云南哀牢山金矿带大坪韧性剪切带型金矿40Ar-39Ar定年

云南大坪金矿是哀牢山金矿带中最重要的金矿之一,主要赋存在受到强烈韧性剪切和水-岩反应的加里东期闪长岩中,是典型的韧性剪切带控矿型金矿。本文对大坪金矿绢英岩化近矿围岩中的热液绢云母进行了40Ar-39Ar定年,得到其坪年龄为33.76±0.65Ma,相应的反等时线和正等时线年龄分别为33.55±0.74Ma和33.57±0.74Ma,显示大坪属于喜马拉雅早期金矿。这些年龄数据与哀牢山金矿带中广泛出现的喜马拉雅期煌斑岩脉年龄(33～34Ma)非常接近,显示金矿与上地幔部分熔融形成的煌斑岩之间可能存在成因上的联系。喜马拉雅早期,本区在地壳拉张和强烈韧性剪切条件下,Moho面上升,地幔物质部分熔融并上涌,形成大量煌斑岩等基性岩脉,地幔排气形成的深源地幔流体和下地壳脱水形成的富CO2流体混合,沿韧性剪切带上升,并与糜棱岩化的加里东期闪长岩围岩发生水-岩反应,局部发生流体沸腾作用,导致成矿流体物理化学条件的改变和矿石矿物的沉淀,在剪切带脆性构造中形成含金石英脉。     

青藏高原东北缘岩石圈-软流圈边界成像

青藏高原东北缘是研究高原隆升和演化的理想场所,其岩石圈结构记录了高原向外扩展的岩石圈变形行为和演化过程,本研究利用一条跨青藏高原东北缘的宽频带观测剖面(红原-景泰剖面)和部分甘肃、青海区域台网的远震体波波形资料,通过S波接收函数方法获得了青藏高原东北缘的岩石圈-软流圈边界(LAB)图像。结果表明:1)松潘-甘孜地体东北部和西秦岭造山带下方的岩石圈较薄,略向北加厚,其LAB深度为110~130 km,昆仑断层下方无明显岩石圈错断,推测松潘-甘孜地块与西秦岭造山带的岩石圈可能具有亲缘性; 2)祁连地块下方的岩石圈厚度为135~150 km,其中祁连造山带东缘的LAB震相不聚焦,反映复杂的造山带型岩石圈属性; 3)阿拉善地块下方岩石圈略向南加厚, LAB深度为130~150 km,呈向祁连造山带下方汇聚的趋势,但尚未通过海原断裂带; 4)鄂尔多斯地块下方的岩石圈较厚, LAB深度为160~170 km,反映其稳定的克拉通型岩石圈属性。     

中国岩石圈的基本特征

中国及邻区岩石圈结构构造十分复杂,并具有若干明显的特点:中国大陆地壳西厚东薄、南厚北薄,青藏高原地壳平均厚度为60~65 km,最厚达80 km;东部地区一般为30~35 km,南中国海中央海盆平均只有5 km;中国大陆地壳平均厚度为476 km,大大超过全球地壳392 km的平均厚度。中国大陆及邻区岩石圈亦呈西厚东薄、南厚北薄的变化趋势,青藏高原及西北地区岩石圈平均厚度为165 km,塔里木盆地中东部、帕米尔与昌都地区岩石圈厚度可达180~200 km。大兴安岭-太行山-武陵山以东,包括边缘海为岩石圈减薄区,厚度为50~85 km。西部岩石圈、软流圈“层状结构”明显,反映了板块碰撞汇聚的动力学环境;东部岩石圈、软流圈呈“块状镶嵌结构”,岩石圈薄,软流圈厚,反映了地壳拉张、软流圈物质上涌的特点,并在东亚及西太平洋地区85~250 km深处形成一巨型低速异常体。中国东部上、下地壳及地壳、岩石圈地幔之间普遍存在“上老下新”年龄结构。     

现今塔里木克拉通岩石圈厚度分析及机制探讨

塔里木盆地是青藏高原周边稳定的克拉通陆块,在印度板块与欧亚板块碰撞过程中一直保持稳定,盆地内部没有发生强烈的变形,其地壳热状态也同样保持稳定,地温梯度没有明显的变化,以热力学为基础的岩石圈热学厚度约为250km左右,该厚度是热稳态岩石圈的厚度。而最新的地震热学方法的研究成果表明塔里木盆地的岩石圈厚度仅为150km左右,这表明塔里木盆地岩石圈的热结构可能并不是处于稳态状态,其底部正在或已经发生了减薄。本文利用构造热演化方法对塔里木岩石圈减薄的热演化过程进行了定量分析,探讨了塔里木盆地岩石圈减薄可能的三种机制：印度板块与欧亚板块碰撞后青藏高原岩石圈底部的软流圈较塔里木盆地岩石圈底部的软流圈的温度要高,青藏高原的软流圈地幔向塔里木盆地岩石圈底部侵入形成的热扰动使得塔里木盆地岩石圈底部的温度升高;塔里木岩石圈与其下流动的软流圈的摩擦剪切生热导致其岩石圈地幔底部温度升高,使得岩石圈底部发生热侵蚀,从而使得与软流圈接触的岩石圈地幔不断地加入到软流圈地幔;在塔里木盆地岩石圈的下部,青藏高原的岩石圈在该处发生了拆沉,从而诱发的软流圈地幔对流,上升的软流圈地幔流使得岩石圈地幔的温度升高而熔融,成为软流圈地幔。     

中国东部陆壳洋幔型岩石圈及其形成机制

长期以来中国东部岩石圈具有何种特殊性,其类型是否转变,其形成年代与形成机制等问题一直存在着不同意见。通过系统研究中国东部地质、地球化学与地球物理资料,笔者提出中国东部大陆地壳在侏罗纪晚期,受北美板块WSW向强烈的挤压以及特提斯洋朝东北方向张开的共同作用,使东亚大陆地壳发生逆时针转动,以致中国东部陆壳水平滑移到古老的洋壳或洋幔之上。在中国东部,原来的大陆型岩石圈的边部就出现较薄的陆壳洋幔型岩石圈(陆壳厚30~40 km,洋幔厚40~50 km)。幔源包体的资料表明中国东部岩石圈地幔与软流圈是未经扰动或轻微扰动,它们均发生在太古宙或中新元古代,还没有足够的在中、新生代发生扰动的证据。看来造成上述岩石圈结构类型的转换,不大可能是中、新生代大洋板块俯冲作用的直接结果,也不像是深部热地幔上涌或底侵作用的产物。强构造–岩浆活动源区形成于区域性断层与中地壳或莫霍面的构造滑脱的交切带,只有极少数的断层可深达岩石圈底面。中国东部岩石圈的构造滑脱面主要在中地壳或莫霍面,而不是在软流圈。中国东部中新生代强烈的构造-岩浆作用与内生金属成矿作用,正是受此种特殊岩石圈结构的控制而形成的。总之笔者认为:亚洲与中国大陆东部的岩石圈(包括其中的华北地区)在中、新生代并没有发生"克拉通的裂解",而只是岩石圈的类型发生了变化,出现了一种洋陆过渡类型的陆壳洋幔型岩石圈。     

中国东部壳-幔、岩石圈-软流圈之间的相互作用带：特征及转换时限

中国东部中—新生代,下部岩石圈存在壳与幔、岩石圈与软流圈两个相互作用带,它们是重要的岩浆源区,在层圈相互作用中,热和物质的交换及其动力学过程是引起中、新生代岩石圈内部层圈间的厚度调整、岩石圈不均匀减薄以及区域构造-岩浆-成矿作用的重要机理。大陆内部的壳-幔作用有3种类型:地幔来源的底侵熔体与下地壳的作用;下地壳拆沉进入弱化(weakening)了的岩石圈地幔二者发生的作用以及陆-陆碰撞深俯冲带的壳-幔相互作用。它们形成的火山岩组合有一定的差别,但源区都含有地壳组分。岩石圈-软流圈的作用带也是重要的岩浆源区,源区是以软流圈地幔为主,基本不含地壳组分。东部岩石圈的减薄时间大体与出现大规模软流圈来源的玄武岩喷发的时间一致,也与上述两类层圈作用转换的时间一致,大约在100Ma以后。     

哀牢山造山型金成矿系统:复合造山构造演化与成矿作用初探

哀牢山金矿带是我国最重要的喜马拉雅期造山型金矿带,形成于三江特提斯复合造山过程中。论文基于对哀牢山复合造山带区域构造背景、控矿构造系统演化、金成矿期次及其时代的系统研究,从金成矿年代序列、成矿过程构造控制及成矿作用动力学环境三个方面,探讨了复合造山过程中的金矿成矿作用。研究结果表明,哀牢山金矿带发育三期金矿成矿-热事件:早期金成矿作用(61.55～63.09Ma)对应于逆冲推覆构造系统最为发育的时期,与剪切走滑断裂构造的形成同步,显示它们统一受控于印度-亚洲大陆碰撞早期的强烈汇聚挤压构造动力学体制;主期金成矿作用(33.76～36.10Ma)对应于区域挤压构造应力场的相对松弛阶段以及富碱斑岩和剪切走滑断裂构造系统最为发育的时期,受控于印度-亚洲大陆碰撞构造动力学转换体制,并可能受青藏高原物质东向逃逸和软流圈脉动隆起的联合制约,金矿大规模成矿作用与构造动力体制转换过程中的壳幔物质强烈交换与构造变形密切相关;晚期金成矿作用(26.40～30.80Ma)对应于岩石圈伸展作用的发生以及亏损地幔减压熔融产生的板内高钾岩浆岩的就位,受控于印度板块反向旋转拖曳与斜向俯冲回退的综合作用。     

吉林东南部地幔活动与金的成矿作用

地幔活动是岩石圈构造活动的动力学基础,是上地壳发生地质作用——区域变质作用、成岩成矿作用——所需要的深源物质、能量乃至流体的主要来源形式.吉林省东南部地区的麻粒岩相区域变质作用、幔源岩浆的侵入-喷发活动以及深部构造活动等特征表明,该地区曾有太古宙末期和中生代两个地幔活动高峰期.夹皮沟大型金矿田的金矿成矿作用与地幔活动有密切的成因联系.成矿作用主期与地幔活动的高峰期相对应.稳定同位素研究显示成矿物质、成矿热液主要来源于地幔.地幔活动引起携带大量热流体和丰富的成矿元素的幔源物质上侵,并且在下地壳重熔过程中活化、萃取了围岩中成矿物质而形成成矿流体;伴随地幔活动形成的深大断裂构造、大型韧性剪切带不仅是成矿流体运移的通道,而且为成矿物质沉淀提供了有利空间.     

大坪金矿构造矿体空间分布特征与构造控矿规律

大坪金矿是哀牢山造山型金矿的典型代表。矿床明显受到了红河—哀牢山断裂、小新街断裂以及小新街断裂的次级断裂的控制。研究断裂构造与矿体的空间分布特征以及新生代(58 Ma)以来研究区内发生的多次构造动力机制的转变对成矿的影响具有重要的理论价值和找矿意义。新生代以来,印度板块与欧亚板块发生汇聚碰撞,形成NW向的三级断裂构造系统;汇聚过程中,印度板块发生四次旋转方向的转变引发区内构造动力机制的四次转换,构造动力机制的转换与哀牢山造山带的大规模成矿作用具有重要关系,成矿物质主要来源于下地壳或上地幔,受壳—幔相互作用影响。红河—哀牢山断裂控制了区内造山型金矿的分布,小新街断裂是大坪金矿的导矿构造,次级断裂带构成了大坪金矿的容矿构造,断裂带中构造应力引张部位为金矿的矿化富集带。研究成果为大坪金矿成矿机制研究和深部找矿预测提供了重要的依据,对区内其他造山型金矿的研究也具有重要的参考意义。     

滁州火山岩地球化学及其对郯庐断裂带内岩石圈减薄的指示

位于郯庐断裂带张八岭隆起北段上的滁州早白垩世火山岩,属于准铝质、硅过饱和岩石,为一套中酸性的高钾钙碱性系列火山岩,部分样品（129~125Ma）具有类似于埃达克岩的地球化学特征。该套火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素、亏损重稀土元素及高场强元素,并具有类似于EMⅠ型的Sr-Nd-Pb同位素组成。地球化学特征显示该火山岩的岩浆源区属于华北克拉通,早期火山岩（约132Ma）是富集地幔来源岩浆和古老的华北下地壳源区混合的结果;中期和晚期火山岩（129~117Ma）是幔源底侵组分和古老的华北下地壳来源岩浆不同比例混合的产物。由早到晚,滁州火山岩中古老壳源物质比例逐渐增加,源区逐渐变浅,指示软流圈顶面不断抬升、岩石圈内等温面逐渐升高的过程。研究表明,热异常背景下强烈的壳-幔相互作用是该处断裂带内岩浆形成的主要方式,其具体过程是在岩石圈底部持续减薄、软流圈上涌背景下,幔源岩浆底侵而诱发了古老下地壳的部分熔融,从而形成了壳-幔过渡带内混源的岩浆。郯庐断裂带内较浅的岩浆源区、较高的源区熔融程度、强烈而持久的伸展及岩浆活动、强烈的壳-幔相互作用以及现今较薄的岩石圈厚度,都指示郯庐断裂带是华北克拉通东部岩石圈减薄中的强减薄带,在华北克拉通破坏中起着重要的作用。     

岩石圈地幔结构及其对中国大型盆地的演化意义

P_n波是通过莫霍面下方的上地幔顶部的地震波.由于P_n波的速度随温度和物质成分而变化, 以及P_n波各向异性可以反映地幔形变的历史.因此P_n波的速度以及各向异性成为探索岩石圈结构的重要工具.中国岩石圈地幔的P_n速度的特征是很高速的异常区和很低速的异常区呈镶嵌状出现, 反映了地质结构的不均匀性.西部大型盆地(塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木和四川盆地) 具有较高的P_n速度和较弱的各向异性, 反映出这些盆地的岩石圈是冷的和坚硬的, 其变形较小.大面积的华北地区, 在太古代的基底下具有明显的P_n波低速度.研究结果表明与这些地区裂谷、岩石圈减薄和地幔上涌区相一致.P_n波各向异性与在最新(和目前正在进行) 的大规模变形期间, 岩石圈地幔沿NNE向右旋简单剪切相一致.华北的金矿藏以及华北和松辽盆地的石油储藏的位置明显地与该区的低P_n波速度区相吻合, 表明该区金属成矿和油储的形成与中、新生代以来在岩石圈地幔中的热活动, 以及壳幔之间的相互作用过程密切相关.      

Origin of high-velocity anomalies beneath the Siberian craton: A fingerprint of multistage magma underplating since the Neoarchean

Despite the violent eruption of the Siberian Traps at ~ 250 Ma, the Siberian craton has an extremely low heat flow (18–25 mW/m²) and a very thick lithosphere (300–350 km), which makes it an ideal place to study the influence of mantle plumes on the long-term stability of cratons. Compared with seismic velocities of rocks, the lower crust of the Siberian craton is composed mainly of mafic granulites and could be rather heterogeneous in composition. The very high V_p (> 7.2 km/s) in the lowermost crust can be fit by a mixture of garnet granulites, two-pyroxene granulites, and garnet gabbro due to magma underplating. The high-velocity anomaly in the upper mantle (V_p = 8.3-8.6 km/s) can be interpreted by a mixture of eclogites and garnet peridotites. Combined with the study of lower crustal and mantle xenoliths, we recognized multistage magma underplating at the crust-mantle boundary beneath the Siberian craton, including the Neoarchean growth and Paleoproterozoic assembly of the Siberian craton beneath the Markha terrane, the Proterozoic collision along the Sayan-Taimyr suture zone, and the Triassic Siberian Trap event beneath the central Tunguska basin. The Moho becomes a metamorphism boundary of mafic rocks between granulite facies and eclogite facies rather than a chemical boundary that separates the mafic lower crust from the ultramafic upper mantle. Therefore, multistage magma underplating since the Neoarchean will result in a seismic Moho shallower than the petrologic Moho. Such magmatism-induced compositional change and dehydration will increase viscosity of the lithospheric mantle, and finally trigger lithospheric thickening after mantle plume activity. Hence, mantle plumes are not the key factor for craton destruction.     

郯庐断裂带的岩石圈结构及其成因分析

横穿郯庐断裂带的五条地学断面揭示,断裂带两侧地壳结构明显不同,这是平移运动造成不同块体拼合的结果。早白垩世走滑期的岩浆活动,指示当时断裂带切入了壳－幔边界。这表明断裂带在走滑中切穿了整个地壳,莫霍面当时应为平缓的大型拆离面,壳－幔之间发生了显著的失耦。断裂带在晚白垩世－早第三纪的伸展活动中,软流圈进行了强烈的上隆,岩石圈出现了显著的细颈化,属于纯剪切伸展模式。在晚第三纪以来的挤压活动中,浅埋软流圈背景上较高的上地幔温度,使郯庐断裂带成为岩石圈薄弱带,从而发生了较强的逆冲活动和大规模幔源玄武岩浆的喷发。     

地壳与弱化岩石圈地幔的相互作用:以燕山造山带为例

燕山造山带中生代发育4期钙碱性火山活动,它们的源区组成都是受壳幔相互作用的制约,其中髫髻山组和义县组分布广泛,具有代表性．髫髻山组岩性比较单一,地球化学参数变化范围小,岩浆的AFC作用不强烈,源区成分不复杂．依据Kay et al．(1991)的方法,估算了早-中侏罗世燕山地区的地壳厚度为40-45 km.髫髻山组粗安岩是在加厚的地壳 (40-45 km)条件下,源区是含角闪石的石榴石麻粒岩 底侵的基性岩的壳幔过渡带熔融形成．义县组火山岩的源区为下地壳 岩石圈地幔,地幔组分较髫髻山组增加．研究区中生代早期地壳开始加厚,发生下地壳拆沉,进入流变学性质改变了的“弱化的岩石圈地幔”,二者发生作用．岩石圈地幔在中生代晚期受到流体、熔体、地幔矿物中活化的分子水、剪切构造作用,以及温、压条件改变的影响,导致岩石圈地幔发生不均一的局部弱化,为容纳拆沉的下地壳提供了优化场所．推测弱化岩石圈地幔出现于135 Ma以后燕山地区发育的小型拉伸盆地之下,以及对应的小型软流圈底辟体之上．上述模型可以与俯冲带的楔形地幔与俯冲洋壳的相互作用相对比．     

Lower-crust S-wave velocity beneath western Yunnan Province from waveform inversion of dense seismic observations

We use teleseismic body waveforms to explore S-wave layered velocity structures beneath 30 portable digital seismic stations deployed around western Yunnan Province. Results show that the Moho depth in this region is ∼40 km and decreases in general from north to south, consistent with previous geophysical studies. Associated with this lateral variation of the Moho depth, the lower crust above the Moho discontinuity has a 15–25 km thick zone with an S-wave velocity lower than that of the upper crust. This lower velocity zone might be interpreted as a lower crust weak channel, which may mechanically partially decouple the upper-crust deformation from the underlying mantle. Thus, the inverted S-wave velocity structure could provide new evidence for the lateral flow of lower crust in the build-up of the south-eastern Tibetan plateau.     

Lithospheric structure of the North China Craton: Integrated gravity,geoid and topography data

The lithospheric structure of ancient cratons provides important constraints on models relating to tectonic evolution and mantle dynamics. Here we present the 3D lithospheric structure of the North China Craton (NCC) from a joint inversion of gravity, geoid and topography data. The NCC records a prolonged history of Archean and Paleoproterozoic accretion of crustal blocks through subduction and collision building the cratonic architecture, which was subsequently differentially destroyed during Mesozoic through extensive magmatism. The thermal structure obtained in our study is considered to define the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) of the NCC, and reflects the density variations within the mantle lithosphere. Employing the Moho depths from deep seismic sounding profiles for the inversion, and based on repeated computations using different parameters, we estimate the Moho depth, LAB depth and average crustal density of the craton. The Moho depth varies from 28 to 50 km and the LAB depth varies from 105 to 205 km. The LAB and Moho show concordant thinning from West to East of the NCC. The average crustal density is 2870 kg m^− 3 in the western part of the NCC, higher than that in the eastern part (2750 kg m^− 3). The results of joint inversion in our study yielded LAB depth and lithospheric thinning features similar to those estimated from thermal and seismic studies, although our results show different depth and variations in the thickness. The lithosphere gently thins from 145 to 105 km in the eastern NCC, where as the thinning is much less pronounced in the western NCC with average depth of about 175 km. The joint inversion results in this study provide another perspective on the lithospheric structure from the density properties and corresponding geophysical responses in an ancient craton.     

中国西部及邻区岩石圈热状态与流变学强度特征

根据均衡原理制约的地热计算得到中国西部及邻区岩石圈的温度分布状态,以40、100km和莫霍面深度等温线图的形式表示,同时计算了以1 350℃等温面深度表示的中国西部及邻区的热岩石圈厚度。结果显示:中国大陆西北部地区、哈萨克斯坦东部地区以及上扬子地块、蒙古中西部地区和青藏高原中部的深部地温较低,青藏高原北部、东部以及天山褶皱带中部的深部地温高。在中国西部及邻区范围内,岩石圈厚度在180km以上的地区包括准噶尔盆地,塔里木盆地核心部位,西藏东部、中部以及祁连山地区。上扬子地块(四川盆地)岩石圈厚度为160km或更多,蒙古中西部地区以及哈萨克斯坦东部地区的岩石圈厚度为140～180km。青藏高原东部边缘和藏北地区以及天山中部吉尔吉斯伊塞克湖地区的岩石圈厚度较薄(<140km)。地热计算得到的结果与地震层析成像研究结果之间相互吻合。采用湿的上地幔流变学模型的计算结果表明,青藏高原及其东部边缘、天山褶皱带中部和蒙古中西部地区的岩石圈流变学强度模型为"奶油蛋糕(crèmebrlée)"型,其强度剖面显示强地壳而弱地幔的特点;上扬子地块(四川盆地)、准噶尔盆地、塔里木盆地和哈萨克斯坦东部地区岩石圈流变学强度模型为"果冻三明治(jelly sandwich)"型。     

南海北部洋-陆过渡带深部结构与岩石圈破裂过程

洋-陆过渡带是理解大陆岩石圈破裂和海底初始扩张的关键位置,但是在南海北部地区仍然存在关于相关地质过程的诸多疑问.通过近年开展的国际大洋发现计划航次以及深部地质地球物理探测,取得以下4个方面的认识.（1）南海北部的洋-陆边界一般与自由空间重力异常的正-负值过渡位置对应,而更加准确地限定需要结合反射、折射地震资料.稳定大洋岩石圈生成与大陆岩石圈最终破裂之间的洋-陆过渡边界的位置比以往认为的还应往深海盆方向移动.（2）洋-陆过渡带代表了远端带构造作用减弱和岩浆作用逐渐增强的区域.陆坡地壳发育扩张后岩浆底侵、洋-陆过渡带发育同破裂期岩浆喷出结构和侵入反射体.（3）在中生代的古俯冲带弧前区域,新生代的断裂沿着早期的构造开始活动,岩石圈多处发生强烈的共轭韧性剪切作用.随着大陆岩石圈的进一步拉伸减薄,部分靠陆一侧的裂谷中心停止张裂,成为夭折裂谷,以台西南盆地南部凹陷、白云凹陷、西沙海槽为代表,而南海陆缘异常伸展和最终破裂的地方集中在南侧裂谷中心.夭折裂谷下亦发现地幔蛇纹石化,进一步反映了较弱的同破裂岩浆活动.（4）南海初始洋壳的增生沿着大陆边缘走向具有显著的变化,南海东北部洋-陆过渡带下伏地幔明显抬升和部分蛇纹石化,地震纵、横波速度以及折射波衰减特征都支持此观点,反映南海东北部是一个贫岩浆型大陆边缘.未来,南海北部洋-陆过渡带有望成为南海“莫霍钻”的理想备选钻探区.