混杂岩带在形成时代、空间分布以及基性岩地球化学特征均表现成对关系,与苏巴什蛇绿构造混杂岩带内发育的硫磺达坂砂岩组深水复理石建造共同构成造山带沟-弧-盆体系,表明苏巴什洋盆由南向北的俯冲极性,说明苏巴什蛇绿构造混杂岩形成于岛弧偏向于海沟的弧前盆地构造背景。     

西藏冈底斯带东段尼木地区中二叠世和晚三叠世基性岩浆作用及其对新特提斯洋初始俯冲的约束

野外地质调查和SHRIMP锆石U-Pb年代学研究发现，藏南冈底斯带尼木地区出露有规模较大、原岩形成于中二叠世(～266Ma)和晚三叠世(220～219Ma)的变质基性岩，而晚三叠世变质基性岩中还存在～2.5Ga的捕获锆石。全岩地球化学分析显示，两期基性岩具有相似的地球化学特征，即：(1)相对富集轻稀土元素，亏损重稀土元素和高场强元素；(2)比较一致的Sr和Nd同位素比值(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(t)=0.703225～0.703664,ε_Nd(t)=6.51～6.81)。结合拉萨地块东南缘已发表的三叠纪中-基性岩地球化学数据，发现尼木中二叠世和晚三叠世基性岩皆形成于陆缘弧环境，岩浆来源于尖晶石橄榄岩地幔2.5%～4%的部分熔融，并经历了一定程度的地壳混染。对比拉萨地块西南缘与东南缘二叠纪-三叠纪俯冲相关的岩浆记录，推断新特提斯洋向拉萨地块下的初始俯冲作用具有穿时性，东段俯冲作用在～266Ma已经开启，西段则发生在255～214Ma之间。     

俯冲带的岩浆成因

地幔的楔状岩体和俯冲的岩石圈是改造地壳和上地幔的重要组成部分。尽管火山弧和弧后的岩浆作用不足于行星熔化物的5％,但是这些岩浆作用在地壳和地幔演化中占绝对优势。相反地,大部分俯冲带水和沉积物通过这些地带返回到深地幔中。虽然人们一致认为岛弧岩浆在地幔楔状岩体中占95％的优势(侵人厚地壳的地幔楔     

柴北缘赛什腾中二叠世辉长岩成因及其对宗务隆洋盆俯冲时限的制约

对侵位于柴北缘构造带西段达肯大坂岩群中的赛什腾钙碱性系列辉长岩进行了地球化学、年代学研究，结果显示，该辉长岩具有低SiO₂、高Al₂O₃、富MgO及FeO^T、贫ALK的特征，且富集LILE元素、亏损HFSE元素，稀土元素配分曲线整体表现为轻稀土元素相对富集、重稀土元素平坦且呈右倾型配分模式，并且低Zr和Zr/Y，指示赛什腾辉长岩形成于活动大陆边缘岛弧环境。锆石LA-ICP-MS U-Pb结晶年龄为271±3 Ma。赛什腾辉长岩原岩岩浆是地幔尖晶石二辉橄榄岩部分熔融的产物，在演化过程中经历了弱的斜长石以及较为明显的单斜辉石的分离结晶作用，并在上升侵位过程中遭受了弱的中上地壳的同化混染作用。结合区域构造演化史以及同时代岩浆岩的年代学和地球化学特征，认为赛什腾辉长岩是中二叠世早期宗务隆洋壳向欧龙布鲁克地块南向俯冲的产物，且宗务隆构造带西段俯冲-碰撞事件明显早于东段，而东西两段俯冲-碰撞时限的差异表明宗务隆洋盆存在西早东晚的"剪刀式闭合"的可能。     

俯冲板块的动力学性质对平板俯冲的影响：数值模拟

平板俯冲是地球上一种独特的俯冲模式,主要发生在南美洲地区,与该地区的地震、火山等构造地质现象有着密切联系。平板俯冲的形成机制和影响因素仍然需要进一步地研究。文章通过数值模拟的方法,研究了俯冲板块的动力学性质对于平俯冲板片形态的影响。模拟实验结果表明,俯冲板块的厚度和密度差（与地幔）对平板俯冲的形成有着决定性的影响。合适的俯冲板块厚度（70 km 左右）有利于在俯冲过程中形成平板片。厚度较大的板片难以发生弯曲,阻碍了平板片的形成。俯冲板块与地幔的密度差越小,越容易形成平板俯冲,平板片的长度也越长。俯冲板片的密度差太大也不利于形成平板片。此外,高粘度的俯冲板块容易形成平板俯冲,俯冲板块的粘度与形成的平板片的长度也成正比。研究还发现,平板俯冲的形成伴随着海沟后撤速率的减小。参考模型重现了智利中部平板俯冲的形态,为研究该地区的平板俯冲机制提供了新认识。     

俯冲作用与火山带

考察俯冲带岩浆生成的模式,随着有关与俯冲作用伴生的火山带喷发物的新的事实和实验结果的相继出现近年来正逐渐脱离其空想性。本文根据最近研究成果展示岩浆生成的更为具体的模式。观察地球上同时代火山岩分布时,多数呈带状或链状排列。这种带状排列从大规模到小规模者均可见到。就新生代火山而言,大规模者有环太平洋火山带,中等规模者有印度尼西亚直到缅甸的火山带以及地中海地区到高加索的火山带等。仅就日本列岛的情况来说,也可     

大陆俯冲化学地球动力学

碰撞造山带陆壳岩石中柯石英和金刚石的发现证明在碰撞造山过程中,一侧陆壳可俯冲到地幔深度。在这一俯冲过程中,随着温度、压力的升高,俯冲陆壳岩石必然会发生一系列地球化学变化,并会与周围的地幔物质发生不同形式和程度的相互作用。认识这些地球化学变化及相互作用,并以此制约大陆壳俯冲的动力学过程是陆壳俯冲化学地球动力学的主要研究内容和目标。文中以大别山陆壳俯冲为例,总结了陆壳俯冲化学地球动力学研究的主要进展。已有的研究表明在大别山造山带,扬子陆块是在二叠纪末—三叠纪初开始向华北陆块下俯冲,并在２３０～２１８Ｍａ达到峰期超高压变质作用。该俯冲板块可能在２００～１９０Ｍａ断离,从而使陆壳俯冲终止。伴有超高压变质作用的陆壳深俯冲作用可能仅在两个较大陆块碰撞时才发生。超高压岩石的折返至少经历了两次快速抬升。最初一次是在陆壳俯冲时期（２２８～２１０Ｍａ）,超高压岩石由逆冲构造推至中地壳并构造就位于角闪岩相围岩中;第二次是在俯冲板块断离之后（２００～１９０Ｍａ）由浮力推动超高压岩石与其围岩一起快速抬升。在俯冲过程中,俯冲陆壳可以析出流体交代改造上覆楔形地幔。该富集地幔在俯冲陆壳断离之后可发生部分熔融,产生具有Ｎｂ,Ｚｒ,Ｔｉ亏损及?     

俯冲带部分熔融

俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。     

大陆俯冲化学地球动力学

详细介绍了本世纪６０年代以来高温高压条件下岩石弹性波速度测量的发展历史,重点介绍了高温高压条件下岩石弹性波速测量的基本原理和有代表性的三个研究小组（德国Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ａｌｂｒｅｃｈｔｓ大学Ｋｅｒｎ领导的研究小组,美国威斯康星大学Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ领导的研究小组,中国科学院地球化学研究所谢鸿森领导的研究小组）采用的实验方法,举例说明了高温高压条件下岩石弹性波速测量在推测深部地质过程和构筑区域岩石圈结构及物质组成模型方面的应用。     

俯冲带榴辉岩的变形作用及其对俯冲-折返过程的意义

榴辉岩是大洋和大陆俯冲带的重要岩石类型,在研究俯冲带的形成过程、热结构、壳幔相互作用等方面有重要意义。通过对天然和实验样品中石榴子石、绿辉石等矿物的变形特征、变形机制、变形的影响因素等的综合分析,系统总结了高压变质带中榴辉岩矿物显微和超微变形研究的进展,探讨了榴辉岩的变形特征在恢复俯冲与折返过程研究中的意义及一些尚待解决的一些问题。     

内蒙古梅劳特乌拉蛇绿岩中早二叠世高镁闪长岩的发现及洋内俯冲作用

内蒙古梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩中,新发现了早二叠世巴嘎哈尔高镁闪长岩。该闪长岩位于贺根山缝合带内。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,巴嘎哈尔闪长岩的侵位年龄为(282±2)Ma,其形成时代为早二叠世。该岩石高镁,MgO含量5.00%~10.94%,Mg#值54~74;SiO_2含量53.52%~58.64%,Al_2O_3含量13.48%~14.98%,Na_2O含量1.36%~3.59%;贫钾,K_2O含量0.48%~1.61%;贫TiO_2(0.28%~0.76%)和P_2O_5(0.080%~0.160%);富Cr(75.00×10~(-6)~555.90×10~(-6))和Ni(26.20×10~(-6)~228.40×10~(-6));富集K、Rb和Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti和P等高场强元素;稀土元素总量较低(25.16×10~(-6)~83.57×10~(-6)),稀土曲线为略右倾的平坦型。该岩石具有高镁闪长岩的地球化学特征,与赞岐岩相类似,属于俯冲带岛弧型岩浆岩。结合其与梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩中玻安岩和埃达克岩的岩石组合时空分布特征,表明古亚洲洋贺根山洋盆在早二叠世可能仍然处于大洋俯冲消减状态。该高镁闪长岩可能为俯冲洋壳+俯冲深积物来源的硅质熔体交代上覆地幔楔使其部分熔融的产物。     

西昆仑东段苏巴什洋向北俯冲:来自早—中二叠世火山岩的证据

西昆仑东段苏巴什蛇绿构造混杂岩带南侧卡拉勒塔什群以大面积分布的酸性和中基性火山岩为特征,本次对卡拉勒塔什群弧火山岩代表性的岩石组合进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学及锆石Lu-Hf同位素研究。研究结果表明,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得酸性晶屑凝灰岩、蚀变玄武岩²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(284.2±1.6) Ma和(262.6±2.0) Ma,表明研究区卡拉勒塔什群火山岩形成于早—中二叠世。卡拉勒塔什群火山岩具有富铝、钠、铁,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba和亏损高场强元素Sr、Ta、Nb、Ti的地球化学特征。其中,基性火山岩属钙碱性-拉斑玄武岩系列,岩石稀土元素配分模式接近大洋拉斑玄武岩,Nd/Th和La/Nb比值为8.91~13.76和0.39~2.28,Lu-Hf同位素ε_Hf(t)值为-0.15~4.95,表现为地幔物质来源,但加入了地壳组分。酸性火山岩属于钙碱性系列,相对亏损P和Zr元素,Nd/Th和La/Nb比值为1.92~4.10和2.52~3.39,Lu-Hf同位素ε_Hf(t)值分别为0.94~3.78和8.26~12.45,二阶段模式年龄分别为1.07~1.25 Ga、0.51~0.78 Ga,表明酸性火山岩物质来源为古老地壳和新生地壳物质重熔后的混合物。卡拉勒塔什群总体地球化学特征表现为岛弧环境。卡拉勒塔什群岛弧火山岩与北侧苏巴什蛇绿构造混杂岩带在形成时代、空间分布以及基性岩地球化学特征均表现成对关系,与苏巴什蛇绿构造混杂岩带内发育的硫磺达坂砂岩组深水复理石建造共同构成造山带沟-弧-盆体系,表明苏巴什洋盆由南向北的俯冲极性,说明苏巴什蛇绿构造混杂岩形成于岛弧偏向于海沟的弧前盆地构造背景。     

内蒙古梅劳特乌拉蛇绿岩中早二叠世埃达克岩与古亚洲洋东段洋内俯冲

贺根山缝合带东部晚石炭世梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩中的埃达克岩,岩性为安山岩和英安岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,埃达克岩的形成时间为294.1±2.2 Ma,时代为早二叠世。地球化学特征显示,该埃达克岩属于低钾拉斑系列和中钾钙碱性岩石,具有高硅(Si O_2=64.12%～69.12%)、高铝(Al_2O_3=16.05%～18.59%)、富钠贫钾(Na_2O=5.08%～6.80%,K_2O=0.70%～1.22%,Na_2O/K_2O=4.50～7.26)、高Sr (291.22×10~(-6)～762.20×10~(-6)),低Yb (0.74×10~(-6)～1.28×10~(-6))、低Y(7.33×10~(-6)～12.74×10~(-6))等特征。相对富集大离子亲石元素(如K、Rb和Sr),亏损高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Ti和P),稀土元素总量较低(40.97×10~(-6)～108.69×10~(-6)),贫重稀土元素,无明显的负Eu异常,为典型的埃达克岩。梅劳特乌拉埃达克岩形成于俯冲带岛弧环境,可能为俯冲洋壳部分熔融而形成的埃达克质熔体,经俯冲带上升过程中与地幔楔橄榄岩发生相互作用而形成。埃达克岩和梅劳特乌拉蛇绿岩(308 Ma)的蛇纹石化方辉橄榄岩、层状-块状辉长岩、枕状拉斑玄武岩、玻安岩、富Nb玄武岩和高镁安山岩等构成洋内初始俯冲作用形成的较丰富且完整的岩石组合序列。研究结果表明,晚石炭世—早二叠世古亚洲洋东段开启了洋内初始俯冲作用。     

东昆仑东段原特提斯洋俯冲的岩浆响应:来自晚震旦世锆石U-Pb年龄的证据

东昆仑造山带新元古代岩浆岩的研究对原特提斯洋的演化具有重要意义.选取东昆仑造山带东段可可沙地区晚震旦世敦德沙尔郭勒角闪二长岩为研究对象,运用锆石U-Pb年代学方法,结合已有的区域地质资料,为新元古代晚期-早古生代的"泛非造山运动"及东昆仑弧后盆地拉张裂解及原特提斯洋俯冲消减时限提供约束.敦德沙尔郭勒角闪二长岩岩石学和岩石地球化学特征显示其具有钾质碱性岩的特征,样品11029/8中所挑锆石均具有岩浆韵律环带,具有较高Th/U比值（0.21~0.41）,为岩浆成因锆石.LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为544.8±7.8 Ma（MSWD=5.7）,属于震旦纪晚期或寒武纪早期.敦德沙尔郭勒角闪二长岩是原特提斯洋向北俯冲的产物.      

俯冲带的锂同位素特征

近年来,由于分析手段的不断改进,锂同位素的精确测试才得以实现。锂以其分馏大、中度不相容、易随流体迁移、地表环境与地幔锂同位素特征差异明显等优势,被认为是极具潜力的示踪元素。目前,锂同位素在壳幔物质循环、风化作用、岩浆作用、流体(热液)活动等方面研究中已得到广泛的应用,其中又以俯冲带锂同位素的研究程度最高。本文主要从锂同位素分馏机理、俯冲带锂的行为特征、岛弧岩浆的锂同位素研究以及深俯冲作用过程中锂的行为等方面总结了当前国内外锂同位素的研究进展。