制约中国东部新生代上地幔物质组成的因素探讨

探讨了制约中国东部新生代上地幔物质组成不均一性和复杂多阶段演化史的主要因素。中国东部新生代上地幔物质组成特征主要为地幔部分熔融，地幔交代和软流圈底辟等作用所决定。这些深部地质过程与中新生低以来中国东部受相邻板块俯冲并导致岩石圈伸展，减薄等过程密切相关。     

中国东部中新生代盆地形成演化与深部过程的耦合关系

软流圈隆升是板块相互作用的深部调整过程,同时也是地壳表层—地幔进行重力均衡调整的过程。中国东部中新生代沉积盆地充填形态大多与盆地深部软流圈的隆升呈镜像对应关系,这一关系暗示了岩石圈和软流圈相互作用的耦合关系,也指示了伸展型盆地深部软流圈隆升幕的阶段性与盆地充填演化阶段之间的成因联系。     

中国东西部典型盆地中—新生代热体制对比

沉积盆地的热体制和热历史是盆地动力学和油气成藏研究的重要内容,中国东西部盆地受不同构造背景和动力学机制影响,热体制存在明显差异。文中从盆地的热历史、热岩石圈厚度和岩石圈热结构3个方面对渤海湾和塔里木这两个中国东西部典型盆地中—新生代的热体制进行了分析,表明东西部盆地在中—新生代时期的热体制存在较大差异。中—新生代时期渤海湾盆地经历了早白垩世—晚白垩世早期(K1—K12)和始新世—渐新世(E2—E3)两期热流高峰,而塔里木盆地热流值是逐渐降低的过程;渤海湾盆地的热岩石圈厚度在中—新生代经历了早白垩世晚期和古近纪中—晚期两次快速的减薄高峰,减薄高峰时期岩石圈厚度仅为43~55km;而塔里木盆地则经历了中生代缓慢增厚—古近纪以来快速增厚的过程。由地幔热流与地表热流比值确定的岩石圈热结构揭示出渤海湾盆地经历了三叠—侏罗纪的"冷幔热壳"型和白垩纪以后的"热幔冷壳"型;塔里木盆地则由"热幔冷壳"型在新近纪末期转变为"冷幔热壳"岩石圈热结构。深部岩石圈的热结构和热状态的这种差异与岩石圈热-流变结构和岩石圈变形特征密切相关,通过对沉积盆地中—新生代时期的热历史和岩石圈热结构演化的研究,可以揭示沉积盆地深部的热状态,为中—新生代以来的成盆动力学机制研究提供有科学意义的参考。     

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。     

新生代大陆板内伸展盆-山耦合与大陆碰撞效应——以渤海湾盆地济阳坳陷、周缘隆起及边界断裂构造演化为例

新生代印欧大陆碰撞引发了中国西部前缘大规模多阶段地壳挤压缩短、构造变形与隆升及岩浆事件,在中国东部,新生代山脉的抬升、盆地的伸展、沉降,以及郯庐断裂带新生代的活动与青藏高原的隆升具有准同时性,伸展盆地-伸展山脉之间存在耦合关系。这种对应关系呈"幕式"变化,主要表现在印欧大陆碰撞岩石圈增厚、构造变形和抬升的高峰时期,对应盆地岩石圈伸展、减薄、快速构造沉降以及郯庐断裂带活动等阶段,当构造转入相对稳定(松弛)时期,表现为高原剥蚀夷平、岩浆活动频繁以及盆地构造沉降速率减缓等阶段。从全球板块构造的角度来看,中国西部、东部新生代挤压、伸展和走滑活动属同一动力学体系条件下的耦合关系,驱动力可能是两大板块碰撞、深部地幔脉动上涌以及新生代太平洋板块与欧亚板块俯冲和速率变化的共同作用。     

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。     

中国东部中新生代火山作用的pTtc模型与岩石圈演化

中国东北和华北地区中新生代火山岩的岩石化学研究表明 ,中新生代火山作用的深部过程均为逆时针的pTt轨迹 ,表现为岩浆源区从逐渐上升到下降的过程。中新生代火山作用的深部过程揭示的岩石圈演化历史为 :早侏罗世至早白垩世早期 ,岩石圈演化主要表现为逐渐减薄的过程 ,直至出现软流圈与地壳直接接触。从早白垩世晚期至中生代末 ,岩石圈演化为一增生过程。第三纪岩石圈演化为减薄过程 ,而到第四纪为岩石圈增生过程。中国东部现代岩石圈地幔是由中生代晚期 (K1末—K3)和第四纪两次增生事件形成的     

中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块俯冲消减关系的讨论

国内外不少学者认为中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块向欧亚大陆俯冲、消减有关,近年来作者从岩石圈-软流层深部地质过程审视中国东部岩石圈演化问题发现,中国东部中生代早期(三叠纪至侏罗纪)岩石圈演化与太平洋板块向欧亚大陆俯冲消减没有直接的关系,它们可能是一种源自中国东部周边东亚洋盆系的一些洋盆向中国东部大陆俯冲消减碰撞造山以及由它们引发的中国东部大陆内的软流层上涌的深部地质作用联合作用的结果。软流层上涌作用自始至终控制着中国东部大陆岩石圈与软流层之间以及壳幔之间的层圈拆离,底侵作用以及岩石圈变形缩短、伸展和岩浆活动。     

辽宁阜新盆地中、新生代构造转折及其地质意义

通过对阜新盆地构造运动、岩浆活动、沉积充填、成矿作用的总结,识别出阜新中、新生代发生的三次构造转换,即挤压—伸展,伸展—挤压,挤压—伸展,其时限分别是(135~120)Ma、100Ma和40Ma。深部岩石圈的构造变动是盆地表壳层地质作用的根本控制因素;盆地内的岩浆岩、沉积充填以及成矿作用是地球深部作用的浅部响应。     

中国北方大陆及邻区岩石圈演化及与大规模成矿作用关系

根据地质和地球物理特征,中国北方大陆可区分为造山带型和裂谷型两类岩石圈,其中造山带型又可区分出分别代表古生代、中生代和新生代物质结构的造山带型岩石圈:在从空间上,自西向东分别由以天山为代表的新生代造山带型、以额济纳旗为代表的古生代造山带型、以大兴安岭为代表的燕山期造山带型和张广才岭为代表的新生代裂谷型岩石圈组成,反映了古生代形成的中亚造山带在中新生代大陆动力学过程中的分异演化,导致不同类型岩石圈形成和陆壳、岩石圈地幔物质组成、结构的不均一性,以及构成大规模成矿作用大体上以E110°为界,西部主要为晚古生代,东部主要为中生代的格局.简要讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质、结构的地质含义,以及区域找矿方向和深部找矿空间问题.     

中国东部中新生代盆地成因及其地球动力学

中国东部大兴安岭－太行山－武陵山重力梯度带一线以东至太平洋西岩，大陆连缘中新生代盆地系的形成，中生代岩浆活动，盆地基本特征同Ｍｏｈｏ、岩石圈和软流圈及上地幔基本特征的内在联系等都表明，它们在时空和成因上有一定联系，可以纳入同一地球动力学过程之中，这种动力学机制可能与岩石圈界，地壳底界的拆离作用有关。     

岩石圈中热压系数的计算

中国中西部地区发育众多前陆冲断带,它们具有构造变形复杂、油气潜力大和有别于经典前陆盆地的沉积和油气地质特征,但其成因过程和动力学并不清楚。文中利用中西部盆地区的地温、岩石热物性参数和地热学模拟技术,分析该区岩石圈热状态和流变学特征,进一步结合其他地质、地球物理资料,揭示盆地区的深部构造特征和岩石圈性质。研究表明,中西部各主要盆地的岩石圈具有厚度大、强度高、地温低等热-流变学特征,表现为刚硬块体;而其周缘和造山带区却表现为温度高、强度低和厚度小等特征,是构造变形的易发区。在此基础上讨论了岩石圈性质和变形过程等深部构造对前陆盆地成因演化的控制作用,进而初步归纳这类陆内再生前陆盆地的成因演化机制:发育于小型克拉通块体的边缘,其就位受控于岩石圈热-流变学非均质性和构造继承性,其动力来源是新生代印度-欧亚大陆碰撞及其持续的挤压作用。上述研究为探讨中国中西部地区的前陆盆地成因机制提供了深部资料和岩石圈热-流变学约束。     

华北克拉通下地壳改造:中生代火山岩中辉石岩捕虏体证据

<正>华北克拉通,特别是其东部在中生代发生了大规模的岩石圈破坏,这种破坏在浅层表现为大规模的构造变形、岩浆活动、盆地形成等;深部则表现为巨厚的岩石圈地幔丢失和地幔物理性质和化学组成的改变。近年来的深入研究表明,华北克拉通东部岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了重大变化,下地壳也发生了巨大变化。通过对比研究中、新生代火山岩中的下地壳麻粒岩捕虏体和地表广泛分布的麻粒岩地体发现,中、新生时期的华北下地壳与前寒武纪以前的下地壳显著不同,中、新生代下地壳多具有较为年轻     

中国大地构造单元新格局——从岩石圈角度的思考

以中国大陆的岩石圈岩石学结构模型和根据岩石圈动力学性质划分的克拉通型、造山带型、裂谷型、边缘海洋壳型和岛弧型5大岩石圈类型为基础,结合现今中国大陆西部挤压、东部拉张伸展的特点,提出以四川盆地、鄂尔多斯盆地和银川盆地西边界的岩石圈不连续为界,把中国大陆分为东部和西部2个一级构造单元;不同类型岩石圈为其二级构造单元,一些造山带型岩石圈的亚类为三级构造单元,并结合地质历史,简要讨论了其形成过程及其意义。     

伸展型盆地裂后期沉降过程及其动力学背景研究

伸展型盆地是与地壳和岩石圈伸展、减薄作用有关的一类裂陷盆地,包含了重要的沉积矿产和能源资源。综合近年来国内外伸展型盆地的研究,包括大西洋被动大陆边缘、澳大利亚被动边缘以及中国大陆东部的新生代盆地,发现不论是被动边缘还是会聚板块背景下的伸展型盆地,其裂后阶段盆地的沉降过程都不是简单的仅仅由岩石圈的热作用所控制的均匀缓慢的沉降过程,而是呈现多幕式的、快速沉降的特征,反映了盆地裂后演化阶段周缘板块的构造活动及其深部岩石圈的动力因素的控制作用。文章正是从这一角度出发,简述了近年来国内外一些典型的伸展盆地区裂后期快速沉降的研究进展情况,并结合琼东南盆地裂后期沉降演化特征的定量模拟研究,对幕式快速沉降的动力学机制进行了探讨。     

中国中新生代盆地构造样式分析

中国大陆岩石圈位于滨太平洋构造域与特提斯—喜马拉雅构造域的接合处。在中新生代时,前者主要呈现为裂陷作用所造成的一系列张性构造特征,后者主要呈现为造山作用所造成的一系列压性构造。因此,中国东部地壳为张裂作用所减薄并形成一系列中新生代盆地,如松辽盆地及华北盆地等。张裂作用主要发生在基底脆弱带。当张裂作用发生时,首     

东北北部中新生代盆地群构造与深部结构特征

松辽盆地及其东西两侧的中、新生代盆地群的形成与演化表现为两大盆地构造旋回,包括两次成盆期和两次反转期。由于所处大地构造位置的岩石圈厚度、软流圈的起伏、莫霍面的埋深以及岩石圈有效弹性厚度等的差异,导致了3个盆地群的时空演化及其盆地结构特征的规律性变化。研究表明,浅层次盆地类型、断陷样式、反转构造组合以及盆地构造演化规律等明显地受深部岩石圈结构的控制和制约。      

海底活动断裂的综合研究—以日本西相模湾断裂为例

中国东部大陆边缘第三纪盆地的裂陷过程具有幕式的特点。基于经典的单幕拉伸模型难以正确描述多幕裂陷过程,本文提出了多幕瞬时均匀拉伸的定量动力学模型。它可定量恢复多幕裂陷过程的盆地沉降和岩石圈的拉伸过程,预测深部软流圈顶面高度和深部热     

中国西部大型盆地的深部结构及对盆地形成和演化的意义

地震层析成像是研究地球深部结构和动力过程的重要手段。文章简单介绍了岩石圈地震层析成像的几种基本方法。相对于人工震源地震勘探,基于天然震源的地震层析成像是提供盆地基底和周边深部背景的有效和极其经济的手段。笔者最近得到了中国大陆岩石圈高分辨率表面波层析成像的三维S波速度模型,该模型结合了地震和噪声互相关的数据,大大提高了射线覆盖,结果显示了中国西部与青藏高原接壤的三大盆地(塔里木、柴达木和四川盆地)共同特征:(1)盆地上地壳速度很低,反映了盆地沉积层很厚;(2)相对于周边山系,盆地中、下地壳的S波速度较快,上地幔顶部尤其明显;(3)盆地的地壳厚度比相邻的山脉区薄,同时莫霍深度在盆山结合带变化大。盆地内地壳和岩石圈地幔存在明显的横向结构,尤其是塔里木盆地和四川盆地。塔里木盆基底东西向中央古缝合带在地壳和岩石圈地幔的速度、莫霍面深度图中有清楚显示。笔者推测区域构造挤压的影响很可能涉及盆地的整个岩石圈,进而提出了一个简单的盆地形成的机械模型,即挤压隆升沉降模型,认为在挤压环境下,较弱的周边山系的岩石圈增厚和隆升,高强度的盆地块体在重力均衡下整体沉降,形成陆内叠合盆地。挤压应力可能导致巨大的塔里木和四川盆地产生岩石圈范围的褶皱变形。在西部盆地漫长的地质历史中,新生代的印藏碰撞和新元古代以来的多次构造运动产生的岩石圈挤压对西部盆地的形成和演化可能起了决定性的作用。     

中国晚新生代构造-沉积-古气候事件的地质记录

中国区域地质调查工作的重点正在转向大面积覆盖区为主的平原、盆地、草原、荒漠等地区，向深部三维调查拓展.第四纪松散沉积层覆盖区区域地质调查的核心是揭示晚新生代地表过程、圈层相互关系，探讨人与自然的关系，服务于国家生态文明建设与生态环境保护.然而，覆盖区进行地质填图一个很大的难处是第四纪松散沉积层的侧向延伸往往很不稳定，要特别重视重要构造-沉积-古气候和古环境事件，如重要的不整合面、侵蚀面、火山岩层、湖相沉积，重要的海侵层、古气候沉积(如黄土、红土、黑土)，古文化层等.它们可以作为第四纪松散沉积层侧向对比的重要标志，并且往往具有等时性.东亚大陆构造演化及现代地貌特征主要受两大地球动力系统所控制，西部印度-欧亚板块碰撞、高原快速隆升并向北东方向扩展，东部太平洋板块向欧亚大陆俯冲消减并在东亚大陆东缘形成复杂的沟-弧-盆系统.两大构造系统作用奠定了晚新生代以来中国地质演化背景，导致地球深部过程和地表环境发生重大变革.总体表现为青藏高原隆升、东部岩石圈伸展减薄，最终塑造了现今的宏观地貌形态和水系格局.本文针对第四纪松散沉积物覆盖层的这些特点，对中国晚新生代以来重要构造-沉积-古气候事件进行了梳理，总结了晚新生代这些重要事件的地质记录，特别是重要的沉积层、侵蚀面、不整合面、海侵层等，以便在覆盖区区域地质调查时对第四纪松散沉积层进行区域性对比.