太平洋古陆的破碎消亡与中新生代华北克拉通板内构造岩浆活化

回顾了太平洋撞击成因假说的主要内容, 重点围绕太平洋古陆消亡的内外动力学机制进行讨论, 认为P/ T之交发生在太平洋地区的撞击事件撞裂了岩石圈板块, 导致岩石圈下的地幔对流方式发生重大转折.在这种全新的对流方式驱动下, 太平洋古陆板块伴随新生洋壳板块的俯冲和碰撞而逐渐消亡并拼接到环太平洋大陆边缘, 与此同时, 环太平洋构造域开始形成.这种以太平洋构造域为中心的深部构造热体制深刻地影响了环太平洋大陆板块在中新生代的构造岩浆活动.      

东北亚中生代火山岩研究若干问题的思考

东北亚中生代火山岩包括大陆边缘北北东向线型火山岩带,以及大陆内部俄罗斯西伯利亚、蒙古、中国大兴安岭等面型火山岩带。它们是东北亚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。对它们的研究涉及古生代古亚洲构造域闭合过程的深部地幔的动力学和地球化学演化历史,以及东亚大陆边缘由被动边缘向活动大陆边缘转换历史。古亚洲域大洋岩石圈向地幔深部潜入而引发的热地幔     

早白垩世华北克拉通岩石圈减薄与破坏动力学：兼论古太平洋型活动大陆边缘

早白垩世时期华北克拉通的演化为探索大陆再造提供了典型案例，强烈地壳伸展、岩石圈减薄及克拉通破坏的机理及动力学长期以来一直是争议的焦点。早白垩世岩石圈伸展形成了包括辽南和五莲变质核杂岩在内的地壳伸展构造组合，同时伴随着巨量壳- 幔岩浆活动性，这些构造- 岩浆活动是克拉通岩石圈壳- 幔耦合拆离与解耦拆离作用的结果，可以用克拉通岩石圈壳- 幔拆离模型(parallel extension tectonics)解释。与此同时，具有相似特点(时间、几何学、运动学和动力学)的构造- 岩浆活动遍布包含东北亚、中国华北和华南及俄罗斯远东地区等在内的整个欧亚大陆东部地区，反映在统一构造环境中发展和演化的本质，而华北克拉通成为早白垩世欧亚大陆东部地区岩石圈伸展的典型案例。广布的早白垩世伸展构造东侧紧邻古太平洋板块俯冲作用形成的陆缘增生杂岩带，构成独特的古太平洋型活动大陆边缘。这种大陆边缘保留和记录了与现今西太平洋型和安第斯型活动大陆边缘全然不一致的构造特点，包含增生杂岩(海沟增生楔处)与面状伸展构造域两个构造要素，但缺乏典型的大规模岩浆弧的存在。地幔分层对流对于古太平洋- 欧亚大陆间洋陆相互作用、大陆岩石圈伸展、克拉通岩石圈减薄与破坏提供了重要动力来源，而板块边缘力起着重要的辅助作用。     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

太平洋板块俯冲作用在东北亚大陆边缘的地质记录述评

古太平洋起源于泛大洋,为晚古生代-早中生代环绕泛大陆的全球性大洋。随着古特提斯洋盆的关闭和泛大陆的裂解,逐渐形成了古太平洋板块,以及大西洋、北冰洋和印度洋板块等等。本文综合了近年来这方面的研究进展,提出古太平洋板块(或伊佐柰琦板块)向东北亚大陆边缘的俯冲作用始于早侏罗世,俯冲带逐渐由西向东迁移,其中夹杂着微陆块或地体,构成了多岛洋的构造格局。     

华南晚中生代大陆变形、深部过程及动力学

受控古太平洋板块俯冲及后撤作用,华南晚中生代经历了强烈大陆再造,并伴随幕式岩浆活动,是研究活动大陆边缘构造- 岩浆作用、壳幔过程和板块俯冲动力学的天然实验室。本文系统综述了近年来发表的构造变形、岩浆作用和深部结构等多学科成果,以构造解析为主线,深- 浅结合,在华南识别出与古太平洋板块俯冲相关的中晚侏罗世弧背缩短和白垩纪弧后伸展系统,厘定了二者的时空格架和叠加改造关系。弧背缩短系统以扬子中部的隔档- 隔槽式褶皱、深部多层滑脱和双重逆冲推覆构造为特征,具SE向NW的逆冲扩展变形规律,与古太平洋板块的前进式俯冲有关。白垩纪主体以大陆伸展为主,经历了伸展和挤压变形交替,并伴随着岩浆活动的爆发、迁移和停止,其可能与板片俯冲动力学变化有关。在此基础上,我们分析了白垩纪岩石圈长距离伸展的深部过程及浅表响应,提出了岩石圈随深度变化的分层差异伸展模式。自下而上,从岩石圈地幔到上地壳,应变近一致地表现为(W)NW- (E)SE伸展,反映了垂向变形一致性。可能的垂向应力传播过程：板片后撤诱发长距离地幔流,其在岩石圈底部形成剪切牵引应力,促进下岩石圈地幔被动拉伸;上岩石圈地幔局部发育强应变剪切带,作为应力传播构造,其可有效加强壳- 幔间剪切,促进下地壳韧性拉伸,将下地壳和岩石圈地幔的变形关联。我们认为岩石圈伸展、板片后撤和地幔流形成了三位一体的动力学耦合系统,将华南岩石圈长距离伸展的驱动力归结为：① 古太平洋俯冲带海沟后撤和板片回卷诱发的远程效应,和② 地幔流在岩石圈底部施加的剪切牵引应力。     

西南极中—新生代古地磁与板块重建研究进展

根据西南极已发表的中—新生代古地磁数据,对西南极不同地块进行了古大陆重建。识别出古太平洋板块对西南极构造演化影响广泛的两次构造事件:一是120~100 Ma古太平洋板块内翁通爪哇-马尼希基-希库朗基大火成岩省的喷发与全球板块洋壳扩张速率高峰期引起的西南极瑟斯顿岛-埃茨海岸与东玛丽·伯德地快速南向移动;二是古太平洋-凤凰板块洋中脊在~100 Ma俯冲至西南极之下导致的以罗斯海区域为主的岩石圈伸展、瑟斯顿岛-埃茨海岸与玛丽·伯德地远离东南极以及南极半岛发生南向运动与顺时针旋转。证明太平洋板块俯冲与西南极板块运动的耦合关系。未来需要在西南极获得更多具有准确年代学限制的可靠的古地磁数据,这将对西南极的构造演化模式提供更多的制约,并有助于深入理解南极大陆的构造演化过程、板块生长与裂解的地球动力学机制。      

吉林省松辽盆地东缘聚煤盆地的地质构造特征及聚煤规律研究

一、松辽盆地东缘聚煤盆地形成的地质背景印支运动以来,由于太平洋底扩张的不断增强,使太平洋大洋板块向亚洲东部大陆壳俯冲,导致亚洲东部大陆壳与太平洋板块接触处附近岩石圈的破裂,形成我国东部地区的一系列北东向、北北东向的构造体系。嗣后,我国东部大面积上隆剥蚀。到了晚侏罗世开始,沿着北东——北北东向为主导的断裂系统发生张裂,沿张     

中国岩石圈三维结构雏型

根据岩石圈的流变习性,可以将中国岩石圈分成3层,即:弹性上地壳、塑性下地壳和岩石圈地幔.它们的构造各不相同,并且各层间呈现复杂的关系.在新疆地区,上地壳推覆叠置形成以三山四盆为特点的盆山构造,驮伏在一系列东西走向的条带状背型构造与向型构造的下地壳之上.在强烈隆升中的西藏地区,它的周边是差异隆升,但它的腹部地区的弹性上地壳完整未遭破坏.这是因为它的腹部的下地壳和岩石圈地幔发生局部熔融,上地壳被局部熔融的下地壳和岩石圈地幔顶托,以液压的方式整体抬升.华北地区,则是软流圈上升破坏了岩石圈地幔,形成新生地幔与残留地幔并存的蘑菇云岩石圈地幔构造.并由于软流圈的上升,使地壳拉张减薄形成裂谷盆地.中国大陆下除了东北吉辽地区太平洋板块向大陆俯冲外,东部其他地区都没有发现太平洋板块俯冲的证据.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而造成的,而是软流圈物质上涌的结果.因此,中国大陆当今的构造动力,是西部由印度板块俯冲推挤和东部东亚-西太平洋软流圈上升构成的二元系统.这两个动力系统的分界是南北地震带.在南北地震带以西整体处在压缩环境中:南北地震带以东,则处在拉张环境中.正是由于应力场由压缩转变成拉张产生的剪应力造成了南北地震带.华北地区所以成为地震活动地区是因为它的岩石圈地幔已被强烈的改造成为蘑菇云构造.热流上升,弹性层急剧减薄,弹性极限下降所致.     

活化构造与克拉通破坏的动力学机制研究

热能聚散交替、地幔蠕动是构造–岩浆活化理论创建初期提出的动力学机制假说。深部地质研究开拓了岩浆活化构造动力学研究的深度。许多地球化学家和地球物理学家对中国中新生代构造演化的研究,给热能聚散交替、地幔蠕动假说提供了科学证据。近20年来对华北克拉通破坏的动力机制研究,促进了构造–岩浆活化动力学机制研究的深入。构造–岩浆活化的动力学过程如同克拉通破坏一样,是一个复杂的地质过程:从稳定的地台区到地台活化区,其动力体制的转化既具有渐变到突变的特点,又是呈阶段性发展的;既有时间上的阶段性又有空间上的迁移性。在由地台阶段向地台活化阶段转化的过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化,地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。中国东部大陆岩石圈减薄的事实证明,控制岩石圈破坏过程中物质交换与能量转换的关键部位发生在壳幔过渡带。通过大陆岩石圈中孔隙波的产生和传播,地幔物质和热量通过壳–幔过渡带传输到地壳中去,导致东部大陆地壳的构造–岩浆活化。由于孔隙波造成物质和热流的向上运动,导致大陆岩石圈热结构发生调整。为了探讨这一机制所导致的上涌流对大陆岩石圈中热结构模式的可能影响,在岩石圈尺度范围内通过数学运算推导出了与上涌流有关的传热问题的理论解。由理论和数值分析获得不同上涌流条件下的大陆岩石圈不同热结构模式与依据地球物理、地质资料获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合。大陆岩石圈内传质传热模型与热能聚集、地幔蠕动是一致的。华北克拉通破坏(地台活化)的数值模拟实验与地质事实证明这是一种主动活化,反映了地幔传导热流与上涌流速率在华北克拉通岩石圈破坏过程中起着的重要作用,而华北克拉通边缘的板块活动是克拉通破坏的导火线。     

峨眉火成岩省：结构、成因与特色

峨眉火成岩省既有其它大火成岩省（如印度德干火成岩省）的一般特征,更独具中国特色：其形成于全球性重大地质变革——大陆敛合与解体的大背景之下,和板块构造体制向大陆构造体制转化过渡的关键时期;处于东部滨太平洋构造域与西部古特提斯构造域的交汇、叠加与枢纽部位;显示清楚完好的地幔热柱“头冠”与“尾柱”轮廓;火成岩省岩石圈存在异常显著的地幔热—侵蚀作用;火成岩省西部发育三套各具特色的成矿系统。深入研究峨眉火成岩省,不仅可提供中国境内地幔热柱岩浆作用典型实例,而且可深刻理解大陆岩石圈深部作用过程和大陆动力学程式,以及大规模成矿作用的深部约束机制。     

地球活动与演化规律新假说

全地幔对流因地球自转而具十二个规律性分布的旋涡单元,全球岩石圈因此表现出明显的旋涡构造特征。地球的演化与太阳系在银河系中的运动规律有关,周期性的银河天体撞击使规律性的全球旋涡构造受到银河年周期的撞击破坏。地球的构造发展表现为:旋涡运动—撞击破坏—旋涡恢复,周而复始,逐步演进。运用这个新假说,本文将全球海沟划分为五种成因四种类型,将全球大陆地台的活化也分成了五种成因类型。     

东北亚地区晚侏罗—白垩纪构造格架主体特点

将东北地区主体构造特征置于东北亚大地构造背景中进行分析,可将东北亚地区晚中生代—古近纪的构造演化划分为3个时段:1)中—晚侏罗世,特提斯洋扩张及古北美大陆板块与古欧亚大陆之间的碰撞,致使蒙古—鄂霍茨克湾闭合,形成大规模深层次逆冲构造;并在南蒙古和华北地块北缘产生远距离的构造叠加效应。2)晚侏罗—早白垩世,特提斯洋板块、古太平洋构造域(包括古太平洋和伊泽纳奇板块)与古欧亚大陆之间的联合作用,导致亚洲东部大陆地壳向东蠕散、伸展和断块活动,伴随发育小型断陷盆地和变质核杂岩。3)早白垩世末(阿尔布晚期)—新近纪(中新世),特提斯洋板块(后期包括印度大陆)、太平洋构造域与欧亚大陆间的联合作用,导致古太平洋(或伊泽纳奇板块)消失及鄂霍茨克海微板块与欧亚大陆之间的碰撞,在大陆边缘叠加形成火山-深成岩带和坳陷盆地。在100～40Ma期间,太平洋构造域与欧亚大陆之间的相互作用,对欧亚大陆东部边缘产生重大影响,在导致大陆岩石圈-地壳减薄、地幔类型转变和强烈深成构造-岩浆活动的同时,也产生一系列与大陆边缘断块活动有关的浅层效应。     

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。     

认知地球物质运动的大陆动力学方法

20世纪70年代板块构造学建立以后,全球地球物理调查取得了足够多的观测数据,对地壳上地幔构造进行了准确的物性成像,为克服板块构造学的存在问题的大陆动力学研究提供了可实现的基础。在地壳—上地幔物性成像的基础上,大陆动力学的研究方法首先是综合多学科数据进行全球对比。结合古地理和古地磁数据,全球对比的内容包括地幔的速度变化、电阻率扰动和位场反映的介质密度和磁性扰动异常等,它们在大陆动力学研究中,为研究地球物质运动的非板块模式提供了大量证据。多学科全球对比研究结果表明,大陆和大洋岩石圈的力学性质和物质运动形式大不相同,必须跳出板块的概念来研究大陆动力学作用过程。同时,岩石圈本身没有板块运动的动力来源,必须和软流圈物质运动一起研究,才能全面理解岩石圈的行为和物质运动的规律性。从最近几年的地幔地球物理三维成像成果看到,对于地球表面难以观察的软流圈和地下深部,对比三维的地震波速和电阻率扰动图像,可以获得关于上地幔物质运动的信息,认知已经发生在地壳—上地幔的物质运动特征。本文中介绍了几个典型例子。     

地球系统多圈层构造观的基本内涵

地球系统多圈层构造观的基本点是,把地球作为一个活的天体放在宇宙系统之中,更多地考虑地球深部壳-幔-核之间的相互作用,考虑地外天体对地球运动的作用和影响。这一构造观认为:构造运动并不仅仅是岩石圈板块之间的相互作用,而是地球系统的全球动力作用过程;陆与洋是对立统一相互转化的,单纯的大陆增生说是不正确的;地幔对流说至今未被证实,陆块是活动的,但不能大规模漂移;大陆地壳不是单纯地侧向或垂向增生,而是多旋回构造-岩浆作用叠合的产物;地球的构造不是均变式向前发展,而是非均变、非线性、旋回式向前演化的;地球表层在不同地史阶段,均有其受相应深断裂体系控制的不同的构造格局,大西洋-印度洋-太平洋式大洋盆体制,只是在中生代晚期以来才出现的。      

亚洲东部大陆边缘的构造扩张和地球动力环境

东亚大陆边缘位居大陆岩石圈和大洋岩石圈交接地带,是各种地质作用的强烈演变带,也是它们之间的物质交换和能量转变带。在这里我们可以看到大洋岩石圈和大陆岩石圈的差别,也可以看到大陆边缘在构造扩张中陆壳解体、分离和漂移的演变历史,以及在构造收缩中陆壳块体聚合、拼贴和碰撞的发展过程。大陆边缘构造背景的变换,取决干大陆岩石圈板块和大洋岩石圈板块之间构造作用的动平衡,也取决于区域地幔应力场的变化。     

从南大西洋裂解过程解密大陆漂移的驱动力

南大西洋裂解造成的非洲和南美洲的大陆分离到了广泛认可,该区域也与大陆漂移学说的诞生密切相关。但大陆漂移的驱动力从其提出至今一直存在争议,定量化分析大西洋裂解过程中板块运动的驱动力显得尤为重要。我们研究了南大西洋两侧被动大陆边缘盆地区域的两条深反射地震勘探剖面,在构造地质解译基础上,详细估算了非洲大陆的莫霍面倾角,得到了沿莫霍面地壳重力滑移剪切力的大小,用于解释大西洋裂解过程中非洲大陆运动的动力机制。结果说明,非洲大陆板块在地幔上涌形成的倾斜界面上能够产生强大的重力滑移力,且南部驱动力大于中部。大陆板块依靠连续的地幔热上涌和重力滑移力会持续漂移。该模型能够合理解释大西洋上诸多线状分布的大陆残片的成因机制,也能合理解释南大西洋南部宽度大于中部的内在原因,最后对南大西洋的打开过程进行了精细的构造演化史恢复。该研究为板块运动提供了一个新的动力模式,为认识板块运动驱动力提供了更为精确的约束信息。     

滇西兰坪盆地构造体制和成矿背景分析

大规模成矿作用的地质构造背景是国内外矿床学界普遍关注的重大问题。文章从盆地整体着眼，从盆地构造－沉积－岩浆－变质作用过程着手，通过盆地内地质、地球物理和遥感等事实分析了滇西兰坪盆地的构造体制和成矿背景。兰坪盆地在古特提斯构造基础上发展起来，近南北向盆缘超岩石圈断裂和盆中央穿壳断裂及近东西向隐伏构造共同控制了盆地的动力过程，中－新生代经历了印支期裂谷、燕山期拗陷及喜马拉雅期走滑拉分的性质演变。受印度板块与欧亚板块碰撞制约，板内构造体制下的深大断裂和岩浆活动、幔流上涌、地层中不整合及壳幔相互作用等所体现的大陆地壳强烈运动是兰坪盆地的成矿基本地质背景。推测兰坪盆地具有大规模有效沟通地幔的盆地动力学体制。     

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。