云南腾冲全新世火山源区性质及其岩浆演化

在对腾冲火山区进行野外考察的基础上,重点对区内3座全新世火山(黑空山、打莺山和马鞍山)的岩石学及地球化学特征、岩浆源区性质及其演化进行研究。对主量元素和微量元素研究表明,这套岩石属于高钾钙碱性系列,包括粗面玄武岩、玄武粗安岩、粗面安山岩和英安岩,从基性岩到酸性岩都有分布。这套火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb-Ta-Ti不相容元素,具有岛弧火山岩特征。通过微量数据模拟认为,腾冲全新世火山岩为石榴石相地幔橄榄岩在低压条件下大比例部分熔融的产物。源区富钾矿物为金云母,不含角闪石。腾冲及其邻区新生代以来的火山喷发主要受盆地内断裂控制,不受板块俯冲或者火山弧作用的控制。其活动产物为板内火山岩,表现出的岛弧火山岩特征是由于地幔源区受到古洋壳的俯冲板片的富集作用,富集作用发生在部分熔融作用之前。富集地幔部分熔融形成的富钾岩浆沿断裂上升进入地壳形成岩浆房,在岩浆房阶段经历了分离结晶作用和地壳混染作用,有钛铁氧化物、磷灰石、橄榄石、单斜辉石和斜长石的结晶分离。     

东部油气区天然气中幔源挥发份的地球化学——Ⅱ.幔源挥发份中的氦、氩及碳化合物

讨论了壳源及幔源氦、氩同位素组成特征的“横人字型”模式、二氧化碳丰度分布、同位素组成及其成藏和80年代以来地学研究热点之一的幔源甲烷等有关问题。     

滇西地区壳幔解耦与腾冲火山区岩浆活动的深部构造研究

根据青藏东部边缘的深部地球物理资料,分析了滇西地区壳幔耦合和腾冲火山区岩浆活动的深部构造特征,确认了地幔各向异性与上地幔速度结构(包括P波速度和S波速度)的内在联系,指出产生这一结果的原因与以腾冲火山区为中心的地幔热物质上涌有关:上地幔顶部平均温度升高导致介质强度降低,在印支块体的侧向挤压或印缅块体的向东俯冲作用下发生韧性变形,造成滇西地区地幔各向异性的快波方向与青藏东部地壳块体的旋转方向不一致.此外,鉴于中下地壳低速层的横向非均匀性,估计韧性流动并非贯通青藏高原的东部边缘,而是被不同的构造块体和边界断裂限定在局部地区.总体而言,滇西地区下地壳的地震波速度和电阻率偏低,具备发生韧性变形的构造条件.作为地壳和上地幔之间的解耦层,它使得青藏东部地壳块体旋转产生的构造应力未能传输至上地幔.腾冲火山区的地壳结构与不同时期的岩浆活动有关,火山区东侧的高速结构代表了上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留物质,火山区西侧的低速结构反映了更新世以来持续至今的岩浆活动,壳内岩浆源主要分布在10～20km的深度范围内,横向尺度约为15～20km,有可能通过地壳深部的断裂与上地幔岩浆源区相连,估计腾冲火山区下方的岩浆活动将持续进行.     

东部油气区天然气中幔源挥发份的地球化学——Ⅰ.氦资源的新类型:沉积壳层幔源氦的工业储集

讨论了世界首例幔源氦在沉积壳层的工业储集.通常氦资源均由沉积壳层中铀、钍的α衰变形成的~4He经储聚而形成工业氦气藏,因而具有很低的~3He/~4He值,一般在10~(-8)量级.中国东部油气区的一些气井,氦的浓度达到或超过了0.05%～0.1%,如松辽盆地的万金塔气田、苏北盆地的黄桥气田和三水盆地的一批气井,从而构成了工业氦气井(藏).研究表明,其~3He/~4He值达(3.7～7.2)×10~(-6)的量级,即在这些气井氦的总浓度中幔源氦的贡献达33.5%～65.4%.这样,就形成了壳-幔二元复合或以幔源为主的氦气藏,成为氦资源的一种新的类型,其成藏主要与超壳深断裂分布区相关.     

长白山天池火山地热区逸出气体的物质来源

根据天池火山地热区逸出气体的化学成分和稳定同位素组成,讨论了这些气体的物质来源.提出该区逸出气体主要源自壳内幔源岩浆残留体;长白地热区可能与古火山喷发通道相连,其下方有一稳定的地热水和深源气储库,储库热水温度约(166±9)℃;锦江地热区逸出气体可能是通过活动构造带快速由深部向地表迁移的.     

腾冲火山地热区的微震观测

腾冲火山地热区的水热活动显示强烈,小震微震活动频繁。作者于1980.12.3—1981.1.9和1982.3.10—1982.4.10期间曾经对腾冲及其邻区的地震活动进行了现场观测,这是我国首次在地热区进行的微震观测。观测结果表明,腾冲地区的微震活动大多发生在水热活动显示最强烈的热海地热田的四周,震级较小,并以震群的形式释放能量;以腾冲县城为中心的地表以下可能存在一层厚仅7km左右的薄壳,厚度向四周逐渐增加,形若伞状,具备存在某些储热构造或岩浆囊的条件;小震综合断层面解所反应的应力场方向与大震的一致,也大体上呈南北向;设在热海地热田中的黄瓜箐地震台记录到直接与地下水热活动有关的微震活动。     

腾冲火山地热区的微震观测

腾冲火山地热区的水热活动显示强烈,小震微震活动频繁。作者于1980.12.3-1981.1.9和1982.3.10-1982.4.10期间曾经对腾冲及其邻区的地震活动进行了现场观测,这是我国首次在地热区进行的微震观测。观测结果表明,腾冲地区的微震活动大多发生在水热活动显示最强烈的热海地热田的四周,震级较小,并以震群的形式释放能量;以腾冲县城为中心的地表以下可能存在一层厚仅7km左右的薄壳,厚度向四周逐渐增加,形若伞状,具备存在某些储热构造或岩浆囊的条件;小震综合断层面解所反应的应力场方向与大震的一致,也大体上呈南北向;设在热海地热田中的黄瓜箐地震台记录到直接与地下水热活动有关的微震活动。     

用形变资料分析腾冲火山区岩浆的活动特征

联合1998~2004年的五期水准测量资料以及2002~2004年的GPS观测成果,分析了腾冲火山区岩浆的活动特征。垂直形变资料显示,火山区南部发生较明显下降,这可能是由岩浆和水的流失及放气等原因引起;水平形变资料显示,以固东—腾冲断裂(F2)的西支为界,断层两盘分别向东、西两个方向运动,断层活动表现出明显的拉张特征;综合分析表明,岩浆可能沿断层从南部向北部运移,并在断层内重新聚集形成岩墙;垂直形变的多个极值区以及水平位移的不规则性表明,火山区岩浆体不很规则或有多个岩浆囊体存在;从形变量大小分析,岩浆的活动量远小于中等程度火山喷发的质量,表明火山近期喷发的危险性较小。     

浙江省上地幔的热结构及流变学特征

由尖晶石相和石榴石相二辉橄榄岩包体所建立的浙江省上地幔古地温线高于大洋地温线 ,与徐义刚等建立的中国东部地温线以及澳大利亚东南部的地温线较为接近 .由该地温线确定的该区壳幔边界为 34km ,软流圈与岩石圈边界大致在75km .上述结果与该区地球物理资料基本一致 .包体的流变特征研究表明 ,该区的包体至少经历了两期以上的变形事件 .前期可能与上地幔底辟有关 ,后期则可能与上地幔的剪切作用有关     

山东幔源岩浆岩的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

系统研究了鲁西早白垩世碳酸岩、方城玄武岩、胶东白垩世煌斑岩、蒙阴古生代金伯利岩的碳-氧和锶-钕同位素组成特征. 古生代金伯利岩的碳氧同位素组成集中, δ¹³C和δ¹⁸O分别在−4.8‰~−7.6‰和+9.9‰~+13.2‰之间, 属正常情况, 而白垩纪3类岩浆岩的碳氧同位素则变化较大, 并暗示当时的地幔源区可能局部受到过含有机碳的地壳物质的混染. 白垩纪3类岩浆岩的锶钕同位素一致显示了EMII型富集地幔的源区特征, 暗示了再循环地壳物质对地幔源区的改造. 碳-氧和锶-钕同位素特征的系统对比显示, 华北东部克拉通下岩石圈地幔在早古生代、早白垩世、第三纪时期的特征互不相同, 表明该陆下岩石圈地幔自古生代以来至少经历了两次改造过程. 目前的资料暗示, 第1次改造过程可能主要发生在三叠纪-侏罗纪, 带有缓慢渐变的特征, 第2次改造过程主要发生在白垩纪, 显示为快速突变. 种种迹象表明, 华北东部早白垩世(尤其是120~130 Ma)可能是华北东部中生代动力学体制转折的关键时段.     

中国东部新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素研究

对中国东部黑龙江鹿道，吉林辉南、蛟河，辽宁宽甸，河北汉诺坝，安徽女山和海南岛定安地区新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素进行了初步研究．大部分地区幔源包体和高压巨晶的～３Ｈｅ／～４ＨＥ比值分布在 １×１０～（－５）左右，与ＭＯＲＢ的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值相似，反映了ＭＯＲＢ型亏损地幔的特征．蛟河地区幔源包体的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值为４．８ × １０～（－６）；汉诺坝地区幔源包体的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值为（０．１５～７．４）×１０～（－６）与，较ＭＯＲＢ值明显偏低，甚至低于大气的值，说明该地区曾发生过强烈的地幔交代作用．同一地区幔源包体和高压巨晶的氦同位素组成明显不同，提出幔源包体和高压巨晶不是同源的，两者可能与寄主玄武岩均无必然成因联系．在汉诺坝地区一件石榴石巨晶中发现了异常高的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值     

应用形变和重力资料分析腾冲火山区岩浆的活动特征

文中对腾冲火山区1998—2004年水准及重力观测资料进行了分析,发现垂直形变量大多在±10mm之内,重力变化为几十μGal,火山锥体和断层附近点位活动异常较大,可综合应用多源mogi模型和断层模型解释,断层的活动可使相邻测点的形变方向相反;垂直形变和重力的逐年变化表明火山岩浆处于一种活动状态。将火山区点位各时间段的重力梯度展布在形变-重力关系解释图中,发现数据主要落在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ区,结合形变量对压力源等效体积的估算,初步认为火山区岩浆目前活动程度较低,暂没有喷发的危险     

由甘肃宕昌好梯幔源包体推导的上地幔物质组成、热结构和流变学特征

新生代火山岩中的幔源包体可以提供有关上地幔的直接信息。通过对采自甘肃宕昌县好梯乡的幔源橄榄岩包体的详细研究 ,探讨该地区上地幔的热结构和流变学特征 ,并与华北地区进行对比。研究结果表明 ,该区自壳幔边界以下至 75km深处的上地幔主要由尖晶石二辉橄榄岩组成 ,75km以下则主要由石榴石二辉橄榄岩组成 ,方辉橄榄岩只占少数 ;与华北地区没有明显的差异。由包体平衡温度、压力建立的上地幔地温线低于华北地区地温线 ;确定的壳幔边界在 5 2km左右 ,莫霍界面附近为下地壳物质与尖晶石二辉橄榄岩的过渡带 ;岩石圈底界深度约为 12 0km左右。根据包体的研究结果建立了研究区上地幔的差异应力、应变速率和等效黏滞度剖面。结果表明 ,该区新生代时期存在软流层的底辟 ,以及相应的岩石圈的减薄 ,但其规模明显小于华北地区。这些结果表明该区处在中国东部大陆裂谷带和中国中部克拉通块体群的过渡带     

腾冲热海地区NW向断裂活动性的地球化学证据

腾冲热海是中国最著名的火山地热区 ,近期区内水热流体活动异常强烈。研究区内几乎所有 95℃以上的沸泉、喷沸泉以及 1993年以来发生的 2 0余次水热爆炸点均沿NW向断裂分布 ,显示该断裂目前处于强烈活动之中。钍、氡射气测量结果确定了NW向断裂的存在和具体位置。研究认为 ,NW向断裂的形成和异常活动可能与火山区壳内岩浆活动有关     

青藏高原北缘新生代幔源岩浆活动及构造运动性质

北方板块是否俯冲到了青藏高原之下？现有的资料尚难对此作出确切的回答. 解决问题的关键之一是青藏高原北缘的新生代岩浆起源与作用过程. 支持俯冲模型的地球物理论据及岩浆活动证据都还不够充分. 然而, 许多证据却表明, 陆-陆碰撞引起的大型剪切断裂和地壳大规模缩短在青藏高原北缘的岩石圈运动中有重要的作用. 青藏高原北缘的幔源岩浆活动局限在大型走滑断裂的交汇部位, 岩浆成因可能与走滑作用导致的局部拉张环境有关. 走滑断裂导致岩石圈的重力不稳定性和垮塌, 深部热物质上升, 它们所携带的热量与剪切作用生成的热一起, 导致含水地幔发生部分熔融.     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

郯庐断裂带沿线幔源包体的特征及初步推论

中国东部郯庐断裂带及共东侧6个地点的幔源包体主要为二辉橄榄岩及少量异剥橄榄岩,其结构显示出由残碎斑状、粒状变晶向糜棱结构的过渡,反映了上地幔不同条件下的变形。矿物平衡分析表明这些包体处于平衡状态,用3种不同方法汁算的平衡温度为700～1000℃,平衡压力为1.4～2.5Gpa。本区古地温线高于理论地温线,表明该地区存在有上地幔的底辟,同时推测在40～100km深度范围内存在有活动剪切带     

南沙海洋现代沉积物中单体醇化合物碳同位素研究

应用GC/C/IRMS碳同位素分析新技术,对南沙海洋现代沉积物中单体直链烷基酸和甾醇三甲基硅醚衍生物的碳同位素组成进行了测定,研究了醇化合物分子中3个硅烷试剂碳对醇化合物碳同位素的影响,以及单体直链烷基醇和甾醇碳同位素组成特征,进而从碳同位素方面探讨了它们的生物源问题.