关于弧后扩张机制的新看法

为了探讨弧后扩张的内在机制，计算得出了一些弧后扩张背景下板舌参数及边缘海资料的特征，综合古地磁、地热、重力、地震等信息，认为弧后扩张可能与板舌舌端地质行为有关，具体形成机制可能是：可能已经发生正断的板舌舌端发生熔融分异，低密度部分上升膨胀，高密度部分下沉，在合适条件下形成物质对流环，导致弧后扩张。这种模式可以更好地解释弧后扩张的可能发生过程和演化旋回，还为解释多岛海的形成提供了一个可能的思路。     

弧后盆地玄武岩的成分变化及其成因

弧后盆地玄武岩(BABB)是弧后盆地扩张过程中岩浆作用的主要产物,其地球化学组成是认识弧后盆地演化的关键。现今弧后盆地主要集中在西太平洋地区。本文总结了该地区弧后盆地玄武岩的元素地球化学和同位素组成特征。总体而言,相对于开阔大洋洋中脊玄武岩(MORB),弧后盆地玄武岩的主量元素成分变化范围很大,在Al_2O_3-Mg O、Ti O_2-Mg O相关图上偏离了MORB的演化趋势,在Mg O相同的情况下表现出更高的Al_2O_3含量和更低的Ti O_2含量。弧后盆地玄武岩的微量元素特征一般介于MORB和弧玄武岩之间。一方面,它们与MORB一样在中、重稀土元素之间没有明显分馏;另一方面,与弧玄武岩一样富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、K,具有Pb的正异常和Nb、Ta的负异常等。其中,劳海盆、日本海海盆和冲绳海槽有部分样品具有Nb、Ta的正异常,表现出类似于E-MORB的微量元素特征。西太平洋地区弧后盆地玄武岩的Sr-Nd-Pb同位素组成变化范围较大,相对于MORB,其富集组分更常见,总体介于亏损地幔端元(DMM)、1型富集地幔(EM1)和2型富集地幔(EM2)三者之间。不同基底属性(大陆基底和大洋基底)和不同阶段的弧后盆地玄武岩的地球化学组成也有明显区别。弧后盆地玄武岩地球化学成分上的多样性主要受控于源区(地幔楔)的物质组成、熔融程度和岩浆上升过程中的变化等因素。地幔源区的不均一性主要体现在地幔楔自身的化学性质和俯冲板片的物质贡献差异。部分弧后盆地玄武岩具有异常高的地幔潜能温度、高的3He/4He比值以及E-MORB型的微量元素特征,说明其地幔源区还可能受到了地幔柱的影响。地幔潜能温度越高,俯冲流体贡献越多,地幔楔的熔融程度越大。此外,岩浆上升过程中发生的地壳混染、岩石圈中的熔体-岩石反应以及矿物的结晶分离都会改造岩浆的成分。     

对弧后扩张作用的探讨

俯冲之后的大洋板块继续向陆运动,导致大陆地壳和上地幔内部各圈层在深部发生多层次的水平剪切,引起弧后宽达几千公里地区的裂陷扩张,并形成盆地。其形成的盆地平行于俯冲带。弧后扩张作用的强度和存在与否,取决于仰、俯冲板块双方运动速度矢量的组合类型。离散型产生扩张,聚敛型则以挤压为主。     

论西太平洋活动大陆边缘中—新生代弧后盆地的分类和演化

文章以地球动力学和全球构造观点来探讨西太平洋活动大陆边缘中－新生代弧后盆地的基本特征、形成机制、大地构造学涵义和油气藏分布规律。根据现代地质学、地球物理学和岩石地球化学多学科的综合分析,将弧后盆地划分为五种成因类型：（１）弧后硅铝层上裂陷盆地;（２）弧后前陆盆地;（３）边缘海盆地;（４）弧间盆地;（５）弧后拉分盆地。此外,还讨论了近年来弧后盆地构造研究的新进展。     

西太平洋帕里西维拉海盆不对称性发育特征及其成因

西太平洋帕里西维拉海盆是伊豆-小笠原-马里亚纳"沟-弧-盆"体系下众多弧后扩张盆地中最大的一个,地质、地球物理资料显示该海盆具有明显的不对称发育特征,但长期以来对其成因缺乏系统研究。本文深入分析了帕里西维拉海盆东西两侧的几何形态、地形地貌、沉积特征与地球物理特征,以及盆地南端东翼的缺失和西翼明显的弯曲构造特征,并结合海盆区域板块运动机制研究认为：盆地不对称性发育特征的成因主要在于盆地的构造发育背景、盆地两侧构造活动与沉积环境的差异,盆地东西两侧的不对称发育主要受盆地发育过程中两侧的构造过程与沉积环境控制;盆地南端东翼的缺失和西翼的弯曲构造更多地受到东侧加洛林板块特别是加洛林脊俯冲作用的影响。     

西太平洋弧后地区新生代构造迁移的深部地震证据

为了研究西太平洋弧后边缘海盆地的深部构造特征,于2015年在东海琉球岛弧弧后地区布设了一条穿过东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带、南冲绳海槽地区和琉球岛弧的主动源广角反射/折射深部地震剖面.利用走时正演和反演的方法得到的二维速度结构模型展现了西太平洋边缘弧后地区莫霍面的深度由东海陆架地区的大于30 km显著抬升至南冲绳海槽轴部的约16 km,地壳高度拉张减薄,并存在一系列显著的不连续下地壳高速体,速度达6.8~7.3 km/s,这是地幔上涌的显著表现.模型从深部结构角度展现了新生代以来西太平洋弧后盆地扩张中心的变迁,证实了西太平洋洋陆过渡带内深部上涌的软流圈在弧后拉张过程中不断地向洋跃迁,形成自西向东的构造迁移,并带动岩石圈进行幕式伸展,认为新生代向洋变新的构造迁移是太平洋俯冲带后撤引起的一系列弧后深-浅部地球动力效应.      

西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动及成矿作用

岛弧-弧后盆地是海底热液硫化物发育的重要环境。本文总结了近几十年对西太平洋地区岛弧-弧后盆地热液活动调查及研究的成果,阐述了岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、构造环境、热液喷口水深和流体温度变化关系、相分离过程以及热液硫化物的金属元素组成特征,分析了成矿元素富集规律和控矿因素。研究认为,随着岛弧-弧后盆地热液喷口所处水深的增加,其最高喷口流体温度也相应增加,这与相分离过程有关;岛弧-弧后盆地热液硫化物与洋中脊硫化物不同,以Fe-Zn-Pb型硫化物为主,显著富集Zn、Pb、Au、Ag等金属元素;热液成矿作用主要受到岛弧及弧后扩张处的岩浆作用、相分离、基岩、弧后扩张速率、沉积物盖层等5类因素的制约。     

额尔古纳地块中生代火山岩盆地基底构造特征:来自灵泉盆地的启示

灵泉盆地布格重力异常特征表明灵泉盆地两侧重力低异常区主要为侏罗-白垩系断陷区,中部主要为基底隆起区.对布格重力异常进行向上延拓处理,结果发现深部地质体具有"东、西深,中间浅"分布特征;剩余重力异常也说明中部局部重力高主要反映基底隆起,东部和西部局部重力低主要反映侏罗-白垩系断陷.灵泉盆地基底断裂早期以北东向为主,晚期发育北西向断裂,区内还有早期近南北向和东西向断裂存在.将灵泉盆地构造单元划分为西部断陷区、中部隆起区和东部断陷区之后发现,灵泉盆地实际上是个相对隆起而不是断陷盆地,这是盆地发生构造反转作用的结果,额尔古纳地块上的其他中生代火山岩盆地普遍具有这种模式,额尔古纳地块中生代盆地基底总体上具有"南深北浅"的特点.      

峨眉山玄武岩是弧后扩张的产物吗?

本文对峨眉山玄武岩产于弧后扩张环境的论点提出了质疑。主要论据是:(1)近年来的调查表明,与此相关的金沙江—哀牢山俯冲带(及甘孜—理塘俯冲带)在海西—印支期是向西而非向东消减的;(2)从峨眉山玄武岩的主要和微量元素成分中未探查出可靠的来自消减带的组分;(3)古地磁的观测结果说明,晚二叠世扬子地块位于南半球很靠近赤道的低纬地区,此后扬子地块即迅速向北漂移;(4)世界上绝大多数大陆溢流玄武岩的形成与消减过程无关。因此,作者认为,峨眉山玄武岩的成因与消减作用无明显关系,它的喷发很可能是由于古生代末扬子地块西缘及邻区的地幔区域性上涌,从而导致了有关陆块的破裂和分离。     

右江三叠纪弧后盆地沉积特征及盆地演化

早二叠世后由干软防海槽褶皱成山及金沙江—哀牢山俯冲消减带的形成，使右江地区东部软防褶皱带前缘形成前陆盆地，广大西部滇黔桂地区形成弧后边缘海盆地．弧后盆地经历晚二叠世—早三叠世扩张裂陷，有较强火山活动，以基性熔岩流及安山质火山碎悄流沉积，具有初始洋壳化性质；中三叠世强烈蚴陷，以陆源碎屑浊流沉积为主，中三叠世末广大地区回返褶皱成山，盆地向西推移，晚三叠世形成狭窄的北东向萎缩坳陷盆地，卡尼期末充填隆起，盆地关闭。右江弧后盆地的关闭经历了突变式回返褶皱和渐变隆起上升两种不同的构造作用．     

从东海石油地质重要进展看西太平洋大陆边缘新生代盆地的构造演化--一种海沟向洋后退的残余弧后盆地演化模式

东海盆地石油地质研究在近二十年里主要取得五方面的进展：证明了盆地是由一组大陆边缘新生界由西向东逐个变新的“盆地群体”组成,建立了陆架地区以组为单位的整个新生代地层单元,详细划分了西湖凹陷的内部地质结构,认定了煤和煤系沉积是东海陆架区的主力油气源岩,通过大量钻井验证了盆地中三类不同成因的圈闭。从环西太平洋盆地形成的地球动力学背景看,西太平洋是一个自北而南的沟-弧-盆(陆缘海)系统;大体以台湾海峡为界,东海盆地是一个由转换或被动边缘演化而来的聚敛边缘,而南海属于由活动或聚敛边缘转化而来的被动边缘。东海盆地与菲律宾海盆地具有相似的时空演化特征,由此论证了东海新生代盆地属于残余弧后向洋后退盆地。     

从东海石油地质重要进展看西太平洋大陆边缘新生代盆地的构造演化——一种海沟向洋后退的残余弧后盆地演化模式

东海盆地石油地质研究在近二十年里主要取得五方面的进展:证明了盆地是由一组大陆边缘新生界由西向东逐个变新的“盆地群体“组成,建立了陆架地区以组为单位的整个新生代地层单元,详细划分了西湖凹陷的内部地质结构,认定了煤和煤系沉积是东海陆架区的主力油气源岩,通过大量钻井验证了盆地中三类不同成因的圈闭.从环西太平洋盆地形成的地球动力学背景看,西太平洋是一个自北而南的沟-弧-盆(陆缘海)系统;大体以台湾海峡为界,东海盆地是一个由转换或被动边缘演化而来的聚敛边缘,而南海属于由活动或聚敛边缘转化而来的被动边缘.东海盆地与菲律宾海盆地具有相似的时空演化特征,由此论证了东海新生代盆地属于残余弧后向洋后退盆地.     

弧后盆地的形成机制及沉积特征

弧后盆地的形成机制及沉积特征匡立春，王东坡（能源地质系）（能源地质研究所）现今分布在环西太平洋大陆边缘的海沟－岛弧－弧后盆地系是世界上最引人注目的构造框架。尤其是弧后盆地的成因与沉积物充填式样之间的关系普遍受到重视。自Ｋａｒｉｇ（１９７１），Ｐａｃｈ...     

阿拉善地块早古生代岩浆作用成因及构造意义

阿拉善地块早古生代岩浆作用的成因研究,对理解阿拉善地块与古亚洲洋相互作用过程至关重要。本文在阿拉善地块中部新识别出一中志留世花岗岩体（噶顺花岗岩）,其锆石U-Pb年龄为432Ma,以高Sr低Y为特征,属弱过铝质、中钾-高钾钙碱性花岗岩,ε_Hf（t）=-8.8~-19.4,形成于古老下地壳岩石的部分熔融。本文同时总结了阿拉善地块其他晚奥陶世-早泥盆世岩浆岩的成分特征,发现阿拉善地块早古生代岩浆岩在成因上可分为两类：类型Ⅰ,侵位于晚奥陶世-早中志留世,为典型幔源弧岩浆岩,形成于俯冲流体交代地幔楔的部分熔融;类型Ⅱ,侵位于中晚志留世-早泥盆世,普遍高Sr低Y,形成于古老中基性地壳岩石的部分熔融。纵观阿拉善地块整个早古生代的岩浆作用,在晚奥陶世-早中志留世→中晚志留世-早泥盆世→中晚泥盆世期间,阿拉善地块的岩浆作用从幔源弧岩浆岩过渡到壳源高Sr低Y型花岗岩再到岩浆作用逐渐消失,反映了阿拉善地块陆缘弧从相对伸展环境向挤压弧的转变。这一岩浆作用演化记录了区域构造作用从典型洋陆俯冲到俯冲作用逐渐减弱（直至停止）或者俯冲角度（从陡俯冲向平俯冲）的转变过程;总体上,阿拉善地块早古生代处于越来越挤压的动力学背景之中。

     

东海陆架盆地类型及其形成的动力学环境

东海陆架盆地位于欧亚板块东南缘,处于华南陆块(包括西部的扬子地块和东部的华夏地块)之上.其基底是华夏地块在东海陆架的延伸,也是西太平洋大陆边缘构造域的重要组成部分.从全球板块构造格局分析,东海陆架盆地处于西太平洋三角带区域,是印度-澳大利亚板块和太平洋板块与欧亚板块巨型汇聚的地带,也是全球汇聚中心,其东西两侧分别与特提斯和西太平洋构造域演化息息相关.总体来说,东海陆架盆地是“欧亚板块与太平洋板块之间的碰撞、俯冲、弧后扩张,印度-澳大利亚板块与欧亚板块之间的汇聚、碰撞、楔入的远程效应,以及地球深部动力学作用”共同叠加、复合作用形成的弧后盆地.其形成机制符合被动扩张模式,向东的地幔流和软流圈下降流是导致弧后扩张的主要地球深部动力来源.     

东天山觉罗塔格构造带石炭纪弧后盆地:来自基性火山岩的证据

中亚造山带西南缘东天山觉罗塔格造山带广泛发育石炭纪火山岩,这些石炭纪火山岩的成因和构造历史一直是该区域地质问题争论的焦点.通过对东天山觉罗塔格造山带石炭纪基性火山岩详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd同位素研究,获得了如下认识:（1）东天山觉罗塔格造山带石炭纪基性火山岩分为两期爆发,早期爆发时间为336 Ma,晚期爆发时间为320 Ma.早期336 Ma基性火山岩由玄武岩、玄武安山岩及同成分的火山碎屑岩组成,显示出弧火山岩属性;晚期320 Ma基性火山岩主要由玄武岩和玄武安山岩组成,包括Ⅰ型火山岩和Ⅱ型火山岩,Ⅰ型显示出大洋中脊玄武岩属性,Ⅱ型显示出弧玄武岩特征.（2）石炭纪基性火山岩中发现的大量捕获锆石（371~3 106 Ma）年龄谱系与中天山地块显示为相似的特征,表明它们在石炭纪之前可能同属一个板块,也指示早古生代地壳可能参与了成岩过程.（3）该区域石炭纪火山岩与现今存在的Okinawa Trough和Mariana Trough弧后盆地玄武岩（BABB）很相似,从弧玄武岩向洋中脊玄武岩的演变,反映了石炭纪中天山北部弧后盆地的发展.因此推断早石炭世火山岩为弧后盆地初始裂开阶段的产物,而晚石炭世火山岩为弧后盆地弧后扩张阶段的产物.早石炭世晚期的初始裂开和晚石炭世早期的弧后扩张表明天山洋的俯冲最终结束于晚石炭世末期,包括主大洋和弧后盆地最终关闭,而最终关闭的位置很可能位于中天山以南.      

从东海石油地质重要进展看西太平洋大陆边缘新生代盆地的构造演化——一种海沟向洋后退的残余弧后盆地演化模式

东海盆地石油地质研究在近二十年里主要取得五方面的进展 :证明了盆地是由一组大陆边缘新生界由西向东逐个变新的“盆地群体”组成 ,建立了陆架地区以组为单位的整个新生代地层单元 ,详细划分了西湖凹陷的内部地质结构 ,认定了煤和煤系沉积是东海陆架区的主力油气源岩 ,通过大量钻井验证了盆地中三类不同成因的圈闭。从环西太平洋盆地形成的地球动力学背景看 ,西太平洋是一个自北而南的沟—弧—盆 (陆缘海 )系统 ;大体以台湾海峡为界 ,东海盆地是一个由转换或被动边缘演化而来的聚敛边缘 ,而南海属于由活动或聚敛边缘转化而来的被动边缘。东海盆地与菲律宾海盆地具有相似的时空演化特征 ,由此论证了东海新生代盆地属于残余弧后向洋后退盆地     

皖南浅变质岩区的构造演化及矿产分布规律

皖南浅变质岩地区由四个不同构造单元拼合而成。中元古早期皖南为一古岛弧;约1000Ma前,华南板块沿江山-绍兴一带俯冲,是岛弧向扬子板块增生;约900Ma前左右,皖南沿祁门-三阳坑一带产生弧后扩张盆地;而850Ma前,华夏古陆沿江山-绍兴一带与扬子板块对接拼合,弧后盆地被动俯冲结束,标志增生的完成,同时深部发生重熔,形成初生陆壳改造型(S型)花岗岩类侵入体,如休宁、许村、歙县等岩体;约780Ma,华南洋壳的俯冲使洋盆逐渐缩小,华南板块和扬子板块发生碰撞,以至祁门-三阳海盆关闭,形成祁门-三阳坑陆壳碰撞地缝合线。这时期的碰撞挤压,使初生陆壳重熔形成板内改造型灵山、莲花山和白际山侵入岩体,最终形成白际岭火山岩推覆席,标志皖南构造格局形成。这些构造演化既奠定了本区的构造格局,又控制着该区的矿产分布。本区主要矿种的成矿期为晋宁期和燕山期,中生代的成矿作用是在晋宁期变质基底上局部演化的结果,即中生代的矿产分布仍反映了基底格局对区域成矿的控制。     

马里亚纳俯冲系统的构造特征

西太平洋马里亚纳俯冲带具有典型的"沟-弧-盆"体系,是由太平洋板块向西俯冲到菲律宾海板块之下形成的洋-洋俯冲带。前人研究成果为理解该区上覆板块地壳结构、弧前蛇纹岩化过程、岛弧及弧后岩浆作用、俯冲板块形态及其相关俯冲动力学过程提供了良好的约束。本文对马里亚纳地区现有研究成果,特别是构造研究内容,进行了总结,发现马里亚纳俯冲带的三维精细构造特征并没有得到很好的厘定,导致马里亚纳弧后扩张的动力学机制存在较大争议。这主要是因为缺乏观测数据以及反演方法的局限性。为此,未来围绕马里亚纳俯冲带的构造特征研究,应首先开展长期系统的海底观测。