下扬子及其邻区地壳和上地幔结构的接收函数研究及其地质意义

本文通过对两条宽频地震密集台站剖面记录的远震事件进行接收函数分析,得到了切过下扬子地区的高分辨率地壳和上地幔顶部结构断面。接收函数结果揭示了此区主要块体结构特征以及地表出露晚中生代岩浆岩以及相关矿床下方的深部结构响应:①中生代以来新生或活化的地质构造对下扬子及其邻区地壳结构的控制作用明显;②在大别造山带中下地壳出现低速震相,指示了大别造山带下方地壳深部存在低速物质,可能是大别造山带下方地壳中发育的韧性剪切带,此韧性剪切带可能与大别超高压变质岩被抬升剥露于地表的动力学作用有关;③在江南造山带东段怀玉山地区中下地壳观测到褶皱和逆冲叠瓦状复杂转换震相结构,与江南造山带西段雪峰山地区中下地壳结构相似,可能反映了隐伏的元古代江南造山带;④在德兴矿床和皖南白垩纪花岗岩群正下方观测到Moho和LAB界面的突变上隆现象,可能指示了晚中生代以来在华南东部下扬子地区岩石圈的薄弱区域,软流圈的上涌造成了岩石圈地幔的局部破坏,壳幔结构的局部异常是壳幔物质相互作用的结果。以上地震学观测揭示了下扬子及其邻区下方一些重要的壳幔结构特征,反映了华南大陆东部在不同地质历史时期经历的独特构造演化事件,为我们深入理解华南板块的形成和早期演化以及后期中生代以来华南东部强烈的岩浆和成矿作用的深部机制提供了关键的地球物理约束信息。     

Source-to-sink of Late carboniferous Ordos Basin: Constraints on crustal accretion margins converting to orogenic belts bounding the North China Block

The Upper Carboniferous Benxi Formation of the Ordos Basin is the lowest strata overlying Middle Ordovician above the major ca. 150-Myr sedimentary gap that characterizes the entire North China Block (NCB). We apply an integrated analysis of stratigraphy, petrography, and U–Pb dates and Hf isotopes on detrital zircons to investigate its provenance and relationships to the progressive collisions that formed the Xing’an-Mongolia Orogenic Belt to the north and the Qinling Orogenic Belt to the south. The results show that, in addition to regional patterns of siliciclastic influx from these new uplifted sources, the Benxi Formation is composed of two sequences corresponding to long-term glacial-interglacial cycles during the Moscovian to lower Gzhelian stages which drove global changes of eustatic sea level and weathering. The spatio-temporal distribution of sediment isopachs and facies indicate there were two sediment-infilling pulses, during which the southern and the northern Ordos Basin developed tidal-reworked deltas. The age spectra from detrital zircons, trace element patterns and ε_Hf(t) values reveal that the siliciclastics forming the southern delta was sourced in the Qinling Orogenic Belt, whereas the northern delta was derived from the Xing’an-Mongolia Orogenic Belt. The source-to-sink evolution of this Upper Paleozoic system records the progressive development of orogenic belts and uplifts forming on the southern and northern margins of the NCB prior to its collisions with the South China and the Siberian plates, respectively.     

高黎贡西北缘早白垩世火山活动与怒江洋俯冲:来自流纹岩岩石地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素的证据

高黎贡构造带西北缘早白垩世火山岩的厘定将为揭示腾冲与保山地块之间的关系补充强有力的证据。本文通过对构造带内高家寨和濮家寨一带的流纹岩进行岩石学、地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素地质学等方面的研究,并结合前人对同时代侵入岩的研究成果,分析其形成的构造背景。锆石U-Pb定年结果表明高家寨和濮家寨流纹岩的形成时代相同,分别为122±2.2Ma和121±1.9Ma。岩石学和地球化学分析结果说明高家寨和濮家寨流纹岩都属于科迪勒拉型、镁质、弱过铝质-过铝质高钾钙碱性岩类,具有轻稀土富集、分馏程度高、重稀土相对亏损、Eu中度亏损及大离子亲石元素相对原始地幔强烈富集,高场强元素（HSFE）Nb、Ta、P、Ti及Sr强烈负异常的特点;流纹岩的Mg^#值较高,在SiO₂-Mg^#图解上分布于壳源物质部分熔融区上方;锆石ε_Hf（t）值变化范围大（-9.6~-2.6）和t_DM^C值高（1189~1572Ma）;在构造环境判别图解上所有样品落在大陆边缘弧区;流纹岩斑晶中普遍存在黑云母。这些特征与高黎贡构造带早白垩世岩浆岩带内壳幔混源的中酸性侵入岩一致,说明其岩浆主要来源于壳源物质的部分熔融,同时有少量幔源岩浆的混入,是怒江洋壳向腾冲地块下俯冲的结果。     

喜马拉雅造山带工程效应及中尼铁路工程地质分区

造山带内动力作用的工程效应是地学与工程领域基础科学研究的前沿问题。结合GIS技术和相关地学理论,对喜马拉雅造山带由构造划分的高喜马拉雅、低喜马拉雅和特提斯喜马拉雅3个地块进行研究,揭示不同地块工程地质特性和灾害效应受内动力制约的普适性规律。提出:在挤压碰撞造山机制作用下快速隆升的高、低喜马拉雅,地震以逆冲型为主,地震强度大、频率高,水平应力相对较大,主应力方向近NE-WS方向,地形向大高差发展、河流下切强烈,山地灾害严重;而属于拆离地系,处于相对沉陷状态的特提斯喜马拉雅,地震以正断型为主,地震活动性相对较弱,水平应力相对较小,主应力方向近E-W方向,地形演化向着减弱地势的趋向发展,雪崩灾害严重;此外,高喜马拉雅特有的海洋性冰川地貌、冰湖和冰川泥石流,可能是控制跨喜马拉雅山铁路线路方案的重要问题。基于上述各地块工程效应存在显著差异的认识,提出以构造划分作为铁路工程地质分区的建议,并以拟建中尼铁路交通廊道为例,绘制了工程地质分区图。研究有助于将造山带理论推进到工程应用层面,为铁路大范围方案比选阶段,广域、高效、低成本地获取信息提供了新途径。     

喜马拉雅的两个造山体系和一个转换-转移断层:证据及推论

位于中喜马拉雅和巴基斯坦境内西喜马拉雅的两个相互结合的剖面在一级单元、断层中展现出不同的构造形式;并在不同时期,以不同速率发育了二级构造。沿两剖面岩性单元的显著差异显示通常指的圆柱状喜马拉雅带并没有越过喀喇昆仑山断层。与此同时,在近来许多区域研究中显示出来的构造轮廓强调主中央逆冲断层是一个貌似与中喜马拉雅断层带和越过西部山脉的西喜马拉雅断层带有联系的独立部分。上述两个地区展现出不同的碰撞历史。这些不同之处揭示喀喇昆仑山断层是西部岛弧保留造山带与东部岛弧俯冲造山带之间转移/转换断层的再活动或衍变。     

滇西一些新生代飞来峰的构造演化

在印度和欧亚大陆相互作用下,滇西三江造山带在新生代中期发生了强烈的东西向缩短,地壳物质的大规模推覆作用形成众多的飞来峰。野外调查发现:这些飞来峰中有的在就位后没有再发生过变形,如分布在兰坪——思茅盆地中段的无量山东北山麓一带的一系列上三叠统灰岩飞来峰;有的飞来峰在就位后再次遭受到强烈的变形,如分布在兰坪盆地金顶一带的上三叠统灰岩飞来峰,在渐新世时与下伏岩层一同卷入了强烈的褶皱变形;分布在大理地区鹤庆盆地西侧的中三叠统灰岩飞来峰因受到后期东西向伸展构造的破坏,已被改造成分选极差的重力滑塌沉积。这些古近纪飞来峰由于在就位后再次发生了变形,所以不应称之为飞来峰,应称为异地岩或者是外来岩块。     

初论陆-陆碰撞与成矿作用——以青藏高原造山带为例

青藏高原碰撞造山带以其成矿规模大、形成时代新、矿床类型多、保存条件好诸特征而被誉为研究大陆成矿作用的天然实验室。文章基于青藏高原已有的矿产勘查与研究成果,概述了大陆碰撞过程中的主要成矿作用及其成矿带的时空分布,初步分析了陆一陆碰撞所造就的成矿背景和成矿环境以及控制成矿作用的关键地质过程．并草拟了可供今后研究的工作模型。初步研究认为,始于60Ma的印度大陆与亚洲大陆碰撞至少形成了3个重要的控矿构造单元,即雅鲁藏布江以北的主碰撞变形带,雅鲁藏布江以南的藏南拆离-逆冲带和高原东缘的藏东构造转换带。主碰撞变形带以巨大规模的地壳缩短、双倍地壳加厚、大规模逆冲系和SN向正断层系统发育为特征,控制了冈底斯斑岩铜矿带(含浅成低温热液金矿)、安多锑矿化带和风火山铜矿化带及腾冲锡矿带的形成及分布;藏南拆离一逆冲带由藏南拆离系(STDS6)和一系列北倾的叠瓦状逆冲断裂带构成,控制了藏南变质核杂岩型金矿化、热液脉型金锑矿化和蚀变破碎带型金锑矿化的形成;藏东构造转换带以发育大规模走滑断裂系统、大型剪切带、富碱斑岩带和走滑拉分盆地为特征,控制了玉龙斑岩铜矿带、哀牢山和锦屏山金矿带及兰坪盆地银多金属矿带的分布。按成矿系统的基本思想,初步将青藏高原碰撞造山带的成矿作用划分为3个成矿巨系统：大陆俯冲碰撞成矿巨系统、陆内走滑一剪切成矿巨系统和碰撞后伸展成矿巨系统。在大陆俯冲碰撞阶段,主要发育与流体迁移汇聚和排泄有关的锑金铜热液成矿系统和碰撞期花岗岩岩浆．流体锡稀有金属成矿系统;伴随陆．陆碰撞而发生的陆内走滑．剪切作用,主要导致了走滑拉分盆地银多金属热液成矿系统、斑岩型铜钼金成矿系统和剪切带型金成矿系统的形成;在碰撞后伸展阶段,主要发育受SN向正断层系统控制的斑岩铜矿成矿系统、浅成低温热液金矿成矿系统和热水沉积铯锂硼金属成矿系统。在此基础上,初步提出了碰撞造山带成矿作用的构造控制模型。