大兴安岭中南段构造岩浆岩带深部地质成矿作用

大兴安岭中南段位于索伦—西拉木伦断裂带与嫩江—白城断裂带交汇域,区内大规模岩浆活动、成矿作用与深部地质活动密切相关。深部地球物理研究成果显示：该区域上地幔存在埋藏较浅的低速、低阻、高热异常体,推断应是深部软流体局部上涌的显示;下地壳存在低密度、低速、高导层,推断是因软流体上涌,诱发下地壳重熔,形成所谓下地壳热流体引起。总之该区域软流层厚度大,热活动性强是引起大规模的岩浆活动及多金属矿床集中分布的深部地质因素。而古生代古亚洲洋洋壳俯冲消减,华北板块、西伯利亚板块陆—陆碰撞拼接及至中生代晚期太平洋板块俯冲作用是引起软流层上涌、下地壳重熔等强烈的壳幔相互作用之源动力。     

太平洋板块俯冲与中国东部中生代地质事件

中国东部至少自侏罗纪开始就一直处于俯冲大洋板块之上,但是有关俯冲板块对其影响程度一直有不同的认识。最近的研究表明,太平洋海山岛链的时空分布显示太平洋板块的漂移方向曾发生多次转折,这些转折与白垩纪中国东部的构造演化和岩浆事件有着密切的时空耦合关系。从时代和力学性质上看,太平洋板块俯冲方向的改变在很大程度上控制着中国东部中生代的盆地演化和郯庐断裂活动等重要地质事件。这些认识为理解中国东部构造演化提供了新的视角,包括岩石圈减薄的机制、郯庐断裂的演化,以及燕山期大规模岩浆活动等。本文重点分析了太平洋板块俯冲与中国东部中生代岩浆活动的对应关系。在125～140Ma太平洋板块向南西方向俯冲,造成中国东部岩石圈减薄,软流圈卸载上涌,发生减压部分熔融;约125Ma,太平洋板块漂移方向发生了大幅度转折,形成安第斯式的俯冲挤压,岩石圈停止减薄和减压部分熔融,出现岩浆宁静期。随着俯冲的深入,到110Ma前后俯冲板块后撤,形成弧后拉张,岩浆活动又重新开始。     

中国东部中生代软流层上涌造山作用

中国东部中生代造山带不同于陆缘俯冲作用和陆间大陆碰撞造山带,也不是陆缘和陆间碰撞造山带发展演化的某一个特定阶段的产物。它是一种由深部软流层上涌造山作用形成的一个新类型的造山带,又称东亚型造山作用。它的造山作用过程是:(1)早中生代(230～180Ma)的前和初始造山幕,深部软流层物质上涌和底侵作用导致冷、强的大陆岩石圈地幔线状破裂与局部拆沉;(2)中、晚侏罗世(180～140Ma)主造山幕,软流层大规模上涌并沿着岩石圈底部壳-幔边界横向侵入和伸展,使垂向差异运动转变为水平挤压作用,结果地壳表层发生大规模的褶皱构造变形和推覆构造,使陆壳加厚形成山根,岩石圈根发生部分拆沉;(3)白垩纪(140～65Ma)的晚期造山幕,加厚的陆壳山根与岩石圈根的大规模拆沉,岩石圈进入全新的从挤压向伸展转变和巨大减薄阶段,软流层大规模上涌成山。     

东海陆架盆地南部中生代演化与动力学转换过程

东海陆架盆地处于欧亚板块东南缘,其构造演化、动力学机制转换同太平洋板块与欧亚板块碰撞及印度-澳大利亚板块远程推挤效应有关。中生代以来,该盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期俯冲及多构造体系的叠加改造,地质构造和地球物理场复杂,盆地演化及动力学过程等一直是争论的焦点。本文利用最新调查资料,通过构造物理模拟实验、构造解析和平衡地质复原剖面等方法,结合区域构造背景,系统分析了东海陆架盆地中生代演化过程,探讨了其构造动力学转换过程。研究认为东海陆架盆地自中生代以来经历了晚三叠世前的被动大陆边缘和晚三叠世-中侏罗世活动大陆边缘挤压坳陷型盆地阶段,挤压应力来源于伊泽奈崎板块向欧亚大陆板块的低角度俯冲;早白垩世晚期-晚白垩世活动陆缘伸展断陷型盆地阶段,应力来源于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤导致的岩石圈减薄作用;古近纪为弧后伸展断陷型盆地阶段。同时认为东海陆架盆地古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时间应该发生在中三叠世末期,古太平洋板块低角度俯冲和俯冲后撤代表华南中生代深部地质过程。     

再论岩石圈地幔蘑菇云构造及其深部成因

根据地球物理资料的分析得到,除了东北吉辽地区太平洋板块向大陆俯冲外,当今中国东部其他地区大陆下都没有俯冲太平洋板块的证据。中生代以来中国东部发生的岩石圈巨变不是太平洋板块向中国大陆的俯冲所造成,而是由于软流圈物质上涌形成蘑菇云构造对岩石圈地幔的改造而引发的重大地质事件。软流圈物质的上涌使岩石圈地幔成为新生地幔与残剩地幔并存的结构,岩石圈被激活,稳定的克拉通地壳褶皱变形,地壳减薄,地震频发,岩浆活动活跃,地面沉降,并形成广袤的西太平洋边缘海。但是岩石圈厚度并未减薄,只是由于岩石圈地幔形成了蘑菇云结构使它的速度降低,与周遍地区的岩石圈结构产生明显差别。蘑菇云地幔发育的地区覆盖整个东南亚西太平洋地区。包括中国东北的中东部、华北的东部、华南的东南缘、马来半岛、印尼、菲律宾、日本海、黄海、东海、南海,加罗林盆地和菲律宾海盆。与这个东南亚西太平洋低速岩石圈地幔相对应,还存在一个巨大的大地椭球面正异常,它应是核幔边界的质量过剩所引起。它与印度洋—西藏地区核幔边界质量亏损引起的负大地椭球面异常孪生,并形成一个控制中国大陆构造的深层动力系统,这个动力系统产生的时代可能为中生代或晚古生代。它们之间的地幔环流造成了东南亚西太平洋岩石圈巨变,并驱动印度板块的北移和青藏高原的隆升。     

Mg同位素示踪中国东部中生代深部碳循环

地球深部碳循环对全球气候变化、生命探索和岩石圈演化的研究具有重要意义。中国东部岩石圈是地球深部碳循环的重要场所,其减薄与破坏与深部碳循环密切相关。中生代太平洋板块俯冲是制约中国东部岩石圈减薄与破坏的关键,对华北克拉通和华南板块的大规模金属成矿作用具有重要作用。笔者等系统阐述了Mg示踪地球深部碳循环原理,例举了镁同位素示踪中国东部深部碳循环的实例,论述了中生代俯冲的古太平洋板块所释放的碳酸盐熔体/流体与地幔相互作用,是造成中国东部地幔具有普遍的轻Mg同位素组成的重要原因。此外,指出轻镁同位素的多解性,提出多同位素联合示踪是未来研究地球深部碳循环的趋势。     

Mg同位素示踪中国东部中生代深部碳循环

地球深部碳循环对全球气候变化、生命探索和岩石圈演化的研究具有重要意义。中国东部岩石圈是地球深部碳循环的重要场所,其减薄与破坏与深部碳循环密切相关。中生代太平洋板块俯冲是制约中国东部岩石圈减薄与破坏的关键,对华北克拉通和华南板块的大规模金属成矿作用具有重要作用。笔者等系统阐述了Mg示踪地球深部碳循环原理,例举了镁同位素示踪中国东部深部碳循环的实例,论述了中生代俯冲的古太平洋板块所释放的碳酸盐熔体/流体与地幔相互作用,是造成中国东部地幔具有普遍的轻Mg同位素组成的重要原因。此外,指出轻镁同位素的多解性,提出多同位素联合示踪是未来研究地球深部碳循环的趋势。     

张广才岭岩石圈结构及盆岭构造

中新生代期间,太平洋板块向欧亚大陆下俯冲,而在中国大陆内部却以拉张作用为主。在此期间,华北板块以北中生代之前拼合的微板块群——黑龙江板块群,也遭受了强烈的伸展作用,形成盆岭相间分布的地貌格局,表明已进入了强烈的伸展作用阶段。通过地表地质和地球物理综合研究,详细论述了张广才岭地区的地壳和岩石圈结构,讨论了山岭与其两侧盆地之间的成因联系。在此基础上探讨了中国东部大陆边缘伸展作用的特点和大地构造意义。     

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。     

玄武岩浆起源和演化的一些基本概念以及对中国东部中-新生代基性火山岩成因的新思路

以全球大地构造为背景讨论了玄武岩浆起源和演化的一些基本概念.这些概念的正确理解有助于合理解释各种环境中火成岩的形成机制,也有助于依据野外岩石组合来判别古构造环境.在此基础上结合已有资料和观察,对中国东部中生代岩石圈减薄及中-新生代基性火山岩成因提出了一些新解释.这些解释与地质观察相吻合,且符合基本的物理学原理.虽然中国东部基性火山活动可称为"板内"火山活动,但它实际上是板块构造的特殊产物.中国东部中生代岩石圈减薄是其下部被改造为软流层的缘故.这种改造是加水"软化"所致.水则源于中国东部地幔过渡带(410～660 km)内古太平洋(或其前身)俯冲板块脱水作用.其将岩石圈底部改造为软流层的过程,实际上就是岩石圈减薄的过程.因为软流层是地幔对流的重要部分,而大陆岩石圈则不直接参与地幔对流.中生代玄武岩具有εNd＜0的特征,说明其源于新近改造而成的软流层,亦即原古老岩石圈之底部.中国大陆北北东-南南西向的海拔梯度突变界线与东-西部重力异常,陆壳厚度变化,以及地幔地震波速变化梯度吻合.因此可将北北东-南南西向梯度线称为"东-西梯度界".该界东-西海拔高差(西部高原与东部丘陵平原),陆壳厚度差异(西部厚而东部薄)和100～150 km的深度范围地幔地震波速差异(西部快而东部慢),均受控于上地幔重力均衡原理.这表明西部高原岩石圈厚度＞150～200 km,而东部丘陵平原岩石圈厚度＜80km."遥远"的西太平洋俯冲带具有自然的地幔楔吸引作用.此吸引作用可引起中国东部"新生"软流层东流.软流层东流必将引起西部高原底部软流层的东向补给(流动).这一过程必然导致东移软流层的减压,即从西部的深源(岩石圈深度＞150～200 km处)到东部的浅源(岩石圈深度～80km处).东移软流层的减压分熔可合理解释具有软流圈地球化学特征(εNd＞0)的新生代中国东部基性火山活动及玄武岩的成因.这些对中国东部中-新生代地质过程的解释,将为更加细致的,以岩石学和地球化学为主的讨论所验证.     

中国东部及邻区中新生代构造演化与太平洋板块运动

中新生代以来,我国东部及邻区濒临太平洋区域广泛发育着一个规模宏伟、活动强烈的北东—北北东向构造体系。对此构造体系的性质及其动力来源有着几种不同的看法。本文根据地质构造和地球物理资料分析了本区构造形变和构造应力场特征,认为,北东—北北东向构造的不同性质是不同发展阶段的产物。我国东部构造形变和构造应力场自中生代以来经历了三个重要的演化阶段,各阶段的构造动力与太平洋内各时期板块运动的方向和边界条件有着密切关系。     

论燕山运动的深部地球动力学本质

对中国东部新生代玄武岩及其包体的矿物学、岩 石学和地球化学研究的总结发现,中国东部在燕山期主要表现为岩石圈的减薄,并在其东部 出现软流圈地幔与地壳直接接触的独特地质现象。早先应该存在的古老岩石圈地幔大多由于 拆沉作用而不复存在,现今岩石圈 地幔主体是在燕山晚期及其以后形成的。因此,中国东部燕山运动的本质就是岩石圈的减薄 乃至岩石圈地幔的消失。研究认为,这种岩石圈减薄的触发因素可能与当时东侧大洋板块的 俯冲有关。软流圈地幔与地壳直接接触的动力学效应是产生强烈的岩浆板底垫托作用及相伴 随的深部地壳的高温变质作用和部分熔融作用,形成巨量岩浆的侵位与喷发,并造成新生地 壳的显著增生和原有地壳的重新调整。同时,这种地球动力学过程将携带大量地幔物质（包 括成矿物质）进入地壳,并形成地壳尺度的大规模流体循环,从而产生大面积、突发性的巨 量成矿作用。     

华北东部橄榄岩与岩石圈减薄中的地幔伸展和侵蚀置换作用

对比分析了华北不同时代捕虏体橄榄岩及其南部超高压地质体橄榄岩的矿物化学。具古老难熔岩石圈地幔特征的橄榄岩是古生代金伯利岩捕虏体和早中生代苏鲁变质带地质体的主要岩石类型。具这一性质的橄榄岩也构成了河南鹤壁上新世玄武岩捕虏体的主体部分,并可以在辽宁阜新晚中生代玄武岩中被发现。具饱满岩石圈地幔性质的橄榄岩则是阜新晚中生代火山岩、特别是郯庐断裂带(山旺)及其附近地区(栖霞)中新世玄武岩捕虏体的主要类型。从华北东部已有的捕虏体橄榄岩及地质体橄榄岩所表现出的新生饱满与古老难熔地幔的时、空分布特点,即有些地区捕虏体橄榄岩表现出不同性质地幔共存现象(如阜新、鹤壁)或橄榄石Mg#呈渐变关系看:克拉通岩石圈地幔因扬子板块俯冲所引起的早期(如早中生代)地幔伸展、和晚中生代—渐新世因太平洋俯冲所引起的热扰动的软流圈物质上涌对古老地幔产生强烈的侵蚀作用(引起岩石圈的巨大减薄);中新世以来的软流圈热沉降作用出现新生岩石圈地幔并表现为岩石圈的小幅增厚,从而实现地幔置换过程和华北东部岩石圈的整体减薄过程。岩石圈幔内薄弱带及岩石圈深断裂(如郯庐断裂带)起了软流圈物质侵蚀古老岩石圈地幔的通道作用并导引着深部物质运移和不规则减薄作用等。个别地区(如阜新)强烈的软流圈上涌于晚中生代就已经开始,显示地幔置换作用的强烈不均一性。     

胶东金矿成矿构造背景探讨

在编制1∶50万山东省大地构造相图基础上,通过对大地构造相研究显示：胶东微地块是经多期增生和碰撞而形成的,其漫长的板块构造演化明显具有阶段性。侏罗纪是该区板块构造演化史上的一个重要转换期,构造演化由原来的南、北分异转变为东、西分异,胶东地区NE向新生构造起了主要作用。胶东地区中生代有2次重要的碰撞造山事件,印支造山作用主要表现为扬子板块向华北板块俯冲,形成苏鲁高压-超高压变质带及同造山花岗岩及后造山高碱正长岩;燕山造山作用的大陆动力学环境起源于中亚-特提斯构造域向滨太平洋构造域转化和太平洋板块的俯冲,在胶东地区表现为3次造山和3次伸展。晚侏罗世造山早期玲珑片麻状花岗岩组合是区域构造挤压导致地壳增厚引起地壳重熔的产物,代表了大陆弧花岗岩特征;早白垩世造山中期郭家岭花岗闪长岩-花岗岩组合代表了造山期大陆弧花岗岩的特点;造山晚期伟德山闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩组合表现为大陆弧花岗岩,后造山A型崂山晶洞过碱性碱长花岗岩-正长花岗岩组合为大陆造陆隆升花岗岩与后造山花岗岩,代表燕山构造的结束。胶东地区构造-岩浆事件和金矿成矿作用受控于特提斯、古亚洲洋和太平洋三大构造域的相互作用,金矿形成的动力学背景是中生代构造体制转折和岩石圈减薄,起因与太平洋板块向华北板块的俯冲机制有关。     

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。     

Differential destruction of the North China Craton: A tectonic perspective

The North China Craton (NCC) provides one of the classic examples of craton destruction, although the mechanisms and processes of its decratonization are yet to be fully understood. Here we integrate petrological, geochemical, geochronological and geophysical information from the NCC and conclude that the destruction of the craton involved multiple events of circum-craton subduction, which provided the driving force that destabilized mantle convection and tectonically eroded the lithospheric mantle beneath the craton. Furthermore, subducted-slab-derived fluids/melts weakened the subcontinental lithospheric mantle and facilitated thermo-mechanical and chemical erosion of the lithosphere. The more intense destruction beneath the eastern part of the NCC reflects the crucial contribution of Pacific plate subduction from the east that overprinted the mantle lithosphere modified during the early subduction processes. Our study further establishes the close relationship between lithospheric modification via peridotite–melt reactions induced by oceanic plate subduction and cratonic destruction.     

Relationship between Mesozoic Magmatism and Subduction in the Da Hinggan-Yanshan Area

High-resolution tomographic images of the belt crossing the Japan Trench-Changbai Mountains-Dong Ujimqin Qi are represented in this paper, revealing the shape of a subducted slab in the western Pacific region and characteristics of the lithospheric structures under the Changbai Mountains and the Da Hinggan Mountains. Studies of the spatial distribution, subduction time and the time-lag between the subduction and magmatism, combined with petrology and isotope geochemistry of the Late Mesozoic volcano-plutonic rocks from the Da Hinggan Mountains-Yanshan Mountains have further proved the independence of magmatic activities from the subduction of the Pacific plate. The Mesozoic tectono-thermal evolutionary history and structural characteristics of the lithosphere in the Da Hinggan Mountains and North China suggest that the formation and evolution of magma have probably a close relationship with the delamination and thinning of the continental lithosphere and the underplating resulting from the consequent up