四川阿坝——秀山地学断面

四川省阿坝—秀山地学断面长约1000km,横跨上扬子地台和松潘-甘孜地槽褶皱系。在综合研究现有地质、地球物理资料的基础上,对断面及邻区划分出不同性质的三大岩石圈块体;结合表壳变形特征又区分出以四川地块为中心的东、西对冲构造体系;并进一步划分出8个次级构造带(块)。在垂向上划分出地壳、岩石圈厚度及形态,讨论了地壳次级分层及壳、幔低速层、低阻层和高阻层异常的特征,提出了初步解释。指出龙门山断裂带西部地壳缩短、增厚的主要因素。概述了地壳演化。     

活化构造与克拉通破坏的动力学机制研究

热能聚散交替、地幔蠕动是构造–岩浆活化理论创建初期提出的动力学机制假说。深部地质研究开拓了岩浆活化构造动力学研究的深度。许多地球化学家和地球物理学家对中国中新生代构造演化的研究,给热能聚散交替、地幔蠕动假说提供了科学证据。近20年来对华北克拉通破坏的动力机制研究,促进了构造–岩浆活化动力学机制研究的深入。构造–岩浆活化的动力学过程如同克拉通破坏一样,是一个复杂的地质过程:从稳定的地台区到地台活化区,其动力体制的转化既具有渐变到突变的特点,又是呈阶段性发展的;既有时间上的阶段性又有空间上的迁移性。在由地台阶段向地台活化阶段转化的过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化,地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。中国东部大陆岩石圈减薄的事实证明,控制岩石圈破坏过程中物质交换与能量转换的关键部位发生在壳幔过渡带。通过大陆岩石圈中孔隙波的产生和传播,地幔物质和热量通过壳–幔过渡带传输到地壳中去,导致东部大陆地壳的构造–岩浆活化。由于孔隙波造成物质和热流的向上运动,导致大陆岩石圈热结构发生调整。为了探讨这一机制所导致的上涌流对大陆岩石圈中热结构模式的可能影响,在岩石圈尺度范围内通过数学运算推导出了与上涌流有关的传热问题的理论解。由理论和数值分析获得不同上涌流条件下的大陆岩石圈不同热结构模式与依据地球物理、地质资料获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合。大陆岩石圈内传质传热模型与热能聚集、地幔蠕动是一致的。华北克拉通破坏(地台活化)的数值模拟实验与地质事实证明这是一种主动活化,反映了地幔传导热流与上涌流速率在华北克拉通岩石圈破坏过程中起着的重要作用,而华北克拉通边缘的板块活动是克拉通破坏的导火线。     

华南大陆东部壳幔结构的宽频带地震学探测

华南大陆是新元古代以来全球地质演化历史最复杂的地区之一,也是欧亚板块东南缘地壳生长和大陆增生最活跃,大规模构造变形、岩浆活动和多金属矿产资源最丰富的地区。揭示该区浅表构造与岩浆活动和成矿作用机制离不开对深部壳幔结构的研究。宽频带地震学是开展深部壳幔结构探测的重要手段,基于宽频带地震学数据可以刻画地壳-岩石圈-上地幔-地幔过渡带不同深度和尺度的深部结构,为深入理解研究区的深部构造、动力学过程、岩浆活动与成矿作用提供有效约束。本文较全面地总结了近二十年来在华南大陆东部地区开展的宽频带流动地震探测工作,并对研究区的地壳厚度、Vp/Vs比值、岩石圈底界(LAB)深度、上地幔速度结构与各向异性等进行了分析与讨论。本文旨在为相关研究人员和团队提供未来在该区新布设地震探测台站时的参考,也可为后续深入研究该区的深部结构与成矿过程提供一些深部要素约束。     

加里曼丹及邻区壳体的运动与演化

加里曼丹岛位于西太平洋东南亚陆缘构造-岩浆活动带,是自中新生代以来地球岩石圈最复杂的构造活动区之一。本文通过对区域地壳的基底及深部构造、地幔流应力场、最大主应力场、大地热流等地球物理特征资料的分析基础上,对加里曼丹岛及邻区的地壳性质与结构、大地构造运动与演化作了较详细的分析。认为东南亚陆缘壳体大致形成于中晚三叠世,同时对加里曼丹地区的大地构造分区进行了划分,讨论了该区大地构造运动-演化特征。     

海南岛后地台造山-造盆模型:火成岩地球化学制约

海南岛自海西运动晚幕之后进入后地台活化或地洼阶段，并经历了晚海西-印支期挤压（碰撞）造山、地壳隆起和燕山期以来的块断型造山-造盆作用的过程。火成岩研究资料表明，海南岛地区在晚海西-印支运动期间曾形成一个具有加厚陆壳的后地台造山带；燕山晚期开始出现的裂陷作用是在仍有山根（约60km厚的陆壳）存在的条件下造山带拉伸塌陷阶段的产物；岩石圈底层剥离与地壳山根的去除并最终导致了海南及其邻区从大陆型壳体向陆缘扩张带型壳体的转化。     

准噶尔盆地及邻区地壳磁性特征及其构造意义

准噶尔地块可分为东、西准噶尔构造区和准噶尔盆地.自古生代以来准噶尔盆地及其周边大规模的火山活动和复杂的构造演化、以及有关准噶尔盆地基底及其与周边的构造关系及其演化,一直存在争议.利用EMAG2岩石圈磁异常模型,采用三维反演技术,对准噶尔及其周边地区的地壳磁化率进行成像,得到了0~60 km深度范围之内的磁性结构.反演结果显示:准噶尔盆地腹部地壳磁性结构相对完整;西准噶尔地壳具有与洋壳俯冲相关岛弧环境的磁性结构;东准噶尔和吐哈盆地磁性层较厚且连续,具有古陆基底特征.此外,地壳磁化率异常展示了区域断裂构造及其深部延伸特征,同时显示在覆盖区可能存在隐伏深大断裂带.对该地区岩石圈磁异常成因的定量解释,为深入剖析准噶尔地区岩石圈构造及其与周边构造单元之间的关系提供了有益的资料和参考.      

论雪峰山构造带中生代变形

雪峰山构造带于中生代发育两套相反的逆冲剪切推覆构造系统,它们是壳块不同演化时期多向运动变形的产物。会聚式地幔蠕动和扩散式的地幔蠕动所产生的岩石圈增厚和减薄,是引起中生代构造变形和活化的根本原因,太平洋壳体的西向碰撞、印度壳体的东向碰撞及周缘造山带的侧向挤出效应,则是不可忽略的外部因素。     

南海北部及其沿岸中、新生代壳幔相互作用与构造演化——纪念“陆缘扩张带”概念的倡导者陈国达教授

新生代火山岩中的深源捕虏体资料反映,南海北部及其沿岸地区岩石圈地幔的主体由主量元素易熔组分相对饱满的、同位素组成类似MORB-OIB型的、高温型的二辉橄榄岩所组成;但在其顶部残留有古老的岩石圈地幔,它由主量元素易熔组分相对贫瘠的、同位素组成类似EM型的、较低温的方辉橄榄岩组成。在下地壳底部,分布着由晚中生代幔源岩浆分离结晶和堆晶的基性麻粒岩。由此提出了该区中、新生代壳 -幔或岩石圈 -软流圈相互作用与构造演化的简略模式: (1)印支期 -燕山早期为地壳岩石圈厚度增大的华夏型后地台活化造山带环境;(2)燕山晚期岩石圈快速减薄(如拆沉作用),造山带拉伸塌陷,地壳深处并发生广泛的底侵作用; (3)始新世 -渐新世软流圈再次上涌(如地幔柱的影响),岩石圈地幔发生底蚀减薄,地壳也因为下部层的塑性流展和上部层的张裂拉伸而减薄; (4)中新世以来,由于地幔热源在拉伸环境中被释放,壳幔发生冷却,部分软流圈地幔转化为“新生的”岩石圈地幔。研究进一步说明,南海北部陆缘扩张是该区大陆构造演化到大陆活化造山带后期,在深部壳 -幔的相互作用下,岩石圈所发生的垂向减薄和侧向伸展,既不同于弧后扩张,也不是受控于大西洋式的海底扩张。     

渤海湾盆地中—新生代岩石圈热结构与热-流变学演化

文章主要利用中—新生代热史、地壳分层结构以及流变学参数,模拟计算渤海湾盆地中—新生代岩石圈热结构和热-流变结构演化特征。结果表明,盆地由三叠纪—侏罗纪时期的"冷幔热壳"型岩石圈热结构转变为白垩纪至今的"热幔冷壳"型岩石圈热结构。从济阳坳陷岩石圈热-流变结构演化特征来看,中生代早期上地壳上部、中地壳上部及上地幔顶部表现为厚的脆性层;早白垩世初期中地壳上部及上地幔顶部的脆性层完全转变为韧性层;晚白垩世开始,中地壳上部出现薄层的脆性层;古近纪早期中地壳上部脆性层变薄变浅;现今则除了发育上地壳上部、中地壳上部脆性层外,上地幔顶部开始在浅部发育薄的脆性层。中—新生代岩石圈总强度演化表明在早白垩世晚期和古近纪早期经历了两期减弱,中生代早期岩石圈总强度远大于中侏罗世之后的岩石圈总强度。岩石圈热-流变结构和强度演化与华北克拉通破坏过程中岩石圈厚度的变化具有良好的对应关系,从侧面反映太平洋板块俯冲和回撤导致华北克拉通东部破坏的地球动力学过程。因此,岩石圈热-流变结构可以为盆地形成、大陆边缘和造山带等的动力学演化过程研究提供科学依据。     

中国大陆岩石圈岩石学结构、类型与不均一性

根据中国大陆的地质特征和现今地球物理特征,区分不同地区的岩石圈类型;依据岩石学方法、地球演化模型、地震波速与成分的关系等综合方法,建立了相应类型岩石圈的岩石学结构;根据岩石圈的动力学性质,划分出中国大陆克拉通、造山带、裂谷、边缘海洋壳和岛弧等5大岩石圈类型,首次构建出中国大陆岩石圈岩石学结构模型,展示了中国大陆岩石圈的不均一特征。     

中国天山东部铁矿分布规律

中国天山东部地区(简称东疆)作为一个铁的矿化集中区,是早已公认的事实。然而,究竟是什么原因导致在东径89°—97°,北纬41°—42°之间这一狭长地带中,铁矿分布如此密集并明显呈带状分布呢?此早已引起地质工作者的极大兴趣。     

A synthesis of iron deposits in the eastern Tianshan,NW China

The northern Xinjiang region is one of the most significant iron metallogenic provinces in China.Iron deposits are found mainly within three regions:the Altay,western Tianshan,and eastern Tianshan orogenic belts.Previous studies have elaborated on the genesis of Fe deposits in the Altay orogenic belt and western Tianshan.However,the geological characteristics and mineralization history of iron deposits in the eastern Tianshan are still poorly understood.In this paper I describe the geological characteristics of iron deposits in the eastern Tianshan,and discuss their genetic types as well as metallogenic-tectonic settings,Iron deposits are preferentially distributed in central and southern parts of the eastern Tianshan.The known iron deposits in the eastern Tianshan show characteristics of magmatic Fe-Ti-V(e.g.,Weiya and Niumaoquan),sedimentary-metamorphic type(e.g.,Tianhu),and iron skarn(e.g.,Hongyuntan).In addition to the abovementioned iron deposits,many iron deposits in the eastern Tianshan are hosted in submarine volcanic rocks with well-developed skarn mineral assemblages.Their geological characteristics and magnetite compositions suggest that they may belong to distal skarns.SIMS zircon U-Pb analyses suggest that the Fe-Ti oxide ores from Niumaoquan and Weiya deposits were formed at 307.7±1.3 Ma and 242.7±1.9 Ma,respectively.Combined with available isotopic age data,the timing of Fe mineralization in the eastern Tianshan can be divided into four broad intervals:Early Ordovician-Early Silurian(476-438 Ma),Carboniferous(335-303 Ma),Early Permian(295-282 Ma),and Triassic(ca.243 Ma).Each of these episodes corresponds to a period of subduction,post-collision,and intraplate tectonics during the Paleozoic and Mesozoic time.     

不同大地构造发展阶段及构造区之间的过渡性现象

分析地壳动定递进演化发展过程,研究了不同大地构造发展阶段及不同构造区之间的过渡性现象.认为在时间演化上,当一种大地构造阶段被另一种大地构造阶段替代时,存在着过渡期,在空间分布上,不同的大地构造区之间存在着过渡带.这种过渡期和过波带统称为过渡性现象,其实质代表了不同地质时代以及同一地质时代不同空间地壳动定递进演化过程中由量变到质变的过程.     

Geodynamic evolution of the northern Molucca Sea area (Eastern Indonesia) constrained by 3-D gravity field inversion

In order to better understand the tectonic framework of the Northern Molucca Sea area, we inverted satellite and sea-surface gravity data into an iterative scheme including a priori seismological and geological data. The resulting 3-D density model images the various tectonic units from the surface down to 40 km. We proceed to various tests to assess the stability and robustness of our inversion. In particular, we performed an offset and average smoothing method to properly refine our results. The resulting model shows a striking vertical regularity of the structures through the different layers, whereas the density contrasts appear strongly uneven in the horizontal direction.The density model emphasizes the complexity of the upper lithospheric structure in the northern Molucca Sea, which is clearly dominated by the interaction between ophiolitic ridges, sedimentary wedges and rigid blocks of the Philippine Sea Plate. It also provides new, hard information that can be used in discussion of the evolution of the region.Large density variations are concentrated in the central part of northern Molucca Sea and dominate the upper lithospheric. North–south trending density structures along the Central Ridge and west dipping thrust faults on the western side of the region are clearly imaged. In the eastern part of the region, we distinguish several blocks, especially the Snellius Plateau which seems to be split into two parts. We interpret this as an oceanic plateau associated with thicker crust that previously belonged to the Philippine Sea Plate. This crust is now trapped between the Molucca Sea complex collision zone and the Philippine Trench, due to the development of a new subduction zone in its eastern side.     

从地震信息看中国东部和中国中西部沉积盆地构造演化动力学与断块油气藏(下) 中国中西部盆地演化及断块(圈闭)油气藏

中国中西部地区以塔里木盆地及其演化为典型代表。震旦纪以来,经历了地台发育、持续沉降、拉张翘倾、挤压坳陷及断陷推覆等构造发育阶段,与中国东部一样,表现为拉张与挤压交互出现的手风琴式演化史,突出的差别在于晚喜马拉雅期在西部地区形成强烈的挤压逆掩推覆构造,而东部地区只形成坳陷式的沉积盆地。中亚—蒙古大洋、秦—祁—昆大洋、古特提斯洋、中特提斯洋、印度洋以及印度板块等在不同地质时期的板块活动是中国中西部地区盆地演化发展的动力学因素。根据地震剖面解释成果,可确定出四种断块油气藏类型,均反映后期挤压逆冲特征,尤其是燕山期—喜马拉雅期推覆前锋带断块油气藏,还可区分为拆离型、褶皱型、前冲型和反冲型等四种,且每一种还可再区分出若干种。     

中国西部及邻区岩石圈热状态与流变学强度特征

根据均衡原理制约的地热计算得到中国西部及邻区岩石圈的温度分布状态,以40、100km和莫霍面深度等温线图的形式表示,同时计算了以1 350℃等温面深度表示的中国西部及邻区的热岩石圈厚度。结果显示:中国大陆西北部地区、哈萨克斯坦东部地区以及上扬子地块、蒙古中西部地区和青藏高原中部的深部地温较低,青藏高原北部、东部以及天山褶皱带中部的深部地温高。在中国西部及邻区范围内,岩石圈厚度在180km以上的地区包括准噶尔盆地,塔里木盆地核心部位,西藏东部、中部以及祁连山地区。上扬子地块(四川盆地)岩石圈厚度为160km或更多,蒙古中西部地区以及哈萨克斯坦东部地区的岩石圈厚度为140～180km。青藏高原东部边缘和藏北地区以及天山中部吉尔吉斯伊塞克湖地区的岩石圈厚度较薄(<140km)。地热计算得到的结果与地震层析成像研究结果之间相互吻合。采用湿的上地幔流变学模型的计算结果表明,青藏高原及其东部边缘、天山褶皱带中部和蒙古中西部地区的岩石圈流变学强度模型为"奶油蛋糕(crèmebrlée)"型,其强度剖面显示强地壳而弱地幔的特点;上扬子地块(四川盆地)、准噶尔盆地、塔里木盆地和哈萨克斯坦东部地区岩石圈流变学强度模型为"果冻三明治(jelly sandwich)"型。     

南天山古生代-中生代沉积盆地演化

南天山位于塔里木—卡拉库姆板块和伊犁-哈萨克斯坦板块的碰撞造山带.前人研究表明, 该区在古生代经历了洋盆的扩张、俯冲消减和碰撞造山; 中生代则进入到陆内发展阶段.但由于该区特殊的地理位置和复杂的构造背景, 洋盆的闭合时间及盆地演化的阶段依然存在诸多争论.在广泛收集地质资料的基础上, 对我国境内南天山地层大区进行了地层分区, 并对每个分区的古生代-中生代盆地沉积序列进行了详细分析, 最终划分出5个演化阶段: 寒武纪-奥陶纪, 南天山洋从有限洋盆发展为成熟洋盆, 洋盆性质为弧后盆地; 早志留世, 南天山洋盆开始俯冲消减, 东部红柳河段洋盆在早泥盆世闭合, 而西部的俯冲消减则延续至泥盆纪晚期; 石炭纪-早二叠世, 西部仍存在残余海盆.中二叠世, 残余海盆消失, 南天山西部碰撞造山, 南天山造山带最终形成; 中生代, 该区进入陆内发展阶段, 在三叠纪接受剥蚀夷平; 侏罗纪, 西部发展成为断陷盆地, 东部继续接受剥蚀夷平; 白垩纪, 西部延续侏罗纪断陷盆地特征, 东部则发育成拉分盆地. 关键字: 南天山; 古生代; 中生代; 沉积; 构造; 盆地演化.      

中朝准地台大地构造和深部构造的若干问题——再论华北地块

文中根据地质和航空磁测资料,系统地论述了中朝准地台大地构造分区和地壳结构的若干问题。指出中朝准地台应该三分,即华北地块、包银地块和胶辽地块。详细描述了华北地块的地壳结构,指出它的两个边缘壳断裂的性质。第一次指出了平勿断折带是个幔源超深构造,并简述了它的东西两段的特征和它们在大地构造和地壳结构演化中的作用。     

华北地区三类岩石圈的壳幔岩石学结构与化学结构及其大陆动力学意义

根据地质和地球物理特征表现出的岩石圈不连续，华北地区可区分出鄂尔多斯克拉通型、燕山-太行造山带型和华北平原裂谷型三类岩石圈。依据岩石学方法、壳幔演化模型、造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系，建立了华北地区三类型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构，讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义、岩石圈不连续在划分岩石圈单元中的作用及不同类型岩石圈形成的大陆动力学意义。     

Carboniferous Post-collisional Rift Volcanism of the Tianshan Mountains, Northwestern China

The Tianshan Carboniferous post-collisional rift volcanic rocks occur in northwestern China as a large igneous province. Based on petrogeochemical data, the Tianshan Carboniferous post-collisional rift basic lavas can be classified into two major magma types: (1) the low-Ti/Y type situated in the eastern-central Tianshan area, which exhibits low Ti/Y (<500), Ce/Yb (<15) and SiO2 (43-55%), and relatively high Fe2O3T (6.4-11.5%); (2) the high-Ti/Y type situated in the western Tianshan area, which has high Ti/Y (>500), Ce/Yb (>11) and SiO2 (49-55%), and relatively low Fe2O3T (5.8-7.8%). Elemental data suggest that chemical variations of the low-Ti/Y and high-Ti/Y lavas cannot be explained by fractional crystallization from a common parental magma. The Tianshan Carboniferous basic lavas originated most likely from an OIB-like asthenospheric mantle source (87Sr/86Sr(t) ≈ 0.703-0.705, εNd(t) ≈ +4 to +7). The crustal contamination and continental lithospheric mantle have also contributed significantly to the formation of the basic lavas of the Tianshan Carboniferous post-collisional rift. The silicic lavas were probably generated by partial melting of the crust. The data of this study show that spatial petrogeochemical variations exist in the Carboniferous post-collisional rift volcanics province in the Tianshan region. Occurrence of the thickest volcanics dominated by tholeiitic lavas may imply that the center of the mantle-melting anomaly (mantle plume) was in the eastern Tianshan area at that time. The basic volcanic magmas in the eastern Tianshan area were generated by a relatively high degree of partial melting of the mantle source around the spinel-garnet transition zone, whereas the alkaline basaltic lavas are of the dominant magma type in the western Tianshan area, which were generated by a low degree of partial melting of the mantle source within the stable garnet region, thus the basic lavas of the western Tianshan area might have resulted from relatively thick lithosphere and low geothermal gradient.