北山造山带南部早古生代构造演化：来自花岗岩的约束

北山造山带是中亚造山带的重要组成部分,处于天山造山带和索仑缝合带之间的关键构造位置,对认识中亚造山带的构造演化和古亚洲洋的最终闭合具有重要意义。本文选择北山造山带南部早古生代桥湾糜棱岩化花岗岩和金塔钾长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素和地球化学研究。结果表明,桥湾糜棱岩化花岗岩和金塔钾长花岗岩均形成于~430Ma,岩浆结晶锆石的二阶段Hf模式年龄分别为2.14~2.37Ga和1.32~1.72Ga。样品中含有少量继承锆石,继承锆石的Hf同位素特征与北山南部新元古代花岗质片麻岩类似。在地球化学组成上,两者均具有高的SiO2含量(73.18%~75.00%),弱过铝质,富集Rb、U、K等元素,亏损Ba、Nb、Ta、和Sr、P、Ti等元素的特点,类似于北山南部其它早古生代钾长花岗岩。它们的岩浆均起源于北山南部古老地壳基底的部分熔融,金塔钾长花岗岩可能还有幔源岩浆或新生下地壳的贡献。这同时也暗示了北山南部石板山地块与敦煌地块具有显著不同的地壳基底组成。结合敦煌地块早古生代高压麻粒岩的研究结果,我们认为北山南部早古生代岩浆活动可能与敦煌地块向北山南部石板山地块的碰撞、俯冲作用有关,反映了中亚造山带南缘的北山造山带在早古生代经历了造山带中微陆块与周缘克拉通碰撞拼贴的造山事件。     

敦煌复合造山带前寒武纪地质体的组成和演化

敦煌复合造山带位于塔里木克拉通东端,是连接塔里木克拉通和华北克拉通的重要纽带。近年来,敦煌基础地质研究取得了重大进展。本文简要回顾了敦煌基础地质研究历史和现状,系统归纳了区内前寒武纪地质单元时空分布特征及前寒武纪构造-热事件序列,初步讨论了前寒武纪大陆地壳形成和演化规律、前寒武纪结晶基底亲缘性及构造演化过程,提出:(1)敦煌造山带前寒武纪结晶基底形成于ca.3.1~1.6Ga,构造-热事件主要划分为新太古代(ca.2.7~2.6Ga和2.6~2.5Ga)、古元古代晚期(ca.2.0~1.8Ga)和中元古代早期(1.8~1.6Ga)三个阶段;(2)新太古代早期(ca.2.7~2.6Ga)和新太古代晚期(2.6~2.5Ga)是敦煌造山带大陆地壳形成的主要阶段;古元古代晚期(ca.2.0~1.8Ga)和中元古代早期(1.8~1.6Ga)主要是古老大陆地壳物质再循环阶段,也有少量新生陆壳物质的形成;(3)敦煌造山带前寒武纪结晶基底最初拼合事件可能发生在新太古代末期(~2.5Ga),之后经历了古元古代晚期(ca.2.0~1.8Ga)汇聚、碰撞造山过程,直到中元古代早期(1.8~1.6Ga),造山活动结束,前寒武纪结晶基底最终固结,进入稳定发展阶段;(4)前寒武纪结晶基底最终稳定固结之后,即～1.6Ga之后,敦煌前寒武纪结晶基底可能进入长达12亿年的静寂期,一直处于稳定状态,目前没有发现相关的岩浆-变质-沉积记录(类似于地盾状态),直至古生代志留纪开始活化(～440Ma),卷入古亚洲洋南缘俯冲、碰撞造山过程并被强烈改造。     

北山造山带南缘北山杂岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素研究

北山造山带是中亚造山带的重要组成部分,大量高级变质岩在北山造山带多个构造单元(地块)中广泛分布,被认为是造山带的前寒武纪基底,以往统称为"北山杂岩"。但是,对这些基底岩石的形成时代、来源与归属,以及是否经历了与造山作用过程相关的变质作用等问题的认识仍不清楚。本文对位于造山带南缘,即石板山地块的石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩及其中长英质脉体进行了锆石U-Pb定年及Hf同位素研究。分析结果表明石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩都具有~880Ma的原岩结晶年龄和~295Ma的变质作用年龄;白墩子长英质脉体的形成年龄与片麻岩的变质年龄一致,为~295Ma。此外,白墩子片麻岩及长英质脉体的锆石还记录了更晚一期270~280Ma的变质作用。石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩中原岩结晶锆石的初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值为0.282063~0.282291,ε_Hf(t)为-6.3~2.2,t_DM2分布于1.62~2.14Ga之间,表明其原岩的岩浆可能起源于古元古代地壳的部分熔融并有新生物质的贡献。这反映了北山造山带南缘可能并不存在太古代的地壳基底,即北山造山带南缘的石板山地块并不是前人所认为的属于敦煌地块的一部分。石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩中的变质成因锆石初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值明显高于原岩岩浆锆石,反映了它们不是由原岩锆石改造形成,而是熔体中的新生锆石,代表了一次~295Ma的深熔事件。这也得到了白墩子片麻岩中发育同时期长英质脉体的支持。我们认为这一~295Ma的深熔作用事件可能形成于后碰撞的伸展构造环境。     

甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义.甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳岩石组成.利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma,确证了在敦煌杂岩中存在太古宙岩石.此外,还获得斜长角闪岩的变质年龄为1806±14Ma,推测其原岩岩浆可能来自古老岩石圈地幔的部分熔融.根据已有的资料提出在古元古代晚期(1.80 ～ 1.85Ga)敦煌杂岩经历了一期较广泛的变质作用.锆石Hf同位素显示～2.5Ga的岩石年龄在敦煌地块代表新太古代晚期重要地壳生长时期,而～1.8Ga的构造-热事件则是以古老地壳物质循环再造为主.这些资料显示敦煌地块和华北克拉通在早前寒武纪经历了类似的地壳形成和演化过程,且共同记录了全球性的Columbia碰撞造山事件信息.     

新疆南天山克孜尔河沉积物碎屑锆石U‐Pb年代学研究及其地质意义

新疆克孜尔河流经南天山造山带南缘,其河流沉积物中记录了流域内地质体的重要信息。为进一步约束南天山造山带的构造演化历史,探讨该造山带古生代地壳生长与演化,对克孜尔河沉积物中的碎屑锆石进行U‐Pb定年。结果表明锆石年龄主要集中分布在460~390 Ma和310~260 Ma,少量分布在前寒武纪,暗示南天山造山带在古生代期间发生了强烈的岩浆活动。物源分析表明克孜尔河沉积物中的碎屑锆石主要源于南天山造山带和塔里木克拉通北部,年龄为460~390 Ma的碎屑锆石很可能记录了南天山洋在晚奥陶—早泥盆世期间向南俯冲到塔里木克拉通之下的弧岩浆作用。南天山洋闭合以及塔里木克拉通与伊犁—中天山地块的最终碰撞可能发生在晚石炭世,随后发生同碰撞和后碰撞岩浆作用,以样品中大量310~260 Ma的碎屑锆石为代表。结合南天山造山带内已有的古生代岩浆岩锆石的Hf同位素数据分析表明,晚奥陶—早泥盆世南天山造山带的大陆地壳演化主要以古老地壳的再造和部分新生地幔物质的加入为主,晚石炭—早二叠世该造山带地壳演化则以前寒武纪古老基底岩石的改造为主,仅有限的新生组分加入到岩浆的形成过程中。     

中国东北地区古生代构造单元:地块还是造山带?

华北克拉通以北的中国东北地区古生代构造单元是地块还是造山带,是地质界近年争论的重要地质构造问题.通过对已有资料的综合研究,简要总结和讨论了各个"地块区"的地质特征,认为这些所谓的地块中,额尔古纳是新元古代晚期至古生代初期存在的地块,从寒武纪开始转变为造山带;其余所谓的古地块都是由古生代蛇绿岩、具有活动陆缘亲缘性的岩浆岩、增生杂岩和少量前南华纪岩石组成的古生代陆缘增生造山带或岛弧造山带.在此基础上,对该区地质历史上古老变质岩与地块关系、佳蒙地块是否存在、构造单元构造属性随时间变化等问题进行了初步讨论.      

北阿尔金地区古元古代ca.2.0Ga岩浆-变质事件

中国有三个主要的克拉通,分别是华北、华南和塔里木,它们在显生宙经造山过程聚集到一起。塔里木克拉通位于中国的西北部,面积超过60万平方千米,其北侧为中亚造山带,南侧为西昆仑造山带和阿尔金造山带。塔里木克拉通的前寒武纪岩石主要出露在其南北两侧边缘,包括库鲁克塔格、敦煌、阿尔金、铁克里克和阿克苏地块,它们记录了塔里木克拉通早期的构造演化。北阿尔金地块的阿克塔什塔格地区位于塔里木克拉通的东南边缘。该地区最老的岩石被称为米兰群或阿克塔什塔格杂岩。主要岩石包括太古宙的TTG岩石和表壳岩,以及古元古代的片麻状花岗岩,另有少量变质基性岩呈包体状出露在强变形的长英质侵入体中。本文对该区闪长质片麻岩开展了锆石SHRIMP U-Pb定年,同时还对变质基性岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和地球化学分析,目的是要约束北阿尔金地区古元古代的岩浆-变质事件。闪长质片麻岩的结晶年龄为2.04～2.03Ga,它们形成于岛弧环境。地球化学分析表明,变质基性岩的原岩是拉斑玄武岩。它们有类似于E-MORB的平坦的稀土配分模式,Nb、Ta、Zr、Hf不亏损,说明它们形成于大洋板内环境。在变质基性岩中还识别出两期变质锆石,其中2.05～2.01Ga的早期锆石代表了麻粒岩相的变质作用,而1.98～1.96Ga的晚期锆石可能与角闪岩相的退变质作用有关。无论该区岩浆作用还是变质作用都与约2.0Ga发生的俯冲增生造山事件有关。     

阿拉善地块性质和归属的再认识

阿拉善地块被认为是一个前寒武纪微陆块,其归属和演化历史长期存在争议。一部分学者认为其为华北克拉通的组成部分,是华北克拉通的西延;一部分学者认为与扬子或塔里木克拉通具有亲缘性;还有一些学者认为具有独立的地质演化历史。本文综合近年来阿拉善地块的研究进展,结合我们新的研究资料,梳理了阿拉善地块自新太古代到显生宙的岩石组成、构造热事件及年代格架,得出以下主要认识:1)阿拉善地块的早前寒武纪变质基底记录了2.7~3.0Ga陆壳生长、~2.5Ga TTG岩浆-变质事件,2.0~2.3Ga岩浆事件,以及1.9~1.95Ga和1.80~1.85Ga两期重要的变质事件,具有与华北克拉通相似的岩石组成和地壳演化历史;2)阿拉善地块发育与华北克拉通相似的中-新元古代沉积岩系,其碎屑锆石具有来源华北克拉通本身的物源区特征,反映出阿拉善地块直到中元古代-新元古代早期仍可能是华北克拉通的一部分;3)阿拉善地块显生宙的多期岩浆-构造-变质事件可能主要是中亚造山带早古生代以来造山作用的响应,而不是阿拉善地块与华北克拉通碰撞的产物。从奥陶纪到早二叠世,阿拉善地块可能处在古亚洲洋向南俯冲的活动大陆边缘环境;4)河西走廊-贺兰山南部早古生代沉积岩系(大黄山群和香山群)不属于阿拉善地块,而是祁连造山带的组成部分,其碎屑锆石组成和代表的物源特征不能作为阿拉善地块与华北克拉通在早古生代彼此分离的证据。     

敦煌地块南部古生代花岗岩地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素特征研究

敦煌地块出露有大量古生代花岗岩,对这些花岗岩的研究可以更深入的了解敦煌地块的构造演化及其地球动力学意义。本文对敦煌地块南部的安盆沟复式花岗岩体和小草湖花岗岩体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素的研究。研究结果表明:(1)安盆沟岩体岩石组合为正长花岗岩-花岗岩,其中正长花岗岩侵位于早古生代(431Ma),花岗岩侵位于泥盆纪(~360Ma)和石炭纪(~340Ma);小草湖岩体主要为似斑状花岗岩,侵位时代为石炭纪(340Ma)。(2)安盆沟早古生代正长花岗岩的ε_(Hf)(t)为-11.7到-6.3,tDM2为1.8~2.2Ga,而晚古生代花岗岩的ε_(Hf)(t)为-12.3到-5.5,tDM2为1.7~2.1Ga,二者Hf同位素特征相似,推测源岩均为古元古代-中元古代时期的含泥质成分的(变)砂质岩。小草湖似斑状花岗岩为加厚下地壳部分熔融成因的埃达克质岩石,ε_(Hf)(t)变化于-16.7至-4.9,tDM2变化于1.8~2.4Ga之间,源岩为古元古代古老地壳物质。两个岩体的部分源岩可能与Columbia超大陆的汇聚和裂解有关。(3)安盆沟正长花岗岩、花岗岩和小草湖似斑状花岗岩的残留相分别为麻粒岩、角闪岩和麻粒岩-角闪榴辉岩,反映了形成深度和变质级别的不同。(4)敦煌地块内的早古生代造山活动结束时间明显晚于中央造山带,并且早古生代造山活动以及早-晚古生代花岗岩与北侧的天山-北山造山带存在时空上的对应关系,敦煌地块可能在古生代期间卷入了中亚造山带的造山活动中。     

北山造山带南部晚古生代花岗岩?闪长岩的成因与构造意义

北山造山带位于中亚造山带南部,是中亚造山带的重要组成部分.为了进一步深入认识北山造山带晚古生代的构造?岩浆演化过程,选择北山造山带南部石板墩?白墩子地区的晚古生代花岗岩?闪长岩开展了岩石学、锆石U-Pb定年、Hf同位素、微量元素及岩石地球化学研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究限定了石板墩花岗岩形成于~304~ 302 Ma,石板墩闪长岩形成于~291 Ma,白墩子石英闪长岩形成于~270 Ma.它们的锆石Hf同位素均呈现较亏损的特征（ε_Hf（t）=-2.0~+15.7）,且由老到新,亏损程度依次增加.岩石学和地球化学特征暗示了亏损地幔来源岩浆在北山造山带晚古生代岩浆活动中的主导作用,亏损地幔来源岩浆与古老地壳部分熔融形成的岩浆以不同比例混合,形成了复杂的岩石组合.因此,晚石炭世?早二叠世花岗岩?闪长岩可能形成于后撤式增生造山作用导致的弧后伸展构造环境.      

老顶岩块端角摩擦系数和挤压系数实验研究

通过岩块实验、相似模拟和计算模拟, 研究了采场老顶岩块端角摩擦和端角挤压特性。 得出老顶岩块端角摩擦角为岩石残余摩擦角, 摩擦系数确定为 0 . 5; 端角挤压强度受弱面的影响明显且具有规律性, 端角挤压系数确定为 0. 4     

乌东德水电站右岸地下厂房随机块体特征研究

随机块体的几何特征和稳定性是水利水电工程中地下厂房支护设计的重要依据。对乌东德水电站右岸地下厂房随机块体的特征进行了深入研究。对研究区域内实测的裂隙参数进行了分组统计,确定了各组裂隙产状、迹长等参数的分布形式和大小。利用逆建模方法建立了三维裂隙网络模型,获取了各组裂隙的直径和三维密度。采用一般块体方法对地下厂房进行随机块体的识别和稳定性分析,利用GeneralBlock软件进行了10次随机实现,对10次计算结果进行了统计分析和讨论。研究结果表明,结构面与开挖面形成的随机块体集中在地下厂房的顶拱部位,10次随机实现中,地下厂房全长范围内平均每次形成的随机块体为414个;随机块体的平均体积为2.9 m³,最大块体的体积达152.0 m³;可移动块体中,大部分为稳定块体,不稳定块体均以坠落形式破坏;构成可移动块体的结构面多为3~4条,最多可达12条,其中倾W向的中等倾角裂隙是构成块体并可能造成块体失稳的最危险结构面;随机块体的平均深度为1.2 m,最大深度为8.8 m。建议支护锚杆应尽量穿透倾W向中等倾角的长大裂隙,且锚杆支护长度大于8.8 m。     

Analytical formulas for the geometric and inertia quantities of the largest removable blocks around tunnels

This paper presents algorithms for determining the vertices of the maximum removable block (MB) created by a joint pyramid (JP) around a tunnel when discontinuities are fully persistent. It is shown that an MB cannot be formed by more than 4 discontinuities and this drastically limits the proliferation of rock blocks that need to be analysed. The non‐convex block obtained after the MB is tunnelled through (real maximum block, RMB) is partitioned into a set of tetrahedra, and procedures are given for determining the vertices of these tetrahedra. Geometric and inertia quantities needed for stability analysis and support/reinforcement design are determined as functions of the calculated vertices' co‐ordinates. These quantities are: RMB's volume, face areas, perimeter of the excavated surface, centroid and inertia tensor. The algorithms for their calculation are at least two times faster than other algorithms previously proposed in other applications. It is shown that the formulations presented by Goodman and Shi for translational analysis and by Tonon for rotatability analysis can be used to analyse the RMBs using the geometric quantities presented. A numerical example is presented among those used to verify these analytical procedures and their implementation. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

印支地块思茅地区早白垩世古地磁结果及其构造意义

对印支地块思茅地区的早白垩世红层开展详细的岩石磁学和古地磁学研究,获得镇沅剖面特征剩磁方向Ds=52.4°,Is=45.5°,κ=77.9,α95=6.3°;普洱剖面特征剩磁方向Ds=46.2°,Is=46.6°,κ=50.9,α95=5.6°;江城剖面特征剩磁方向Ds=8.6°,Is=42.2°,κ=117.1,α95=4.0°。对普洱和江城剖面进行E-I磁倾角偏低检验,结果显示江城剖面不存在磁倾角偏低,普洱剖面由于偏角较分散,导致其伸展方向出现假象,推测的磁倾角偏大,出现实测磁倾角偏低的假象。思茅地区各采样剖面之间的磁偏角差异表明,块体内部发生过差异性旋转变形,其变形的过程不仅受控于边界深大断裂,也与内部小断裂的活动有密切关系。若进一步考虑华南地块白垩纪可能存在的磁倾角偏低现象,则该结果说明印度支那地块思茅地区白垩纪以来相对于华南地块向南滑移量为570±310km,接近构造地质研究推测的红河大断裂左行滑移量。     

海南岛的成因机制研究

海南岛是位于华南地块南部的一个相对独立地块,其成因机制有多种说法。本文基于地理地貌、地层、断裂带、岩浆岩、矿带分布、地震勘探剖面、古生物,以及环绕海南岛的3个盆地的成因等诸多证据的系统分析研究,结果表明海南岛是从北部湾旋转分离出去的,从原始位置逆时针旋转了约150°达到当前位置。其分离起始时间大约起始于65 Ma,旋转漂移主期发生在40~24 Ma,目前还在整体向东南方向漂移同时伴随着逆时针旋转。海南岛的成因机制和印度板块与欧亚板块的碰撞过程密切相关,动力机制是印支地块的大规模挤出和旋转带动了海南岛从华南的裂离和旋转漂移。本研究为该碰撞过程的构造演化阶段性时限提供了远程约束。同时也对海南岛的成矿区带研究具有一定指导意义。     

印支地块思茅地区始新统磁倾角偏低现象及其构造意义

对印支地块思茅地区始新世陆相红层进行古地磁研究,获得勐伴剖面特征剩磁方向为Ds=118.2°,Is=22.1°,k=31.6,α95=10.9°;勐腊剖面特征剩磁方向为Ds=47.6°,Is=22.8°,k=20.2,α95=5.9°。其特征剩磁方向与前人研究结果基本一致。利用Hodych等的磁倾角校正方法得到校正磁倾角为28.4°±4.3°,对前人的数据重新进行E/I统计得到的校正磁倾角值为30.7°,置信区间为[25.4°,35.9°],两种不同方法得到了较一致的结果,思茅地区的古近纪磁倾角显示了一定程度的偏低。E/I磁倾角偏低检验方法在应用时存在一定的局限性,变形微弱地层的古地磁学数据适合进行E/I磁倾角偏低校正,以避免倾伏褶皱或差异性旋转变形作用对E/I磁倾角偏低校正的影响。Hodych等提出的磁倾角校正方法是现今比较可靠的磁倾角校正方法。结合前人印支地块的古地磁研究成果,本次研究结果表明印支地块思茅地区自始新世以来相对于华南板块向南滑移量约500km。     

Characteristics of the Geotectonics in South China and Their Constraints on Primary Diamond

The Asian continent is one of the best places in the world to study continental dynamics. In this region the tectonic framework of the South China plate is related to the activity of the Pacific plate and Indian plate since the Mesozoic. In the South China plate, as the ophiolitic melange of the middle Proterozoic in the Shaoxing-Yingtan-Tengxian-Beihai faulted zone was confirmed to be a subducting ocean, the evolution of the Yangtze block and Cathaysian block, which are located on both sides of the fault zone, becomes clearer and clearer. A primary diamond deposit, which was first found by Bao Chaomin and his colleagues in Longyou County of Zhejiang Province in 1998, originated from kimberlitoid pipes. The pipes are located in the Cretaceous basin beside this deep fault and the diamond-bearing pipe was formed deep within a favourable geological structure. Diamond there occurs as octahedral crystals without visual impurities. There are more than 100 similar pipes in the area, which have been poorly stud     

浙江诸暨地区陈蔡群加里东期变质年龄的确认及其地质意义

陈蔡群是浙东南地区重要的岩石单位之一,一直被认为是华夏地块变质基底的重要组成部分,20世纪众多地质学家对其开展过研究工作。选取浙江省诸暨市孝四地区的陈蔡群为研究对象,对其开展了详细的LA-ICP-MS同位素定年工作。锆石CL图像和微量元素特征显示其锆石均为变质锆石,17个分析点获得206Pb/238U年龄加权平均值435Ma±4Ma,属于加里东期,此年龄代表了诸暨地区陈蔡群的主变质年龄。结合华南已报道的高精度加里东期年龄纪录,探讨了华南加里东运动发生的时限和运动性质。研究结果表明,华南加里东运动主要发生于420～445Ma之间,435Ma为其一个峰值。     

武夷地块中南平-宁化构造带南华纪弧火山岩属性及其对华夏板块多微地体拼合的启示

武夷地块中各地体的活动解析是认识华夏板块构造活动演化的窗口.南平宁化构造带作为划分南武夷地体和北武夷地体的重要边界活动带,其构造属性对我们认识武夷地块中南、北武夷地体的构造演化具有重要意义.前人对南平-宁化构造带中变质火山岩类的研究和认识存在争议,限制了我们对南平-宁化构造带的构造属性的理解.因此,本文利用野外路线地质调查、年代学测定、同位素地球化学测试等手段,对该套变质火山岩做了重点研究,结合前人的研究成果,我们得到以下认识:南平-宁化构造带中的变质火山岩类主要形成于756～720 Ma,主要形成于活动大陆边缘或岛弧环境,表明南平-宁化构造带可能代表了南武夷地体和北武夷地体之间的一条南华纪的近东西向的岛弧火山活动带,结合带中构造变形反映的南北向对冲的汇聚极性,我们认为南武夷地体和北武夷地体之间在南华纪可能还存在洋-陆碰撞乃至陆-陆拼合过程,这也反映了多微地块、多期拼合过程可能更符合华夏板块大地构造演化的主旋律.