关于发展洋板块地质学的思考

为揭示造山带物质组成和结构构造,发展洋板块地质学,阐明大陆形成演化过程和动力来源,应用板块构造理论和地质学方法,对造山带俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究,寻找俯冲带岛弧前弧火成岩组合;研究洋板块初始俯冲过程中,从前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩,再到弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩的岩浆作用分阶段递进演变历史,以揭示洋盆向大陆转化的原始弧性质和前弧火成岩组合及洋陆转换过程,为建立和发展洋板块地质学奠定科学基础.     

洋板块地质研究进展

中国存在多个时代、多种类型的造山带,发育了多种多样的俯冲增生杂岩带,经历了复杂多变的洋陆转换过程,如何揭示包括洋内演化和洋陆转换等的造山过程一直是一个难题。为此,中国区域地质志项目组提出了洋板块地质研究,试图通过对造山系俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等洋岩石圈地质建造、结构构造进行系统研究,再造洋岩石圈从洋中脊形成到海沟俯冲消亡、转换成陆的地质作用全过程。本文介绍了洋板块地质提出到现今主要的研究进展,包括四个方面。一是,初步建立了洋板块地质格架,洋板块地质的研究包括俯冲增生杂岩的物质组成、蛇绿岩类型及其形成的构造环境、洋板块沉积组合和洋板块地层、岛弧火成岩组合、洋陆转换的过程和机制、洋-陆转换过程与成矿作用等重要内容。二是,识别出北山牛圈子—马鬃山、嘉荫—依兰、陈蔡、东昆仑布青山—阿尼玛卿、鹰扬关、大洪山、甘孜—理塘、新余神山—新干神政桥等中国陆域62条主要的俯冲增生杂岩带/增生杂岩带。俯冲增生杂岩带是认识、理解造山系时空结构、组成和演化的关键。三是,在祁连地区识别出较为完整的洋内弧岩石组合。洋盆演化形成大陆过程中的洋内俯冲带是大陆的诞生地,洋内俯冲作用形成的洋内弧是洋盆演化形成大陆的初始弧。洋内弧火成岩组合序列的发现为研究洋陆转换过程提供了岩石学依据。祁连造山带是洋板块地质研究的经典地区之一。研究显示,当金山出露完整的洋内弧岩石组合,这些岩石记录了洋内弧从初始俯冲到发育成熟的全过程,为探讨祁连造山带原特提斯洋构造演化提供了新的依据。四是,制定了洋板块地质构造图编图方案,编图内容主要包括俯冲增生杂岩带、岩浆弧、高压-超高压带、俯冲期和碰撞期构造形变要素和构造演化等。编图单元分为三级:一级为俯冲增生杂岩带;二级为岩片;三级包括基质和岩块。编图过程中需要明确岩浆弧的性质和归属,明确图面上某一岩浆弧与哪个蛇绿混杂岩或大洋配套。图面上对于构造要素的表达重点是区分俯冲和碰撞阶段。通过构造变形的时态、相态、位态研究,识别俯冲期和碰撞期的构造变形形迹。这是洋板块地质初步的研究成果,以俯冲增生杂岩带的研究为基础,探讨特提斯洋等大洋的演化、中国东部古太平洋/太平洋转换与中新生代成矿关系等重大基础地质问题是洋板块地质研究下一步的工作方向。目前,洋板块地质的研究还处于试点阶段,洋板块地质与成矿的成因联系等重大地质问题尚需今后更深入地研究。     

从地壳上地幔构造看洋陆转换作用

根据近年来全球地壳上地幔探测的成果,分析了洋陆转换、地壳和岩石圈加厚的作用过程。洋陆转换作用可分为以下五个演化阶段:①同大洋扩张期的地壳增厚;②海沟发生与早期俯冲;③俯冲带成熟与沟弧盆体系形成;④俯冲带汇聚和位移;⑤陆—岛碰撞和陆壳连接。同大洋扩张期的地壳增厚作用指发生在被动大陆边缘的地质作用。包括沉积作用,岩浆底侵作用,下地壳和岩石圈地幔压裂,形成海沟等。海沟形成后陆缘转变为主动大陆边缘,大地构造机制转换为板块俯冲作用。成熟期的洋—陆转换作用特征是海盆扩张和板块俯冲造成的洋壳缩短取得平衡。弧后盆地和弧后边缘海的打开,表明俯冲带进入完全成熟的阶段。洋脊俯冲之后过成熟期的洋—陆转换作用,其特征是海盆逐渐缩小而且板块俯冲带汇聚。这里既有密集的俯冲带又有短期打开的边缘海岭;俯冲带不断位移,既可后撤也可前冲;俯冲板块经常发生断裂和拆沉。过成熟期的板块俯冲结果是边缘海微板块的萎缩。经过陆—岛碰撞,岛弧地壳增厚,与大陆板块连为一体,成为大陆内部的一个构造单元,即显生宙的"古洋—陆转换带"。     

从地壳上地幔构造看洋陆转换作用

根据近年来全球地壳上地幔探测的成果,分析了洋陆转换、地壳和岩石圈加厚的作用过程。洋陆转换作用可分为以下五个演化阶段：① 同大洋扩张期的地壳增厚;② 海沟发生与早期俯冲;③ 俯冲带成熟与沟弧盆体系形成;④ 俯冲带汇聚和位移;⑤ 陆—岛碰撞和陆壳连接。同大洋扩张期的地壳增厚作用指发生在被动大陆边缘的地质作用。包括沉积作用,岩浆底侵作用,下地壳和岩石圈地幔压裂,形成海沟等。海沟形成后陆缘转变为主动大陆边缘,大地构造机制转换为板块俯冲作用。成熟期的洋—陆转换作用特征是海盆扩张和板块俯冲造成的洋壳缩短取得平衡。弧后盆地和弧后边缘海的打开,表明俯冲带进入完全成熟的阶段。洋脊俯冲之后过成熟期的洋—陆转换作用,其特征是海盆逐渐缩小而且板块俯冲带汇聚。这里既有密集的俯冲带又有短期打开的边缘海岭;俯冲带不断位移,既可后撤也可前冲;俯冲板块经常发生断裂和拆沉。过成熟期的板块俯冲结果是边缘海微板块的萎缩。经过陆—岛碰撞,岛弧地壳增厚,与大陆板块连为一体,成为大陆内部的一个构造单元,即显生宙的“古洋—陆转换带”。     

中-新生代东北和华北的洋陆转换作用

本文对西太平洋的洋-陆转换作用进行探讨。西太平洋洋-陆转换带在中国东部可分为华南、华北-黄海和东北3个区段。东北地区中-新生代洋-陆转换作用涉及古今太平洋板块和蒙古—鄂霍茨克洋板块两方面俯冲作用的影响,产生大面积中基性岩浆和火山活动,从侏罗纪一直延伸到现在。不同于东北和华南地区,华北-黄海有克拉通型的岩石圈,在晚侏罗世—新近纪因为太平洋板块的大角度旋转造成软流圈低黏度物质上涌,和地壳拉张与幔源岩浆的底侵,造成上地壳裂谷型沉积盆地。燕山地区在侏罗纪与东北地区类似,有强烈的软流圈上涌和岩石圈岩石部分熔融,产生强烈岩浆活动。在白垩纪到新生代,因为蒙古—鄂霍茨克洋闭合和太平洋板块大角度旋转,发生沿蒙古—鄂霍茨克洋的转换断层的拉张,产生从南蒙古过锡林浩特的NW向玄武质岩浆和火山带。洋-陆转换带不同区段有不同的动力学作用演化过程,与先期岩石圈的性质、大洋板块俯冲带的分布、方向变化和俯冲持续时间、以及后期俯冲带后撤作用都有密切关系。洋-陆转换作用的统一后果是大陆的增生,但是不同区段大陆增生和物质运动的模式是不一样的。     

从多岛弧盆系研究实践看板块构造登陆的魅力

板块构造学说是高度成功的地球科学理论.大洋岩石圈与大陆岩石圈之间的多岛弧盆系构造域是板块构造登陆的入门向导.青藏高原大地构造研究实践表明,青藏高原是板块构造登陆的研究基地.众多蛇绿岩带、混杂岩带和火山岩浆弧带等的识别,支持洋陆转换多岛弧盆系构造模式,可用来解释特提斯和亚洲大陆的形成和演化.     

从多岛弧盆系研究实践看板块构造登陆的魅力

板块构造学说是高度成功的地球科学理论。大洋岩石圈与大陆岩石圈之间的多岛弧盆系构造域是板块构造登陆的入门向导。青藏高原大地构造研究实践表明，青藏高原是板块构造登陆的研究基地。众多蛇绿岩带、混杂岩带和火山岩浆弧带等的识别，支持洋陆转换多岛弧盆系构造模式，可用来解释特提斯和亚洲大陆的形成和演化。     

钓鱼岛的归属及日本右派的野心

约距今2200万年的新近纪中新世早期，菲律宾洋板块斜向俯冲插入欧亚陆板块之下，在板块碰接带的两侧进行不同的地质演化。海沟、火山岛弧、弧后盆地是板块构造理论中洋板块与陆板块碰接时在碰接带附近产生的构造地貌，即“沟、弧、盆系”。菲律宾洋板块俯冲于欧亚陆板块之下到更新世后期（距今约20万年），其构造地貌由洋到陆为大洋-硫球海沟-台湾火山岛弧-弧后盆（边缘海）-中国大陆，其中海沟以东至大陆为东海大陆架。     

中—新生代东北和华北的洋陆转换作用

本文对西太平洋的洋—陆转换作用进行探讨。西太平洋洋—陆转换带在中国东部可分为华南、华北—黄海和东北3个区段。东北地区中—新生代洋—陆转换作用涉及古今太平洋板块和蒙古—鄂霍茨克洋板块两方面俯冲作用的影响,产生大面积中基性岩浆和火山活动,从侏罗纪一直延伸到现在。不同于东北和华南地区,华北—黄海有克拉通型的岩石圈,在晚侏罗世—新近纪因为太平洋板块的大角度旋转造成软流圈低黏度物质上涌,和地壳拉张与幔源岩浆的底侵,造成上地壳裂谷型沉积盆地。燕山地区在侏罗纪与东北地区类似,有强烈的软流圈上涌和岩石圈岩石部分熔融,产生强烈岩浆活动。在白垩纪到新生代,因为蒙古—鄂霍茨克洋闭合和太平洋板块大角度旋转,发生沿蒙古—鄂霍茨克洋的转换断层的拉张,产生从南蒙古过锡林浩特的NW向玄武质岩浆和火山带。洋—陆转换带不同区段有不同的动力学作用演化过程,与先期岩石圈的性质、大洋板块俯冲带的分布、方向变化和俯冲持续时间、以及后期俯冲带后撤作用都有密切关系。洋—陆转换作用的统一后果是大陆的增生,但是不同区段大陆增生和物质运动的模式是不一样的。     

白云鄂博洋板块地质与成矿作用初探

提出全球规模最大的白云鄂博稀土矿受亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲的洋板块地质演化控制.探讨了白云鄂博地区亚洲洋洋板块地质构造发育过程、亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲过程中相继发育的新元古代,早、晚古生代俯冲增生杂岩带的地质构造特征.探讨了白云鄂博稀土矿成因,认为稀土矿成矿碳酸岩岩浆产在华北克拉通北缘的所谓特殊的远端弧后构造环境（far backarc settings）,也有人称为远离弧后背景或者变形的大陆边缘环境（deformed continental margins）,不在大洋俯冲过程中发育的岩浆弧环境中.相对于大陆边缘弧,远端弧后构造环境位于向克拉通或向弧后更远的位置,它是控制白云鄂博深部成矿物质向浅部地表运移聚集成大型矿床、矿集区的关键储运空间.远端弧后构造环境远离大洋汇聚带或俯冲带向大陆或向弧后位置的克拉通边缘上,即在华北克拉通北缘岩石圈与亚洲洋造山带的岩石圈分界上的伸展构造中,受大规模岩石圈不连续系统或深切岩石圈的断裂带系统控制.成矿碳酸岩岩浆可能来自携带大量铁与REE的亚洲洋洋壳沉积物,于晚元古-早古生代向华北克拉通俯冲消减到华北克拉通陆下岩石圈地幔SCLM深循环过程中,在深切华北克拉通边缘的岩石圈的不连续构造系统中出溶形成岩浆碳酸岩及其携带的REE矿床.      

老挝万象盆地萨塔尼钾盐矿的构造变形与深部矿预测

老挝万象盆地蕴藏有丰富钾盐矿,钾盐成矿后受到了后期构造运动的强烈改造。后期构造运动对万象盆地的钾盐矿产生了怎样的改变?一直缺乏深入研究。本次研究表明,在挤压走滑背景下,后期的构造运动对钾盐进行改造,并使得钾盐矿体发生了塑性柔流和脆性滑移。万象盆地萨塔尼钾盐矿区的三维地震勘探结果表明,无论水平切片还是垂直剖面上,都清晰地显示了构造运动对钾盐矿和地层的后期改造。钻探岩心也显示与构造运动有关的柔流变形。通过钻孔测井资料对三维地震勘探进行标定,可以准确外推钾盐矿体的横向变化并预测定位钾盐矿的空间位置。最终在老挝万象盆地萨塔尼一个很小的矿区详勘发现了一个超大型钾盐矿床,因此三维地震在万象盆地钾盐矿后期改造和勘探方面发挥显著作用。     

上扬子地区不同构造位置牛蹄塘组页岩孔隙特征的对比研究

对位于不同构造位置的两条下寒武统牛蹄塘组页岩采石场剖面进行了垂向系统采样研究,并进行了有机地球化学、矿物学及孔隙度测试。酉阳丹泉剖面富有机质层段集中在牛蹄塘组下部,厚度在25 m以上,总有机碳含量(TOC)均大于5.65%,遵义松林剖面仅对下部富有机质页岩进行采样,但基于富有机质层段地球化学垂向变化趋势可进行对比研究。结果表明,页岩微孔体积主要由有机孔提供,且基本不受构造作用影响。松林剖面TOC值越高,伊利石含量越低,介孔体积越小;而构造稳定区页岩介孔体积除部分样品与松林剖面重合外,仍有部分样品介孔体积明显偏高,说明构造位置的差异对页岩介孔具有明显的影响。宏孔体积在TOC大于6.4%时有减小的趋势,但不同构造位置的两剖面样品受构造应力差异影响不明显。构造应力对孔隙的影响主要与岩石的力学性质及伊利石矿物孔的保存能力有关。     

细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究

钙质砂地基的渗透性是影响人工灰沙岛地下淡水形成的重要因素,而细颗粒的含量及其赋存状态对渗透性有重要的影响,为此开展了不同细颗粒含量的钙质砂渗透性试验研究。选用南海某岛的钙质砂,基于不同细粒配比的钙质砂样常水头渗透试验,分析细颗粒对钙质砂地层渗透性的影响。试验结果显示,促使钙质砂渗透性发生明显变化的粒级为≤0.075mm范围。当最小粒径≤0.075mm时,钙质砂的渗透系数量级为10^-2cm/s,呈中透水性。当最小粒径介于0.075~0.500mm时,渗透系数量级为10^-1cm/s,呈高透水性。钙质砂最终稳定渗透系数与细粒含量之间表现出不同的规律:(1)当细颗粒含量小于9%时,渗透系数随细粒含量的增加而缓慢减小;(2)当细颗粒含量在9%~24%时,渗透性随细粒含量的增加而迅速减小;(3)当细颗粒含量大于24%时,渗透性随细粒含量的增加变化不大。影响渗透系数的细粒含量存在着由试样骨架形成的孔隙决定的,反映孔隙最佳充填时的细粒含量界限值,充填不佳或过量细粒均可能在渗透作用下发生细粒运移流失。     

板块俯冲起始与成熟阶段的差异变质响应

板块俯冲起始是俯冲带最不为人知的关键过程之一,对理解全球板块构造如何启动有重要意义。本文综合了最新的数值模拟、变质岩石学和年代学研究结果,探讨板块俯冲起始到成熟阶段的热结构和变质作用差异。从俯冲起始到成熟阶段,俯冲带热结构由"热"变"冷",初始俯冲更可能形成的是角闪岩或麻粒岩,形成于热俯冲环境,以逆时针p-t轨迹为主,通常伴随板块部分熔融过程;而成熟阶段形成的主要是低温蓝片岩和榴辉岩,形成于冷俯冲环境,具有典型的顺时针p-t轨迹,以板块变质脱水为主。对俯冲带高t/p变质岩(如变质底板)的进变质过程、时间以及构造背景等方面需进一步加强研究,以获取更详实的现代板块俯冲起始阶段的地质过程。     

中天山卡瓦布拉克地区彩霞山花岗岩体年龄及成因

彩霞山花岗岩体位于中天山南缘的卡瓦布拉克地区,由糜棱岩化二长花岗岩和斑状钾长花岗岩组成,其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(330.0±3.6)Ma、(333.3±3.6)Ma;其锆石εHf(t)分别为5.23~0.87和10.85^-5.81,tDM2分别为1.28~1.00Ga和1.7~0.65Ga。地球化学分析结果显示,二长花岗岩和斑状钾长花岗岩的A/CNK、Na2O+K2O值分别为6.40、45.91和4.17、33.19,均属于高钾钙碱性过铝质I型花岗岩。富集轻稀土元素,具有强烈的铕负异常(δEu=2.76~4.14)。糜棱岩化二长花岗岩同构造侵位的显微构造特征揭示卡瓦布拉克韧性剪切带至少在早石炭世晚期处于活动状态。结合区域地质资料,认为彩霞山花岗岩体形成于南天山洋向北俯冲的活动大陆边缘环境,代表中天山南缘晚古生代岩浆弧的一部分。     

川南地区五峰组—龙马溪组黑色页岩纹层特征及其储集意义

以四川盆地南部长宁双河剖面五峰组-龙马溪组为例,通过常规标准薄片及大薄片镜下观察、X射线衍射全岩分析、TOC及物性测试等方法,对黑色页岩纹层特征及储层物性和可压裂性进行了研究。结果表明,五峰组-龙马溪组纹层具有富硅质纹层、富钙质纹层及富黏土纹层三种类型,主要呈板状、断续、平行等几何形态,以毫米级纹层为主,富硅质纹层发育大量天然微裂缝。通过组合叠置可形成硅质-黏土纹层组合和碳酸盐-黏土纹层组合,其中硅质-黏土纹层组合物性和可压裂性均优于碳酸盐-黏土纹层组合。五峰组以碳酸盐-黏土纹层组合为主,天然裂缝整体不发育,由底至顶, TOC值逐渐增加,至观音桥段TOC值下降,物性变差;龙马溪组LM1-LM5以硅质-黏土纹层组合为主,低角度裂缝发育,由底至顶,逐渐过渡为碳酸盐-黏土纹层组合, TOC值降低,物性变差。     

南秦岭增生杂岩带马道地区变泥质岩的变质作用

摘要：南秦岭构造带出露于勉略断裂和虞关—留坝断裂之间,是一条复杂的增生杂岩带,也是秦岭造山带的重要组成部分。增生杂岩带内马道地区发育一套由黑云母片麻岩、片岩组成的变泥质岩,内部包含有石英岩、大理岩及超基性岩等岩块,构成了典型的“block in matrix”结构。选取了含石榴子石黑云母片麻岩样品进行详细的岩石学研究。结果显示,北部变质岩样品中的石榴子石具有弱退变质成分环带,利用岩石矿物组合中的石榴子石-黑云母温度计、石榴子石-黑云母-斜长石-石英组合温度-压力计,估算峰期压力为078~079 GPa,温度为705~707 ℃,退变质时期压力为064~076 GPa,温度为602~650 ℃,揭示出岩石峰期高角闪岩相变质后,经历降温减压过程。南部岩石样品中含有特征的十字石+蓝晶石组合,样品中的石榴子石具有进变质成分环带,其峰期压力为049~057 GPa,温度为553~562 ℃,相当于低角闪岩相。通过与其他典型增生杂岩带变质岩的剥露机制对比,认为马道变泥质岩的变质作用演化与南秦岭地区碰撞作用有关,而其剥露过程则主要受到双重逆冲构造控制。     

胶东水系沉积物金地球化学异常分布规律及其意义

为研究巨量金聚集作用和成矿元素地球化学异常响应关系,本文针对胶东地区收集了1∶20万全国区域化探扫面计划水系沉积物、全国地球化学基准计划河漫滩沉积物和岩石的地球化学数据,绘制了该研究区水系沉积物和岩石的金地球化学分布图,并结合区域构造-蚀变-成矿特征揭示水系沉积物和主要地质体岩矿石中金的地球化学异常分布及其成因联系。研究区水系沉积物金含量以10.7×10^-9为异常下限,地球化学异常面积为164.3km^2,其中Au-1号异常面金属量占研究区总面金属量的51.94%,标准化异常面金属占研究区总标准化面金属量的73.63%,是胶东地区最主要的次生金浓集中心和原生金矿化中心,因此也是胶东金矿床密集产出的部位。区内赋矿地质体岩石、载金矿物黄铁矿和水系沉积物中成矿相关元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn和Bi含量变化及综合对比研究表明,胶东地区不同构造带中水系沉积物金背景值受岩石金背景值和矿化体风化剥蚀的综合制约。因此,胶东金的地球化学异常图谱是由区域大规模金矿化作用、高金背景的岩石和金矿床次生风化作用相互叠加的结果,对于理解胶东金矿省巨量金聚集的地表沉积物响应和指导深部找矿勘查具有重要的参考意义。     

羌塘盆地中晚侏罗世雁石坪剖面夏里组古盐度与成盐意义

羌塘盆地是一个具有成盐远景的蒸发岩盆地,对羌塘盆地侏罗系雁石坪群夏里组出露的石膏层和具有钾、钠异常的盐泉水研究表明,夏里组是羌塘盆地潜在的形成钠盐、钾盐的目标层位之一。本文通过对羌塘盆地雁石坪剖面夏里组硼元素、锶元素和钡元素的测量,计算Adams古盐度和Sr/Ba比值,来恢复雁石坪剖面夏里组的古盐度。根据Sr/Ba比值、Adams古盐度和Walker相当硼含量的变化趋势,雁石坪剖面夏里组古盐度可以划分为以下3个阶段:夏里组下段(0~260 m、164~162.3 Ma)淡水环境、中段(260~500 m、162.3~160.7 Ma)咸水环境和上段(500~608 m、160.7~160.2 Ma)超咸水环境。另外,通过分析物源、气候以及古地理条件,认为夏里组具备适宜成盐的物源、气候和古地理条件,根据夏里组上段Ca^2+-SO4^2-离子、Na^+-Cl^-离子和K^+-Cl^-离子的相关性分析表明,夏里组上段古环境已经演化到沉积硫酸盐阶段或者沉积氯化物早期阶段,即夏里组上段形成石盐的环境要优于形成钾盐的环境。