地球多级循环及其资源、能源、灾害、环境效应

在综合分析前人资料和系统梳理笔者认识的基础上,以整体观和系统论的思想为指导,针对板块构造学说存在的核心科学问题,采用分尺度、分层块、分阶段的研究思路,探讨开放复杂地球系统的物质运动方式。将水平运动与垂直运动相结合,流体运动与固体运动相结合,地球内部过程与外部过程相结合,探索盆山和洋陆的成因及其关联机理,认为热动力是驱动盆山地壳物质循环和洋陆壳幔物质循环的关键因素。开放地球系统存在与盆山、洋陆物质循环有关的水循环、火山物质循环、大气循环、碳循环、生物地球化学循环、洋流循环,由此产生资源、能源、灾害、环境效应。地球内部热能经过长期的积累之后,以超级干旱-火山-冰冻-地震-洪水-海平面上升组成的全球性巨灾链形式释放,具有时空结构和关联机理的巨灾连发导致生物分批死亡,集群绝灭。地质历史上还有无数规模较小、结构相似、机理相同的热灾害链,不同程度地影响地球生态环境和全球变化。热灾害链贯穿地球整个演化过程。根据下地壳流动规律和热灾害链时空结构对中国大陆强震进行了预测。强调取热减灾减排不仅能够解决能源危机,而且可以降低灾害强度,推迟灾害发生时间。     

中国东部陆壳洋幔型岩石圈及其形成机制

长期以来中国东部岩石圈具有何种特殊性,其类型是否转变,其形成年代与形成机制等问题一直存在着不同意见。通过系统研究中国东部地质、地球化学与地球物理资料,笔者提出中国东部大陆地壳在侏罗纪晚期,受北美板块WSW向强烈的挤压以及特提斯洋朝东北方向张开的共同作用,使东亚大陆地壳发生逆时针转动,以致中国东部陆壳水平滑移到古老的洋壳或洋幔之上。在中国东部,原来的大陆型岩石圈的边部就出现较薄的陆壳洋幔型岩石圈(陆壳厚30~40 km,洋幔厚40~50 km)。幔源包体的资料表明中国东部岩石圈地幔与软流圈是未经扰动或轻微扰动,它们均发生在太古宙或中新元古代,还没有足够的在中、新生代发生扰动的证据。看来造成上述岩石圈结构类型的转换,不大可能是中、新生代大洋板块俯冲作用的直接结果,也不像是深部热地幔上涌或底侵作用的产物。强构造–岩浆活动源区形成于区域性断层与中地壳或莫霍面的构造滑脱的交切带,只有极少数的断层可深达岩石圈底面。中国东部岩石圈的构造滑脱面主要在中地壳或莫霍面,而不是在软流圈。中国东部中新生代强烈的构造-岩浆作用与内生金属成矿作用,正是受此种特殊岩石圈结构的控制而形成的。总之笔者认为:亚洲与中国大陆东部的岩石圈(包括其中的华北地区)在中、新生代并没有发生"克拉通的裂解",而只是岩石圈的类型发生了变化,出现了一种洋陆过渡类型的陆壳洋幔型岩石圈。     

古巴推覆构造带周边盆地充填序列及其构造演化

根据古巴群岛地层特征,将古巴推覆构造带及其周边划分为尤卡坦、巴哈马、中部火山岛弧及南部火山岛弧四个区域。尤卡坦构造单元为古陆残留盆地,以侏罗纪陆相沉积为特征,巴哈马构造单元属于被动陆缘,以侏罗纪碳酸盐岩台地沉积为特征,中部火山岛弧为白垩纪火山岛弧,由拉斑玄武岩–钙碱性玄武岩、喷出岩及火山碎屑岩组成,南部火山岛弧为古近纪火山岛弧,以古近系火山岩地层为主。通过与周缘地区地层进行对比、分析,认为侏罗纪–早白垩世时期组成古巴的四个地层分区起源于不同的古板块位置,分别位于北美板块边缘及古加勒比弧,其中尤卡坦构造单元起源于尤卡坦台地,巴哈马构造单元起源于巴哈马台地,中部火山岛弧构造单元起源于古加勒比弧白垩纪岛弧部分,南部火山岛弧构造单元起源于古加勒比弧古近纪岛弧部分。在K-T界线时期,加勒比板块与北美板块的碰撞作用导致了古加勒比海槽的逐步消亡,推动了古加勒比弧与北美大陆边缘的碰撞拼合。此次碰撞作用将古巴不同地区拼合在了一起,控制了古巴群岛褶皱推覆带和各个盆地的演化与沉积充填过程。     

Nature Geoscience:地球最早衍生的陆壳形成于类似冰岛环境

正5月25日,《自然地球科学》(Nature Geoscience)发表文章称最新研究数据表明,地球最早的大陆地壳形成于类似现代冰岛的构造背景。地球上的洋壳可能是最先形成的,但最早的陆壳是如何形成的目前尚不清楚,可能最早在大洋中形成岛屿状构造,继而地幔上涌产生岩浆,冷凝结晶形成新的地壳。大洋高原之中,冰岛的特征与陆壳最为接近,因为它的地壳异常厚,并含有相对高比例的富硅氧(富硅铝)的岩石。因此,冰岛被认为最适合模拟地球最早     

雅鲁藏布蛇绿岩——事实与臆想

位于西藏南部的雅鲁藏布蛇绿岩在我国研究程度最高,在国际上也有较高的知名度。该蛇绿岩东西延伸约2000km,代表了印度和亚洲之间消失的新特提斯洋,是确定上述两大板块间缝合线存在的重要岩石学标志。本文根据作者近几年的野外考察,结合前人发表的资料发现,该蛇绿岩有如下方面的重要特点。(1)各蛇绿岩剖面均发育大规模的橄榄岩体,超镁铁岩的分布远远大于镁铁质岩石。这些超镁铁岩体尽管在岩性上以方辉橄榄岩为主,但出现大量二辉橄榄岩;(2)镁铁质堆晶辉长岩不发育;(3)不存在席状辉绿岩墙群,取而代之的是顺层侵入在橄榄岩中的辉长岩-辉绿岩岩席。部分情况下,辉绿岩还侵入到玄武岩之中;(4)蛇绿岩上部发育有一定厚度的玄武岩,但玄武岩与橄榄岩之间经常被辉绿岩席所占据,部分情况下玄武岩与橄榄岩直接接触。(5)地幔橄榄岩与镁铁质岩石在Sr-Nd同位素和形成时代上存在显著差别;(6)辉长岩与辉绿岩形成在120~130Ma的狭窄时间段内,并具有类似亏损地幔的地球化学特点。上述资料表明,雅鲁藏布蛇绿岩中的超镁铁岩和镁铁质岩形成于不同时代,且在成因上不具任何联系。根据这些资料,本文提出,该区蛇绿岩的地幔橄榄岩可能为大陆岩石圈地幔。早白垩世期间,北侧亚洲大陆南缘位置的岩石圈由于拉张而使深部岩石圈地幔物质向上剥露。随着岩石圈拆离和减薄的不断进行,软流圈地幔发生减压熔融,形成目前见到的玄武岩和辉长-辉绿岩席。在拉张作用的高峰期,早期亏损的大陆岩石圈地幔在经历交代作用后发生部分熔融形成少量玻安质熔体。因此,雅鲁藏布蛇绿岩并不能代表新特提斯大洋,它与经典的蛇绿岩定义相差甚远。考虑镁铁质岩石发育有限的特点,雅鲁藏布蛇绿岩代表了一种超慢速扩张的洋盆形成环境,其扩张速率甚至慢于目前广为人知的西Alps地区。根据全球蛇绿岩的情况,该蛇绿岩可被定义为日喀则型,是目前超慢速扩张洋盆的端元代表。     

蒙古-鄂霍茨克洋俯冲的记录：额尔古纳地区八大关变质杂岩的证据

本文对额尔古纳地块西缘八大关杂岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和岩石地球化学分析,以确定该套杂岩的形成时代及其构造属性。原定义为"佳疙瘩组"的八大关杂岩主要由黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩组成。LA-ICP MS锆石U-Pb研究表明,3个样品的锆石发育典型的岩浆振荡环带,高Th/U(0.13~1.42),轻稀土元素亏损,重稀土元素富集,具有强烈的正Ce异常和强烈的负Eu异常等特征,表明锆石均属于岩浆成因。测年结果表明2个黑云角闪斜长片麻岩形成时代分别为210±2Ma、214±2Ma,花岗质糜棱岩的原岩年龄为203±3Ma;样品中同时存在~501Ma和~795Ma的捕获/继承锆石。上述结果显示八大关杂岩的形成时代应为晚三叠世而不是前人认为的新元古代,而捕获锆石则显示与东北其它地块具有相同的构造演化历史。地球化学研究显示,八大关杂岩具有高钠、铝等特点,A/CNK=0.86~1.05,A/NK=1.53~1.97,为准铝质到弱过铝质钙碱性系列;轻稀土元素富集、重稀土元素亏损(La/Yb)N=6~31,Eu弱亏损(Eu/Eu*=0.50~1.01),具有较高的Sr含量(在378×10-6~598×10-6之间)及低的Yb含量(在0.71×10-6~3.50×10-6之间);微量元素原始地幔标准化蛛网模式图显示,富集Rb、Ba、K及Sr等大离子亲石元素、强烈亏损Nb、Ta、P、Ce及Ti等高场强元素。这些地球化学特征表明八大关杂岩形成于活动大陆边缘的岛弧环境。因此,八大关杂岩应形成于蒙古-鄂霍茨克洋向额尔古纳地块俯冲的大地构造背景,为蒙古-鄂霍茨克洋在三叠纪晚期南向俯冲提供了关键证据。     

内蒙古中部花岗质岩类年代学格架及该区构造岩浆演化探讨

内蒙古中部广泛出露花岗质岩类,这些花岗质岩类的时空分布及岩石组合类型的变化,反映了华北板块北缘与蒙古陆块碰撞拼合的进程.本文从花岗质岩类的角度对古亚洲洋在内蒙古中部地区的演化进行了探讨.古亚洲洋在该区的演化经历了十分复杂的过程,包括奥陶纪双向俯冲、志留纪拼贴/增生、泥盆纪拉张、二叠纪南部带俯冲和北部带拉张、并以晚古生代末至早中生代初发生的陆-陆碰撞为标志宣告该区洋盆演化的结束.     

青藏高原班公湖地区晚白垩世埃达克岩年代学、地球化学及构造意义

青藏高原西部班公湖地区的日松岩体和甲维酸性岩脉位于班公湖蛇绿混杂岩带南侧,岩石类型为英云闪长岩,花岗闪长玢岩和花岗闪长岩,显示中钾钙碱性-高钾钙碱性过渡的特征.元素地球化学组成表明,岩石均具有埃达克岩特征,表现为高的SiO₂(63.05%~70.72%)、高Al₂O₃(≥15%)、低MgO(0.97%~2.33%)＜3%、高Sr含量(380.4×10-6~625.0×10-6)、Sr/Y(＞35)、低HREE、Y(5.64×10-6~13.80×10-6)和Yb(0.46×10-6~1.25×10-6),轻重稀土分异明显(17.09＜(La/Yb)_N＜48.51).日松花岗闪长岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为82.0±1.1 Ma;甲维近东西走向的花岗闪长岩脉和近南北走向的花岗闪长玢岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为90.7±1.2 Ma和82.9±1.2 Ma.日松和甲维处埃达克岩均富钾贫钠,低Cr、Ni,高Th、Th/La、Th/U、Rb/Sr以及相对低的Sr/Y和高Mg#(43.09~54.35)等特征显示其为玄武质岩浆底侵加厚下地壳部分熔融形成.91~82 Ma的埃达克岩形成于后碰撞初期阶段,为中特提斯洋闭合后板内热隆伸展、壳幔相互作用的产物,可以作为班公湖地区由板块构造体制转向板内构造体制的标志.      

班公湖-双湖-怒江-昌宁-孟连新元古代-中生代沉积盆地演化

在详细理清区内地层格架的基础上,整理和归纳了研究区内各沉积盆地岩石建造组合和时代依据,最后在板块构造学说和大陆动力学观点的理论指导下,划分盆地类型,寻找盆地演化的时空规律,了解原-古特提斯大洋从发生、发展到消亡的过程.通过归纳总结,将前新生代原-古特提斯大洋在该区的演化划分为与盆地演化对应的4个阶段.对研究区内的3个主要结合带的盆地演化进行了系统总结,其中龙木错-双湖洋盆与昌宁-孟连洋盆都存在奥陶纪的具MORB性质的蛇绿混杂岩,并且二者均在二叠纪末、早三叠世初发生弧-陆碰撞作用,说明二者可能共同代表了一个统一的古特提斯洋在研究区的残余.以班公湖-怒江洋盆为代表的残余古特提斯洋在早石炭世开始扩张并持续演化到早白垩世,它们代表了古特提斯洋盆的最终消亡.