鄂尔多斯盆地中-新生代岩石圈厚度演化——来自地热学的证据

盆地热历史可以为揭示深部动力学过程提供时间和空间上的连续信息. 本文利用镜质体反射率古温标模拟了鄂尔多斯盆地从东到西7口典型井的热历史, 并在此基础上计算了盆地中生代晚期、古近纪初期以及现今的"热"岩石圈厚度. 结果显示, 鄂尔多斯盆地在早白垩世末期经历了一次热流高峰, 热流值为73~78 mW/m², 此后的热流值一直降低至今,现今的平均值61.8 mW/m²; 早白垩世末期盆地"热"岩石圈厚度也经历了一次减薄高峰, 平均"热"岩石圈厚度为65 km左右, 此后逐渐增厚至现今的125 km左右. 鄂尔多斯盆地现今"热"岩石圈厚度中等, 早古生代200 km的厚岩石圈已不存在; 早白垩世末期是其地质发展历史的一个重大变革期, 此时"热"岩石圈厚度发生减薄, 深部构造活动强烈导致浅部盆地抬升剥蚀剧烈, 周缘岩浆活动强烈, 多种能源矿产形成, 这与华北克拉通东部构造转折的时间以及华北克拉通破坏的高峰时限具有一致性.     

U-Th-K放射成因热对花岗岩冷却-结晶过程影响的计算及地质意义

花岗岩的放射性元素(U, Th, ^{40K)含量比玄武岩等基性-超基性岩高1~2数量级, 其产生的放射成因热对花岗岩冷却-结晶时间有较大影响. 推导出放射成因热使花岗岩熔体的冷却-结晶过程延长时间(tA)的计算公式. 采用该公式对湘南金鸡岭岩体二长花岗岩(U=5.31×10-6, Th=23.1×10-6, K₂O=4.55%)进行的模拟计算得出, 在二长花岗岩熔体冷却-结晶期间积累的放射成因热将使结晶过程延长的时间尺度(t_A) 大于二长花岗岩熔体从初始温度(T_m)冷却到结晶温度(T_c)所需时间尺度(t_col) (t_A=1.4 t_col). 这表明, 花岗岩熔体中产生的放射成因热是影响其冷却-结晶过程的一个重要因素, 也是造成中生代-新生代花岗岩基的结晶年龄与其侵位年龄不一致, 产生较大的侵位—结晶时差的热动力学原因之一.}     

济阳坳陷岩石圈热-流变学结构及其地球动力学意义

利用该区油气勘探积累的大量地温资料和岩石热物性参数, 结合地热学方法, 给出了该区的深部地热状态. 在此基础上, 利用流变学模拟进一步给出了相应的岩石圈流变剖面. 结果表明, 沉积盖层底面温度在129~298℃之间, 基底热流为54.3~60.5 mW/m²; 上地壳底部温度为406~436℃, 相应热流为47.7~52.6 mW/m²; 中地壳底部温度为537~572℃, 热流为41.3~46.3 mW/m²; 莫霍面温度为669~721℃, 地幔热流为38.1~43.1 mW/m², 热岩石圈厚度为71~90 km. 上述热状态参数与地壳厚度以及地表热流等因素密切相关, 地表热流越高, 则相应的深部温度和热流也越高, 热岩石圈厚度也越薄. 济阳坳陷较高的热状态与新生代期间太平洋板块向欧亚板块俯冲的弧后扩张动力学背景密切相关. 岩石圈纵向流变分层现象明显: 上、中地壳基本为脆性, 而中地壳底部及下地壳几乎均为韧性层, 壳下岩石圈为韧性. 此外, 也存在横向变化, 各凹陷岩石圈总强度不一. 济阳坳陷岩石圈总强度为1.52 × 10¹² ~ 2.16 × 10¹² N/m, 岩石圈有效弹性厚度Te约为24 km, 与力学强地壳(MSC)厚度基本一致. 太平洋板块俯冲过程中深部地壳矿物的脱水以及地幔楔热物质的上涌, 在地壳底部产生部分熔融, 并引发岩浆的底侵和向上侵入. 这一地球动力学过程可能是华北及东部地区下地壳的粘度降低、从而发生韧性流动的原因. 济阳坳陷岩石圈的上地壳脆性断裂变形和中下地壳的韧性流动这一分层变形特征决定了济阳坳陷新生代以来的成盆动力学机制.     

中扬子江汉平原簰洲湾地区中、新生代构造-热演化史

本文综合运用磷灰石-锆石裂变径迹和（U-Th）/He、镜质体反射率及盆地模拟等手段,深入细致地探讨了中扬子江汉平原簰洲湾地区中、新生代构造-热史演化过程.研究结果表明,研究区中-新生代大规模构造抬升剥蚀、地层冷却事件始于早白垩世（140-130 Ma）;大规模抬升冷却过程主要发生在早白垩世中后期至晚白垩世.研究区虽然可能存在一定厚度的晚白垩世-古近纪地层沉积,总体沉积规模相对较小.综合分析认为,区内应该存在较大厚度的中侏罗统或/和上侏罗统乃至早白垩世地层的沉积;而现今残存中生代中、上侏罗统地层相对较薄,主要是由于后期持续构造抬升剥蚀造成的,估计总剥蚀厚度约4300 m左右.区内中生代地层在早白垩世达到最大古地温,而不是在古近纪沉积末期;上三叠统地层最大古地温在170~190℃之间.热史分析结果表明,区内古生代古热流相对稳定,平均热流在53.64 mW·m^-2;早侏罗世末期古热流开始降低,在早白垩世初期古热流约为48.38 mW·m^-2.     

华北克拉通热结构差异性特征及其意义

华北克拉通破坏存在空间上的差异性,至今其内在的动力学机制仍存在较大的争议,这种差异性在岩石圈热结构上必然有所表现.广义上岩石圈热结构包括热流结构、温度场结构和热岩石圈厚度,是揭示岩石圈演化及其内在动力学过程的重要基础.基于二维地震剖面和大地热流数据,建立二维稳态热传导有限元模型,对华北克拉通东部岩石圈热结构进行模拟计算并与西部进行对比分析,在此基础上对比热岩石圈与地震岩石圈厚度差异的变化.结果显示,华北克拉通东、西部岩石圈热结构有着较为明显的差异,地幔热流值波动范围分别在24~44/20.5~24.5mW·m~(-2),壳幔比1.61~0.70/1.84~1.51,以1300℃等温线计算得到的热岩石圈厚度变化范围在75~139km/128~162km.华北克拉通东部相对西部有着较高的深部地幔热流值和较小的地震/热岩石圈厚度差异,这可能意味着东部软流圈地幔有效黏度相比西部低,估算差异可达2~3个数量级.     

华北东部中生代构造体制转折的关键时限

华北东部中生代构造体制发生了以挤压为主到以伸展为主的转变, 形成北北东向的盆岭格局, 岩石圈快速减薄, 岩浆作用活跃, 引发了爆发式成矿. 确定中生代构造体制转折的时限是理解构造转折机制的核心问题之一. 报道了多方面研究的最新成果. 重点对包括华北陆块南北缘、燕山、胶东等典型地区的构造分析确定了由挤压构造到伸展构造的峰期; 东部沉积盆地热史恢复结果判明华北东部中、新生代岩石圈厚度的变化和热体制的变更转换的时代; 盆地分析揭示了中生代-新生代时期华北东部盆地由挤压挠曲型到伸展断陷型的转变期; 通过火山岩喷发、与伸展构造有关的花岗岩类的形成, 克拉通内部和边缘的金矿爆发成矿期, 以及通过火山岩中的下地壳包体研究等限定了岩石圈减薄和壳幔置换的峰期. 以上研究结论一致, 即华北东部构造体制转折的峰期时限起于约150~140 Ma, 结束于约110~100 Ma, 峰值是120 Ma.     

南岭东段中生代强过铝花岗岩成因及其大地构造意义

南岭东段中生代强过铝花岗岩以含白云母±富铝黑云母±电气石±石榴石等高铝矿物、不含堇青石为显著特征. 它们中的代表性岩体的岩相学、地球化学、Nd同位素和颗粒锆石U-Pb年代学的研究结果表明, 它们形成于228~225 Ma和159~156 Ma两个时段, 分别属于印支期和燕山早期, 具有低ε_Nd(t)值(−10.6~−11.1), 高A/CNK, Rb/Sr比值和t_DM值(1887~1817 Ma), 以及明显的稀土元素(REE)四分组效应(TE_1,3=1.13~1.34)等特点. 结合邻区相关岩体的地质学、岩石学与年代学资料, 说明南岭东段印支期强过铝花岗岩形成于印支主碰撞运动(258~243 Ma, 发生在中南半岛)之后约20 Ma的后碰撞的伸展构造环境, 而燕山早期的则形成于由古太平洋构造域制约的弧后伸展环境; 两个时期强过铝花岗岩形成的间歇期J₁, 是华南从特提斯构造域向古太平洋构造域转换的过渡时期; 两个时期强过铝花岗岩具有类同的地质、地球化学特征, 因为它们都是当时被加厚的南岭地壳(约≤50 km)在减薄、降压、导水条件下, 由早元古代沉积变质岩部分熔融产生的岩浆结晶形成.     

粤西白垩纪火山-侵入岩浆活动及其地质意义

系统的锆石激光探针ICP-MS U-Pb同位素定年揭示, 粤西地区存在白垩纪(约100 Ma)的火山-侵入岩浆活动. 代表性火山岩有马鞍山流纹英安岩和周公顶流纹英安岩, 其锆石U-Pb同位素年龄为(100±1) Ma; 侵入岩包括诗洞杂岩体中的德庆二长花岗岩岩体(99±2 Ma)、杏花花岗闪长岩岩体(100 Ma左右)以及广平杂岩体中的调村花岗闪长岩岩体(104±3 Ma). 诗洞杂岩体主体(461±35 Ma)和广平杂岩体主体(444±6 Ma)是加里东期黑云母花岗岩. 尽管白垩纪火山-侵入岩与加里东期侵入岩形成时代间隔很大, 但它们均具Rb, Th, Ce, Zr, Hf, Sm富集而Ba, Nb, Ta, P, Ti亏损的微量元素地球化学特征, 它们的稀土元素组成均表现为很弱的四分组效应, 其Eu亏损程度依次为: 白垩纪火山岩(Eu/Eu^*=0.74)、白垩纪侵入岩(Eu/Eu^*=0.35~0.58)、加里东期黑云母花岗岩(Eu/Eu^*=0.31~0.34). Sr-Nd同位素研究表明, 上述火成岩具高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.7105~0.7518)、低ε_Nd(t)值(−7.23~−11.39)的特点, 两阶段Nd模式年龄值(T_2DM)为1.6~2.0 Ga, 表明它们起源于元古代地壳基底. 粤西地区的白垩纪火山-侵入岩浆活动, 与包括南岭在内的中国东南部广大地区在100 Ma时发生的一次重要的岩石圈拉张事件有关. 华南中生代大规模中酸性火山岩浆作用形成的“火山岩线”可南延至南岭西南缘.     

滇西岩石圈地幔域分区和富集机制: 新生代两类超钾质火山岩的对比研究

通过对滇西新生代两类富钾火山岩地球化学特征的对比, 发现该地区存在两个不同的地幔域, 对应于产地的大地构造属性. 位于扬子板块西缘的洱海高钾火山岩(42~24 Ma)富集LILE, 亏损HFSE, TiO₂含量低(<1%)、具有高的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(0.7064~0.7094)和负的ε_Nd值(&#8722;3.84~&#8722;4.64), 与世界上典型的与俯冲作用有关的富钾火山岩相似, 其源区是受古特提斯域俯冲流体交代的亏损型尖晶石相方辉橄榄岩. 位于华南板块的马关富钾火山岩(<16 Ma)具有OIB型微量元素特征, TiO₂含量高(>2%)、具有低的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(0.7041~0.7060)和正的ε_Nd值(5.46~7.03), 与板内高钾火山岩类似, 其源区是受源自软流圈小体积硅酸岩熔体交代的饱满型石榴子石相二辉橄榄岩. 认为不能用统一的构造模型来解释两类富钾火山岩的时空展布. 洱海地区的岩浆活动与加厚岩石圈的对流减薄有关, 而马关地区的火山活动受控于南海张裂过程.     

鄂尔多斯盆地深部热结构特征及其对华北克拉通破坏的启示

基于二维稳态热传导方程,利用有限元数值模拟方法,选取东西向横穿鄂尔多斯盆地地质与地球物理解释大剖面进行了深部温度场数值模拟研究,得到了华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地下伏岩石圈热结构特征.地幔热流变化范围:21.2~24.5mW·m-2,体现为东高西低特征.壳幔热流比(Qc/Qm)介于1.51~1.84之间,为"热壳冷幔".与华北东部地幔热流对比表明,西部的鄂尔多斯盆地相对处于稳定的深部动力学环境.在岩石圈热结构研究基础上,对克拉通地震岩石圈与热岩石圈厚度差异进行了对比,研究表明:鄂尔多斯盆地西部地震岩石圈与热岩石圈厚度差异约达140km,而东部的汾渭地堑,渤海湾盆地二者差异逐渐减小.华北克拉通自西向东,地震岩石圈厚度与热岩石圈厚度差异不断减小,意味着华北克拉通岩石圈下部的软流圈地幔黏性系数自西向东逐渐降低,本文从地热学角度可能印证了太平洋俯冲脱水作用对华北克拉通的影响.     

南岭东段燕山早期正长岩-花岗岩杂岩的成因和意义

在南岭东段赣南地区存在燕山早期正长岩-花岗岩组合, 陂头-塔背杂岩体是其典型实例. 该杂岩体由塔背正长岩和陂头钾长花岗岩构成, 它们的单颗粒锆石U-Pb年龄分别为(188.6±2.2) Ma和(186.3±1.1) Ma. 塔背正长岩的SiO₂为62.40%~68.75%, 富碱(K₂O+Na₂O = 10.56%~11.96%), 钠大于钾(K₂O/Na₂O = 0.56~0.93), 准铝(A/CNK = 0.80~1.00), 富集LILE (Rb, Ba和K)和HFSE (Th, U, Nb, Ta和Zr等), Eu亏损较弱或出现正异常(δEu = 0.63~1.82), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i较低和ε_Nd(t)较高(分别为0.70412~0.70543和3.14~3.52). 陂头钾长花岗岩富硅(SiO₂ = 71.06%~76.28%), 偏碱(K₂O +Na₂O = 8.10%~9.80%), 钾大于钠(K₂O/Na₂O = 1.22~1.94), 准铝(A/CNK = 0.94~1.07), 富含Rb, Th(U), K和亏损Ba, Nb, Ta, Sr, P, Zr, Ti, 稀土总量(SREE)高(平均451.03 mg/g), Eu亏损强烈(δEu = 0.27~0.33), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i较高和ε_Nd(t)较低(分别为0.70805~0.70912和&#8722;5.35~&#8722;6.29). 塔背正长岩和陂头钾长花岗岩都具有A型花岗岩的特征, 前者源自软流圈地幔, 后者是壳-幔混合的产物, 形成于裂谷环境.     

汉诺坝熔体—岩石圈相互作用研究

引言从20世纪80年代起,我国新生代火山及其中地幔岩石捕虏体的研究工作就已展开,并相继取得了众多成果。刘若新等根据我国新生代玄武岩中地幔橄榄岩的平衡温度和压力计算结果,首先提出华北上地幔的古地温接近大洋地温并靠近裂谷地温,新生代华北岩石圈厚度为50~80km,动摇了以往对华北克拉通地台大地构造属性的传统认识,奠定了华北克拉通破坏重大研究计划的一块基石,如今关于华北克拉通破坏的研究也如火如荼。     

佛冈花岗岩基及乌石闪长岩-角闪辉长岩体的形成年龄和起源

佛冈花岗岩基约6000 km², 是南岭地区最大的晚中生代岩基. 乌石闪长岩-角闪辉长岩岩体位于佛冈花岗岩基的东北部, 它和佛冈花岗岩主体一并属于高钾钙碱性系列岩石. 但乌石岩体以低Si (49%~55%), 高Fe, Mg, Ca, 稀土总量低, Eu, Ba, P, Ti亏损不明显, 而Zr和Hf亏损明显的特征不同于佛冈花岗岩主体. 锆石LA-ICP-MS定年及矿物-全岩Rb-Sr等时线年龄测定结果表明, 乌石岩体的结晶年龄为160 Ma左右, 与佛冈花岗岩主体是同时代形成的. 佛冈花岗岩主体具有较高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.70871~0.71570), ε_Nd(t)变化于-5.11~-8.93之间, 显示出壳源花岗岩的Sr-Nd同位素特点, 它们的两阶段Nd模式年龄介于1.37~1.68 Ga. (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值、ε_Nd (t)值和Nd模式年龄值的不均匀性, 可能反映巨大的佛冈花岗岩主体的源区组成是不均匀的, 同时在其形成过程中有地幔物质的不均匀混合. 乌石闪长岩-角闪辉长岩是一种少见的高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.71256~0.71318)、低ε_Nd (t值(-7.32 ~ -7.92)中基性岩浆岩, 它可能由地幔部分熔融产生的新生幔源玄武质岩浆与下地壳玄武质岩石脱水部分熔融产生的岩浆混合形成.     

准噶尔盆地大地热流特征与岩石圈热结构

沉积盆地现今大地热流和岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.作者系统分析了准噶尔盆地2000年以来新增的102口钻孔的系统测井温度和400余口钻孔的试油温度资料,采用光学扫描法测试了15口钻孔共187块代表性岩石热导率,首次建立了准噶尔盆地岩石热导率柱,新增了11个高质量的(A类)大地热流数据,分析了准噶尔盆地大地热流分布特征,并揭示了其岩石圈热结构.研究表明,准噶尔盆地现今地温梯度介于 11.6~27.6℃/km,平均21.3±3.7℃/km,大地热流介于23.4~56.1 mW/m²,平均42.5±7.4 mW/m²,表现为低地温梯度、低大地热流的"冷"盆特征.准噶尔盆地大地热流与地温梯度分布规律基本一致,主要受控于基底的构造形态,东部隆起最高,陆梁隆起次之,乌伦古坳陷、中央坳陷和西部隆起较低,北天山山前坳陷最低.准噶尔盆地地壳热流介于18.8~26.0 mW/m²,地幔热流介于16.5~23.7 mW/m²,壳幔热流比值介于0.79~1.58,属于典型的"冷壳冷幔"型热结构.准噶尔盆地地幔热流值与莫霍面起伏一致,隆起区地幔热流高,坳陷区地幔热流低.     

渭河盆地岩石圈热结构与地热田热源机理

岩石圈热结构是盆地现今地温场研究的重要延伸和扩展,是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要窗口,更是地热田热源机理研究的核心问题.本次工作,在系统分析渭河盆地现今地温场和水动力系统基础上,编制了渭河盆地大地热流分布等值线图;通过实测生热率等热物性参数,利用一维稳态热传导方程计算了研究区岩石圈热结构,并分析了渭河盆地岩石圈热结构特征和地热田热源机理.结果表明,渭河盆地现今大地热流值分布范围为62.5~80.2mW·m-2,平均为70.8±4.8mW·m-2,西部明显高于东部,西安坳陷最高,咸礼凸起次之;渭河断裂并不是控热断裂,其沟通作用引起的水热循环一定程度上影响了浅部热量再分配,对渭河盆地地温场并没有起到明显的控制作用.西安坳陷—咸礼凸起地壳热流介于32.2~37.5mW·m-2之间,平均为34.6mW·m-2;地幔热流分布范围为33.8~38.9mW·m-2,平均为36.0mW·m-2;地壳热流和地幔热流的总体变化趋势一致,西安坳陷高于咸礼凸起,分析认为西安坳陷沉积层厚度大于后者,且沉积层放射性生热率更大,是造成西安坳陷地壳热流高于咸礼凸起的原因,而西安坳陷相比咸礼凸起更高的地幔热流,表明西安坳陷深部活动性强于咸礼凸起.西安坳陷和咸礼凸起地壳/地幔热流比值相近,介于0.93~1.01之间,平均为0.96,"热"岩石圈厚度约为95~101km.渭河盆地岩石圈热结构特征与鄂尔多斯盆地在很大程度上具有相似性,暗示着二者具备相似的深部稳定性,这与渤海湾盆地为代表的中国东部中—新生代主动裂谷盆地岩石圈热结构特征截然不同,表明渭河盆地为被动伸展裂陷.从鄂尔多斯盆地、渭河盆地、山西裂谷到华北盆地,"热"岩石圈厚度的有序变化表明太平洋板块俯冲引起的地幔对流对华北地块深部动力学行为的影响主要发生在太行山以东,而太行山以西的鄂尔多斯盆地和渭河盆地则影响甚微,这种空间差异影响从侧面暗示着华北克拉通破坏过程的有序性.综合分析渭河盆地地质—地球物理资料认为,岩石圈表层伸展破裂、深部重力均衡调整进而引起软流圈被动上涌,其产生的相对高地幔热流的热传导和深大断裂沟通的水体热对流相互叠加作用,共同构成了渭河盆地中—低温地热田的热源机理.     

辽河盆地东部凹陷现今地温场及热历史的研究

依据10口系统测温井数据和61块岩石热导率测试结果，计算了辽河盆地东部凹陷10个 高质量的大地热流数据，并在此基础上，利用镜质体反射率（Ro）资料对该区的热历史 进行了恢复. 结果表明：东部凹陷下第三系平均地温梯度为36.5℃/km，岩石平均热导率为1 .667W/(m·K)，热流密度变化于49.5～70.0mW/m2之间，平均为58.0mW/m2；东部凹陷热 流呈现古热流高现今热流低的变化特征，从沙三期到东营期，古热流值是逐渐增大的，到东 营期末达到最大值，晚第三纪至现今表现为持续冷却；构造沉降史分析显示，盆地经历了早 期的裂谷阶段（43～25Ma）和后期的热沉降阶段. 盆地现今较低的大地热流和较高的古热流 及典型的裂谷型构造沉降样式为东部凹陷的构造-热演化提供了重要认识.     

210Pbex沉积通量突发增大对湖泊生产力的指示

²¹⁰Pb沉积计年的基本假设是大气沉降并经由湖水转入沉积物的²¹⁰Pb_ex 通量稳定. 当沉积速率相对稳定时, 沉积物中²¹⁰Pb_ex 的比活度将随沉积年代呈指数衰减. 湖泊水体中的²¹⁰Pb_ex 主要随有机微粒的沉降而进入沉积物. 如果湖泊水体中有机质沉积通量出现突发增大时, 则可能显著地增大²¹⁰Pb_ex 被清洗而转入沉积物的通量. 这种突发性清洗效应, 一方面显然不符合²¹⁰Pb沉积计年的基本前提; 另一方面可能指示湖泊水体初级生产力的明显变化. 根据云南程海近代沉积物²¹⁰Pb_ex 垂直剖面的特殊变化, 对这一问题进行讨论. 沉积物柱芯于1997年6月采自程海深水湖区. ¹³⁷Cs比活度垂直剖面呈现出3峰特征, 给出了可靠的计年结果并显示出近几十年间沉积物堆积的稳定性. 而²¹⁰Pb_ex 比活度垂直剖面呈现出特异的峰值分布, 并与Corg垂直剖面相似. 这一现象可能与制约²¹⁰Pb_ex 转入沉积物的机制有关. 程海沉积物中H_org/C_org和C_org/N_org原子比平均值分别为5.51和7.04, 表明其有机质主要源于内生藻类残骸. 根据沉积物有机质“沉降-降解-堆积”的3阶段特征, 模拟计算出1970年以来有机碳C_org的沉积通量(F(C_org)). 不同年代²¹⁰Pb_ex 的沉积通量(F(²¹⁰Pb_ex ))与F(C_org)显示出很好的同步关系. 特别是1972～1974年和1986～1989年的两个时段, 二者同步增大. F(C_org)的变化导致F(²¹⁰Pb_ex )的变化; F (²¹⁰Pb_ex)的变化在一定程度上反映出湖泊生产力的历史变化.     

中国不同类型断裂带的地幔脱气与深部地质构造特征

以氦同位素为主, 辅以CO₂/³He和CH₄/³He及⁴⁰Ar/³⁶Ar等指标, 结合地质构造等资料, 对中国大陆不同类型断裂带的地幔脱气及其深部地质构造特征进行了综合示踪研究. 据此识别并划分出4种具代表性的断裂带: (1) 伸展性构造环境中的岩石圈断裂, 地壳厚度小, 具低CH₄/³He-高R值和低CO₂/³He值-高R值体系, 以幔源流体为主, 地幔脱气作用最强, 以郯庐断裂带为代表; (2) 强烈挤压构造环境中的岩石圈断裂或俯冲带, 如班公湖-怒江断裂带, 地壳巨厚, R/Ra值为0.43~1.13, 幔源氦约占总氦的5%~14%, 地幔脱气作用较弱; (3) 造山带山前(盆缘)深断裂带, R值为10^-7量级, CH₄/3He值为10⁹~10¹⁰, CO₂/3He值为10⁶~10⁸, 具微弱的地幔脱气作用; (4)造山带内壳层断裂带, 如窑街F19等断裂带, 具有高CH₄/3He值-低R值(10^-8)和高CO₂/³He值-低R值体系, 无明显的地幔脱气作用. 研究表明: 大型深断裂带是地幔脱气的主要构造通道; 控制地幔脱气强度的主要因素为断裂深度、构造环境性质和地壳厚度; 地幔脱气作用强度可反映断裂带的深度及其深部构造状态, 而气体地球化学示踪则可成为其研究的新的途径; 地球深部热流体上侵活动可能是深大断裂带形成演化的动力源之一; 山前断裂带是深部构造活动方式和壳幔结构转换的部位, 对于认识造山带和盆地的形成机理有重要科学意义.     

渤海湾盆地冀中坳陷现今地热特征

渤海湾盆地冀中坳陷是我国最典型的潜山油气藏富集区.本文借助117口钻井地层测温资料和45块实测岩石热导率数据系统研究了冀中坳陷现今地温梯度、大地热流、热岩石圈厚度、岩石圈热结构等地热特征参数.研究表明,冀中坳陷0~3000m统一深度现今地温梯度为20.8~41.0℃·km-1,平均值为31.6℃·km-1,比未校正值减小1~3℃·km-1;现今大地热流介于48.7~79.7mW·m-2,平均值为59.2mW·m-2.平面上,冀中坳陷现今地温梯度和热流由西向东(从盆地边缘向内部)逐渐增大,并且凸起区地温梯度和热流相对较高,而凹陷区则偏低,与基底地形起伏具有很好的对应关系.同时,冀中坳陷腹部高热流凸起区广泛分布地热田.冀中坳陷现今热岩石圈厚度为98~109km,其岩石圈热结构为一典型的"冷壳热幔"型.本研究不仅对冀中坳陷油气勘探与地热能开发具有重要的指导意义,而且为深部岩石圈研究(华北克拉通破坏科学问题)提供了新依据.     

南秦岭早古生代地幔性质: 来自超镁铁质、镁铁质岩脉及火山岩的Sr-Nd-Pb同位素证据

南秦岭紫阳-岚皋地区早古生代晚期镁铁质岩脉及玄武岩的ε_Nd (t) = +3.28 ~ +5.02, (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i = 0.70341~0.70555, (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb) _i = 17.256~18.993, (²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb) _i = 15.505~15.642, (²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb) _i = 37.125~38.968, Δ8/4 = 21.18~77.43, Δ7/4 = 8.11~18.82, 基本与南秦岭区新元古代中期以来的幔源岩石特征一致, 显示了HIMU, EMII和少量EMI富集地幔端元组分混合而成的Sr-Nd-Pb同位素组成特征, 表明与大洋地壳俯冲消减和陆缘物质再循环密切相关, 是新元古代早期扬子北缘大洋地壳俯冲消减及其携带的陆源沉积物再循环进入亏损软流圈地幔的结果.