全球洋中脊系统的构造特征及其运动学意义

本文将全球洋中脊系统作为研究整体,根据洋中脊的全球分布、运动学特征及其初始形成时与泛大陆的构造几何关系,将全球现今的洋中脊系统划分为内、外支洋中脊。外支洋中脊为探索者洋中脊-太平洋洋隆-东南印度洋中脊-西北印度洋中脊,起源于泛大洋及冈瓦纳大陆内部;内支洋中脊为西南印度洋中脊-大西洋中脊-北冰洋加科尔洋中脊,起源于泛大陆内部。两者之间通过俯冲带、转换断层以及弥散性板块边界实现全球板块构造在运动上的平衡,并保持地球的球形几何形态恒定。外支洋中脊在全球板块构造上造成泛大洋缩减,并持续被太平洋取代,直接推动了环太平洋俯冲带的形成;内支洋中脊造成大西洋盆、印度洋盆中生代以来持续扩张。中生代以来,外支洋中脊和内支洋中脊共同作用引起非洲板块、印度澳大利亚板块向北运动,新特提斯洋盆关闭,形成特提斯(阿尔卑斯山-喀尔巴阡山-扎格罗斯山-喜马拉雅山)碰撞造山带,并通过洋中脊扩张平衡了相关的岩石圈缩短。     

东亚西太平洋巨型裂谷体系岩石圈与软流圈结构及动力学

笔者根据地震面波层析成像结果，对欧亚大陆及西太平洋岩石圈和软流圈速度结构进行了研究，发现东亚至西太平洋间存在一巨型低速异常带，结合构造地质学、地幔岩石学、地球化学及其他地球物理特性的研究，确认该区存在巨型裂谷体系。该巨型裂谷体系的岩石圈和软流圈三维Vs速度结构与太平洋洋中脊、大西洋洋中脊和印度洋洋中脊及其邻区的岩石圈和软流圈地震Vs速度结构十分相似，而与东太平洋边缘现代板块俯冲带的岩石圈与软流圈Vs速度结构有显著差异。在进一步论述该区动力学特征后认为，该巨型裂谷体系是中生代中晚期以来岩石圈整体主动伸展变形，大型裂陷盆地形成，岩石圈强烈拆沉减薄，以及软流圈物质上涌加热引起的。边缘海是在大陆裂谷系形成基础上发展起来的，主导扩张期为中渐新世至中中新世（32－13Ma），这些边缘海在17－15Ma后停止扩张，因而未能将所有边缘海和洋中脊联通。据此划分出4期构造变形动力学演化阶段，现今东亚至西太平洋间大陆裂谷、边缘海与沟弧体系是新生代中晚期以来，邻区各板块构造相互作用叠加的结果。     

慢速洋中脊3类大地构造单元及其热液成矿特征

<正>在全球总长为64000 km的洋中脊系统中,慢速扩张洋中脊约占其中的60%(Mark Hannington,2011)。慢速扩张洋中脊发育的热液系统相对稳定,往往较易形成大规模的硫化物矿床(Fouquet,1997;Hannington et al.,2005),据估算,大约有85%的洋中脊硫化物资源集中发育在慢速扩张洋中脊(Mark Hannington,2011)。然而,慢速扩张洋中脊各个脊段之间构造-岩浆作     

南大西洋脊多金属硫化物热液区的预测与发现

大西洋中脊属于慢速扩张洋中脊,最北端到达87°N,距离北极仅333km,最南端延伸到54°S的布韦岛,占到全球洋中脊总长度的40%。随着北大西洋TAG(26°N)热液区的发现及较大硫化物资源量的证实,大西洋慢速扩张脊成为全球海底热液硫化物调查与研究的重点地区。俄罗斯、     

长江中下游构造带成因与燕山期的大洋俯冲

位于扬子克拉通内部的长江中下游构造带是一个特别的岩石圈构造带,它的成因一直是个谜。前人认为这与晚侏罗世伊佐奈琦洋向亚欧大陆的俯冲有关,但是为什么伊佐奈琦洋俯冲只在长江中下游构造带局部形成深入内陆的铁铜和多金属成矿带？为了解这个问题,必须从华南地区的地球物理数据来分析研究区的岩石圈和软流圈的属性特征,并进行类似构造的全球对比。根据地球物理调查结果可知,长江中下游构造带的地壳主要体现地堑的特征;岩石圈呈现低S波速与高密度,此类浅地幔动力学构造系统与洋中脊向大陆的俯冲模式接近。根据太平洋区域侏罗纪—白垩纪大洋磁异常条带与古地磁研究可以推测,长江中下游构造带与铁铜多金属成矿带的形成原因,应该是伊佐奈琦洋的洋中脊与洋脊三叉连向下扬子克拉通地幔的俯冲。当然,证明这个推测还需要更多的调查数据。     

长江中下游构造带成因与燕山期的大洋俯冲

位于扬子克拉通内部的长江中下游构造带是一个特别的岩石圈构造带,它的成因一直是个谜。前人认为这与晚侏罗世伊佐奈琦洋向亚欧大陆的俯冲有关,但是为什么伊佐奈琦洋俯冲只在长江中下游构造带局部形成深入内陆的铁铜和多金属成矿带?为了解这个问题,必须从华南地区的地球物理数据来分析研究区的岩石圈和软流圈的属性特征,并进行类似构造的全球对比。根据地球物理调查结果可知,长江中下游构造带的地壳主要体现地堑的特征;岩石圈呈现低S波速与高密度,此类浅地幔动力学构造系统与洋中脊向大陆的俯冲模式接近。根据太平洋区域侏罗纪—白垩纪大洋磁异常条带与古地磁研究可以推测,长江中下游构造带与铁铜多金属成矿带的形成原因,应该是伊佐奈琦洋的洋中脊与洋脊三叉连向下扬子克拉通地幔的俯冲。当然,证明这个推测还需要更多的调查数据。     

西南印度洋构造地貌与构造过程

本文基于海底水深数据,制定了西南印度洋超慢速扩张脊新的海底构造地貌划分原则,将西南印度洋划分为7级构造地貌单元;并以该洋中脊中段的Discovery II和Gallieni转换断层之间及其邻区的海底构造地貌特征为依据,将其与该区断裂演化、分段性、分段拓展机制、中央裂谷形成过程、脊–柱相互作用和洋中脊跃迁进行综合分析。结果表明,该区洋中脊可以划分为4个三级构造地貌单元(即洋中脊的一级分段),从西向东被Andrew Bain和Prince Edwards、Discovery II以及Gallieni转换断层依次分割,分别反映为强热点–洋中脊相互作用的扩张脊、弱热点–洋中脊相互作用的扩张脊和正常超慢速扩张脊的地貌类型。每个三级分段可进一步划分为3~4个四级分段,本文仅侧重Discovery II和Gallieni转换断层间洋中脊四到七级的4个级别分段划分(即洋中脊的四级构造地貌单元再划分为3级)。其中,第七级构造地貌单元分别为侧列式裂谷(剪切带)、雁列式裂谷、横断层带等构造分割。该段洋中脊先后受Marion、Crozet、Madagascar等热点或海台的影响,经历了3次洋中脊跃迁,时间大致分别为80 Ma,60 Ma和40 Ma,该过程与冈瓦纳大陆裂解以来的大洋演化有关。最后,本文详细分析了20 Ma以来的西南印度洋洋中脊轴部的周期性拉分式断陷、多米诺式箕状断陷、地堑式断陷和海洋核杂岩等构造过程。     

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。     

对称与非对称扩张洋脊玄武岩地球化学特征与岩浆过程:以慢速扩张卡尔斯伯格脊为例

<正>慢速扩张洋脊占全球洋中脊扩张系统的80%(Murton and Rona,2015),在全球洋中脊系统研究中具有重要的意义。西北印度洋卡尔斯伯格脊南起2°S,以NW-SE向趋势延伸至10°N,洋脊的扩张速率为24.6~34.4 mm/a,属于典型的慢速扩张洋脊(Ray et al.,2013)。地形分析发现,其对称扩张洋脊段具有较窄的对称V形脊轴裂谷,发育脊轴新火山脊,扩张方向与脊轴的走向垂直;非对称扩张洋脊     

慢速—超慢速扩张西南印度洋中脊研究进展

西南印度洋中脊具有慢速—超慢速扩张速率和斜向扩张的特征,是全球洋中脊系统研究的热点之一,也是研究海底构造环境、热液活动、地幔深部过程及其动力学机制的重要区域。在前人工作的基础上较为详细地介绍了西南印度洋中脊的研究历史、地形划分、扩张速率及其构造特征,归纳了西南印度洋中脊热液活动及岩石地球化学特征,探讨了超慢速扩张洋脊和超镁铁质岩系热液系统的特殊性,并认为超慢速扩张洋脊广泛暴露的地幔岩及其蛇纹石化作用、超镁铁质岩系热液系统以及热液硫化物成矿作用是西南印度洋中脊今后研究的重要内容。     

弧后盆地玄武岩(BABB)数据挖掘:与MORB及IAB的对比

弧后盆地玄武岩(BABB)全球分布有限,与板块俯冲有关,位于岛弧外侧,规模小,寿命短,现代BABB主要分布于西太平洋。通常认为,BABB地球化学成分变化较大,包括正常洋中脊玄武岩(N-MORB)、富集洋中脊玄武岩(E-MORB)、岛弧玄武岩(IAB)及少量洋岛玄武岩(OIB)组分。在玄武岩构造判别图中,BABB大多在洋中脊玄武岩(MORB)范围内,说明BABB类似MORB。新的全球MORB数据研究表明,MORB包含了从MORB到OIB及IAB的组分,而BABB相对于MORB更富集Cs,Rb,U,Ba,Th和Pb等不相容元素,有明显的Nb-Ta负异常,表明BABB兼具MORB和IAB的地球化学特征,是俯冲流体及沉积物参与其岩浆作用过程所致,大多是在湿的条件下部分熔融形成的。弧后盆地可分为初始弧后盆地和成熟弧后盆地,前者玄武岩具有明显的岛弧玄武岩的地球化学特征,而后者玄武岩更接近MORB的特征。     

多波束测深技术在洋中脊构造地貌解译中的应用

多波束测深技术在国际上是海洋科学研究、海底资源开发和海洋工程建设中的重要技术手段。基于对国内外多波束 地形数据的广泛调研,对洋中脊附近洋底构造地貌形态进行分析研究。文中利用不同扩张速率洋中脊附近的50 m分辨率的多 波束地形数据,基于数字地形空间分析方法,利用不同滑动窗口和阈值自动识别来提取洋中脊附近地形面的最大、最小曲率 以及坡度,并以此对洋中脊进行构造解译。对中大西洋洋中脊和东太平洋洋隆两个实验结果的定量分析表明,基于地形曲面 曲率和坡度的洋中脊构造解译方法是有效且可行的,其结果为洋中脊构造样式解译提供重要参考。但是相比之下,     

洋中脊热液系统中的锇及其同位素

洋中脊热液系统是将相对富集在深部的Os运移到海底表面的重要媒介,同时该过程也是全球Os循环的重要组成部分.在归纳总结洋中脊热液系统各物源组分和产物中Os的化学形态、含量及其同位素组成特征的基础上,探讨了Os在洋中脊热液活动各阶段中的分布演化规律及物源贡献特征.在缺乏沉积物覆盖的洋中脊区域,热液系统中的Os及其同位素组成特征主要受控于海水和不同构造环境下洋壳组分特征的差异以及这两种物源组分混合比例的不同.经历了海底之下的水岩反应后,围岩会将下渗海水中的部分放射性成因Os固定,而将自身富集的非放射性成因Os释放进入热液流体中.堆积在海底之上的各种热液产物中的Os大多来自海水,而海底之下的热液产物则因为海水下渗深度以及海水与热液流体混合程度的差异而体现出宽泛的Os含量和187Os/188Os比值变化范围.      

大洋橄榄岩岩石学和地球化学研究的前沿信息

大洋橄榄岩和洋中脊玄武岩是地幔熔融和熔体萃取过程中的互补产物 ,地幔熔融和熔体萃取过程形成洋壳 ,因此大洋橄榄岩和洋中脊玄武岩的研究可提供这一过程的独立信息。通过大洋橄榄岩和洋中脊玄武岩的岩石学与地球化学研究 ,特别是痕量元素在熔融和熔体演化过程中地球化学行为的研究 ,对定量描述洋中脊下地幔熔融动力学和认识化学地球动力学模式是十分重要的。目前 ,大洋橄榄岩的研究 ,已成为岩石学研究的前沿领域之一。     

全球中、新生代大地构造特征及其演化框架——《全球中、新生代大地构造图》编图研究进展

全球中、新生代大地构造编图是全球构造理论研究的基础和切入点,本文介绍了该图编制思路与方法、数据来源和大地构造区划,并以地球圈层构造为主线,讨论了全球中生代以来水平构造和全球垂向圈层之间的衔接关系,认为大洋中脊和环太平洋边缘俯冲带通过印度洋、北冰洋、特提斯构造域以及南极洲板块发生构造衔接和转换。南极洲板块周缘被洋中脊环绕,并衔接了全球洋中脊在地球南部的离散运动。结合构造赤道理论,分析了全球不同构造背景下的构造单元之间的关系,认为构造赤道是中生代以来全球构造体制大规模调整的产物。在此基础上,从泛大陆裂解,洋陆关系的角度探讨了中、新生代的全球构造演化。     

洋中脊拆离断层与洋底核杂岩的发育对扩张中心迁移的影响研究

洋中脊拆离断层和洋底核杂岩（OCC）发育于慢速-超慢速扩张洋中脊中央裂谷边界,常伴随不对称的洋底扩张方式,其形成与演化起源于洋中脊中央裂谷间歇性的岩浆作用循环。拆离断层的规模和位置会随其自身演化而变化,并影响到洋中脊扩张中心的位置变化。依据洋中脊扩张中心位置的离轴迁移规律,本文将拆离断层和洋底核杂岩的演化过程划分为6个阶段,并参照洋中脊拆离断层和洋底核杂岩演化阶段的划分,将全球27处拆离断层进行分类。现今全球洋中脊拆离断层多属于非活动性拆离断层,位于阶段VI（如Logachev Massif拆离断层和Kane Megamullion拆离断层）;但部分拆离断层仍在活动,即属于发展期和成熟期（阶段III/IV,如MAR, 13°19′N拆离断层和MtDent拆离断层）,以及衰亡期（阶段V,如MAR, 13°30′N拆离断层和Atlantis Massif拆离断层）。在洋中脊拆离断层和洋底核杂岩形成-演化-衰亡-再次形成的循环过程中,中央裂谷的岩浆作用发生周期性循环,洋中脊扩张中心亦发生新生火山岩区中线-拆离断层终止线-重新活动的新生火山岩区中线的位置变化,并先后产生离轴和向轴的位移。     

西南印度洋洋盆演化和岩浆地球化学印迹

西南印度洋中脊(SWIR)平均扩张速率约为14 mm/yr,是全球洋中脊系统的重要组成端元,因其具有慢速-超慢速扩张特征,引起全球科学家的广泛关注.基于前人对SWIR的综合研究成果,从构造和岩浆作用两个角度出发,系统地回顾了 SWIR的形成和演化历史,探讨了岩浆的分布特征和地幔不均一性成因.SWIR的形成始于冈瓦纳大陆...     

慢速-超慢速扩张洋中脊热液活动及其机理

海底热液系统是地球热量平衡的重要组成,也是地球化学循环和成矿作用发生的主要场所,与洋中脊系统在空间上具有很强的联系.慢速-超慢速扩张洋中脊中确认的活跃热液喷口数量约占全球总数量的三分之一,查明热液发育位置及发育岩性与岩浆-构造活动的耦合关系,对于研究海底热液活动演化过程和海底找矿具有很好的指示意义.本文将全球慢速-超慢速扩张洋中脊中已确认的活跃热液活动进行统计分类,其中受岩浆活动控制的热液活动有29处,而受构造活动控制的热液活动有15处,相对于快速-中速扩张洋中脊显示出较强的构造相关性.研究发现,岩浆作用控制下的热液活动集中在洋中脊轴部中央裂谷内,而构造主控型热液活动常发育在非转换不连续间断和拆离断层系统内.随着大洋核杂岩成熟,热液活动位置向着离轴方向迁移,并且热液类型由高温"黑烟囱"型向低温弥散流型转变.     

南大西洋慢速洋中脊与地幔柱相互作用研究进展与展望

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同程度的影响。研究显示,大西洋的形成演化与地幔柱作用之间具有密切联系,尤其在南大西洋的裂解、打开演化过程中,南大西洋中脊系统始终与其周围地幔柱(如圣赫勒拿、阿森松、特里斯坦、高夫、发现等地幔柱)之间具有不同程度的相互作用关系,导致沿脊出露玄武岩在地球化学组成上呈现出明显的不均一性特征。本文在系统性总结脊-柱相互作用研究现状与南大西洋地区地质构造演化特征的基础上,详细阐述了南大西洋中脊13.2°S～24.2°S地区玄武岩的岩石地球化学特征;揭示了南大西洋中脊研究区的岩浆演化、地幔源区性质;指示出圣赫勒拿地幔柱物质向南大西洋中脊系统传播的主要方向;圈定了圣赫勒拿地幔柱对南大西洋中脊系统地幔源区性质在沿脊方向的影响范围(14.2°S～20.4°S);同时推测了南大西洋中脊系统与圣赫勒拿地幔柱之间受地幔柱影响的软流圈地幔物质在大洋岩石圈底部的空间展布。最后本文提出了关于南大西洋...     

洋中脊俯冲与中国东部中生代地质事件

洋底扩张与俯冲带的交叉是令人感兴趣的主题[1],最早始于对美国西部造山作用的研究[2],然后洋中脊-海沟相互作用就成了一个热门话题.其中一个关键问题是俯冲过程中洋盆的消耗通常把洋底扩张中的洋中脊带向深海沟,即洋中脊俯冲.