大洋岛弧的前世今生

根据板块构造理论,板块的边界是地质作用最为强烈的地区,因而它们是当今固体地球科学研究的重点。依据应力性质的不同,地球上板块的边界类型有扩张的洋中脊、汇聚的俯冲带和调节板块运动差异的转换断层三种。就汇聚型板块边界而言,它又可进一步划分为洋-洋俯冲的大洋或洋内岛弧带(Intra-oceanic arc)、洋-陆俯冲的安第斯型活动大陆边缘带和陆-陆接触的大陆碰撞带三种。相对而言,大洋岛弧的研究程度最低。传统认为最典型的大洋岛弧——日本诸岛,已不再被认为是洋-洋俯冲的产物,因为已有研究显示它是从亚洲大陆裂解的碎块。根据目前的调查,现今的大洋岛弧主要集中在西太平洋地区,以太平洋与菲律宾板块间的Izu-Bonin-Mariana弧和太平洋-澳大利亚间的西南太平洋岛弧为代表。大洋岛弧研究的最重要问题是,洋洋之间如何产生了俯冲。目前多倾向于认为:大洋中的转换断层可使不同时代的大洋岩石圈相互接触,在这种情况下,较老的岩石圈由于冷却时间较长而密度相对较大,因而可下沉而俯冲到较年轻的岩石圈之下。这一模型也被誉为蛇绿岩形成的初始俯冲定律(Subduction Initial Rule,简称SIR)。但存在的问题是,目前全球还没发现有转换断层转变为俯冲带的实例。更何况,全球大洋中发育如此众多的转换断层,但为何只在西太平洋发育大洋岛弧?本文通过对资料的总结还发现,这些大洋岛弧基本都是从亚洲或者澳大利亚大陆东部边缘裂解的碎块,只是后期的弧后扩张作用使裂解的碎块发生强烈的改造,形成具有类似大洋岩石圈的特点。目前提出的洋-洋自发形成俯冲带的模型并没有理论基础,也没有实际地质事实的支持。但在加勒比海、斯科舍海和阿留申地区,大洋岛弧的出现与洋底高原诱发的俯冲带跃迁或俯冲极性反转有关。因此,板块构造理论中的洋洋初始俯冲模式需要进一步资料的验证。     

西藏拉昂错地幔橄榄岩中钙长石与角闪石的地球化学特征及其意义

青藏高原碰撞造山带位于印度和亚洲之间,由一系列拼贴在欧亚大陆南缘的地体组成,各个地体之间为不同的蛇绿岩带所分隔.其中藏北的班公湖-怒江蛇绿岩带和藏南的雅鲁藏布江蛇绿岩带是两条保存完好的绿岩带[1].后者是连接印度大陆和欧亚大陆的碰撞缝合带,代表已俯冲消亡的新特提斯洋的残片;断续分布达1500 km以上,由一系列北北西向的蛇绿岩体组成,如东段的罗布莎蛇绿岩,中部的日喀则蛇绿岩和昂仁蛇绿岩,以及西段的托昂错蛇绿岩.     

大洋下地壳堆晶岩组成及其对蛇绿岩研究的启示

大洋下地壳是大洋岩石圈和蛇绿岩的重要组成部分,在洋中脊及俯冲带演化以及蛇绿岩成因研究中具有重要的意义。本文总结了不同构造环境形成的大洋下地壳堆晶岩的岩石组合、地球化学组成,以建立起适用于蛇绿岩中堆晶岩的构造环境判别标志。洋中脊和俯冲相关环境堆晶岩在Pearce图解上均区别于对应的熔岩成分,表明蛇绿岩中的堆晶岩无法应用Pearce图解进行构造环境判别。不同构造环境产出的堆晶岩在岩石组合、结晶顺序和地球化学上存在明显差异：(1)绝大多数洋中脊堆晶岩和弧后盆地堆晶岩较为类似,反映其来源于洋中脊玄武岩型母岩浆低压、贫水体系的分离结晶;(2)中大西洋脊DSDP 334的洋中脊堆晶岩较为类似弧前堆晶岩,是海水蚀变难熔橄榄岩重熔或混染的产物;(3)弧前堆晶岩的岩石学、地球化学特征与亏损的富水、富硅的玻安质熔体的低压分离结晶过程相吻合;(4)洋岛堆晶岩的特征与相对贫水、成分富集的洋岛玄武岩高压分离结晶的特征相吻合。最后,本文总结了应用堆晶岩进行蛇绿岩构造环境判别的一系列岩石学、地球化学指标,并结合日喀则蛇绿岩中的堆晶岩体和辉长岩脉的实例论述堆晶岩在蛇绿岩研究中的应用。     

华南显生宙时期岩石圈地幔的性质与形成时代

火山岩携带的橄榄岩捕虏体是研究深部岩石圈地幔成分特征与热结构状态的最直接样品。湖北大洪山早奥陶世钾镁煌斑岩携带的石榴二辉橄榄岩具有富集的地球化学特征,指示当时的岩石圈厚度可达110 km。华南内陆地区宁远和道县早侏罗世玄武岩所携带的地幔包体具有饱满的成分特征,代表遭受了较低程度部分熔融的地幔残留。宁远地幔包体的全岩Re-Os同位素特征显示该地区中生代大陆岩石圈地幔为从软流圈新增生而形成的新生地幔。这表明内陆地区古生代存在的富集地幔被完全拆沉,并被新生地幔所取代;中生代内陆地区的岩石圈拆沉作用可能与该地区自225 Ma以来大规模的岩石圈伸展作用有关。华南新生代地幔包体主要分布在沿海地区。通过地幔包体矿物成分估算获得的温度与压力资料揭示新生代沿海地区岩石圈厚度约为80～90 km,并具有热的地温梯度。无论是全岩还是硫化物的Re-Os同位素特征都表明沿海地区在新生代仍残留有古元古代岩石圈地幔,表明新生代沿海地区的拉张作用仅导致了岩石圈地幔的部分拆沉和减薄。     

祁连山扎麻什基性杂岩体岩石地球化学特征及其大地构造意义

青海省祁连县扎麻什基性杂岩体侵位于寒武一奥陶纪地层中。岩体以辉长岩为主，并伴有超基性岩，辉石岩，角闪石岩与闪长岩出露。岩石地球化学研究表明，该岩体是由钙碱性岩浆经不同程度的分离结晶作用形成的。岩石具富集大离子亲石元素(LILE)而亏损高场强元素(HFSE)，并具有明显Nb和Ta负异常。结合该岩体与北侧清水沟一百经寺俯冲杂岩的空间分布关系，表明该杂岩体是形成于北祁连洋壳向南俯冲形成的岛弧环境。     

祁连山老君山砾岩的碎屑组成和源区大地构造背景

老君山砾岩是一套由砾岩和杂砂岩组成的陆相粗碎屑岩.砾岩由来自下伏基底的超镁铁岩、中-基性火山岩、硅质岩、花岗岩等碎屑组成.杂砂岩中岩屑含量大于70%,石英约10%,长石约15%.岩屑以中基性火山岩和花岗岩为主;硅质岩屑是主要的沉积岩屑.锆石、磷灰石、磁铁矿是杂砂岩中最为丰富的重矿物,同时还有铬铁矿、石榴子石、电气石、金红石、黄铁矿.这些事实说明,老君山砾岩的源区曾出露有超镁铁岩、中基性火山岩、变质岩等类型的岩石.砂岩碎屑模式和粉砂岩、泥岩的地球化学成分均表明,老君山砾岩源区为大陆边缘弧和大洋岛弧,形成于活动大陆边缘与岛弧相关的沉积盆地中.     

祁连山老君山砾岩的碎屑组成和源区大地构造背景

老君山砾岩是一套由砾岩和杂砂岩组成的陆相粗碎屑岩.砾岩由来自下伏基底的超镁铁岩、中-基性火山岩、硅质岩、花岗岩等碎屑组成.杂砂岩中岩屑含量大于70%,石英约10%,长石约15%.岩屑以中基性火山岩和花岗岩为主;硅质岩屑是主要的沉积岩屑.锆石、磷灰石、磁铁矿是杂砂岩中最为丰富的重矿物,同时还有铬铁矿、石榴子石、电气石、金红石、黄铁矿.这些事实说明,老君山砾岩的源区曾出露有超镁铁岩、中基性火山岩、变质岩等类型的岩石.砂岩碎屑模式和粉砂岩、泥岩的地球化学成分均表明,老君山砾岩源区为大陆边缘弧和大洋岛弧,形成于活动大陆边缘与岛弧相关的沉积盆地中.     

祁连山老君山砾岩的碎屑组成和源区大地构造背景

老君山砾岩是一套由砾岩和杂砂岩组成的陆相粗碎屑岩。砾岩由来自下伏基底的超镁铁岩、中—基性火山岩、硅质岩、花岗岩等碎屑组成。杂砂岩中岩屑含量大于70%,石英约10%,长石约15%。岩屑以中基性火山岩和花岗岩为主;硅质岩屑是主要的沉积岩屑。锆石、磷灰石、磁铁矿是杂砂岩中最为丰富的重矿物,同时还有铬铁矿、石榴子石、电气石、金红石、黄铁矿。这些事实说明,老君山砾岩的源区曾出露有超镁铁岩、中基性火山岩、变质岩等类型的岩石。砂岩碎屑模式和粉砂岩、泥岩的地球化学成分均表明,老君山砾岩源区为大陆边缘弧和大洋岛弧,形成于活动大陆边缘与岛弧相关的沉积盆地中。     

蛇绿岩中辉长苏长岩的成因

在蛇绿岩的洋壳岩石和地幔岩石单元中通常可见少量的辉长苏长岩脉,其主要特征是含高钙长石以及斜方辉石作为主要的矿物相早先于斜长石结晶。已有的研究表明辉长苏长岩的母岩浆为相对于MORB更富水和高硅的钙碱性岩浆。尽管这种含水钙碱性岩浆的形成可能与俯冲过程有关,但是在现今大洋也发现有辉长苏长岩的存在,表明在洋中脊环境也存在有含水钙碱性岩浆的发育。通过对侵入到西藏普兰蛇绿岩地幔橄榄岩中的辉长苏长岩的研究,笔者提出它们可能是遭受海水蛇纹石化的大洋岩石圈地幔重熔而成,其形成过程可能与在洋中脊发育的拆离断层有关。     

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。