地幔熔融柱反演软件Calmantle1.0与云南腾冲地区新生代岩石圈厚度变化的初步讨论

基于前人提出的地幔熔融柱模型和反演方法,笔者编写了一个界面友好的应用软件Calmantle1.0。应用Calmantle1.0,用户可轻易获得玄武岩部分熔融源区的起止条件,包括温度、压力、深度、部分熔融程度等。文中介绍该软件的使用方法,并以腾冲新生代玄武质岩石为例,说明熔融柱反演的地球动力学意义。Calmantle1.0从收集的154个腾冲火山岩分析结果中筛选出两组(N2和Q3)有效数据,反演得到其部分熔融起止深度分别为99～79km和109～88km。结合现今岩石圈厚度(60km)和地质限定条件,提出腾冲地区新生代造山之后经历了岩石圈厚度从约110km→约79km→约110km→约88km→约60km的变化过程。进而认为这是近场应力场与远场应力场强相互作用的结果,腾冲地区的现代地壳变形主要受近场应力场的控制。     

托云盆地新生代幔源岩浆源区起止深度的限定

在详细介绍了地幔熔融柱模型原理(Langmuir et al., 1992)的基础上,基于平衡熔融和分离熔融模型分别计算获得了上地幔橄榄岩源区在不同初始压力条件下发生绝热减压部分熔融时熔体相中FeO-MgO和FeO-Na₂O成分的演化轨迹。依据深源岩石包体与托云玄武岩之间的寄主关系将本次研究的16件托云火山岩样品划分成Group-1(深源岩石包体寄主岩)和Group-2(非寄主岩)两群,将收集前人的40件样品依据是否测试获得FeO的质量百分含量划分成Group-3群(具有实测的FeO质量百分含量)和Group-4群(无实测FeO质量百分含量数据)。分别对以上四群样品运用地幔熔融柱模型进行反演获得上地幔部分熔融源区的起止深度范围：Group-1和Group-3样品具有相同的初始熔融深度113.2km (34.1kbar),但它们的部分熔融作用终止深度分别为110.1km (33.1kbar) 和88.4km (26.2kbar);Group-2样品数据所反演的岩浆起源的初始深度和终止深度分别为111.6km (33.6kbar)和84.3.1km(24.9kbar);Group-4样品反演所获得的岩浆源区的起止深度分别为121.7km(36.8kbar)和106.0km(31.8kbar)。依据实测FeO百分含量的样品群反演的结果,将托云火山岩部分熔融源区的深度限定在113.2 km至84.3km,即48.1Ma前托云盆地所处的岩石圈厚度为84.3km,对梁涛(2005)运用熔融柱模型反演的托云盆地岩石圈深度进行了修正。此外,由地幔熔融柱模型反演获得的托云火山岩部分熔融源区熔体的温度压力条件与基于玄武岩中高压巨晶所反演的岩浆演化温压轨迹具有十分吻合的继承演化关系。地球物理探测表明现今西南天山岩石圈的厚度为71km,区域岩石圈演化历程中深度上13.3km的差异足以证明岩石圈拆沉这一地球动力学过程的存在,为由宽SHRIMP年龄谱识别出的岩石圈拆沉作用提供了另一个有力的证据。     

南海岩石圈厚度变化特征及其构造意义

地震层析资料表明,南海地区,自红河口向南经南海、苏录海到苏拉威西海,岩石圈速度低,底部横波速度仅4.4km/s,岩石圈厚度在60～80km,为薄岩石圈地区;而软流层的速度也较低,在4.2～4.4km/s,但厚度较大,大于200km。从红河—莺歌海断裂带经南海到苏录海,存在一条北西向宽约200km的上地幔北西向低速带,速度在4.05～4.25km/s(面波速度)。它反映了新生代南海地区上地幔的动力学过程。南海岩石圈厚度变化存在明显差异,南海陆缘,岩石圈厚度在70～80km,而在南海洋盆之下,岩石圈厚度超过100km,岩石圈底部存在高速岩石层,并且洋盆下的岩石圈之厚度比大陆边缘厚,在海盆岩石圈下部的60～80km深度上存在一高速层,纵波速度为8.2～8.3km/s。特别是中央海盆及西北海盆与西南海盆,其下部岩石圈中均存在一高速岩石层,这是非常具有构造意义的。由此笔者提出大陆岩石圈裂离、上地幔因减压而部分熔融所产生的基性岩浆形成南海新生代洋壳的猜想。     

湘赣地区中生代基性岩地球化学特征与岩石圈厚度变化

湘赣地区中生代是多金属矿产的集中地区,是环太平洋成矿带的重要组成部分,该区中生代大规模成矿的最终制约因素来自地球深部,岩石圈厚度是探索地球深部的重要组成部分。本文通过湘南宁远玄武岩、长城岭辉绿岩和赣西北基性岩的研究,运用玄武岩主量元素对玄武岩的形成深度进行了定量模拟,初步探讨了湘赣地区中生代岩石圈厚度随时间的演化关系。研究表明,湘西南宁远地区晚三叠世岩石圈厚度约为53km,湘中南长城岭晚三叠世岩石圈厚度约为81~84km,赣西北早白垩世岩石圈厚度的形成深度约60~63km。     

中国大陆岩石圈厚度分布研究

利用不同物理性质所估计的岩石圈厚度可能具有不同的地球动力学意义。大陆岩石圈等效弹性厚度往往只与岩石圈内部的某些岩层相关,因此它可能不代表一般意义上的岩石圈厚度。地震学岩石圈厚度虽然有较高的精度,但依赖于人为地对岩石圈的定义;并且其具有的短时间尺度效应决定了它与长时间尺度的岩石圈概念不一致。热学岩石圈厚度体现了长时间尺度上的岩石圈热学作用,因此其厚度定义的标准是较合理的。地震-热学岩石圈厚度研究利用地震波速反演得到的温度数据按照热学岩石圈标准来对岩石圈厚度进行研究,具有地震学和热学岩石圈厚度两者的优点,是较合理的对岩石圈厚度的估计。中国大陆地震-热学岩石圈厚度分布有如下特点:(1)中国东部岩石圈较薄,厚度约100 km,其中包括中国东北、中朝克拉通、扬子克拉通东部和华南造山带;(2)青藏高原和塔里木克拉通以南地区的厚度变化较大,厚度约在160~220 km;(3)三大克拉通的岩石圈厚度有较大区别,扬子克拉通的核心最厚达约170 km,塔里木克拉通的核心厚度约140 km,中朝克拉通的厚度约100 km;(4)昆仑秦岭造山带的岩石圈上地幔内部较复杂,可能有大面积的部分熔融;(5)整个大陆岩石圈厚度分布并没有显示出与地壳年龄的线性相关关系,却表现出了与大地构造格局的直接关系。受板块碰撞强烈影响的地区,岩石圈较厚;受大洋俯冲带影响较强的地区,岩石圈较薄。     

辽宁及其邻区高精度航磁数据分析:对区域性断裂带与岩石圈热结构约束

高精度航磁数据分析与挖掘是揭示区域性断裂带空间展布与岩石圈热结构的重要手段之一.为了揭示辽宁及其邻区航磁异常与区域性断裂带关系,估算其居里面深度与岩石圈厚度,本文在对航磁数据进行化极的基础上,利用功率谱法反演了研究区居里面深度;采用一维稳态热传导方程,计算了辽东?渤海湾地区岩石圈厚度.研究表明:（1）辽东、辽西与渤海湾地区存在多条北东向/北北东向航磁异常带,它们是晚中生代以来太平洋板片俯冲作用背景下,活动大陆边缘长期伸展与短暂挤压状态交替演变的产物;而辽北地区被北东向磁异常带错断的近东西/北西西向航磁异常带,则是古亚洲洋闭合后碰撞造山晚期伸展抬升至中地壳层次的构造形迹.（2）辽宁及其邻区居里面深度在16~40 km之间,平均深度为28 km,阜新与盘锦等居里面隆起区对应的大地热流值相对偏高;而沈阳与辽源居里面坳陷区对应的大地热流值偏低.（3）辽宁及其邻区岩石圈厚度具有空间非均匀性,变化范围为70~150 km,平均值为100 km;郯庐断裂带附近的营口?鞍山地区下方岩石圈厚度最薄,为60~80 km;辽东与渤海湾地区岩石圈厚度空间非均匀性可能是晚中生代以来太平洋板片俯冲诱导的上升流与克拉通岩石圈内部先存的构造薄弱带共同作用的结果.      

华南显生宙时期岩石圈地幔的性质与形成时代

火山岩携带的橄榄岩捕虏体是研究深部岩石圈地幔成分特征与热结构状态的最直接样品。湖北大洪山早奥陶世钾镁煌斑岩携带的石榴二辉橄榄岩具有富集的地球化学特征,指示当时的岩石圈厚度可达110 km。华南内陆地区宁远和道县早侏罗世玄武岩所携带的地幔包体具有饱满的成分特征,代表遭受了较低程度部分熔融的地幔残留。宁远地幔包体的全岩Re-Os同位素特征显示该地区中生代大陆岩石圈地幔为从软流圈新增生而形成的新生地幔。这表明内陆地区古生代存在的富集地幔被完全拆沉,并被新生地幔所取代;中生代内陆地区的岩石圈拆沉作用可能与该地区自225 Ma以来大规模的岩石圈伸展作用有关。华南新生代地幔包体主要分布在沿海地区。通过地幔包体矿物成分估算获得的温度与压力资料揭示新生代沿海地区岩石圈厚度约为80～90 km,并具有热的地温梯度。无论是全岩还是硫化物的Re-Os同位素特征都表明沿海地区在新生代仍残留有古元古代岩石圈地幔,表明新生代沿海地区的拉张作用仅导致了岩石圈地幔的部分拆沉和减薄。     

中国东南地区岩石圈热结构特征及其构造意义

中国东南地区地质演化复杂,中—新生代构造变形强烈,岩石圈深部热力学状态及其对构造活动的影响有待深入。文章结合最新的大地热流数据与地壳结构Crust 1.0模型,利用稳态热传导方程,以岩石捕虏体温压数据和地震学观测为约束,构建了华南地区扬子克拉通、华夏地块以及南海北缘等不同单元的岩石圈热结构。结果表明该区岩石圈热结构存在强烈的不均一性：除了上扬子地区（四川盆地）为“温壳温幔”的热结构,华南其他大部分地区都表现为“热壳热幔”的特征;同一深度下,华夏地块与南海北缘的深部温度显著高于扬子克拉通;热岩石圈厚度从克拉通内部向沿海地区（NWSE）逐渐降低,也即由四川盆地的~200 km减少到华夏地块的~110 km,再到南海的~70 km。此外,我们还发现陆内地震的分布与岩石圈温度密切相关,地震活动集中分布于600℃等温线以内。总体而言,扬子克拉通中西部岩石圈热结构具有冷而厚的特征,而华夏地块和南海北缘受古太平洋平板俯冲和新生代大陆边缘构造—岩浆作用的改造,表现为热且薄的特征,岩石圈的热弱化进而加速了华南大陆边缘的裂解及随后的南海扩张过程。     

中国西部大陆岩石圈的有效弹性厚度研究

中国西部是地球上陆地隆升最显著的地区, 有世界上新构造运动最强烈的青藏高原、规模巨大的左行走滑位移的阿尔金断裂系和中亚地区最大的板块内部造山带———天山褶皱造山带.作为印度板块与欧亚板块相互碰撞的会聚带, 本区是研究岩石圈动力学的有利场所.主要运用重力资料和地形资料来研究中国西部地区显著上地壳结构和其上地幔变形之间的关系.依据岩石圈流变学的理论, 在空间域采用垂直和水平受力的多个变刚度的三维有限差分方法来计算弹性板的有效弹性厚度.模拟结果显示中国西部地区的岩石圈有效弹性厚度存在明显的横向不均匀性, 从6~10 km的造山带区域的有效弹性厚度变到大于60 km的古陆区域的有效弹性厚度.青藏高原地区的岩石圈有效弹性厚度平均为30 km, 塔里木盆地的有效弹性厚度为40~50 km, 南、北天山的岩石圈有效弹性厚度分别为10~15 km和30 km左右, 阿尔金断裂在东经90°以西部分的岩石圈有效弹性厚度要小于90°以东部分.      

北太行山安妥岭早白垩世碱性玄武岩的发现及地质意义

以岩墙状产出的安妥岭玄武岩形成于早白垩世(K-Ar表观年龄为122.31±1.34 Ma),其内发现橄榄岩包体、碳酸盐矿物集合体以及歪长石、刚玉、金云母巨晶.安妥岭玄武岩中可见橄榄石的碳酸盐化、绿泥石化和蛇纹石化以及单斜辉石的绿泥石化和碳酸盐化.安妥岭玄武岩样品的Si02含量介于46.50％～50.20％,Zr/TiO2-Nb/Y图解投点均落于碱性玄武岩区,微量元素蛛网图解中显示出明显的Nb、Ta和Ti的负异常,具有右倾平滑的稀土配分模式,(La/Yb)PM=33.4～40.1.两件安妥岭玄武岩样品的87Sr/86Sr比值分别为0.71 1300和0.706233,相应的143Nd/144Nd比值和εNd(122 Ma)分别为0.511848及0.511897和-13.73及-12.76.部分熔融源区组成和部分熔融作用控制着安妥岭玄武岩的成分变异,安妥岭玄武岩岩浆在上升过程中没有发生明显的结晶分异和地壳混染作用.运用地幔熔融柱模型,反演获得了安妥岭熔融柱就位于82.5～75.3 km深度范围内,即122.31 Ma时安妥岭岩石圈的厚度为75.3km,并认为安妥岭玄武岩是安妥岭岩石圈拆沉作用的产物.结合邻区南大岭和南口熔融柱深度位置,认为安妥岭-南大岭-南口岩石圈厚度经历小规模减薄(J2)-增厚(J2-K1)-拆沉(K1)-稳定(K1-今)的演化过程,安妥岭岩石圈拆沉作用为安妥岭斑岩钼矿形成的深部控制因素.     

华北地块东部晚中生代至新生代岩石圈不均一减薄与改造模式

本文综合运用不同时代幔源包体平衡温压对比、玄武岩地球化学性质对岩石圈厚度的反演以及不同时代岩石圈地幔地球化学性质的对比的方法，把华北地块东部岩石圈的减薄时间限定在晚中生代至新生代之间。减薄的机制可能是华北东部地区晚白垩世以来大陆岩石圈的拉张作用。由于机械性拉薄和热、机械和化学侵蚀作用，岩石圈厚度最终减薄到70km以下。但古老的岩石圈地幔并没有完全因减薄而消失，残留部分受到了来自软流圈物质的强烈改造，使其Sr、Nd同位素组成类似于软流圈，但Os同位素没有受到明显的改变。改造后的岩石圈地幔成为华北地块东部新生代岩石圈地幔的主体。在时空上，岩石圈的减薄具有不均一的性质。     

用玄武岩组成反演中—新生代华北岩石圈的演化

玄武岩的化学组成与地幔源区特征、部分熔融程度、地幔温度和岩石圈厚度等多个因素有关,因此可以用来反演深部地幔的演化。文中简要地阐述了用玄武岩组成获得岩石圈厚度及其变化的方法,并总结了有关华北中—新生代岩浆演化的两个最主要特征:(a)晚中生代岩浆活动经历了由早期的源自富集地幔的岩浆向后期亏损地幔起源岩浆的转变,而两个阶段为一岩浆间隙期(~10Ma)所分隔;(b)华北东、西部新生代玄武岩具有相反的碱性强度随时间的变化趋势。这些岩浆演化特征可以用岩石圈减薄过程中地幔地温梯度的逐渐升高、岩石圈地幔中富集组分在短时间内的不可再生以及岩石圈盖效应来解释。该认识为华北岩石圈减薄的时间尺度和机制以及减薄作用的时空不均一性提供了新的制约。     

青藏高原东北缘岩石圈-软流圈边界成像

青藏高原东北缘是研究高原隆升和演化的理想场所,其岩石圈结构记录了高原向外扩展的岩石圈变形行为和演化过程,本研究利用一条跨青藏高原东北缘的宽频带观测剖面(红原-景泰剖面)和部分甘肃、青海区域台网的远震体波波形资料,通过S波接收函数方法获得了青藏高原东北缘的岩石圈-软流圈边界(LAB)图像。结果表明:1)松潘-甘孜地体东北部和西秦岭造山带下方的岩石圈较薄,略向北加厚,其LAB深度为110~130 km,昆仑断层下方无明显岩石圈错断,推测松潘-甘孜地块与西秦岭造山带的岩石圈可能具有亲缘性; 2)祁连地块下方的岩石圈厚度为135~150 km,其中祁连造山带东缘的LAB震相不聚焦,反映复杂的造山带型岩石圈属性; 3)阿拉善地块下方岩石圈略向南加厚, LAB深度为130~150 km,呈向祁连造山带下方汇聚的趋势,但尚未通过海原断裂带; 4)鄂尔多斯地块下方的岩石圈较厚, LAB深度为160~170 km,反映其稳定的克拉通型岩石圈属性。     

藏北岩石圈厚度与减薄机制分析

天然地震S波和大地电磁测深给出了两种不同的藏北岩石圈厚度模型,两种测量结果的地质含义至今还不十分清楚。通过对地表高程与地壳厚度回归关系的研究,以回归直线的斜率和截距作为地壳和岩石圈地幔平均密度取值的约束,并考虑相变因素对软流圈密度的影响,采用均衡理论对藏北岩石圈厚度进行了计算。计算结果表明,在可能的软流圈温度取值范围内藏北岩石圈的平均厚度约为106～120km,地壳增厚前的岩石圈平均厚度约80km。藏北新生代火山作用和岩浆起源-分凝深度分析表明,藏北现今岩石圈厚度主要受金云母脱水深度所控制。增厚前岩石圈地幔底部温度高于橄榄岩湿固相线温度,并受闪石和金云母高压脱水作用的影响。加厚岩石圈地幔因其底部不断发生脱水低程度熔融而进入软流圈小尺度对流体系,使岩石圈加厚过程中伴随有底部的脉动减薄作用。     

基于卫星重力异常的南海南部中生界反演

已有钻井以及地震资料揭示南海南部海域广泛发育中生代地层。为了进一步了解南海南部中生代地层的分布特征及油气地质意义,本文利用最新的卫星重力数据反演中生界的深度和厚度。首先,采用重力场正演技术消除海水的影响,获得南海南部布格重力异常。其次,为了消除新生代沉积层的影响,将新生代沉积层划分为0～3、3～6、6～10 km 3层,并根据前人在南海获得的密度与深度的关系,采用变密度Parker正演方法计算新生代沉积层产生的重力影响,并将其从布格重力异常中减去,从而获得前新生代重力异常。在此基础上,采用小波多尺度分解技术,消除深部莫霍面以及局部岩体重力的影响,从而计算得到反映中生界的重力异常。最后采用三维Parker变密度界面快速反演技术获得南海南部中生界深度和厚度。反演结果与已知中生界钻井具有较好的对应。南海南部地区中生界主要分布在礼乐滩、巴拉望岛北部和万安地区,厚度分布小于9 km,其他大部分地区中生界厚度小于1 km或者不存在中生界。其中中生界在礼乐滩地区最为发育,其次在巴拉望岛北部也广泛发育。结合前人在该区域的油气地质条件研究成果,认为南海南部海域礼乐滩地区中生界具有较好的油气勘探前景。     

滇东南马关和屏边地区新生代玄武岩地球化学特征及深部动力学意义

滇东南马关和屏边地区新生代玄武岩是青藏高原后碰撞岩浆作用的重要组成部分.玄武岩全岩的39Ar/40Ar定年结果显示,马关地区存在两期玄武岩浆作用,其时代分别为12.9±0.2Ma和21.2±1.2Ma;屏边玄武岩的时代非常年轻,＜ 1.7Ma,与越南、南海地区以及滇西腾冲新生代玄武岩浆作用的时代一致.根据全岩化学与标准矿物分类命名方法,确定马关玄武岩包括橄榄拉斑玄武岩、碱性橄榄玄武岩和碧玄岩三种岩石类型;而屏边玄武岩均属碧玄岩.采用有关熔体分离压力估算的方法,分别估算了两地玄武岩岩浆的起源深度,结果为:马关从橄榄拉斑玄武岩-碱性橄榄玄武岩-碧玄岩,其起源深度分别为57～73km、82km和67.5～ 87km.屏边碧玄岩的起源深度为79～88km,略高于马关地区的碧玄岩.全岩稀土微量与Sr-Nd同位素结果表明,两地新生代玄武岩具较低的初始87Sr/86 Sr同位素比值和较高的143Nd/144Nd比值,所有玄武岩均具有正的εNd值,以及富集LREE、LILE和Nb、Ta等高场强元素,无Eu异常,且具较高的Nb/U比值等地球化学特征,证明这两地的玄武岩具有相似于OIB的亏损地幔源区,显示出MORB(或OIB)型与EM Ⅰ(和EMⅡ)富集端元的混合特征.结合稀土元素模拟与地幔包体研究成果,提出该区新生代玄武岩源区应该处于石榴子石相-尖晶石相的过渡区域,可以通过石榴石二辉橄榄岩经1％部分熔融所产生的熔体与尖晶石相二辉橄榄岩经2％～5％部分熔融形成的熔体的混合形成.作为对始于65Ma左右的印度-欧亚大陆巨型碰撞的一种响应,沿金沙江-哀牢山-红河断裂带发生了显著的块体旋转、挤出或逃逸以及构造应力场的巨大反转与调整,诱发青藏高原下部深部物质向周边发生迁移.在西太平洋俯冲带“吸力”的影响下,加速了软流圈物质向东南方向的流动和上涌,最终形成马关、屏边地区新生代岩浆岩.因此,该区新生代火山作用是对印度-欧亚大陆巨型碰撞的响应,也是青藏高原下深部软流圈物质侧向流动的记录.     

中国岩石圈的基本特征

中国及邻区岩石圈结构构造十分复杂,并具有若干明显的特点:中国大陆地壳西厚东薄、南厚北薄,青藏高原地壳平均厚度为60~65 km,最厚达80 km;东部地区一般为30~35 km,南中国海中央海盆平均只有5 km;中国大陆地壳平均厚度为476 km,大大超过全球地壳392 km的平均厚度。中国大陆及邻区岩石圈亦呈西厚东薄、南厚北薄的变化趋势,青藏高原及西北地区岩石圈平均厚度为165 km,塔里木盆地中东部、帕米尔与昌都地区岩石圈厚度可达180~200 km。大兴安岭-太行山-武陵山以东,包括边缘海为岩石圈减薄区,厚度为50~85 km。西部岩石圈、软流圈“层状结构”明显,反映了板块碰撞汇聚的动力学环境;东部岩石圈、软流圈呈“块状镶嵌结构”,岩石圈薄,软流圈厚,反映了地壳拉张、软流圈物质上涌的特点,并在东亚及西太平洋地区85~250 km深处形成一巨型低速异常体。中国东部上、下地壳及地壳、岩石圈地幔之间普遍存在“上老下新”年龄结构。     

海南岛高精度航磁特征与居里等温面深度分析

海南岛高精度航磁数据分析及其居里等温面反演,对于探究海南岛及其相邻的南海大陆边缘的深部热结构具有重要研究意义。本文通过对海南岛航磁异常数据的化极和上延处理,分析了岛内不同构造单元的磁异常特征及其空间展布。并在此基础上,利用功率谱法,反演计算出岛内区域居里等温面的深度分布,结合海南岛区域地质演化、大地热流值、莫霍面与岩石圈深度以及地震测深剖面等资料,获得了如下认识：① 海南岛航磁异常带主要呈现近东西向与北东向展布,近东西向磁异常带被北东向异常错断和干扰,揭示了近东西向构造带要明显早于北东向构造带。② 海南岛居里等温面深度变化于16 ~ 34 km 之间,平均深度为24 km,其中,琼北新生代火山- 沉积盆地居里等温面深度明显偏深,大致相当于本区莫霍面深度,最深可达35 km,相对应的大地热流值偏低。③ 琼中- 万宁与东方- 昌江褶皱造山区的居里等温面深度明显偏浅,最浅仅为16 km,明显低于本区莫霍面深度,对应较高的大地热流值。④ 综合本文与前人研究结果表明,海南岛岩石圈厚度为55 ~ 90 km,为典型的去根减薄的岩石圈,莫霍面的温度为600 ~ 900 ℃,局部异常高的莫霍面温度,可能与本区软流圈地幔置换古老岩石圈地幔提供了热量有关。     

腾冲—冈底斯新生代造山带的垮塌及陆间裂谷的形成

腾冲新生代中酸性火山岩以往研究较为薄弱,通过中酸性火山岩岩石地球化学研究,将腾冲新生代中酸性火山岩划分为高Sr、低Yb的埃达克型英安岩和低Sr、中Yb的浙闽型英安岩,其时限分别为上新世(2.78~4.04Ma)和早更新世(0.73~1.19Ma),为腾冲冈底斯带造山隆升后,由稳定至垮塌过程中形成的中酸性火山岩。中新世,腾冲冈底斯高原应力由东西向挤压为主转变为南北向走滑,造山带开始裂解。受潞西—保山地块阻挡,走滑方向偏转,在转折端轴向断片间滑脱形成裂谷盆地。裂谷形成初期,地幔减压上侵,下地壳高压部分熔融形成埃达克型花岗质岩浆;至早更新世,随着裂谷加剧,地壳厚度进一步减薄,在低压条件下下地壳部分熔融形成浙闽型花岗质岩浆。     

山西繁峙新生代玄武岩地幔源区及成因探讨:元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学证据

山西省繁峙玄武岩位于华北克拉通重力梯度带附近,是华北克拉通中部新生代玄武岩重要组成部分。前人全岩K-Ar测年结果为26.3~24.3Ma。对繁峙地区苏孟庄和应县两地玄武岩的地球化学特征研究表明,其微量元素和同位素均具有类OIB特征,即富集不相容元素,轻、重稀土元素分馏明显((La/Yb)N=8.42~21.60),不存在Sr、Eu负异常,Sr同位素比值(87Sr/86Sr=0.703848~0.704870)较低,Nd(143Nd/144Nd=0.512617~0.513057)和Hf(176Hf/177Hf=0.282873~0.283001)同位素比值较高,Pb同位素比值分别为206Pb/204Pb=17.2~17.9,207Pb/204Pb=15.3~15.4和208Pb/204Pb=37.5~37.9。结合岩相学特征和主量元素特征,我们推断繁峙新生代玄武岩是软流圈低程度部分熔融结果,并存在岩石圈物质的加入,岩浆上升时在岩石圈地幔条件下的岩浆房内经历了以橄榄石、单斜辉石为主的分离结晶作用,岩浆因快速上升而地壳混染程度甚低。苏孟庄碱性玄武岩具有较深的熔融深度和较低的熔融程度,而应县亚碱性玄武岩熔融深度较浅,熔融程度较高。结合重力梯度带附近其他地区的新生代玄武岩的研究,我们推测重力梯度带附近新生代的火山活动可能起源于西部软流圈地幔向东流动越过重力梯度带时的减压部分熔融,该地区广泛分布的断裂带为岩浆上涌提供了通道。本文为中国东部新生代玄武质火山活动的岩石成因学研究提供了新的视角。