兴蒙造山带诺敏河火山群地壳厚度与波速比研究

利用布设于兴蒙造山带诺敏河火山群地区的宽频带流动地震台站资料,基于接收函数方法,获取了该地区的地壳厚度与波速比值.研究结果显示,该地区的地壳厚度介于32~38 km,莫霍面深度在空间上分布特征与五大连池为中心的火山带分布具有较好的一致性：沿着火山带延展方向地壳较薄.该地区的波速比介于1.74~1.84,波速比在空间上与地壳厚度变化具有一致性：高波速比主要集中于靠近五大连池火山带地区,向诺敏河火山和小古里河火山延展.研究认为：诺敏河火山与五大连池火山带可能具有相同的岩浆来源,可能与富钾岩石圈地幔拆沉作用造成的地幔热物质上涌有关.研究区地壳厚度与波速比呈现负相关关系,暗示该地区可能发生过岩浆底侵作用.     

中国东北诺敏河火山岩石圈变形:来自剪切波分裂的证据

中国东北新生代板内火山广泛发育,其中诺敏河火山由于上地幔结构研究的匮乏,火山成因尚不明确.利用布设在诺敏河火山周围的40个流动台站所记录到的远震剪切波数据,测量得到82对各向异性参数和219个无效分裂结果.结果表明,研究区快慢波延迟时间变化范围为0.4～1.4s,平均0.78±0.21s;各向异性快波方向范围为N77°W—N18°E,绝大多数快波方向集中在N6.9°W±9.87°,平行于中生代晚期岩石圈伸展变形方向,推测由残留在岩石圈中的化石各向异性所引起.同时,在火山中心及周边部分台站,只观测到无效分裂而没有观测到有效分裂结果,可能是由于残存在岩石圈内的古老形变被上涌的热地幔物质所侵蚀.     

松辽盆地北缘的上地幔速度结构及该区火山成因探讨

中国东北是研究板内新生代火山活动及其成因的天然场所.以往的研究根据不同的壳幔速度结构,提出多种模型用以解释中国东北地区的火山活动.由于松辽盆地北缘的观测台站相对较少,导致这些模型对盆地北缘的约束较弱.我们利用近年来覆盖松辽盆地北缘的流动宽频带观测台站数据开展远震体波走时层析成像研究,获得了深达800 km的深部速度结构,在盆地北缘的火山群区域内得到如下认识：诺敏河和五大连池火山群共用一个200~300 km深处的地幔岩浆房.该地幔岩浆房内的低速异常为水平展布,未下延至地幔转换带内,并仅在该区域上地幔的局部范围内有所体现.结合前人的研究结果分析,我们认为该水平的局部低速异常可能是中生代晚期岩石圈拆沉导致的软流圈上涌热物质.     

大兴安岭北部诺敏河地区早石炭世A型花岗岩的年代学、地球化学及Hf同位素研究

大兴安岭北部诺敏河地区碱长花岗岩锆石呈自形—半自形短柱状—板状,具有结构清晰的振荡生长环带和较高的Th/U比值(1.10～2.18),指示其为典型岩浆成因锆石。LA-ICP-MS U-Pb年代学研究显示岩石形成于早石炭世杜内期(352.9±3.3 Ma)。岩石地球化学研究显示,岩石属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性岩石,富硅(SiO_2=73.25%～77.01%)、富碱(Na_2O+K_2O=7.72%～9.48%)、富铁(Fe_2O_3=2.06%～2.97%,Fe_2O_3+FeO=2.32%～3.33%),贫镁(MgO=0.08%～0.26%)。根据强烈亏损Sr、Eu、Ba、Ti、P等元素,REE分布曲线为右倾式海鸥型和明显的Eu负异常(δEu=0.26～0.31)的岩石地球化学特征,判断碱长花岗岩属于A型花岗岩。锆石~(176)Yb/~(177)Hf值为0.03778～0.133612,~(176)Lu/~(177)Hf值为0.001095～0.004155,~(176)Hf/~(177)Hf值为0.282824～0.282863。对应的锆石U-Pb年龄计算出锆石ε_(Hf)(t)=8.9～10.6,一阶段Hf模式年龄为t_(DM1)=560～658 Ma,两阶段Hf模式年龄t_(DM2 )=815～974 Ma,指示其源于新元古代源岩的部分熔融。与额尔古纳地块早石炭世A型花岗岩的对比表明,在兴蒙造山带东北部古亚洲洋盆的闭合发生在早石炭世;结合内蒙古中部地区古亚洲洋盆闭合时代为晚石炭世,表明古亚洲洋盆的闭合是东早西晚的"剪刀状"发展过程。     

大兴安岭诺敏河火山群远震P波衰减研究

板内火山活动是板内下方深部物质组成的重要视窗,而中国东北是研究板内火山的热点场所.中国东北火山活动主要沿大兴安岭及松辽盆地周缘分布,隐匿在大兴安岭内的各火山群落鲜有地球物理观测.本研究聚焦于大兴安岭北部的诺敏河火山群,利用围绕诺敏河火山布设的43个流动台站记录到的17个远震事件数据,通过时间域波形匹配法计算了300条直达P波震相的Δt*,并进一步采用贝叶斯蒙特卡洛方法反演得到了研究区的二维Δt*模型,为约束诺敏河火山地区的深部结构提供了新的观测证据.结果显示研究区高衰减区域与火山活动在空间位置上有很好的一致性.诺敏河火山与研究区北端临近小古里河火山区域均观测到高Δt*值,可能由区域下方热地幔物质上涌导致.诺敏河火山东部、科洛河火山西部区域观测到低Δt*值,与高衰减区域最大Δt*差值达约0.3±0.05 s,可能由两部分原因导致:该区域下方残留未被侵蚀的岩石圈,以及局部区域或存在的部分熔融导致的残留地幔矿物脱水.     

大兴安岭诺敏河第四纪火山岩分期:岩石学、年代学与火山地质特征

大兴安岭北段诺敏河第四纪火山24座,分布于诺敏河及其支流毕拉河和甘河支流奎勒河,火山岩分布面积约600km2。诺敏河火山岩均属于钾质系列火山岩(K2O含量2%～4%,且K2O>Na2O-2%),类似于邻区五大连池-科洛钾质火山岩,具有来自类似的富钾地幔源区。但诺敏河火山岩的K2O含量明显低于五大连池-科洛火山岩的K2O含量(一般4%～6%)。东北地区和内蒙东部处于中亚造山带东段,从古生代到新生代,多重构造-岩浆活动导致火山岩源区地球化学非均一性和火山岩的多样性。根据本文提出的火山岩K-Ar年龄(2.3～0.128Ma)及火山地质特征,可将诺敏河第四纪火山岩分为四期。早期(早更新世)火山活动主要沿诺敏河和奎勒河流域分布,火山产物多被晚期沉积物或火山产物所覆盖。中更新世保留的火山锥体及熔岩流是诺敏河第四纪火山产物的主体,表明是第四纪火山活动的高潮期。晚更新世-全新世火山活动限于毕拉河流域,典型的四方山火山和马鞍山火山是该时期火山活动的代表作,保留了较完好的火山地质地貌特征。从火山产物的时空展布,推测诺敏河第四纪火山活动有从东向西发展的趋势。     

大兴安岭诺敏河石榴石橄榄岩捕虏体的发现及其地质意义

在重力梯度带北端的大兴安岭诺敏河第四纪火山岩中发现石榴石相和尖晶石相地幔橄榄岩捕虏体,其矿物组成分别为Ol_40~55Opx_20~35Cpx_0~10Grt_5~25和Ol_45~65Opx_30~40 Cpx_0~15Sp_0~10。两种地幔相橄榄岩均以方辉橄榄岩为主,说明研究区上地幔具有难熔的特点。其高Mg^#橄榄石Fo_91~92和高Cr^#_31~47尖晶石特征与南区哈河的地幔橄榄岩特征一致。在橄榄石含量与Fo图解上,敏河橄榄岩包体落在太古代和元古代地幔区域,揭示大兴安岭地区岩石圈地幔可能保留了较多古老的残余地幔。根据石榴石橄榄岩的平衡温压条件(1114~1168℃和2.14~2.33GPa),推测来源深度为70~75km。这些数据暗示研究区具有较高的地温梯度,与中国东部新生代火山岩区的地温梯度相似。     

大兴安岭火山群区的深部速度结构及火山成因

中国东北地区新生代板内火山群广泛发育,其中大兴安岭火山群区的上地幔结构研究匮乏,火山群的演化机理尚不明确.本文收集近年来大兴安岭地区流动台站和固定台站的观测波形数据,通过波形互相关从远震事件记录中挑选出64575个P波震相走时残差,13566个S波震相走时残差,开展远震体波走时层析成像研究,获得该区上地幔的VP、VS以...     

大兴安岭北部诺敏河地幔金云母及钾质地幔熔体研究

在大兴安岭北部诺敏河第四纪钾质火山岩携带的地幔捕虏体中,发现少量金云母矿物和富钾地幔熔体。金云母颗粒大小1~5mm,呈网脉状充填在橄榄石和辉石、石榴子石等地幔矿物间隙。电子探针研究表明地幔橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和石榴石等矿物几乎不含钾质成分(K2O0.01%),而金云母矿物成分具有高钾(K2O~10%)、高钛(Ti O25.41%~7.74%)的特点,暗示区域地幔钾的富集与金云母矿物有密切关系。地幔金云母的成因往往与富钾地幔流体/熔体的交代作用有关,在地幔捕虏体矿物反应边的硅酸盐熔体(囊体)中,发现富硅、富钾的熔体,K2O 4%~8%。结合前人地幔熔体研究,认为区域地幔经历了多期、不同成分地幔熔体的富集作用,其中富钾熔体对地幔钾质成分的富集起到重要作用。诺敏钾质火山正是富钾地幔部分熔融的产物,钾质熔体成分的来源可能与俯冲再循环的壳源物质有关。