关于发展洋板块地质学的思考

为揭示造山带物质组成和结构构造,发展洋板块地质学,阐明大陆形成演化过程和动力来源,应用板块构造理论和地质学方法,对造山带俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究,寻找俯冲带岛弧前弧火成岩组合;研究洋板块初始俯冲过程中,从前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩,再到弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩的岩浆作用分阶段递进演变历史,以揭示洋盆向大陆转化的原始弧性质和前弧火成岩组合及洋陆转换过程,为建立和发展洋板块地质学奠定科学基础.     

南羌塘增生过程的中-晚三叠世岩浆记录:藏北玛依岗日-角木日地区基性岩墙

古特提斯洋向北俯冲形成增生杂岩,它们向南增生构成了南羌塘增生地体,且增生期内发育的岩浆岩可以用来研究南羌塘的增生过程。在南羌塘增生杂岩带内,由北向南,发育有玛依岗日(MG)辉长岩墙、角木日(JM)辉长辉绿岩墙。锆石U-Pb测年结果显示,两者分别形成于237. 1±2. 3Ma和230. 7±1. 8Ma,为南羌塘增生期内岩浆岩。它们的岩石地球化学特征均介于OIB与E-MORB之间,富集Ti、Nb,以及LREE和LILE。Nd-Pb同位素结果显示两者均起源于富集地幔源区。Sm/YbLa/Yb图解显示,两者均起源于尖晶石-石榴石二辉橄榄岩源区,相对于JM辉长辉绿岩MG辉长岩部分熔融程度较高。两者Mg#和Ni、Cr特征表明,MG辉长岩分异程度高于JM辉长辉绿岩。Th/Nb-La/Nb图解显示,相对于JM辉长辉绿岩MG辉长岩经历了一定程度的地壳混染。综合研究认为,MG辉长岩和JM辉长辉绿岩为古特提斯洋壳俯冲过程中软流圈上涌的两次岩浆活动的产物,并受俯冲洋壳和地幔楔影响。MG辉长岩和JM辉长辉绿岩记录了南羌塘的增生过程,它们为相关研究提供了岩浆岩证据。     

西藏狮泉河蛇绿岩中侏罗世晚期(ca.163Ma)OIB型辉绿岩及高镁闪长岩年代学及地球化学特征:早期洋壳俯冲产物?

本文首次报道了侵位于狮泉河蛇绿岩(蛇纹石化超基性岩)中的具有OIB性质的辉绿岩以及赞岐岩型的高镁闪长岩。其中闪长岩具有较高的TiO_2、Y及Yb含量,较低的Sr/Y比值和La/Yb比值,与日本Setouchi火山岩带的赞岐岩以及前人报道的同期洋内初始俯冲成因相关的高镁安山岩性质一致。辉绿岩富LREE,高Zr/Y、TiO_2/Yb和Nb/Yb比值,Nb、Ti负异常,Pb正异常,表现出了俯冲带相关的OIB性质;采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法,测得辉绿岩脉的成岩年龄为163. 7±0. 54Ma(MSWD=3. 8),且该年龄与前人报道的160. 8±2. 3Ma的高镁安山岩年龄较为接近。综合分析本文及前人年代学与岩石地球化学相关数据,认为狮泉河辉绿岩和闪长岩同时形成于洋内俯冲的初始阶段。这种岩石组合与太平洋IBM岛链初始俯冲的岩石组合相似,但该OIB成因机制中俯冲作用与地幔柱之间的相互关系仍需进一步讨论。     

兴蒙造山带的基底属性与构造演化过程

为了解兴蒙造山带基底属性和多个构造体系演化与叠加历史,系统总结了近年来在基础地质研究中取得的新成果,并利用这些成果讨论了兴蒙造山带的基底属性与演化历史.兴蒙造山带是指我国东北地区古生代构造作用影响的地区,这些地区也遭受了中生代构造作用的叠加与改造.兴蒙造山带主要由微陆块和其间的造山带组成.虽然传统上认为属于前寒武纪结晶基底的地质体主要已解体为古生代和早中生代,但随着新太古代和古元古代地质体的相继发现,以及新生代玄武岩中幔源古元古代橄榄岩包体的发现,可以判定兴蒙造山带内微陆块应具有古老的前寒武纪基底,并且壳幔是耦合的.微陆块内部地壳增生以垂向增生为主,且主要发生在新元古代和中元古代,以及次要的新太古代和古生代.相反,陆块间造山带或岛弧地体的陆壳则以侧向增生为主,且主要发生在新元古代和古生代.额尔古纳地块与兴安地块的拼合发生在早古生代早期;兴安地块与松嫩地块的拼合发生在早石炭世晚期;松嫩地块与佳木斯地块的拼合发生在早古生代晚期,中生代早期又经历了裂解与再闭合的构造演化过程;华北克拉通北缘增生杂岩带与北方微陆块群的最终拼合发生在晚二叠世-中三叠世,古亚洲洋的最终闭合发生在中三叠世,且为剪刀式闭合.晚古生代晚期蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生以及早中生代(三叠纪-早侏罗世)的持续南向俯冲,控制了大兴安岭-冀北-辽西地区的岩浆活动,蒙古-鄂霍茨克大洋的闭合发生在中侏罗世,晚侏罗世-早白垩世主要表现为闭合后的伸展环境.古太平洋板块中生代的俯冲起始时间为早侏罗世,晚侏罗世-早白垩世早期东北亚陆缘主要表现为走滑的构造属性和陆缘地体从低纬度到高纬度的构造就位过程,早白垩世晚期-古近纪岩浆作用的向东收缩揭示了古太平洋板块的持续俯冲和俯冲板片的后撤过程,古近纪晚期日本海的打开标志着东北亚陆缘从活动陆缘已经转变为沟-弧-盆体系,并且标志着东亚大地幔楔的形成.     

大陆伸展构造综述

简述了大陆伸展构造的研究历史,并从基本概念、构造样式、变形机制和动力背景等方面对大陆伸展构造进行了综述.伸展是大陆构造一种主要类型,并以正断层为主形成多种构造样式,如地堑、裂谷、拆离断层和变质核杂岩等.大陆伸展的变形机制包括纯剪切、简单剪切及分层剪切模式,并由此产生对称与非对称构造.大陆伸展构造的地表表现形式主要为裂谷或变质核杂岩,两者的形成主要取决于岩石圈的流变学结构.大陆伸展的动力学背景主要包括地幔柱上涌、俯冲板片反转与俯冲带后撤、增厚地壳的重力垮塌以及走滑体系的派生拉张等.     

板块俯冲带水流体活动及其效应的定量化数值模拟

为探讨水流体活动对板块俯冲隧道过程及大陆碰撞造山的制约作用,采用热力学和动力学耦合的数值模拟方法,建立了系统的数值模型.结果显示俯冲隧道内的混杂岩存在两种不同的折返路径:（1）平行于俯冲隧道斜向上折返,形成靠近缝合带的高压-超高压变质岩;（2）近垂直穿过上覆地幔楔侵入地壳深度.这两种差异性的模式主要受控于俯冲带热结构.俯冲带的温度结构控制俯冲隧道内水流体和熔体活动,从而影响上覆地幔楔的弱化程度,最终导致俯冲带内物质的不同运移过程和折返路径.同时,大陆俯冲碰撞带的岩石圈变形和拆沉作用均与俯冲带的流体-熔体活动所导致的岩石圈弱化息息相关.数值模拟结果极大促进了对于板块俯冲带流体-熔体活动及其动力学过程的理解.      

青藏高原松多中三叠世洋壳的识别及其对松多古特提斯洋演化的制约

松多绿片岩分布于拉萨地块中部的松多地区,因对其时代及构造属性研究程度一直较低,严重制约了对松多古特提斯洋演化的认识.在详细野外地质调查基础上,对松多附近的绿片岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试,以及锆石Hf同位素分析,并开展了岩石学和全岩地球化学研究.在松多绿片岩中获得锆石U-Pb年龄约为232 Ma,为中三叠世,代表了绿片岩的原岩成岩时代.其锆石ε_Hf(t)平均为3.6,显示弱亏损地幔的特征.岩石学和地球化学研究揭示,绿片岩原岩具有拉斑质基性岩特征,在球粒陨石标准化稀土元素配分曲线和原始地幔标准化多元素蛛网图中均为平坦型,与N-MORB相似.在各类判别图解上,也都落入N-MORB区域,表明松多绿片岩原岩可能为松多古特提斯洋壳残片.松多中三叠世绿片岩的识别,说明松多古特提斯洋可能在中三叠世时还存在洋盆.      

罗迪尼亚超大陆聚合在华南陆块北缘的镁铁质岩浆岩记录

超大陆的聚合必然伴随着从大洋俯冲、弧陆碰撞到陆陆碰撞等一系列板块汇聚和造山过程,这些不同阶段的俯冲和汇聚过程会产生不同特征的岩浆岩记录.华南陆块是新元古代罗迪尼亚超大陆的重要组成部分,在这个超大陆聚合过程中有格林维尔期洋壳俯冲及其伴随的壳幔相互作用.总结了华南陆块北缘记录的罗迪尼亚超大陆聚合不同阶段发生的岩浆活动,比较了其产物的地球化学特征,探讨了它们对应的构造环境.华南陆块北缘900~950 Ma的岩浆活动产物以镁铁质岩浆岩为主,伴随有少量斜长花岗岩,为洋壳俯冲作用的产物.当洋壳俯冲到大陆边缘之下形成安第斯型俯冲带,古老陆源沉积物也被携带进入俯冲带,由此部分熔融产生的含水熔体交代上覆地幔楔形成极度富集的造山带岩石圈地幔,其在新元古代中期发生部分熔融形成具有极负锆石ε_Hf（t）值的镁铁质岩浆岩.因此,在罗迪尼亚超大陆聚合过程中地幔楔被交代形成镁铁质-超镁铁质交代岩,其中一部分在俯冲阶段就发生部分熔融形成大洋弧或大陆弧镁铁质岩浆岩,另一部分在俯冲之后由于大陆裂断引起造山带岩石圈拉张使其与上覆地壳一起部分熔融形成双峰式岩浆岩.      

新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩带两侧志留系—石炭系沉积和构造特征分析及其意义

卡拉麦里蛇绿岩带位于新疆准噶尔盆地东北缘,查明卡拉麦里蛇绿岩所代表的古洋盆形成和闭合时代,是新疆东准噶尔乃至古亚洲洋演化历史的关键地质问题之一。本文通过对蛇绿岩带两侧志留—石炭系的岩石组合、结构构造、接触关系以及生物化石等沉积-构造特征的对比分析,揭示卡拉麦里构造带古生代的构造演化。在卡拉麦里蛇绿岩带北侧,广泛发育上志留统、下泥盆统与中—上奥陶统和加里东期花岗岩的角度不整合,普遍缺失下志留统,不整合面之下的奥陶系为变质达绿片岩相的安山岩为主,而在蛇绿岩带南北两侧的中、上志留统—泥盆系—下石炭统沉积体系特征相似,可以对比:地层间整合接触,产状平缓,褶皱、断裂构造和变质作用均不发育,主要为开阔的短轴背斜、向斜,与卡拉麦里蛇绿混杂岩带中的强变形构造明显不同;岩石组合都以火山碎屑岩为主,多见交错层理等沉积构造,产门类众多的动植物化石,反映了滨—浅海相的沉积环境。以上说明,卡拉麦里构造带晚古生代并不存在一个开阔的大洋,卡拉麦里蛇绿岩所代表的古洋盆在中志留世之前已经闭合。