南海北部陆缘大陆架科学钻探选址：珠江口盆地沉积源汇启示

南海海盆自1998年始开展了一系列大洋科学钻探，取得了重大成就，但揭开南海海盆打开过程的关键记录在南海北部陆缘大陆架。因此，开展南海北部陆缘科学钻探非常必要。珠一坳陷位于南海北部珠江口盆地，不仅具有巨大的油气资源潜力，而且记录了南海海盆打开前的地质背景。该地区的物源特征分析对于揭示物质源汇过程、重建盆地构造演化过程、预测优质储层具有重要指示作用，一直是当前研究的热点，也可从沉积学角度为论证南海大陆架科学钻探选址提供依据。本文采用锆石LA- ICP- MS U- Pb定年技术，结合锆石CL图像及稀土元素配分特征，对珠一坳陷东西两侧典型地区的样品锆石进行了物源示踪、沉积源汇分析，并探讨其物源变化的构造成因。结果表明，下始新统下文昌组沉积期到上始新统上文昌组- 下恩平组沉积期，坳陷物源由盆内转换为盆外供应为主。其中，恩平凹陷部分洼陷由于没有文昌组沉积地层，下恩平组仍以盆地内物源供给为主；惠州凹陷和陆丰凹陷则从上文昌组开始转为盆外物源供给。惠州和陆丰地区上始新统恩平组、渐新统珠海组、下中新统珠江组地层锆石自形程度较低，磨圆度较高，边缘破坏较为严重，年龄分布较为分散，稀土元素配分特征与基底不同，说明上文昌组- 恩平组地层沉积之后，坳陷主要接受盆外华南板块物源供给。该物源转换与~43 Ma时珠一坳陷裂陷作用自南向北的转换密切相关。     

洋-陆转换与耦合过程

洋-陆转换/耦合地带就是大陆与大洋岩石圈转换/耦合的特殊构造地带。探索该区动力学对于深入理解人类密集区的地质过程具有重要的意义。这里洋-陆转换/耦合过程不是指陆壳向洋壳或陆幔向洋幔之间的物质转换,因洋壳向陆壳或洋幔向陆幔的物质转换过程也是不可逆的,而是特指构造动力作用或能量的转换交接过程。洋-陆转换/耦合带的狭义定义为被动大陆边缘的陆壳明显减薄到洋壳出现的深水区;但广义定义包括上述被动陆缘裂解作用涉及的区域范围,或是大洋岩石圈俯冲作用所能影响到的区域,其核心依然是俯冲带和/或大陆边缘,也就是说,其内涵是俯冲带和大陆边缘概念的总和,包涵浅部的地理要素和深部的地质因素。当前,对于洋-陆转换/耦合带的国际关注点很多,国际地学前沿问题较多,其中主要侧重以下几个方面:(1)物质:洋内弧形成与初始陆壳生成、俯冲脱水-相变、岩浆工厂、变质工厂;(2)结构:俯冲带类型、分段性、洋-陆转换/耦合带变形型式、地幔楔精细对流结构、俯冲面糙度-孔隙度-渗透率时空特征;(3)过程:俯冲过程、构造跃迁、构造转换、深部底侵、拆沉、高压-超高压岩石剥露、弧后扩张过程、板片窗、俯冲侵蚀与增生、物质迁移-转变-运聚、多圈层耦合过程;(4)机制:俯冲起源与板块机制起源、陆缘互换机制、地震触发机制、深部拆沉与底侵动力学机制、大陆裂解与(火山型和非火山)被动陆缘形成、洋-陆转换/耦合带构造跃迁机制、高压-超高压岩石剥露新机制、岩浆动力学、主动与被动俯冲机制、海山俯冲;(5)效应:源-汇效应、地表地形过程与深部流变关联、板片窗的构造-岩浆-成矿效应、边缘海盆地与资源-能源效应、俯冲与地震-海啸-滑坡灾害链。西太平洋和印度洋更是我国走向深海大洋、实现"海洋强国"的关键海域,蕴含着诸多中国的国家利益,也具有极其丰富的洋-陆转换/耦合过程的关键科学问题。现阶段可初步概括为以下几点:(1)板块重建的洋陆转换/耦合带检验;(2)深部过程(底侵-拆沉)与机制;(3)西太平洋陆缘构造体制和机制转换;(4)俯冲带分段性、过程与地震触发机制;(5)地表地形过程与深部流变、岩石圈强度关联;(6)地史期间的板片窗及其构造-岩浆-成矿效应;(7)洋陆转换/耦合带变形型式、构造跃迁和机制;(8)俯冲脱水、岩浆工厂与岩浆动力学;(9)边缘海盆地与资源、能源和灾害;(10)西太平洋板块格局与华北克拉通破坏;(11)太平洋板块格局与华南大陆再造;(12)印度洋过程重建与青藏高原隆升;(13)东亚地史期间的洋陆转换/耦合过程。     

太行山—秦岭中、新生代板内变形及交接转换机制

中—新生代,秦岭是中国大陆中轴隆升的东西向山脉,而太行山为华北地块中部隆升的南北向山脉,两者走向近垂直。为了探讨中-新生代期间同属欧亚板块内部的这两条山脉的隆升历史及其构造应力场转换过程,本文通过对其区域挤压与伸展构造的系统对比分析,结合两带中生代和新生代构造体制转换的对比,最后得出中—新生代期间这两条近垂直山脉由挤压体制转换为伸展体制的时间约为早白垩世晚期;并通过同时代应力场的转换的分析对比,揭示出其挤压变形与古老造山带形成时导致的板内岩石圈不均一性结构有关;而其伸展变形与中国东部弥散性板内裂解密切相关,因而表现出宽裂谷的特征,但其总体构造格局仍受早期基底构造格局影响。总之,板内差异构造变形受早期基底构造格局控制,同时板内不同块体多方位先存边界对板缘动力作用响应存在巨大差异;在筛除板块俯冲的远程效应外,板内自身变形机制可能与板内热—力学结构的不均匀性具有密切联系。     

陕西紫阳辉长岩锆石U-Pb年龄及微量元素地球化学特征

陕西安康的瓦房店、紫阳、岚皋、镇坪和湖北竹溪一带的早古生代地层中广泛出露具双峰式岩浆岩组合的岩墙群。本文通过紫阳高滩辉长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,获得其侵位年龄为410±4.5 Ma。高滩辉长岩具有类似OIB的稀土元素和微量元素分配特征,Th/Nb比值小于0.11,Nb/Zr大于0.15,显示其形成于与地幔柱活动相关的富集地幔源区。Nb/U、Ce/Pb比值及U、Th、Pb和Ni含量特征显示岩浆演化早期经历橄榄石和辉石的弱分离结晶作用,岩浆上升过程中几乎未受到地壳物质混染作用。高滩辉长岩年代学、微量元素地球化学特征及区域地质特征表明,早古生代晚期扬子陆块北缘地幔柱作用使得该区软流圈地幔上涌,导致扬子板块北缘陆内裂解,引发紫阳、岚皋一带早古生代晚期的基性岩浆作用。由于地幔深部热动力条件制约,这次大陆裂解事件未能持续。高滩辉长岩锆石年龄是对扬子板块北缘陆内裂解事件的响应。     

中国大陆科学钻探工程主孔3000～3500 m花岗质片麻岩地球化学性质及其成因机制

中国大陆科学钻探工程主孔(CCSD-MH)3000~3500m深度范围内的岩心揭示的主要岩石类型以正、副片麻岩为主,夹少量的榴辉岩、片岩及斜长角闪岩等。正片麻岩可进一步划分为钾长花岗质片麻岩和二长花岗质片麻岩。地球化学研究表明,花岗质片麻岩的SiO2含量普遍高,为73.56%~79.01%,Al2O3含量为10.49%~13.75%;TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO的含量明显偏低,其中Fe2O3为0.26%~2.56%,FeO为0.09%~1.13%,MgO为0.01%~0.63%;岩石明显富含Na2O、K2O,强烈贫钙,Na2O K2O的含量为6.20%~9.15%,K2O的含量为1.26%~5.67%,CaO的含量为0.08%~1.59%。花岗质片麻岩在洋脊玄武岩标准化蛛网图上都表现出强烈富集大离子亲石元素(K、Rb、Th)的特点,高场强元素Ti、Ta和Nb表现为明显的负异常,而Hf和Zr则为明显正异常。3000~3500m花岗质片麻岩的原岩具A型花岗岩的特征,形成于大陆裂谷环境,记录了Rodinia超大陆裂解时苏鲁地区的花岗岩浆事件,表明新元古代晚期扬子板块北缘的构造属性为大陆裂谷环境。     

浙北湖(州)-安(吉)火山岩盆地：锆石U-Pb年代学、地球化学与岩浆成因

处于浙-赣火山岩带东北缘的湖(州)-安(吉)盆地内的火山岩/潜火山岩从中性到酸性,中间没有明显的成分间断,以中酸性—酸性组分占绝对优势,中性组分相对较少,缺少基性组分,代表一套连续的中性—酸性岩浆系列。岩石化学总体表现为富碱和高钾的特征,中性岩属橄榄玄粗岩系列,中酸性—酸性岩类属高钾钙碱性系列。盆地内的火山岩在地球化学上均表现为富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而高场强元素Nb、Ta、Ti等则有一定程度的亏损。火山岩中主量和微量元素的变异规律揭示分离结晶作用是盆地内岩浆演化的主要机理,但岩浆演化的不同阶段分离的矿物相有所差异,斜长石自始至终都是分离结晶的重要矿物相,在中性—中酸性岩浆演化阶段,角闪石可能也是重要的分离矿物,而中酸性—酸性岩中钾长石和黑云母的分离结晶也起着重要影响。本文所作的精确定年结果表明,盆地内三期火山活动产物的LA-ICPMS锆石U-Pb年龄在误差范围内几乎一致,介于128~130 Ma之间,指示盆地内主要火山活动持续的时间很短。另外测得粗安岩集块的SHRIMP锆石U-Pb年龄为136±1 Ma,可能意味着该盆地初期有少量偏基性的火山活动。推测湖安火山岩盆地发育于活动大陆边缘的后造山环境,岩浆的形成可能受控于岩石圈的拆沉或俯冲板片的断落,母岩浆主要是由镁铁质下地壳物质部分熔融形成的,几乎没有地幔物质的参与,所形成的安山质-英安质岩浆在浅部岩浆房中发生过强烈的分异演化。     

微板块构造理论：全球洋内与陆缘微地块研究的启示（附对该文的审稿意见）

任何板块都存在一个由小长大的过程。微地块(微板块)有时是大板块的前身,微地块的起源、生长、夭折、消亡和残留过程对研究板块构造具有重要意义。据其组成,微地块可划分为微陆块、微洋块、微幔块。本文以太平洋、印度洋和大西洋中的微地块为例,系统总结了洋脊增生系统、俯冲消减系统、深海板内系统、伸展裂解系统、碰撞造山系统5种构造环境下的微地块特征,并据此首次进行了成因分类,提出拆离微地块、裂生微地块、转换微地块、延生微地块、跃生微地块、残生微地块、增生微地块、碰生微地块和拆沉微幔块9种类型。对不同类型微地块边界进行了系统界定,并对其成因进行了系统讨论。这些微地块边界类型,包括活动的或死亡的拆离断层、俯冲带、洋中脊、转换断层、破碎带、切割岩石圈的断裂、假断层、洋内汇聚带、叠接扩张中心、非叠接扩张中心、洋脊断错等,其成因的关键研究在于对三节点稳定性进行分析。洋内或洋缘微地块研究,不仅为开展深海大洋精细化构造分析和板块重建工作提供参考,而且对解释大陆内部一些微地块成因具有启发性,可丰富大陆造山带、陆内、板内、幔内和陆缘构造的研究内容,使得造山带演化、板内变形和地幔过程研究更为精细化,甚至推广到早前寒武纪的前板块构造机制研究。     

陕西勉略地区两类混杂岩的发现及其地质意义

陕西勉略地区大地构造位置处于扬子板块和秦岭微板块接合部位,该区混杂岩的发现和厘定是国家基金项目“秦岭勉略构造带的组成、演化及动力学特征”的阶段成果,目前所发现的俯冲型和碰撞—逆冲型两类混杂岩分别位于略阳横现河和勉县长坝,分别称之为横现河混杂岩和长坝混杂岩。 横现河混杂岩:出露横现河镇南张崖沟,呈宽约800～1000m的楔状岩片产出,与南北两侧岩片以向南高角度的韧性逆冲断层接触,属泥砂质混杂岩。混杂岩由大小悬殊形态各异的岩块和基质两部分     

南海北部神狐海域地质环境综合调查及科学意义

在南海北部神狐海域水合物活跃区域开展了一次综合的海洋地质、物理海洋和生态环境调查,10个站位分布在水深1 000~4 000 m范围内的陆坡和深水盆地区域,是南海北部油气活跃的重要区域和天然气水合物试采区域.航次主要对10个海底站位进行了表层沉积物箱式和重力活塞柱状取样.针对天然气水合物试采区域,开展了一台"海燕"水下滑翔机的海洋物理环境连续走航剖面观测.利用海底地震仪在两个站位开展了连续海底地震和微振动观测.进行了站位的分层水体和沉积物样品中微生物学实验研究.初步航次结果展示了沉积物为黏土和软泥.站位和水下滑翔机走航观测提供了水体内海洋物理环境参数变化特征.海底地震仪观测展示了研究区天然地震活动和可能与水合物活动有关的微震动和短持续事件记录.微生物学实验揭示了沉积物中的微生物细菌群落特征.      

华南东部陆缘新生代隆升历史及其动力学机制

华南陆缘在新生代期间经历了千米量级的上覆盖层剥蚀和山脉隆升;同时,其东侧的东海陆架盆地经历多次构造应力场的反转并发育多期反转构造。东海陆架盆地内的构造反转与华南陆缘隆升的发生时间和触发机制是否一致有待研究。为此,本文对浙江地区的岩石样品进行磷灰石裂变径迹测试和热演化史反演分析其隆升历史,并通过地震剖面分析东海陆架盆地的反转时间及其反转所导致的地层剥蚀量;最后,将二者进行对比分析并研究其动力学机制。结果发现,华南东部陆缘地区至少存在晚始新世(34. 5～33. 5Ma)、中中新世(16～11. 5Ma)、上新世以来(5～0Ma)三期明显的快速隆升事件,三期隆升导致的地层剥蚀量分别为227m、593m和865m;东海陆架盆地经历了古新世末-始新世初(～56Ma)、始新世末-渐新世初(～32Ma)和晚中新世(～10Ma)三期构造反转,三期反转导致的局部地层最大剥蚀量分别可达1200m、1300m和2000m。在时间上,东海陆架盆地的始新世末-渐新世初(～32Ma)和晚中新世(～10Ma)的构造反转分别滞后于浙江的晚始新世(34. 5～33. 5Ma)和中中新世(16～11. 5Ma)的隆升时间,说明这两期挤压-剥蚀事件分别具有自西向东的迁移性,即印度-欧亚板块碰撞的远程效应可能是导致该迁移特征的原因;在强度上,东海陆架盆地的反转剥蚀量大于浙江境内的地层隆升量、挤压强度东强西弱,中新世晚期菲律宾海板块向西俯冲导致冲绳海槽弧后伸展产生向西的挤压力、这种挤压应力向陆内传递且强度变弱可能是导致该特征的原因。