中国东部中、新生代软流圈上涌与构造-岩浆-矿集区

以深部地球物理资料为基础,结合大地构造环境、岩浆岩同位素示踪及矿产资源分布规律,加以综合分析.通过热力学计算可知,中国东部近2亿年来的上地幔岩石圈/软流圈构造可以存留至今,且能区分出中、新生代.软流圈上涌与矿集区:(1)中生代金属矿:(a)克拉通区,软流圈沿柱身上涌,其柱头上方形成幔壳混熔花岗质岩及相应Au、Cu、Mo、Pb-Zn等矿集区,并于柱身与岩石圈块体陡接触带,形成中基性杂岩及相应富Fe矿集区;(b)褶皱带区,在软流圈上涌柱上方形成近幔源型花岗质岩,相应为Cu、Au、Pb-Zn、Mo、Ag矿集区;(c)南岭带,软流圈层在适当深度、热量充足、较大范围内"平卧",因热传导而致使地壳内物质部分重熔,形成壳源型花岗质岩及相应的W、Sn、稀有元素矿集区;(2)新生代油气田:(a)与太平洋板块俯冲有关的软流圈上涌,其上方出露玄武岩,形成较大型油田;(b)与裂陷盆地有关的软流圈上涌,其上方形成大型油田,也有中小型油田.软流圈上涌与大地构造:中生代J-K时期,通过构造力特征等的综合分析,阐明燕山运动的根源及其影响;新生代侧重剖析大陆裂谷相关特征.总之,软流圈上涌是岩石圈减薄,以及中、新生代构造-岩浆-矿集区形成的根源.     

中国东部深部构造特征及其与矿集区关系

文中以地震层析原始数据为基础,结合大地电磁测深和热流值数据,对老资料重新开发,编制了中国东部岩石圈厚度图、大地热流值图、岩石圈构造与矿集区关系图等,在此基础上对中国东部上地幔岩石圈-软流圈构造及其变异进行了初步研究,认为:(1)中生代燕山期较大型深部构造(如软流圈上涌体)的地震层析影象可存留至今,运用大地热流值及其相应浅表岩浆岩、矿集区等特征差异可以将中、新生代深部构造加以区分;(2)中国东部深部构造总特征:上地幔岩石圈-软流圈构造起伏变化,岩石圈西厚东薄,软流圈上涌发育且形式各异。大体可分为华南(构造线呈NWW)、华北(构造线近SN)、东北(构造线呈NNE)三大块,其基本特征各异。整个中国东部深部构造中,软流圈上涌起主导作用;(3)中生代软流圈上涌是相应浅表燕山期花岗质岩形成的根源,并与金属矿集区密切相关,新生代软流圈上涌则是大陆裂谷、玄武岩喷发及大型油气田形成的基础;(4)岩石圈减薄的主因是软流圈上涌,中生代燕山期主要减薄于中国东部大陆内部,新生代主要减薄于偏东部沿海区域。     

华北地区两个世代深部构造的识别及其意义——燕山运动与深部过程

通过对华北地区地震层析成像成果的研究，将其深部构造划分为三带：①大型软流圈上涌柱带，主要出现两个大型软流圈上涌柱；②过渡带，呈现4个小型软流圈上涌柱（软块）与岩石圈较厚区（硬块）相间的构造格局；③巨厚岩石圈带，为巨厚岩石圈（鄂尔多斯硬块）稳定区。依据岩石圈热力学衰减原理，一定体积的深部构造可存留200～300Ma之久，而传导人浅表的热量则扩散较快。故以大地热流值为主，结合浅层岩浆活动可将本区中生代与新生代的软流圈上涌柱区分开来：渤海湾柱、大同柱和南阳柱属新生代，邯郸柱、中条柱和吕梁柱则属于中生代燕山期。在此基础上，建立了燕山期深部构造与浅表岩浆构造活动关系的模式：在强大的分散热力作用下，软流圈上涌柱柱头中大量热浮物质向上熔蚀薄的岩石圈及下地壳，混染而主要形成中酸性岩及有关矿产；而在软流圈上涌柱与岩石圈的陡接触处，由于该处热力集中，致使幔源物质底侵下地壳，并再熔融上侵形成偏碱性-碱性杂岩及相应矿产。     

华南地区进贤-柘荣剖面深部电性结构

为了研究华南地区的深部电性结构,探寻浅部地质过程的深部背景,布设了江西进贤至福建柘荣超长周期大地电磁测深剖面。通过剖面数据的处理、定性分析及二维反演,获得剖面岩石圈尺度的电性结构模型,并分区块对壳幔电性结构及主要断裂进行了分析。反演结果表明：1）剖面可分为4个构造单元,分别为江南造山带、华夏地块内部、华夏褶皱带和东南沿海岩浆岩带;2）武夷山与东南沿海岩浆岩带两处电性莫霍面隆起,电性莫霍面的起伏特征受控于区域深大断裂;3）剖面电性岩石圈整体表现为西薄东厚,江南造山带岩石圈-软流圈界面埋深为80~100 km,华夏褶皱带及东南沿海岩浆岩带的岩石圈-软流圈界面埋深约为140 km,存在一处岩石圈减薄区和两处软流圈上涌区,反映了伸展构造作用对岩石圈的不均匀改造。     

华北地区深部构造特征

通过岩石圈厚度变化、大地热流值和莫霍面起伏,结合浅表岩浆构造活动,编制了华北地区深部构造略图,建立了燕山期软流圈上涌与岩浆构造活动的关系模式,总结了该区的深部构造特征:岩石圈厚区与软流圈上涌区共存.同时,按生成机制对该区软流圈上涌进行了类型划分:中生代燕山期(J-K1)、早新生代(E2-E3)主动机制形成的软流圈上涌,中、新生代(K2-E1)及晚新生代(N-Q)被动机制形成的软流圈上涌.     

东秦岭铜矿床地质特征及找矿标志

东秦岭位于华北板块与扬子板块之间的拼合带--秦岭造山带东段,该区是一典型的地球化学急变带与地球物理梯度交叉区,壳幔富含Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Mo元素,为一元古宙一古生代裂陷槽,熊耳群、宽坪群、二郎坪群、耀岭河组火山岩系中的火山喷发Cu、Pb、Zn、Ag、Au矿(化)层.多期次的构造岩浆活动,使区内Cu、Pb、Zn、Ag、Au、W、Mo叠加富集体成矿,从而使东秦岭地区铜矿床在区域分布、成矿空间、时间上呈现出一定的规律性并找矿标志明显.     

大陆碰撞成矿论

基于经典的板块构造而建立的成矿理论已日臻完善,完好地解释了增生造山成矿作用及汇聚边缘成矿系统发育机制,但却无法解释碰撞造山成矿作用及大陆碰撞带成矿系统。通过对青藏高原碰撞造山与成矿作用的详细研究,并与中国秦岭和其它碰撞造山带综合对比,本文系统提出了一套全新的大陆碰撞成矿理论,简称"大陆碰撞成矿论",初步阐明了大陆碰撞带成矿系统和大型矿床的成矿动力背景、深部作用过程和形成机制。该理论认为,伴随大陆三段式碰撞过程而发育的主碰撞陆陆汇聚环境、晚碰撞构造转换环境和后碰撞地壳伸展环境,是大陆碰撞带成矿系统和大型矿床的主要成矿构造背景。对应于三段式碰撞而在深部出现的俯冲板片断离、软流圈上涌和岩石圈拆沉过程,是导致大规模成矿作用的异常热能驱动力。伴随三段式碰撞而分别出现的压-张交替或压扭/张扭转换的应力场演变,是驱动成矿系统形成发育的构造应力机制。大陆碰撞产生的不同尺度的高热流、不同起源的富金属流体流、不同级次的走滑-剪切-拆离-推覆构造系统和张性裂隙系统,是形成成矿系统和大型矿床的主导因素。成矿金属在碰撞形成的壳/幔混源高fO2岩浆-热液系统、地壳深熔低fO2岩浆-热液系统、剪切变质-富CO2流体系统以及逆冲推覆构造驱动的区域卤水系统和浅位岩浆房诱发的对流循环流体系统中,伴随成矿金属的积聚与淀积是形成大型矿床的关键机制。"大陆碰撞成矿论"还强调,完整的大陆碰撞过程可以引发三次大规模成矿作用,形成一系列标示性的大型矿床:在主碰撞陆陆汇聚成矿期,大陆碰撞引发地壳加厚与深熔,产生富W-Sn壳源花岗岩,形成花岗岩型Sn-W矿床;大陆俯冲板片断离诱发软流圈上涌,产生富金属的壳/幔混源花岗闪长岩,形成岩浆-热液型或叠合型Pb-Zn-Mo-Fe矿床;大陆碰撞从变质地体排挤出富CO2流体,在剪切带形成造山型Au矿,从造山带排泄出建造流体,在前陆盆地形成MVT型Zn-Pb矿。在晚碰撞构造转换成矿期,大规模走滑断裂系统诱发壳幔过渡带和富集地幔减压熔融,其岩浆在浅部地壳岩浆房出溶成矿流体,分别形成斑岩型Cu(-Mo-Au)矿床和碳酸岩型REE矿床;深切岩石圈的剪切作用与下地壳变质产生含Au富CO2流体,形成造山型Au矿;逆冲推覆构造驱动地壳流体长距离迁移汇聚、走滑拉分导致流体大量排泄和充填,形成Pb-Zn-Cu-Ag矿。在后碰撞地壳伸展成矿期,新生下地壳部分熔融产生富金属、富水、高fO2埃达克质岩浆浅成侵位和流体出溶,产生斑岩型Cu矿;中上地壳部分熔融层(岩浆房)驱动地热流体系统,在地热区发育热泉型Cs-Au矿,在构造拆离带形成热液脉型Pb-Zn-Sb和Sb-Au矿。     

湘南金鸡岭辉绿岩脉的岩石成因及动力学意义

华南中生代基性岩脉的形成通常与板内伸展活动有关,它们既是探索深部地幔演化的探针,又是研究地球动力学背景的手段。本文选取湘南金鸡岭辉绿岩脉进行了高精度LA- ICP- MS锆石U- Pb同位素定年、全岩主微量元素和Sr- Nd同位素以及矿物地球化学测试分析,旨在探讨它们的岩石成因与岩石圈地幔演化的关系及华南内陆地区的地球动力学背景。研究显示金鸡岭辉绿岩脉的锆石U- Pb年龄为153. 1±1. 0 Ma,为晚侏罗世岩浆活动的产物。该岩石微量元素组成具有类似于洋岛玄武岩（OIB）的特征,表现出轻稀土元素（LREE）、大离子亲石元素（LILE）和高场强元素（HFSE）不同程度的富集,无Nb、Ta负异常,表明岩浆源区与岛弧环境无关,并且地壳物质混染程度较低。87Sr/86 Sr初始比值为0. 7062~0. 7080,εNd( t )值为+1. 76～+3. 75,也类似于OIB地幔源区。研究表明,金鸡岭辉绿岩脉来源于受软流圈熔体侵蚀/交代的岩石圈地幔的部分熔融,相应岩浆在上升侵位过程中发生了分离结晶和轻微的地壳混染作用,是板内拉张环境下的产物,为地幔改造/岩石圈减薄的岩浆岩响应及软流圈-岩石圈之间相互作用的表征。华南内陆地区中生代的岩浆作用可能与古太平洋板块俯冲无关,而是在陆内裂谷背景下软流圈上涌和岩石圈伸展减薄的产物。     

下扬子及其邻区地壳和上地幔结构的接收函数研究及其地质意义

本文通过对两条宽频地震密集台站剖面记录的远震事件进行接收函数分析,得到了切过下扬子地区的高分辨率地壳和上地幔顶部结构断面。接收函数结果揭示了此区主要块体结构特征以及地表出露晚中生代岩浆岩以及相关矿床下方的深部结构响应:①中生代以来新生或活化的地质构造对下扬子及其邻区地壳结构的控制作用明显;②在大别造山带中下地壳出现低速震相,指示了大别造山带下方地壳深部存在低速物质,可能是大别造山带下方地壳中发育的韧性剪切带,此韧性剪切带可能与大别超高压变质岩被抬升剥露于地表的动力学作用有关;③在江南造山带东段怀玉山地区中下地壳观测到褶皱和逆冲叠瓦状复杂转换震相结构,与江南造山带西段雪峰山地区中下地壳结构相似,可能反映了隐伏的元古代江南造山带;④在德兴矿床和皖南白垩纪花岗岩群正下方观测到Moho和LAB界面的突变上隆现象,可能指示了晚中生代以来在华南东部下扬子地区岩石圈的薄弱区域,软流圈的上涌造成了岩石圈地幔的局部破坏,壳幔结构的局部异常是壳幔物质相互作用的结果。以上地震学观测揭示了下扬子及其邻区下方一些重要的壳幔结构特征,反映了华南大陆东部在不同地质历史时期经历的独特构造演化事件,为我们深入理解华南板块的形成和早期演化以及后期中生代以来华南东部强烈的岩浆和成矿作用的深部机制提供了关键的地球物理约束信息。     

川黔湘构造带构造样式及深部动力学制约

川黔湘构造带可划分为4个不同的构造带,其中雪峰山构造带地理位置特殊,恰位于华南块体南北向重力梯度带上,两侧岩石圈厚度差异显著,其成因机制历来是争论的焦点。雪峰山构造带基底是一个花状结构,与川黔隔槽式褶皱带构成一个整体,为一个厚皮结构。雪峰山基底在沅麻盆地隆升最高,表现为压扭性构造特点。参考深反射剖面,绘制了研究区浅层与深部结构地质剖面。板块受挤压,中、上地壳与下地壳存在不同的耦合方式,对此分析了研究区下地壳的变形过程。雪峰山下地壳向下存在对冲,形成山根,但并没有俯冲至地幔。随地壳加厚,岩石圈发生弯曲,下地壳与上地幔存在瑞利泰勒不稳定性,并下沉至软流圈地幔。晚中生代,伸展背景下的软流圈上涌使雪峰山以东岩石圈发生拆沉,致使两侧岩石圈厚度出现差异。     

小秦岭--熊耳山金成矿作用与区域构造的耦合

小秦岭-熊耳山地区是重要的金、多金属成矿带，金属元素高度富集，在长不足200km的矿带内，集中产出100多个大中小型金矿床(点)和10余个特大、中、小型钼矿床；成矿金属元素组合既有单一金矿床、铝矿床，也有铝-金-多金属矿床。金的矿床类型有石英脉型、构造蚀变岩型及斑岩．爆破角砾岩型和砂金矿床等。金的成矿流体为临界-超临界地幔流体，成矿物质具深源性。成矿时代主要为中生代，印支期是成矿的开始与先导，燕山期叠加其上，构成一个完整的中生代成矿旋回。金成矿作用受秦岭造山带印支期构造作用的制约，在前沿挤压，后缘滞后拉张的构造耦合作用动力学背景下产出。成矿与岩石圈拆沉作用及地幔流体上涌有关。     

河淮地幔亚热柱的演化及其对华北地区成矿的控制作用

本文依据华北地台东部的地球物理测深资料、火山－岩浆活动、沉积建造特征及构造演化历史，提出河滩地区是中生代以来强烈隆升的地幔亚热柱。亚热柱的强烈上升使岩石圈下部发生热减薄，上地壳发生裂陷，新生界堆积厚达５－９ｋｍ。岩石圈热减薄仅至６０－８０ｋｍ。金、银等成矿元素除部分来自赋矿围岩之外，其主要部分来自地核，并以气态随地幔热柱向上运移，当其进入亚热柱阶段时，部分转变为液态．呈气－液混合相随亚热柱运移，当伞状外展亚热柱被造山带陡倾韧性剪切带切割时，气－液相全、银随深熔岩浆或沿韧性剪切带向上迁移，并在幔枝（变质核杂岩）构造的有利扩容带富集成矿。     

安徽沿江地区燕山期火成岩成岩成矿地质背景

安徽沿江地区位于长江中下游Cu,Fe成矿带的中段。通过区内变质基底类型、时代和地球物理、地球化学资料等综合研究,证明该区存在一元古宙基底缝合带,即“古岩石圈尺度不连续”,燕山期的强烈构造-岩浆-成矿活动是“古岩石圈尺度不连续”的“再活化”的表现。燕山期火成岩岩石构造组合以及岩浆作用有关的矿种组合表征它也是深达地幔的岩石圈尺度不连续,实质上岩石圈尺度不连续为区内的重要控岩、控矿构造,而燕山期挤压加厚环境中形成的高钾钙碱性系列火成岩及对应的Cu,Au组合、橄榄安粗岩系列火成岩及对应的Fe,S组合是岩浆成矿受壳幔相互作用和幔源物质贡献等因素控制的直接反映。同时,文中还利用了Nd-Sr同位素示踪体系对区内中、新生代地幔类型进行了初步研究,论证了中-新生代岩石圈/软流圈发生了灾变事件,区内晚中生代属富集型地幔(EMⅡ),火成岩为富集型地幔(EMⅡ)与亏损地幔(DM)或下地壳(IC)相互作用的结果,新生代则成为亏损型地幔(DM),这种地幔类型的变化是导致中国东部燕山期大规模岩浆成矿作用和岩石圈减薄的     

地幔活动在南海扩张中的作用数值模拟与讨论

对于地幔活动对南海扩张有无影响及影响大小这一问题,目前仍存在不同观点。本文采用数值模拟方法对地幔活动在南海扩张中的作用和影响进行了考查,结果表明:地幔上涌作用能引起南海岩石圈很大程度的减薄,但对南海地壳减薄影响很小;地幔上涌作用是南海扩张的重要动力学因素之一,但只在地幔上涌作用下要很长的时间才能打开南海。     

壳幔作用与花岗岩成因——以中国东南沿海为例

笔者在近年来的中国东南沿海花岗岩成因研究中,注意到下地壳之下的岩石圈地幔与下地壳之间必然有着十分密切的关系,认识到壳幔作用的重要形式是发生于壳－幔接口的玄武岩浆的底侵作用,它涉及地幔对地壳在“成分”和“热”两方面的贡献。研究表明,本区底侵作用十分发育,是中国东南大陆边缘陆壳演化的重要 过程。中国东南部中生代早期形成的花岗岩多为Ｓ－型花岗岩,它们主要是板块强烈挤压和导致地壳增厚,陆壳重熔形成的岩石。而且这期大规模花岗岩浆活动是与弧后拉张、岩石圈减薄 软流圈上涌作用直接有美．早期太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲对大陆裂解起了诱导作用中国东南部晚中生代缝合带的年龄为100～11OMa,可能代表了晚中生代构造－岩浆作用由挤压,地壳增厚,陆壳重熔向扩张岩石圈减薄一双蜂式岩浆作用机制的转变年龄。     

初论胶东地区金矿成矿模式

对胶东金矿集中区成矿规律和地球物理信息的综合研究,提出了胶东地区可能存在一个规模较大的中生代地幔热柱－幔枝热构造。从区域构造背景出发,深入讨论了胶东地区的变质作用、岩浆作用、成矿作用的相互关系及其时空规律,初步建立了地幔热柱构造体系的壳－幔成矿模式。     

冀北坝上地区深部地质构造特征及其对火山活动和铀成矿的控制作用

冀北坝上地区位于华北地台北缘。其深部地质构造有两个显著特征：一是全区性的莫霍面下拗，地壳增厚；二是软流圈部分伸入到下岩石图上部，造成局部地区地幔上隆，地壳减薄。火山喷发形成的沽源火山盆地和大滩火山盆地与两个地幔上隆，地壳减薄区，上下相互对应。铀矿床（点）沿地幔隆起周边构造活动带规律性分布。上述两事实有力地证明了深部地质构造对中新生代火山活动和铀成矿的控制作用。沿地幔隆起周边构造活动带是今后寻找铀及多金属矿产的有利地段。