花岗岩的Sr-Yb分类及其地质意义

研究表明,中酸性岩浆岩(包括 SiO_2>56%的中酸性火山岩和侵入岩)的 Sr 和 Yb 是两个非常有意义的地球化学指标,如果大致按照 Sr=400×10~(-6)和 Yb=2×10~(-6)为标志,可以划分出4类花岗岩,即:高 Sr 低 Yb(Sr>400×10~(-6),Yb<2×10~(-6))、低 Sr 低 Yb(Sr<400×10~(-6),Yb<2×10~(-6))、低 Sr 高 Yb(Sr<400×10~(-6),Yb>2×10~(-6))和高 Sr 高 Yb(Sr>400×10~(-6),Yb>2×10~(-6))型花岗岩。其中,从低 Sr 高 Yb 型中还可以分出非常低 Sr 高 Yb(Sr<100×10~(-6),Yb>2×10~(-6))的一类。因此,按照 Sr 和 Yb 含量的不同,可以将花岗岩分为5类,文中着重探讨了这5类花岗岩形成的源区深度问题,指出按照残留相组成和花岗岩地球化学特征,可以将花岗岩形成的压力分为3或4个级别:即:(1)高压下与石榴石平衡的花岗岩具有高 Sr 低Yb 的特征;(2)在中等或较高压力、麻粒岩相(由斜长石 石榴石 角闪石 辉石组成)条件下,花岗岩具低 Sr 低 Yb 或高 Sr 高 Yb 的特点(取决于原岩成分);(3)低压下,残留相有斜长石无石榴石(角闪岩相),花岗岩为低 Sr 高 Yb 类型的;(4)与蛇绿岩有关的在洋壳剖面浅部由辉长岩部分熔融形成的 M 型花岗岩,具有非常低 Sr 高 Yb 的特点,形成深度约2～5km,可能是非常低压条件下形成的。研究表明,淡色花岗岩大多分布在低 Sr 低 Yb 区,部分正长岩和钾玄岩分布在高 Sr 高 Yb 区。藏南淡色花岗岩可能形成的压力较高。文中探讨了岩浆与深度的关系,得出了一些初步的认识,指出需要进一步研究的问题。为了得到经得起考验的结论,还需要更多资料的积累,更多理论的探讨和更多实验的佐证。     

晚中生代中国东部高原北界探讨

中国东部高原的界线主要是依据埃达克岩的分布确定的。现已知道,高原最北部的中生代埃达克岩主要分布在辽西-冀北-内蒙古南部一带。该区可靠的埃达克岩仅发育在晚侏罗世或早白垩世的早期(如132±5Ma的安家营子花岗岩)。现有资料表明,大致以赤峰-开原断裂为界,埃达克岩分布于其南,其北为非埃达克岩分布区,暗示中国东部高原的北界大体沿赤峰-开原一带分布,代表的是侏罗纪时期的高原边界。辽西义县组地层位于高原范围内,众所周知,义县组第2段(124～127Ma)是热河生物群集中发育的阶段,说明当时的气候温湿、植物繁茂、水草丰盛、地势低洼、湖沼发育,不大可能为动植物贫瘠的高寒山区。义县组火山岩的研究表明,早白垩世(135～120Ma)的义县组主要由玄武岩和赞岐岩(高镁安山岩)组成,并非埃达克岩。因此,至少在127Ma左右,在热河生物群分布的地区,已经不存在高原了,高原的界线南移了,可能移到热河生物群发育区之南的宣化-滦平-锦州一线,其南仍然处于高原环境。高原抬升的直接结果是导致同时代沉积物的缺少,或有一些沉积盆地发育,但是厚度很薄。在中-晚侏罗世时,高原上的沉积盆地很少,且缺失上白垩统地层,总体上反映高原处于抬升状态。高原北缘和西北缘早白垩世冰筏和冰川泥石流沉积的出现,暗示高原的北缘可能具有相当的高度,可能类似现今的喜马拉雅山。该区中生代构造特征表明,该区侏罗纪和早白垩世的构造特点有着巨大的差异:侏罗纪,尤其是晚侏罗世末期以南北向的挤压构造为主,而早白垩世中期以后演变为以伸展构造为特征,古地理古环境明显改变。研究表明,中国东部中生代埃达克岩形成的时限大致限定了高原的起始和消亡时间。据最近几年发表的资料,埃达克岩的时代大体限定在170～120Ma之间,表明中国东部高原在170Ma之前开始出现,大约在晚侏罗世达到顶峰,在早白垩世中期(120Ma)以后消失。辽西-冀北的构造、地层和火山岩资料表明,侏罗纪时期本区属于挤压构造环境,高原处于抬升状态;至早白垩世(大体从127Ma左右开始)转变为伸展构造背景,含有丰富热河生物群的阜新-义县-朝阳-丰宁一带已经沉陷,暗示中国东部高原的垮塌可能先从北缘开始,至120Ma左右,高原才整体垮塌。     

GNSS观测的2021年5月22日玛多MS7.4地震同震位移及其约束反演的滑动破裂分布

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生M_W7.4地震,此次地震产生的地表破裂在空间上表现出明显的分段特征.本文基于不同来源的GNSS连续观测网数据获取了此次地震的精细三维同震形变场,结果显示:观测到的最大水平位移量达到280 mm,最大垂直形变量仅为25 mm,暗示此次地震的逆冲分量较小;此次地震具有较为明显的左旋走滑特征,同震形变基本对称,在NW-SE向的影响范围更广,该方向上水平同震形变大于3 mm的震中距范围超过500 km.进而,本文以余震精定位结果和GNSS观测到的三维同震形变场为约束,构建了地表破裂线为折线、倾角为85°、倾向西南的断层模型,反演了滑动破裂分布.结果显示:滑动破裂分布在震中两侧不均匀,均破裂到地表,破裂深度达到15 km左右,最大滑移量为4.73 m,计算的矩震级为M_W7.37.该结果与余震精定位结果具有很好的一致性,破裂的极值区正好位于早期余震空区,推测该余震空区未来的发震风险性较低.最后基于反演结果模拟计算了震中区域形变和应变场,结合应变值在断层地表迹线东南侧呈现挤压特征和已有的研究成果,推测此次地震增强了巴颜喀拉块体在东部地区挤压应力的积累特征,导致东部地区发震危险性增强,值得后续跟踪研究.     

青藏高原东南缘南段现今变形特征研究

本文以青藏高原东南缘南段1999—2017年的GPS速度场为主,结合小震分布、历史地震和活断层探测等资料,首先,基于Okada断层位错模型反演了研究区域主要活断层的滑动速率;其次,以断层滑动速率和GPS速度场观测资料作为约束,利用DEFNODE负位错方法反演了研究区域的块体内部变形及主要活断层的闭锁程度和滑动亏损;最后,计算研究区域现今应变率场,并结合Pms和XKS剪切波分裂结果,探讨分析了青藏高原东南缘的动力学特征.研究结果表明:(1)红河断裂带现今滑动速率明显低于南华—楚雄—建水断裂和无量山断裂;(2)红河断裂带的元江—元阳段、鹤庆—洱源段和小江断裂带北段处于强闭锁状态,南华—楚雄—建水断裂带和无量山断裂带中—北段的闭锁程度强于南段;(3)青藏高原东南缘南段现今地壳变形表现为近E-W向的拉张和近N-S向的挤压,最大剪切方向与Pms和XKS剪切波分裂的快波方向呈一定角度,表明地壳与地幔处于完全解耦状态,而中-下地壳低速层可能是壳幔解耦的主要原因之一;(4)青藏高原东南缘的整体变形受控于印度板块的推挤、印缅俯冲带的深源俯冲以及缅甸微板块与巽他板块的后撤/回退的共同作用.     

三论花岗岩按照Sr-Yb的分类:应用

在"再论"中我们提出了花岗岩按照Sr-Yb分类的新标志(张旗等,2010a),本文进一步讨论该分类的应用。文中举了国内外许多实例(包括柴达木、北祁连、内蒙古、松潘-甘孜、大别、太行、华北古元古代和华南新元古代以及土耳其、俄罗斯、巴西、刚果、波西米亚、意大利等),着重讨论了花岗岩Sr和Yb含量与其形成压力和深度的关系,指出本分类最重要的地球动力学意义在于与其形成的深度有关,并在一定条件下与其产出地区的地壳厚度有关。例如应用本方法分析华北克拉通古元古代花岗岩,很难得出该带在古元古代发生过碰撞的结论,华北克拉通是否分为东西两块也需要重新认识。又如对华南新元古代花岗岩的分析表明,华南地块内部在新元古代时地壳较薄,但是,与Rodinia大陆的裂解似乎无关。文中还对花岗岩与成矿的关系进行了讨论,提出成矿与压力有关的概念。如金铜与地壳厚度大的埃达克型和喜马拉雅型花岗岩有关,钨锡与地壳厚度薄的南岭型花岗岩有关,而不论矿床是什么类型的,只要它们与花岗岩有关,必定受矿液源区深度的控制,要么是在加厚地壳的地球动力学背景下,要么是在地壳减薄的地球动力学背景下。花岗岩无比复杂,我们用Sr和Yb两个元素对花岗岩重新进行了分类,只是一个探索性的尝试,问题肯定不少,需要广泛的实践的检验,需要深入的实验研究的检验,需要理论的探讨,需要经过一系列否定-肯定-否定的过程,才能逐渐臻于完善。     

基于GEOROC数据库的全球辉长岩大数据的大地构造环境智能判别研究

辉长岩是化学成分与玄武岩类似的侵入岩,前人认为它的形成过程太复杂,对应的岩浆可能经过了分离结晶作用、混染作用等,不能用Pearce判别图来判断岩浆岩形成的构造环境。本文利用GEOROC数据库的资料对辉长岩进行大数据挖掘。首先根据前人成果,将GEOROC数据库的辉长岩形成的大地构造环境分为大陆玄武岩环境、汇聚边界环境、板内火山岩环境和大洋岛弧玄武岩环境等4类;然后在数据清洗基础上,利用Python语言,依托sklearn库,实现支持向量机、K近邻和随机森林等3种机器学习算法,获得3种对应的分类器结果输出。对辉长岩的构造环境进行智能判别结果显示,随机森林方法效果最好,判断准确率可达97%,利用辉长岩的地球化学大数据来判断岩浆岩的构造环境是完全可行的。     

Characterizing stand structure in a spruce forests: effects of sampling protocols

Spatial heterogeneity is an inherent characteristic of natural forest landscapes, therefore estimation of structural variability, including the collection and analyzing of field measurements, is a grow...     

西秦岭埃达克岩的SHRIMP定年及其构造意义

西秦岭从夏河-礼县一带发育许多具有埃达克岩地球化学特征的花岗岩,本文对其中的冶力关和夏河岩体进行了 SHRIMP测年,为245±6 Ma和238±4 Ma,属印支早期。西秦岭埃达克岩富K,属于高钾钙碱性系列,地质与地球化学资料表明,西秦岭埃达克岩可能形成于板块消减的活动陆缘环境,与活动陆缘加厚的下地壳熔融作用有关,说明古特提斯洋盆北部的消减作用发生在印支早期。     

介绍一种寻找隐伏岩体的好方法:岩浆热场法

隐伏岩体对于热液矿床找矿是非常重要的。寻找隐伏岩体的方法很多,其中以物探(磁法、电法、重力、地震等)方法应用得最广泛、效果最好。本文介绍的岩浆热场法,是专门寻找隐伏岩体的方法。岩浆热场法是地球物理方法的一种,它以感知温度场的差别为目的,没有多解性是它最大的优点。它以岩浆热场理论为基础,以各种能够恢复古温度场的方法为手段。能够感知岩浆热场温度的方法很多,本文介绍了其中的五种:接触变质带法、煤质和煤级法、伊利石结晶度法、牙形石色变度法和镜质体反射率法等。接触变质带是岩浆热场直接的具体的体现,传统的接触变质带范围有限(一般不超过1km)。但是,如果考虑到极低级变质作用,将大大扩展接触变质带的范围(达6~8km)。煤质和煤级是煤田地质部门应用得非常娴熟的方法,中国无烟煤分布区大多与岩浆热场有关,是隐伏岩体的良好指示剂。伊利石结晶度、牙形石色变度和镜质体反射率法是极低级变质作用研究中非常重要的三个指标。在上述各种方法中,笔者推荐镜质体反射率方法。该方法具有简单、精确、适用、经济、快速的特点。与物探方法比较,该方法有很多优点,但也有其局限性。如果能够将该方法从煤田和石油部门移植到岩石学和矿床学部门,与磁法、电法、重力法配合使用,可以提高寻找隐伏岩体的效果。     

花岗岩混合问题:与玄武岩对比的启示——关于花岗岩研究的思考之一

最近,花岗岩混合成了花岗岩研究的热点,国内外许多学者探讨了花岗岩混合问题,并尝试用不同端元组分不同比例的混合来解释花岗岩的地球化学变化。本文从花岗岩与玄武岩的对比出发,探讨了花岗岩混合的可能性和局限性。作者认为,花岗岩混合的现象是普遍存在的,但是次要的和局部的。岩浆混合的能力或能干性(competence of mixing)主要取决于岩浆的黏性和温度,而黏性又与硅氧四面体有关。相对于玄武岩,花岗岩的SiO_2含量高,温度低,因此,花岗质岩浆的混合能干性很低。玄武质岩浆的混合是mixing(以化学混合为主),而花岗质岩浆的混合通常只是mingling(以机械混合为主),只有在少数情况下才能达到mixing的程度,例如,埃达克岩与地幔混合形成的高镁安山岩或高镁埃达克岩。许多人认为,花岗岩中的暗色微粒包体是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据。研究表明,花岗岩中的暗色微粒包体大多是闪长质成分的,其初始成分大多是玄武质的。因此,暗色微粒包体不是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据,而是玄武质岩浆混合能力强过花岗质岩浆的证据。与玄武质岩浆的起源比较,花岗质岩浆从一开始熔融就是不均一的,这源于源区的不均一及熔融过程的复杂性。花岗质岩浆原始均一性的假定是不可能的。花岗岩成分的变化以及在哈克图解中成分点的"连续谱系",主要是由源区不均一性引起的,混合和分异可能有一定的作用,但毕竟是次要的。花岗质岩浆从源区生成、迁移、直至在地表喷出或在浅部定位的全过程,是一个不断均一化和不均一化的过程。但是,由于花岗质岩浆的黏性大,上述过程及岩浆演化的程度和规模都受到限制,也限制了岩浆混合的程度和规模。许多人仅从花岗岩地球化学成分的变化来研究花岗岩的成因,而很少考虑花岗岩物理性质对岩浆演化的制约。对比玄武岩与花岗岩,我们认为,地球化学方法在花岗岩中应用的范围和程度可能远远不及玄武岩,我们应当重新考虑花岗岩的地球化学应用问题。