新疆博格达南缘后碰撞期陆内裂谷和水下滑塌构造

本文较为系统地研究了哈密市七角井-车轱辘泉和乌鲁木齐市白杨沟地区晚古生代后碰撞期陆内裂谷和滑塌构造的几何学、岩石学和地球化学特征。研究表明,在博格达山南缘的七角井-车轱辘泉一带,玄武岩和流纹岩彼此互层产出,构成厚度较大的后碰撞期双峰式火山岩系,呈近东西方向平行造山带展布,堆积在早二叠世红色磨拉石之上;在白杨沟一带,后碰撞水下滑塌堆积岩与火山岩共存,构成一个厚1300m的滑塌构造剖面,由水下滑塌堆积岩夹双峰式火山岩带、枕状熔岩-气孔状玄武岩带和硅质、泥砂质岩带所组成。其底部以北东走向的拆离断层和晚石炭世灰岩、砂岩岩层接触。在岩石地球化学特征上,火山岩的SiO2含量在53%-67%之间出现间断,呈现双峰式火山岩的特点。其中,流纹岩SiO2平均71.65%,CaO2.15%,Na2O与K2O含量相近(3.2%-3.7%),含碱量>含钙量,ANKC值>1.1;轻稀土富集、稀土总量高,铕亏损,具明显Eu负异常。与之共生的玄武岩则以富硅贫碱为特征,SiO2平均51.05%,TiO2含量变化较大,轻稀土轻度富集,铕异常不明显,属拉斑系列玄武岩类。其特征和东非阿法尔裂谷的双峰式火山岩相近,反映陆内裂谷环境。对滑塌堆积岩带中的辉绿玢岩作锆石U-Pb测年,获289±5Ma年龄值,相当于二叠纪初期。从晚二迭叠世开始,全区处于相对稳定的剥蚀-堆积环境中,形成了厚度较大的磨拉石,并逐渐演化为三叠纪的准平原化环境。     

苏鲁造山带超高压变质作用及其P-T-t轨迹

基于超高压变质岩的岩石学,特别是超高压矿物生长成分环带、扩散环带和蚀变作用研究,综合前人的岩石学和年代学研究成果,提出苏鲁造山带超高压变质作用峰期发生在1000-1100℃和6-7GPa条件下,俯冲深度相当于200km,形成年代为240-250Ma。在此基础上,重塑了一个包括八期变质作用的P-T-t轨迹,揭示出超高压变质岩经历了三个不同的折返阶段,即从200km到100km深度的快速折返阶段,抬升速率为5km/Ma,冷却速率为10℃/Ma;从100km到30km的快速折返,抬升速率为4km/Ma,或为近等温降压,或为缓慢降温的快速降压过程;从下地壳到近地表的缓慢折返阶段,抬升速率为1km/Ma,但为快速降温过程,冷却速率可达20℃/Ma。     

苏鲁超高压变质带岗上石榴石橄榄岩岩体：中国大陆科学钻探卫星孔（CCSD-PP3钻孔）初步研究

大陆科学钻探在江苏岗上超镁铁岩体上打了一个卫星孔(CCSD-PP3),孔深705m,穿透428m厚超镁铁岩体,其下主要为不同类型片麻岩及少量榴辉岩。该岩体产在苏鲁超高压变质带中,面积1370×700m,上覆约10m厚第四纪盖层。岩心柱可以粗分为4段,370m上部超镁铁岩,50m片麻岩夹榴辉岩,60m下部超镁铁岩,225m片麻岩类。榴辉岩夹在片麻岩中,片麻岩有正、副之分。榴辉岩石榴石中发现柯石英假象,表明岩石经历超高压变质作用。超镁铁岩主要岩性为纯橄岩和含石榴石纯橄岩,含石榴石纯橄岩出现3层,总厚度仅90m,与不舍石榴石的纯橄岩无截然界线。岩相学研究观测到石榴石中保留橄榄石、单斜辉石和尖晶石等超高压变质之前的矿物组合,以及退变质矿物替代石榴石的现象。岩石化学成分总体变化小,SiO242.17-44.79,平均43.78;MgO46.35-48.98,平均47.42,Mg#值(=Mg/(Mg Fe)×100)为91.89-92.75,平均92.4,属于高Mg型;Al2O3和CaO丰度低,分别为0.66-0.27,平均0.43,和0,01-0.35,平均0.13;REE总量较原始地幔亏损,但LREE相对HREE富集。结合矿物组合特征,说明这套岩石属亏损型,但可能经历了流体热液的改造;纯橄岩和含石榴石纯橄岩成分的一致型,说明后者是前者经变质改造形成。SHRIMPU-Pb定年测得含石榴石纯榄岩中锆石存在两组年龄,超高压变质阶段新形成的锆石时代为240±2.7Ma,核部残留岩浆锆石给出726±56Mao前者与区域上超高压变质年龄十分吻合,后者与大别-苏鲁区域上新元古代大规模花岗质岩浆侵位时代。岗上超镁铁岩体可能记录了早期侵位到地壳,在陆陆俯冲碰撞阶段被俯冲岩片带入到柯石英形成深度,以及随岩片折返到地表的整个历史。     

中国大陆科学钻探终孔及研究进展

中国大陆科学钻探工程经过1309天的努力奋斗，于2005年1月23日，钻井终孔深度达到5118．20m。成为中国钻探技术发展的新里程碑。全面研究正在开展，在巨量物质深俯冲、超高压深俯冲与折返的精确定年、超高压岩石的原岩形成背景、上地幔流变学、地幔特殊新矿物发现、地下流体异常及地下微生物发现等方面已取得重要进展。     

中国大陆科学钻探工程主孔榴辉岩的岩石学研究

中国大陆科学钻探工程5000m主孔位于苏鲁超高压变质带南部。该钻孔0～2000m主要由榴辉岩、片麻岩、石榴石橄榄岩和少量片岩和石英岩组成。累积厚度达1000多米的榴辉岩具有不同的矿物组成、不同的矿物含量和不同的全岩化学成分,可划分成富Si的石英榴辉岩、富Ti的金红石榴辉岩、富Al的多硅白云母和蓝晶石榴辉岩、富Mg的双矿物榴辉岩和具有正常玄武岩成分的普通榴辉岩。榴辉岩的原岩包括基性层状侵入岩和变质表壳岩。榴辉岩全岩成分对石榴石和绿辉石中某些化学组分的含量有明显控制,而且直接影响到变质条件估算的准确性。扩散成分环带的广泛发育表明超高压矿物在早期退变质过程中发生了成分再平衡。这一事实以及具有成分生长环带石榴石变斑晶的存在,为榴辉岩形成在更高温度(>940℃)和更高压力(>4.5GPa)条件下提供了有力的证据。     

中国大陆科学钻探工程主孔100～2000 m 放射性产热元素的垂向分布特征及其成因

地球内部放射性产热元素U、Th及K(HPE)含量如何随深度的变化而变化是固体地球科学中的一个重要参数,在限定地壳的热和流变学结构、地球化学、岩石和构造模型中起关键性的作用。对HPE深部分布的认识主要来自于对大型花岗岩岩基的研究及对地表热流值和产热率之间关系的模拟,对高压-超高压变质地体的HPE随深度的分布缺乏认识。在苏鲁超高压变质带中实施的中国大陆科学钻探工程届时将提供超过5km的岩心,为确定苏鲁超高压带的HPE结构提供了最好的机会。对CCSD的100～2000m岩心的732块样品详细的放射性产热元素含量的测试及现今产热率计算的初步结果表明:(1)花岗质片麻岩具有最高的产热率,平均为1665×10-11W/kg;(2)副片麻岩(变沉积岩)具有中等的产热率,为994×10-11W/kg;(3)金红石榴辉岩及石榴石橄榄岩具有最低的产热率,为17×10-11～20×10-11W/kg;(4)放射性产热元素的浓度及相应的产热率随岩性的变化而变化,呈现阶梯状的分布特征。产热率随深度的变化特征表明CCSD主孔中的HPE三明治结构。该结构可能代表着高压-超高压变质地体中的典型HPE结构,比大型花岗岩岩基的HPE结构更复杂,与传统的HPE指数衰减分布模式不吻合。CCSD主孔中所揭示的三明治式HPE结构是大陆被动陆缘中的基性及超基性岩、沉积岩及花岗岩在深     

中国大陆科学钻探主孔声发射法现今地应力状态的确定

对中国大陆科学钻探主孔的岩心进行了声发射测量,确定了301～1531m深度的最大主应力。并与钻孔崩落法(深度1269～1655m)测量结果进行了对比,结果表明,声发射测量所得测值基本上落在钻孔崩落法测值的趋势线上,两种方法所得结果一致,说明测量结果可信。测量结果表明科学钻探主孔地应力大小随深度增加,在浅部301m最大主应力为13.4MPa,在深部1655m为55.2MPa。随深度的增加率为0.0279MPa/m。最大主应力方向为N54°±3.3°E,且方向不随深度变化。     

CCSD主孔1113~1600 m花岗质片麻岩单元的变形构造特征

中国大陆科学钻探(CCSD)主孔2000m岩性剖面揭示了1113～1600m花岗质片麻岩段为地表北苏鲁超高压花岗质变质岩剪切构造叠覆岩片中的石湖镇构造岩片的花岗质片麻岩的下延部分。本单元之上下界线为韧性剪切带,内部发育小型韧性剪切变形,仅局部可见旋转碎斑体系等剪切指向标志,以SE向NW的逆冲剪切指向为主,其次为NW向SE的正滑剪切指向,并主要发育于较软弱夹层内,后者成为苏鲁地区存在伸展型穹隆构造的新证据;在1140～1280m岩性段内发育断续、较弱的拉伸线理,拉伸线理总体向SE倾伏,倾伏角为10～36°;花岗质片麻岩单元内部分石英以多晶石英条带的形式存在,花岗质片麻岩主要矿物长石基本没有动态重结晶现象,仅具较弱的形态拉长特征(X∶Z=2左右),总体面理倾向170°E,倾角平均20°,明显不同于其他岩性单元内的面理产状,可能主要代表折返变形之前的近东西向构造,而其他岩性单元受折返变形影响较大,其面理产状主要代表折返阶段形成的NE-NNE向构造;运用电子背散射(EBSD)技术进行石英组构分析并与费氏台测定对比,表明1113～1600m花岗质片麻岩单元经历了中—低温变形,局部残留有高温组构,剪切指向主要为SE向NW的逆冲,其中高温组构与中温组构均显示为SE向NW的逆冲剪切指向,反映折返早期与折返主期岩片的相对剪切方向一     

藏北安多地区侏罗纪菊石动物群及其古地理意义

藏北安多地区新发现2套以黑色页岩、深灰色钙质泥岩和泥灰岩为主的舍菊石化石的侏罗纪地层，它们与羌塘地区广泛分布的雁石坪群无论在化石组合或沉积特征方面都明显不同．岗尼乡剖面地层中产太阳菊石科的菊石，主要有Sonninia，Dorsetensia，Witchellia等。、这套地层是双湖地区色哇组的东延部分，时代确定为中侏罗世早中巴柔期114道班剖面中羌姆勒曲组的菊石化石大多归属于Virgatosphinctinae科，计有Aulacosphinctes、Virgatosphinctes等，均为上侏罗统菊石化石的典型分子，产出层位应归于提塘阶中、上部。藏北安多-改则以北一线的侏罗系深水黑色岩系虽不十分连续，但从有化石证据的土阿辛阶到巴柔阶再到提塘阶都有零星出露，它们同属一个沉积相区。侏罗纪时羌塘南部可能存在一套大陆边缘型沉积地层，因此有必要对该区的构造属性和演化历史重新进行解释。     

柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山系统

柴达木盆地北缘在早古生代形成了一条碰撞造山带，该造山带结构保存较完整，可分辨出深俯冲板片、火山岛弧带、蛇绿杂岩带、岛弧深成岩带等组成单元。其中，俯冲板块主要由中元古代鱼卡河岩群和中新元古代花岗片麻岩构成，在寒武纪末-奥陶纪可能全部或部分俯冲到岩石圈深部，发生了高压-超高压变质作用。火山岛弧主要由中基性火山岩、细碎屑岩等组成，成岩时代为晚寒武世-奥陶纪。蛇绿杂岩带由超镁铁质岩、辉长岩、玄武岩和少量硅质岩组成，形成于弧后扩张脊构造背景，成岩时代为寒武纪-奥陶纪。岛弧深成岩成分变化较大，由闪长岩变化到花岗岩，成岩时代为奥陶纪。而造山带北侧的欧龙布鲁克微陆块则具有双层结构，由德令哈杂岩和达肯大坂岩群构成基底，盖层为全吉群。