High-Nb hawaiite–mugearite and high-Mg calc-alkaline lavas from northeastern Iran: Oligo-Miocene melts from modified mantle wedge

Tertiary volcanic rocks in northwestern Firoozeh, Iran (the Meshkan triangular structural unit), constitute vast outcrops (up to 250 km²) of high-Mg basaltic andesites to dacites that are associated with high-Nb hawaiites and mugearites. Whole-rock ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages show a restricted range of 24.1 ± 0.4–22.9 ± 0.5 Ma for the volcanic rocks. The initial ratios of ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd vary from 0.703800 to 0.704256 and 0.512681 to 0.512877, respectively, in the high-Mg basaltic andesites–dacites. High-Th contents (up to 11 ppm) and Sr/Y values (27–100) and the isotopic composition of the subalkaline high-Mg basaltic andesites–dacites indicate derivation from a mantle modified by slab and sediment partial melts. Evidence such as reverse zoning and resorbed textures and high Ni and Cr contents in the evolved samples indicate that magma mixing with mafic melts and concurrent fractional crystallization lead to the compositional evolution of this series. The high-Nb hawaiites and mugearites, by contrast, have a sodic alkaline affinity and are silica undersaturated; they are also enriched in Nb (up to 47 ppm) and a wide range of incompatible trace elements, including LILE, LREE, and HFSE. Geochemistry and Sr–Nd isotopic compositions of the high-Nb hawaiites and mugearites suggest derivation from a mantle source affected by lower degrees of slab melts. Post-orogenic slab break-off is suggested to have prompted the asthenospheric upwelling that triggered partial melting in mantle metasomatized by slab-derived melts.     

内蒙古中部苏尼特左旗地区阿巴嘎组火山岩地球化学特征及成因

内蒙古中部苏尼特左旗地区阿巴嘎组火山岩主要由安山岩组成。岩石富碱、高钾和铝、低镁。富集大离子亲石元素(LILEs)Rb、Ba、U、K和轻稀土元素(LREE),相对亏损高场强元素(HFSEs),具明显的Nb、Ta和Ti负异常和Pb正异常。稀土元素总量较高,轻、重稀土元素分馏强烈且属轻稀土元素富集型,具弱负Eu异常。主量、微量元素地球化学特征表明,阿巴嘎组安山岩为钾质火山岩,岩浆上升演化过程中经历了斜长石和铁镁矿物的分离结晶作用,无地壳物质的混染。阿巴嘎组钾质火山岩的形成与新生代太平洋板片俯冲密切相关,其岩浆来源于滞留的俯冲太平洋板片释放流体交代的富集陆下岩石圈地幔,是在板内伸展体制下含金云母石榴子石二辉橄榄岩低程度部分熔融的产物。这种板内伸展体制可能是新生代滞留于地幔过渡带中的太平洋板片俯冲后撤引起的。     

基于波形拟合的中国东海地区410 km间断面附近速度结构研究

410 km间断面是地幔转换带的顶界面,对其速度结构和起伏形态开展地震学探测有助于认识地球内部物质组成和相关的地球动力学过程.本文选取了由中国数字地震台网记录到的位于琉球俯冲区的一个中源地震P波宽频带波形资料,利用三重震相波形拟合研究了中国东海地区410 km间断面附近的精细速度结构.结果表明：中国东海地区下方410 km间断面整体表现为一尖锐的速度界面且有8~15 km的小幅抬升;该间断面之上存在52~62 km厚的低速层,其P波速度降低0.5%~1.6%;440 km深度以下存在1.0%~3.0%的P波高速异常.结合前人在该地区的层析成像结果,我们推测该高速异常体与西太平洋俯冲板片在中国东海地区地幔转换带内的滞留有关;板片内水相E分解使得转换带内水含量增加,这引发了410 km间断面的抬升;410 km间断面之上的低速层应与含水矿物脱水导致的地幔橄榄岩部分熔融有关.     

小跨高比带楼板半通缝连梁抗震性能有限元分析

为了缓解联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性的剪切破坏,增强连梁的变形和耗能能力,可在单连梁中轴线位置设置半通缝并配置交叉斜筋,形成半通缝连梁。本文完成了的对7种连梁的模拟,分析了在小跨高比、低周反复荷载作用条件下不同类型带楼板连梁的承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力以及不同跨高比、不同开缝位置对带楼板半通缝连梁抗震性能的影响。结果表明:楼板会使半通缝连梁的剪压比增大,延性下降;但相比于普通连梁和双连梁,半通缝连梁具有较好的变形能力和承载力,可在实际中推广。     

Elastic one-return boundary element method and hybrid elastic thin-slab propagator for strong-contrast media with sharp boundaries

In this paper, we developed the theory and algorithm of an elastic one-way boundary element method(BEM) and a corresponding hybrid elastic thin-slab propagator for earth media with sharp boundaries between strong contrast media. This approach can takes the advantage of accurate boundary condition of BEM and completely overcomes the weak contrast limitation of the perturbationtheory based one-way operator approach. The one-way BEM is a smooth boundary approximation, which avoids huge matrix operations in exact full BEM. In addition, the one-way BEM can model the primary-only transmitted and reflected waves and therefore is a valuable tool in elastic imaging and inversion. Through numerical tests for some simple models,we proved the validity and efficiency of the proposed method.     

古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展：贺根山缝合带火山岩年代学和地球化学证据

本文以出露于贺根山缝合带迪彦庙蛇绿混杂岩北侧的乌兰拜其白音高老组流纹岩- 粗面岩为研究对象,通过野外地质调查和岩石学、地球化学、锆石U- Pb年代学研究,探讨岩石成因类型、构造环境和古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展过程。岩石地球化学研究表明, 乌兰拜其地区白音高老组流纹岩具有较高的SiO 2、Al 2O 3、K 2O和Na 2O+K 2O含量,以及较高的Ga/Al比值,相对贫CaO、MgO、Sr、Ba、Eu、Ti和P,稀土元素配分曲线为右倾海鸥式分布,负铕异常显著。该区粗面岩属于钾玄岩系列,具有高碱(Na 2O+K 2O)、高K 2O、高Al 2O 3、低TiO 2,富集Rb、Ba、U和轻稀土元素, 亏损 Nb、Ta 和 Ti,稀土元素配分曲线为右倾式分布。岩石学和岩石地球化学特征表明,乌兰拜其地区白音高老组流纹岩为迪彦庙- 白音布拉格蛇绿混杂岩带早白垩世后造山A型花岗岩浆的喷出相- A型流纹岩,其形成于后造山伸展构造环境;粗面岩为后造山型钾玄质火山岩,与洋壳俯冲作用有关,形成于俯冲板片断离- 后造山伸展构造背景。流纹岩和粗面岩锆石LA- ICP- MS U- Pb同位素测年,获得206Pb/238U加权平均年龄分别为140. 4±1. 2Ma和134. 9±1. 1Ma,表明白音高老组流纹岩- 粗面岩喷发于早白垩世,反映了贺根山缝合带早白垩世后造山A型花岗岩浆- 钾玄质岩浆作用事件。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩- 岛弧岩浆岩、中生代后造山A型岩浆岩的时空分布与演化关系,认为根山缝合带三叠纪- 早白垩世后造山伸展岩浆作用与古亚洲洋俯冲板片断离作用有关,提出了该区后造山A型花岗岩浆- 钾玄质岩浆作用的俯冲板片断离- 后造山伸展地球动力学模式。     

钾稳定同位素研究综述

钾稳定同位素是重要的非传统稳定同位素体系,也是近年来迅速发展的热门研究课题。对钾同位素研究历史和现状进行综述,具体包括以下内容:(1)总结了钾元素的地球化学和宇宙化学性质,包括钾在主要地质储库(地幔、地壳、海洋)中的丰度及其分配,钾在岩浆演化中的不相容大离子亲石性,常见含钾火成岩/沉积岩矿物以及钾在表生过程中的循环,也包括主要行星物质(球粒陨石、非球粒陨石、火星和灶神星陨石以及月球样品)中钾的含量、赋存状态、主要矿物,钾在太阳星云冷凝、行星积聚以及岩浆海过程中的中等挥发性质;(2)介绍了钾同位素的研究历史,从1922年Dempster利用最早的质谱仪测量钾同位素在自然界的丰度,到Taylor和Urey在1938发表的经典的钾同位素分馏实验,再到Humayun和Clayton在1995年发表的钾同位素领域的经典研究,最后到近几年的进展;(3)介绍了对钾的前处理(离子交换柱法)以及钾同位素的主要测量方法,包括早期热电离质谱仪法(TIMS),二次离子质谱仪法(SIMS)和近十几年以来高速发展的多接收电感耦合等离子体质谱仪法(MC-ICP-MS)及其不同的技术路线;(4)介绍了高精度钾同位素比值在低温地球化学和生物地球化学中的应用,包括钾同位素在地表的风化过程中、海水洋壳的反向风化作用中的分馏及其在示踪全球钾元素循环和洋壳俯冲等过程中的应用;(5)介绍了高精度钾同位素比值在高温地球化学中的应用,包括钾同位素在岩浆分异和矿物结晶过程中的分馏;(6)介绍了高精度钾同位素比值在宇宙化学中的应用,包括在太阳星云冷凝、行星凝聚、月球形成大碰撞、岩浆海、火山喷发去气过程中的分馏作用。     

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。     

The earliest stage of Izu rear‐arc volcanism revealed by drilling at Site U1437, International Ocean Discovery Program Expedition 350

The International Ocean Discovery Program Expedition 350 drilled between two Izu rear‐arc seamount chains at Site U1437 and recovered the first complete succession of rear‐arc rocks. The drilling reached 1806.5 m below seafloor. In situ hyaloclastites, which had erupted before the rear‐arc seamounts came into existence at this site, were recovered in the deepest part of the hole (～15–16 Ma). Here it is found that the composition of the oldest rocks recovered does not have rear‐arc seamount chain geochemical signatures, but instead shows affinities with volcanic front or some of the extensional zone basalts between the present volcanic front and the rear‐arc seamount chains. It is suggested that following the opening of the Shikoku back‐arc Basin, Site U1437 was a volcanic front or a rifting zone just behind the volcanic front, and was followed at ~ 9 Ma by the start of rear‐arc seamount chains volcanism. This geochemical change records variations in the subduction components with time, which might have followed eastward moving of hot fingers in the mantle wedge and deepening of the subducting slab below Site U1437 after the cessation of Shikoku back‐arc Basin opening.     

新型钢弹簧浮置板道床隔振试验与数值分析研究

提出了一种附加位移放大杠杆的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了理论分析,给出了该装置基于位移放大倍数的阻尼力和耗能计算公式。同时设计制作了附加3倍位移放大的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了地铁振动测试,试验结果表明:该装置隔振效果显著。通过建立新型钢弹簧浮置板道床隔振系统有限元分析模型,数值模拟结果与实测振动数据可进行较好的吻合,结果表明:新型钢弹簧浮置板道床隔振系统能有效地减小结构的动力响应。