地壳的拆离作用与华北克拉通破坏:晚中生代伸展构造约束

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造(包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地)在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育,它们切过上部地壳(断陷盆地)、中、上地壳(拆离断层)或中部地壳(变质核杂岩)。地壳拆离作用具有运动学极性(NWW或SEE)、几何学宏观(区域)对称与微观(局部)不对称性、遍布全区但不均匀性,以及形成时间的跨越性(140~60Ma)等特点,并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现今岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是,除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外,从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚,也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳(或地幔)拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用,区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏,华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。     

华北克拉通东部早白垩世伸展盆地的发育过程及其对克拉通的破坏

在晚侏罗世华北克拉通东部破坏之初出现了区域性隆起,全区缺失上侏罗统沉积。在早白垩世早期,出现了区域性的伸展活动,断陷盆地形成,克拉通南、北缘伸展活动最强,北部燕山构造带以出现变质核杂岩为特征,南部出现宽裂谷型盆地。早白垩世中期华北克拉通东部普遍出现了火山活动与岩浆侵入。早白垩世晚期克拉通上以出现窄裂谷型盆地为特征,沿北北东走向的郯庐断裂带断陷活动最强。这些断陷盆地的演化过程揭示,经历地表抬升后,克拉通破坏之初的岩石圈热而弱,从而形成变质核杂岩或宽裂谷型盆地。这期间的破坏强度在空间上具有不均匀分布的特征,受控于早期岩石圈地幔的结构。经过早白垩世中期的大量岩浆活动之后,早白垩世晚期克拉通岩石圈温度降低、强度变大,从而利用早期大型断裂构造形成窄裂谷型盆地。这现象支持华北克拉通东部晚中生代的岩石圈减薄是以逐渐拆沉机制为主。     

塔里木克拉通东北缘二叠纪镁铁质岩浆氧化物与硫化物成矿条件对比

塔里木克拉通东北缘坡北、磁海等地二叠纪幔源岩浆活动形成了镍钴硫化物矿床和铁钴氧化物矿床，两者赋矿镁铁 超镁铁岩体的年龄相近(290~260 Ma)，主、微量元素和Sr Nd Hf同位素组成相似，分配系数接近的微量元素比值分布于相同趋势线，揭示两者岩浆源区相同，可能为俯冲板片流体交代的亏损地幔或软流圈地幔。两类矿床镁铁 超镁铁质岩中Co与Ni含量正相关，Co主要富集在基性程度高的岩石中；块状硫化物与磁铁矿矿石中Co与Ni相关性差，Co和Ni具有不同的富集机制，Co热液富集作用明显。北山镁铁 超镁铁杂岩体是地幔柱相关软流圈上涌，诱发俯冲板片交代的亏损岩石圈地幔发生部分熔融，形成的高镁母岩浆演化过程中经历壳源混染、硫化物饱和富集镍钴形成铜镍钴硫化物矿床，富铁母岩浆氧逸度高、富水，岩浆分离结晶磁铁矿、叠加热液作用富集钴，形成铁钴氧化物矿床。     

天然火山作用探测华北下地壳组成、结构及其形成过程

与中上地壳相比，对下地壳组成、结构的认识受限于样品的获取，然而天然火山作用携带的下地壳捕虏体可以为了解下地壳提供关键样品。华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一，显生宙以来的火山作用携带有丰富的下地壳捕虏体，为探测华北下地壳组成、结构及其形成过程提供了可能。通过对这些捕虏体定深、定性及定年的综合研究，构建了以信阳，莒南，汉诺坝和女山等典型地区为代表的下地壳组成、结构剖面模型。这些剖面表明，华北克拉通下地壳具有分层的特点，且上老下新，暗示可能与底侵作用有关。其中捕虏体的锆石U- Pb年龄和Hf同位素的研究，揭示了该克拉通下地壳复杂的形成与演化过程：最古老的组成部分可能老至~4. 0 Ga冥古宙，此后经历了3. 80~3. 65 Ga古太古代的再造作用，2. 8~2. 5 Ga 新太古代和2. 3~1. 8 Ga 古元古代的增生与再造共存，同时还经历了显生宙以来包括462~220 Ma，140~90 Ma和47~45 Ma的增生与再造事件。     

陕南勉略宁地区黑木林- 硖口驿新元古代镁铁质岩锆石U- Pb年代学、地球化学特征及其构造意义

对于扬子板块西北缘新元古代早—中期（835~720 Ma）岩浆岩形成的构造背景尚存在较大争议。本文对陕南勉略宁地区碧口微地块内黑木林- 硖口驿SSZ型（俯冲带上盘型）蛇绿混杂岩中的辉长岩、辉长闪长岩和变安山质玄武岩分别进行了锆石LA- ICP- MS U- Pb年代学、岩石学及岩石地球化学研究。研究结果表明，木瓜园辉长岩和变安山质玄武岩属岛弧拉斑玄武岩系列，稀土元素球粒陨石标准化配分曲线均呈右倾型，具有微弱的Eu负异常，微量元素原始地幔标准化图解显示其富集大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE）而亏损高场强元素（HFSE，如Nb、Ta等），与岛弧岩浆岩相似。黑木林、硖口驿辉长闪长岩属钙碱性系列。黑木林辉长闪长岩具与Bonin弧前玻安质岩石类似的地球化学特征，具较高的SiO2含量（54. 27%~56. 79%）、MgO含量（11. 10%~17. 04%）和较低的TiO2含量（0. 08%~0. 19%），富集大离子亲石元素Rb、Th、U和Pb，亏损高场强元素Nb、Ti，以及弱的Zr、Hf正异常等特征。硖口驿辉长闪长岩MgO含量较低（4. 24%~8. 91%），略低于玻安质岩石，其N- MORB（正常洋中脊玄武岩）标准化微量元素蜘蛛网图与Bonin弧前玻安岩类似，富集LILE、亏损HFSE，具低的Ti/Zr比值等特征，属于过渡类型的类玻安质岩石。锆石LA- ICP- MS U- Pb测年结果显示，黑木林- 硖口驿SSZ型蛇绿混杂岩的原岩形成时代为835~830左右。其中木瓜园辉长岩、黑木林和硖口驿辉长闪长岩的结晶年龄分别为835±4 Ma、830±2 Ma和830±11 Ma。结合前人关于扬子板块西北缘新元古代早—中期构造演化过程的研究，认为扬子板块西北缘在新元古代早—中期（950~720 Ma）处于长期的洋壳东南向俯冲的活动大陆边缘环境并发育俯冲增生造山作用，且新元古代早期（835~830 Ma）在扬子板块西北缘发生了洋内俯冲，形成黑木林- 硖口驿SSZ型蛇绿混杂岩，最终增生拼贴就位于碧口微地块。     

扬子地台前寒武纪－寒武纪界线地层的微体植物化石群

前寒武纪一寒武纪界线地层在扬子地台发育良好、分布广泛,并有包括微体植物群、海藻、瓶形原生物、具硬体动物及‘澄江动物群’等化石的发现。因而,扬子地台成为研究前寒武纪－寒武纪界线生物地层的代表地区之一。基于对扬子地台前寒武纪－寒武纪界线地层已知微体植物化石记录的回顾和论定,总结概括了下寒武统微体植物化石组合：寒武系最底部硅质磷块岩中的Ｍｉｃｒｈｙｓｔｒｉｄｉｕｍ－Ｐａｒａｃｙｍａｔｉｏｓｐｈａｅｒａ－Ｍｅｇａｔｈｒｉｘ组合和较高层位页岩的Ｓｋｉａｇｉａ－Ａｎｎｕｌｕｍ－Ａｒｃｈａｅｏｄｉｓｃｉｎａ组合。它们分别与Ａｎａｂａｒｉｔｅｓ－Ｃｉｒｃｏｔｈｅｃａ－Ｐｒｏｔｏｈｅｒｔｚｉｎａ小壳动物化石带和Ｐａｒａｂａｄｉｅｌｌａ及Ｅｏｒｅｄｌｉｃｈｉａ三叶虫带相对应。与东欧地台疑源类生物地层相对照,扬子地台Ｍｉｃｒｈｙｓｔｒｉｄｉｕｍ－Ｐａｒａｃｙｍａｔｉｏｓｐｈａｅｒａ－Ｍｅｇａｔｈｒｉｘ组合的纵向分布大体和东欧地台Ａｓｔｅｒｉｄｉｕｍｔｏｒｎａｔｕｍ－Ｃｏｍａｓｐｈａｅｒｉｄｉｕｍｖｅｌｖｅｔｕｍ组合带相一致,而以上两地台的化石组合产出层位可能都略高于纽芬兰东部剖面,依据Ｐｈｙｃｏｄｅｓｐｅｄｕｍ所厘定的寒武系底界?     

大别山造山带前陆深地震反射剖面

在大别山南部和扬子地块前陆实施的深地震反射剖面(140 km)揭示出大别山造山带前陆地壳的精细结构。总体北倾的地壳内部结构与向北缓倾的叠瓦状莫霍面反射揭示出扬子陆块向北俯冲的行迹。莫霍面向北插入大别山造山带下与南大别山地壳内南倾反射震相叠置,构成交叉反射图像,刻画出扬子前陆与大别山造山带的碰撞构造面貌。     

河南焦作云台山早前寒武纪变质基底锆石SHRIMP U-Pb年龄

应用离子探针技术,对华北太行山南缘钾长石化长英质副片麻岩和钾长石化片麻状奥长花岗岩进行了锆石年龄测定。钾长石化长英质副片麻岩的变质原岩为泥砂质碎屑沉积岩,其形成时代很可能为新太古代。碎屑锆石普遍存在强烈铅丢失,靠近上交点的5个数据点207Pb/206Pb加权平均年龄为3399Ma±8Ma,代表了物源区组成的时代。钾长石化片麻状奥长花岗岩2组锆石207Pb/206Pb加权平均年龄分别为2511Ma±13Ma(岩体形成时代)和2735Ma±16Ma(残余锆石年龄),分别代表该岩体形成时代和残余锆石年龄。新的资料支持了华北克拉通中部造山带太古宙地质体与其东部陆块存在亲缘关系的认识。     

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(~(87)Sr/~(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。     

中下扬子区二叠系露头层序地层研究

按新近国际年代地层划分方案（ICS，2000），下扬子区二叠纪地层自下向上分为3统，9阶和相对应的华南传统6阶划分。二叠系从阿瑟尔阶至长兴阶（44Ma)共划分出14个三级层序，每个三级层序平均时限约为3.14Ma，其中“紫松阶”）相当阿瑟尔＋2／3萨克马尔阶）1个（船山组中上部）、“隆林阶、（相当1／3萨克马尔阶＋阿丁斯克阶）2个（分别对应船山组上部和梁山组或镇江组）、“栖霞阶”（相当库班甘德阶＋1／3罗德阶）3个（栖霞组），“茅口阶”（相当于2／3罗德阶＋沃德阶＋卡皮丹阶）4个（孤峰组，茅口组，堰桥组，银屏组和武穴组），吴家坪阶2个（龙潭组或吴家坪组），长兴阶2个（长兴组或大隆组）；共归并为4个层序组（sequence set)。