东北亚中生代火山岩的地球动力学意义

东北亚中生代火山岩可划分为陆内环状火山岩带、纬向火山岩带和陆缘北北东向火山岩带,本文通过对俄罗斯、蒙古、中国东北、日本和朝鲜半岛在内的东北亚中生代火山岩分布图的编制,以及火山岩地球化学对比研究,认为东北亚中生代火山岩是古亚洲洋构造域向太平洋构造域转换时期,深部地幔地球化学过程以及东亚大陆与古太平洋板块相互作用的产物。在晚古生代至早中生代古亚洲构造域的闭合和欧亚大陆形成过程中,古亚洲域冷板块向地幔深部潜入而引发的热地幔柱的上升,是东北亚中生代大地构造演化和岩浆作用的重要控制因素。     

俯冲大陆岩石圈重熔：大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩成因

大别-苏鲁造山带是华南-华北陆块在三叠纪经过大陆碰撞形成的,其中含有大量中生代岩浆岩,形成时代上主要属于晚三叠世、晚侏罗世和早白垩世.晚三叠世碱性岩和晚侏罗世花岗岩仅出露在苏鲁造山带东部,而早白垩世岩浆岩则遍布整个大别-苏鲁造山带（包括大面积的花岗岩、零星的中基性侵入岩和火山岩）.虽然时代不同,但是它们均富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有高的初始Sr同位素比值、低的εNd（t）值和低的放射成因Pb同位素组成.晚侏罗世和早白垩世花岗岩锆石中含有新元古代和三叠纪U-Pb年龄的继承核,大多数早白垩世基性岩中锆石具有比正常地幔锆石低的氧同位素比值,全岩具有比正常地幔低的碳同位素比值.系统的元素和同位素对比研究发现,大别-苏鲁造山带中生代花岗岩和基性岩分别与经过超高压变质的花岗片麻岩和榴辉岩具有相似性.尤其是若干鉴定性特征的地球化学指标证明,它们都是华南岩石圈北缘的组成部分.由于中生代大陆深俯冲,这些具有类似地球化学性质的岩石分别在不同时间和层位发生超高压变质和碰撞后深熔作用.因此,这些中生代岩浆岩的形成与华南陆块俯冲/折返之后的碰撞后造山带构造跨塌有关,是俯冲大陆岩石圈在碰撞造山带加厚背景下部分熔融的产物.     

郯庐断裂带晚中生代演化对西太平洋俯冲历史的指示

北东-北北东走向的郯庐断裂带是中国东部规模最大的断裂带,为滨太平洋构造的典型代表.该断裂带晚中生代的演化过程是古太平洋(伊泽奈崎)板块俯冲作用的结果,也指示了后者的俯冲历史.继中三叠世起源之后,郯庐断裂带在中侏罗世末首次复活,仅在大别造山带东缘可识别出这期左行平移历史,应代表了古太平洋板块俯冲作用的开始.继晚侏罗世平静期后,该断裂带在早白垩世初发生了强烈的左行平移活动,是近南北向挤压的结果,其动力学背景为伊泽奈崎板块向北北西向高速低角度俯冲.在早白垩世期间,郯庐断裂带转变为强烈的伸展活动,与华北克拉通东部峰期破坏同时发生,为伊泽奈崎俯冲板片后撤导致的弧后拉张结果.该断裂带在早白垩世末再次经历了压扭性的左行平移,标志着华北克拉通峰期破坏的结束.在晚白垩世期间,郯庐断裂带呈现为弱伸展活动,处于远场弧后弱拉张的动力学背景下.由此可见,郯庐断裂带在晚中生代经历了压扭性平移与伸展活动的多次交替.在区域挤压背景下发生的左行平移活动时间相对短暂,而伸展活动则持续时间相对较长,与古太平洋板块俯冲方式与历史有关.     

华北克拉通破坏与岩浆-成矿的深部动力学过程

华北克拉通在中生代发生强烈的破坏作用,诱发强烈的岩浆、构造、热事件,同时形成金等金属矿床.然而,克拉通破坏如何控制巨量金等金属矿床的形成与分布尚不十分清楚.本文基于已发表大量资料和科技部重点研发专项项目研究成果,系统总结了华北东部中生代岩浆岩岩石组合、年代学、地球化学和岩石成因、金等金属矿床成矿年代学、中生代盆地演化等最新资料,恢复了华北东部中-新生代盆地伸展量和郯庐断裂的左行走滑位移距离,确定了不同地质历史时期古太平洋板块俯冲带的位置,重新构建了华北东部中生代金等金属矿床和岩浆活动的时空分布规律,并发现早中侏罗世期间,岩浆-成矿作用由东向西逐渐迁移,而160～140Ma之后则由西向东迁移,论证了华北东部中生代金等金属成矿与岩浆岩成岩之间的成因关系,岩浆为金属矿床的形成提供了部分物源和成矿流体,阐明克拉通破坏与巨量岩浆-成矿作用的深部动力学机制,提出侏罗纪期间华北受到古太平洋板块向西低角度俯冲,不仅在华北东部(乃至中国东部)形成了类似于南美安第斯型富含斑岩铜矿的大陆岩浆弧,而且俯冲带流体交代地幔楔为早白垩世热液成矿奠定了物质基础.在早白垩世时期,古太平洋板块俯冲角度由低变高,俯冲板块和俯冲带发生后撤,使华北克拉通东部发生强烈破坏,并形成巨量岩浆和金等金属矿床.     

南海西沙隆起基底成因新认识

基底年龄对重建海洋区域的构造演化历史具有重要意义.南海西沙隆起盆地基底方面的研究主要局限在重磁和地震资料以及20世纪70年代西永一井的分析资料上,长期没有新的突破.本文针对新获取的西科一井两个基底样品开展了岩石学分析和锆石U-Pb同位素测年,来研究西沙群岛基底的形成时间及构造属性.结果表明,基底成分为晚侏罗世角闪斜长片麻岩,锆石~(206)Pb/~(238)U平均年龄为(152.9±1.7)Ma,但是最年轻年龄为(137±1)Ma,说明变质作用结束时间大致在早白垩世.变质岩底部与二长花岗岩突变接触,为早白垩世晚期((107.8±3.6)Ma)岩浆侵入的结果,与西永一井早期测得的前寒武纪基底年龄(全岩Rb-Sr法,627Ma)明显不同,西科一井的基底锆石都属于晚中生代岩浆活动的产物.晚侏罗世-早白垩世的区域变质作用和花岗质岩浆侵入不仅出现于西沙,在南海的珠江口盆地和南沙群岛等区域都有报道,与东亚陆缘受到古太平洋板块大规模、长时间的俯冲密切相关,其可能导致了中特提斯洋在南海的关闭.对于南海是否发育有统一的前寒武纪变质结晶基底仍存在争议,但是可以肯定的是,中生代板块俯冲挤压与新生代裂陷拉张已经显著改造了南海地区的原始基底     

西太平洋板片俯冲与后撤引起华北东部地幔置换并导致陆内盆-山耦合

华北中生代构造-岩浆活动频繁,深部岩石圈地幔性质发生变化,即克拉通发生活化作用.活化作用大致可分为三个阶段:(1)晚古生代至早侏罗世(至~170Ma),(2)中侏罗世至早白垩世早期(160~140Ma),(3)早白垩世至新生代(~140Ma以来).其中后两个阶段与古太平洋板片俯冲及后撤导致华北东部深部的岩石圈地幔置换并引起陆内浅部的盆山耦合过程是本文讨论的重点.在第一阶段,古亚洲洋俯冲和关闭引起华北北缘经历弧后拉张、碰撞挤压及碰撞后伸展等构造-岩浆活动,而且造成陆块边缘完整性的机械破坏和地幔性质的化学改造,成为后续软流圈物质上涌的通道和岩浆活动的优先发生区;受华南陆块俯冲的影响,华北南缘也发生了类似的过程.在第二阶段,蒙古鄂霍次克洋闭合及古太平洋板片俯冲剪切,引起华北北缘的两次近S-N向的挤压作用(燕山运动的A、B幕),近E-W向分布的陆缘盆地被晚中生代岩体和NE-SW断裂肢解为零星分布的盆岭省,岩浆作用由东北角向西迁移进入地块内部,同时郯庐断裂的性质由左行走滑转换为正断层,华北由早期的近S-N向的压扭性背景进入NW-SE向的弧后拉张阶段.第三阶段是华北克拉通破坏和岩石圈地幔增生的关键时期,深部难熔的克拉通型地幔被饱满的大洋型地幔置换,实现岩石圈大幅度减薄后的小幅增生增厚过程;浅部的表现是岩浆作用持续向东南迁移,陆内岩石圈薄弱带优先发生伸展变形,包括在早白垩世(140~110Ma)中部带侏罗纪逆冲断层反转为正断层、郯庐断裂的持续拉张引起中地壳拆离和大渤海湾盆地的沉降;晚白垩世至今(110Ma~),中部山带发生断陷作用形成汾渭盆地和沁水盆地,大渤海盆地内部断陷形成盆-山相间的地貌特征,苏鲁造山带则发育莱阳盆地等.华北克拉通规模小并发育陆内薄弱带,是克拉通容易破坏的内因.具这种特性的克拉通容易受周边多个俯冲构造域和上涌软流圈物质的共同影响.晚中生代(~160Ma)以来,华北克拉通破坏主要表现为周边块体的俯冲导致软流圈物质上涌、岩石圈减薄和浅部地壳滑脱,岩石圈薄弱带处(如中部山带)出现褶皱和逆冲,实现伸展背景下的局部挤压;俯冲板块后撤(~140Ma)则使上涌的软流圈回落形成岩石圈并实现地幔小幅增生置换(~125Ma)与伸展背景下浅部地壳断陷和成盆过程.因此,西太平洋板片俯冲和后撤是引起华北东部深部岩石圈地幔置换并导致陆内浅部盆-山耦合的外在动力来源,表明华北克拉通破坏是地块内部与地块边缘、深部过程与浅部盆-山耦合响应的综合地质记录,我们认为这也是燕山运动的本质.     

华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏

华北克拉通在中生代发生了岩石圈减薄,古老的大陆岩石圈地幔在减薄后被年轻的新生岩石圈地幔所取代.与此同时,华北克拉通发生了破坏,以大规模早白垩世岩浆作用为标志.尽管对这个现象有了共识,但是对华北克拉通岩石圈破坏的机制仍然存在争议.文章以华北中生代镁铁质岩浆作用为视角,试图对上述争议提出解决办法.华北中生代镁铁质岩浆作用以早白垩世的~121Ma为分界点,在此之前的镁铁质岩浆岩兼具岛弧玄武岩微量元素组成和明显富集Sr-Nd同位素组成的特点,而在此之后才开始出现兼具洋岛玄武岩微量元素组成和亏损至弱富集Sr-Nd同位素组成的镁铁质岩浆岩.这个差异表明,华北克拉通岩石圈地幔的地球化学性质在~121Ma发生了根本性转变.尽管华北克拉通在晚三叠世也出现过镁铁质岩浆作用,但是其成因是深俯冲华南陆块折返的结果,而古太平洋板块俯冲在那时尚未启动.古太平洋板块自侏罗纪开始向欧亚大陆东部之下俯冲,俯冲板片与上覆岩石圈地幔楔之间处于耦合状态,是俯冲板片脱水导致华北克拉通地幔的弱化阶段.古老岛弧型镁铁质岩浆岩的地幔源区可能既有侏罗纪时期俯冲古太平洋板片衍生流体与华北克拉通岩石圈地幔之间反应的产物,也有三叠纪时期俯冲华南陆壳衍生熔体与华北克拉通岩石圈地幔之间反应的产物.对于新生洋岛型镁铁质岩浆岩的地幔源区来说,则可能是俯冲古太平洋板片衍生熔体与华北岩石圈之下软流圈地幔之间反应的产物.从~144Ma开始,俯冲的古太平洋板片发生回卷,克拉通岩石圈底部受到侧向充填的软流圈地幔加热,导致弱化的克拉通岩石圈地幔发生减薄.在130~120Ma期间,减薄后的大陆岩石圈发生大规模破坏,不仅地幔楔下部超镁铁质交代岩发生部分熔融形成具有古老岛弧型地球化学信息的镁铁质岩浆岩,而且这些地区的下地壳岩石也受到加热发生大规模长英质岩浆作用.与此同时,回卷板片地壳岩石受到侧向充填的软流圈地幔加热,产生长英质熔体交代上覆软流圈地幔橄榄岩,这样在~121Ma开始部分熔融形成具有新生洋岛型地球化学信息的镁铁质岩浆岩,标志着华北克拉通岩石圈地幔已经被新生岩石圈地幔所取代.古太平洋板片在中生代时期向中国东部大陆之下的俯冲并不像现今地震层析成像所观察到的那样直接俯冲至地幔过渡带,而是像纳斯卡板块向美洲大陆之下俯冲那样为低角度俯冲.这种低角度俯冲不仅物理上可以直接侵蚀岩石圈地幔,而且化学上可以交代岩石圈地幔.因此,古太平洋板片与大陆岩石圈地幔之间的相互作用才是导致华北克拉通岩石圈地幔减薄和破坏的一级地球动力学机制.     

伸展构造与华北克拉通破坏——花岗岩磁组构和变质核杂岩的构造分析

中生代以来,华北克拉通岩石圈发生大规模减薄,岩石圈地幔的物理、化学性质发生显著改变,这一过程通常被称为华北克拉通破坏.目前在华北克拉通东部大规模发育的岩浆岩是岩石圈深部减薄过程在浅部的重要响应,也是克拉通破坏在浅部的直接表现.岩体侵位机制和侵位过程与大地构造背景密切相关,并记录同期区域大地构造信息. 15年来,通过对华北克拉通东部不同岩浆发育阶段(晚三叠世、早侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期及早白垩世晚期) 22个花岗岩体开展磁化率各向异性(AMS)的研究,反演岩体的就位过程;结合早白垩世早期广泛发育的变质核杂岩,探讨岩体侵位的构造背景,进一步约束华北克拉通在不同阶段的构造背景及其与克拉通破坏的相关性.其中,晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体均具有一致的N(E)-S(W)向的磁线理,早白垩世早期岩体和变质核杂岩以NW-SE向(磁)线理为主,早白垩世晚期岩体的磁线理则比较分散.结合区域构造,我们推断晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体侵位受区域N(E)-S(W)向弱伸展构造体系的控制,早白垩世早期岩体侵位则受区域NW-SE向伸展构造体系的控制,而早白垩世晚期岩体就位与先期浅表弱伸展已经产生空间相关.总而言之,华北克拉通中生代伸展构造经历了从N(E)-S(W)向NW-SE的转变,并体现出阶段性由弱渐强的表现.上述伸展构造发育方向的转变可能代表蒙古-鄂霍茨克带和古太平洋板块与欧亚大陆东部相互作用过程.     

中国东南部中生代陆内岩浆作用的动力学背景

根据叠置在华夏和扬子陆块的中生代岩浆岩的时代，岩石系列和岩石组合以及Ｓｒ、Ｎｄ同位素特征，分析中生代岩 浆作用特提斯陆内俯冲和碰撞－古太平洋俯冲走的动力学背景。在２３０－１５０Ｍａ间，特提斯构造域的影响是华北与扬子陆块的水平碰撞缩短，华夏西南部是离散陆块的陆内俯冲，基结果在华夏陆块形成大规模高Ｉｓｒ低εＮｄ（ｔ）的Ｓ型花岗岩。１４５－９０Ｍａ间，在特提斯构造域深部效应的基础上叠加了古太平洋的俯冲走     

“燕山运动”与东亚大陆晚中生代多板块汇聚构造——纪念“燕山运动”90周年

翁文灏先生提出"燕山运动"已经整整90周年,燕山运动对中国大地构造历史研究具有特殊的意义.文章回顾了"燕山运动"提出、发展和构造幕划分沿革历史,介绍与燕山运动相关的构造事件研究的最新成果和进展,重点阐述了中国大陆不同地区对燕山运动的沉积、变形和岩浆响应,进一步梳理了燕山运动幕式演化历史及其动力作用性质,探讨了燕山运动发生的板块动力学背景及其全球构造意义.研究认为,燕山运动是三叠纪东亚大陆雏形形成后的一次重大地质构造事件,起始于中侏罗世(170±5)Ma,先后经历175～136Ma主变形期、135～90Ma主伸展期和89～80Ma的弱挤压变形期等3个主构造运动时期.主变形期包含了北京西山和燕山地区发育的2个地层不整合事件:髫髻山底部不整合和张家口底部不整合,对应于翁文灏先生1928年定义的A幕和B幕.从区域上看,晚中生代燕山运动的启动和发展与古太平洋、新特提斯和蒙古-鄂霍茨克三大构造域洋壳俯冲消减历史和板块汇聚碰撞过程密切相关.晚侏罗世,东亚周邻多板块汇聚形成了3个巨型陆缘汇聚造山系统(北部蒙古-鄂霍茨克碰撞造山带、东部陆缘Cordillera型俯冲增生造山系统、西部班公湖-怒江俯冲碰撞造山系统)以及向陆内变形扩展系统,包括多方向的陆内造山带、鄂尔多斯和四川盆地的环形褶皱山系.陆内变形表现为远离汇聚板块边缘的大规模逆冲-褶皱构造、古老造山带的复活和广泛的岩浆成矿作用.结合古大陆分离-聚合过程的周期演变规律,本文提出晚中生代东亚多板块汇聚可能是未来亚美超大陆的起始点,燕山运动应是亚美超大陆诞生的"第一声啼鸣".     

延吉地区晚中生代火山岩的Ar-Ar年代学及其大地构造意义

延吉地区晚中生代-新生代火山岩的高精度Ar-Ar年代学研究表明，前人划分为三叠-侏罗系火山岩 (包括三仙岭组、屯田营组、天桥岭组、金沟岭组和火山岩组)的喷发时期为早白垩世 (118-106 Ma)，略晚于中亚造山带东段及邻区的大规模岩浆活动的主体形成时代；而与古太平洋板块 (Izanagi-Farallon 板块)俯冲作用有成因联系的泉水村组adakite岩石的喷发时间为55 Ma左右。根据新的火山岩年代学资料，我们重建了区域晚中生代-新生代的火山-沉积地层格架     

延吉地区晚中生代火山岩的Ar-Ar年代学格架及其大地构造意义

延吉地区晚中生代-新生代火山岩的高精度Ar-Ar年代学研究表明,前人划分为三叠-侏罗系火山岩(包括三仙岭组、屯田营组、天桥岭组、金沟岭组和火山岩组)的喷发时期为早白垩世(118～106 Ma),略晚于中亚造山带东段及邻区的大规模岩浆活动的主体形成时代;而与古太平洋板块(Izanagi-Farallon板块)俯冲作用有成因联系的泉水村组adakite岩石的喷发时间为55 Ma左右.根据新的火山岩年代学资料,重建了区域晚中生代-新生代的火山-沉积地层格架:托盘沟组、三仙岭组/屯田营组(118～115Ma)、马鹿沟组/天桥岭组(K1)、金沟岭组/火山岩组(108～106 Ma)、长财组(K2)、泉水村组(约55 Ma)和大拉子组.这些新的火山岩Ar-Ar年代学结果暗示Izanagi-Farallon板块向延吉地区的俯冲时间发生在晚白垩世-古新世之间,与前人通过古地磁资料观察到的太平洋和欧亚板块的运动轨迹基本吻合.     

西太平洋板块俯冲与华北克拉通破坏

华北克拉通破坏与西太平洋板块俯冲相关是学界的重要共识,但西太平洋板块何时开始向东亚大陆俯冲、早白垩世西太平洋俯冲带在何处、东亚大地幔楔何时形成、晚中生代西太平洋俯冲板块如何演化等重要科学问题一直没有很好地解决.文章通过综合分析与研究,认为西太平洋板块起始俯冲的时间早达早侏罗世;早白垩世西太平洋俯冲带位于东亚大陆边缘,比现今西太平洋板块俯冲带靠西2200km;与此相对应,欧亚大陆自早白垩世以来向东漂移了大约900km.西太平洋俯冲板块后撤始于～145Ma,说明东亚大地幔楔开始形成于早白垩世;西太平洋板块俯冲作用对华北克拉通的影响可能是通过地幔楔增大过程中物质和能量的迁移和交换来实现的.利用地质构造事件反演了大洋板块在俯冲到地球内部之前的演化过程,提出燕山运动A幕和B幕发生的原因分别是西太平洋板块向东亚大陆边缘以高速低角度俯冲和俯冲角度逐渐变低两种不同的地球深部动力学过程新观点.在早白垩世大约130～120Ma期间,西太平洋板块可能已经转变为高角度俯冲、回转与后撤速率达到最大、最终在地幔过渡带产生滞留体.这个过程可能显著改变了所在区域和上覆地幔的物性和黏滞度,导致上覆地幔楔产生非稳态流动,从而导致岩石圈地幔中熔/流体含量急剧增加、黏滞度降低以及岩石圈伸展/减压,并使其转变为年轻地幔——克拉通破坏.这些认识对揭示西太平洋俯冲板块与华北克拉通岩石圈地幔之间相互作用过程具有重要意义.     

东海的来历

东海是中国东部的大型边缘海,具有复杂的陆架盆地、特殊的沉积构成,以及西太平洋陆缘典型的沟-弧-盆构造体系,记录了大量大陆边缘演化、盆地形成和环境气候演变的信息.研究表明,在晚白垩世之前,华南大陆以东并无东海,而是古太平洋相伴.晚白垩世之后原始的东海开始形成,其后漫长的地质历史时期先后经历了晚白垩世至早始新世的被动陆缘阶段,以及中始新世以来的太平洋板块和菲律宾海板块两期俯冲和弧后扩张,奠定了现今东海西部为水深小的宽陆架,东部为水深较大的冲绳海槽的构造格局.现代的东海是在末次冰期(1 5 k a B P)之后形成的,海平面的变迁塑造了现代东海的海底地貌.     

秦岭造山带花岗质岩浆作用与造山带演化

秦岭复合造山带是探讨多期岩浆与造山作用关系的典型地区,已进行了不少研究和总结,但一些认识仍然不同.本文试图在前人研究的基础上,再做一些总结和讨论.依据最新的锆石年龄分期、相应的岩石组合和变形特征等,秦岭造山带花岗质岩浆作用主要可以分为新元古代(979~711 Ma)、古生代(507~400 Ma)、早中生代(250~185 Ma)和晚中生代(160~100 Ma).其中,新元古代花岗质岩浆作用分为979~911,894~815和759~711 Ma三个阶段,分别对应强变形S型(花岗质片麻岩)、弱变形I型到无变形A型花岗岩,显示同碰撞(979~911 Ma)到后碰撞(894~815Ma)和碰撞后(759~711 Ma)伸展裂解的花岗岩浆演化特点,可能是扬子-塔里木克拉通等中国古老陆块新元古代构造岩浆事件在秦岭古老地块的反映,该地块卷入到显生宙秦岭造山带中,故新元古代岩浆事件并非为秦岭造山作用的产物.古生代花岗质岩浆作用也可划分为507~470,460~422和415~400 Ma三个演化阶段,早期阶段伴随超高压变质作用;三个阶段分别解释为俯冲、同碰撞和后碰撞环境.早中生代花岗质岩浆作用可分为两个阶段:早期(250~235 Ma)以石英闪长岩、花岗闪长岩等I型为主;晚期(235~185 Ma)以花岗闪长岩、二长花岗岩为主,显示I,I-A和A型花岗岩的演化特点,并出现环斑结构花岗岩.秦岭早中生代花岗质岩石的年龄和主要地球化学指标(如A/CNK、K2O/Na2O和εNd(t))显示,垂直俯冲-碰撞带方向没有极性变化,因此,不宜用俯冲解释全部花岗岩,而解释为形成于勉略洋俯冲到闭合—扬子克拉通与秦岭地块碰撞环境.晚中生代花岗质岩浆作用也可分为160~130和120~100 Ma两个阶段,显示从I型—I-A过渡型—A型的演变趋势,与中国东部侏罗纪与白垩纪之交的挤压向伸展转变的花岗质岩浆演化趋势一致,可能属于同一环太平洋岩浆带,与古太平洋俯冲的远程陆缘或陆内效应有关.     

台湾大地构造格局及其对油气的地质意义

中国台湾的大地构造格局和晚中生代以来的演化过程一直是地质研究的难点和热点,特别是对其构造单元的类型、性质和演化过程存在较多争论.本文系统综述了50多年来已有中国台湾大地构造格局和重建晚中生代以来构造演化史的主要认识,特别是近10年来新的研究成果,侧重探讨了板块运动和弧陆碰撞对中国台湾大地构造形成过程中起到的作用.研究认为中国台湾总体经历了4个关键期:(1)晚中生代太平洋活动大陆边缘时期(约80 Ma),在华南陆缘形成造山带和俯冲沟弧盆系统;(2)古近纪到早中新世被动大陆边缘时期(约80～16.5 Ma),形成新生代台西盆地和台西南盆地雏形;(3)中-晚新世板块汇聚初期(16.5～6 Ma),形成的马尼拉海沟北段俯冲增生楔为中央山脉、恒春半岛前身,向南连接恒春海脊,部分南海洋脊因碰撞挤压形成中国台湾东部蛇绿岩套;(4)晚中新世末以来活跃造山期(6 Ma至今),菲律宾海板块朝欧亚大陆向西碰撞和向北俯冲,分别形成西部麓山带、雪山山脉、高屏斜坡和大屯火山区—琉球火山弧、宜兰平原—冲绳海槽;北吕宋岛弧向欧亚大陆碰撞和逆冲,形成花东纵谷和利吉混杂岩体、海岸山脉.中国台湾地区在同裂谷(syn-rift)时期的晚白垩系到古近系、后裂谷(post-rift)时期的中新统、造山定型期的下中新统和第四系地层发育了三套主要含油气系统.从大地构造格局和演化来认识中国台湾独特的发生、发展规律,从而理解其独有油气和天然气水合物成藏规律,这对该区油气和天然气水合物的寻找和评价具有指导意义.     

重力驱动的特提斯单向裂解-聚合动力学

地球自5亿年以来,大量陆块从南方的冈瓦纳大陆不断裂解,相继形成原、古、新特提斯大洋.这些陆块随后陆续漂向北方的劳亚大陆,并与之发生碰撞拼合,形成全球最显著的大陆碰撞造山带,又称特提斯构造域.对源自冈瓦纳陆块的漂移历史,目前已建立了较为清晰的框架性认识,但上述大陆单向裂解-聚合的驱动机制却是特提斯研究中极具争议的问题.通过重新审视特提斯构造域内陆块裂解-拼合历史、大洋俯冲起始的地质记录和全球大尺度深部地球物理特征发现,特提斯洋的大洋板片向欧亚大陆的俯冲是这些陆块运动的"引擎".大洋向欧亚大陆的持续俯冲作用,使得处于大洋另一侧的冈瓦纳大陆被动陆缘发生裂解,进而形成新的大洋.由于持续的俯冲作用,老的大洋不断消减并最终导致裂解的陆块与欧亚大陆碰撞,同时裂解的陆块和冈瓦纳大陆之间新的大洋不断扩张.碰撞以后,俯冲作用能够从碰撞带跃迁至大洋内部产生新的俯冲带,从而使得俯冲"引擎"得以持续运转.多期次的碰撞-俯冲-裂解的转换,使大陆块体周期性地从冈瓦纳裂解并陆续的向欧亚大陆汇聚拼合.俯冲向欧亚大陆之下的大洋板片如同一列单程列车,不断地把陆块从冈瓦纳运向欧亚大陆,使得冈瓦纳不断减小,欧亚大陆持续增大.由于这些大洋板块均属特提斯构造域,我们因此将其称之为"特提斯号"单程列车,而驱动列车单向运行的机制是俯冲板块的重力作用.     

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.     

中生代古太平洋板块俯冲诱发华北克拉通破坏的物质记录

华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲密切相关是当今学界的重要共识,但缺乏华北克拉通破坏峰期古太平洋板块俯冲的物质证据.为解决这一问题,本文对华北克拉通东北缘(辽东-吉南地区)中生代火山岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.研究发现,辽东-吉南地区中生代火山岩主要为玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩和安山岩组合,形成于早白垩世(129~124Ma),均富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等),表明其来源于与俯冲相关的地幔源区.这些岩石具有不均一的同位素组成,其中,碱性玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩具有富集的全岩Sr-Nd-Hf、锆石Hf同位素组成和与地幔类似的锆石O同位素,表明其母岩浆来源于同位素富集的岩石圈地幔的低程度部分熔融,而钙碱性安山岩则具有相对亏损的同位素组成(锆石εHf(t)高达+5.2)和高的锆石O同位素组成(δ18O=+8.1^+9.0‰),揭示它们来源于遭受俯冲流体/熔体交代的地幔源区,交代介质来源于俯冲到深部的低温热液蚀变洋壳.辽东-吉南地区早白垩世火山岩是由来源于富集地幔和交代地幔的两种不同性质的岩浆混合形成,利用锆石Hf-O同位素组成有效识别出的低温热液蚀变洋壳组分,为中生代古太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏影响提供了确凿的物质记录和同位素证据.     

辽东半岛晚侏罗-早白垩世挤压-伸展构造转折及金成矿意义

由于缺少沉积、岩浆和变质作用记录,挤压构造向伸展构造的转折过程是研究的盲点和难点.东部华北克拉通东缘的辽东半岛,在经历早中侏罗世褶皱-逆冲挤压构造作用后,至早白垩世转变为区域性的伸展构造.其间晚侏罗世-早白垩世早期至少有约13Myr构造活动性较弱,理解程度较低,是区域构造演化与构造动力学分析的盲点.本文选取辽东半岛北部通远堡-爱阳地区进行了详细的构造调查与解析,识别出一系列小规模SN向逆冲-左行走滑为主、NW向右行逆冲-走滑为辅的断层和相关褶皱.根据断层及其擦痕线理与构造运动学关系分析,恢复的构造应力场以走滑机制为主,最大主压应力场为NW-SE向.区域上这些近SN向逆冲-走滑断层组合表现为右列排列,控制了断层桥区的局部挤压抬升和剥蚀,切割分解并在相邻岩桥之间保存了早中侏罗世大型火山-沉积的残留盆地,在随后的演化中,在通远堡、方家隈子等上覆形成早白垩世小型火山-沉积盆地.通过对盆地性质和形成时间的分析,结合区域岩浆作用年代综合分析,辽东半岛的构造转折开始于156～153Ma,结束于约140～139Ma.我们提出上述逆冲-走滑断层组合是晚侏罗世-早白垩世早期郯庐断裂带持续左行走滑和沿渤海湾地区向北扩展过程中形成的R-R′破裂组合,是古太平洋板块俯冲方向由向NW转向NNW的过程中,构造应力场逐渐减弱导致,从而提出了挤压构造向伸展构造转折的构造模式,并认为这个过程可能为金元素活化和含金流体开始迁移提供有利条件,从而开启了新一次金成矿富集过程.