俯冲带中H_2O和K的深循环:对碰撞后富钾岩浆成因研究的启示

在俯冲过程中形成的超高压单斜辉石 (>5GPa)含一定量的H2 O和K2 O ,它因此能把地球浅部的水和钾携带到地幔深处。超高压单斜辉石在折返过程中以两种方式释放其中的H2 O和K2 O :(1)在低温环境下进入与单斜辉石共生的出溶矿物相如金云母、角闪石、多硅白云母、钾长石等 ;(2 )当温度足够高到发生部分熔融时 ,H2 O和K2 O将进入熔体相 ,形成富钾岩浆。超高压变质岩石能不能在其折返过程中产生部分熔融主要取决于折返的 p T轨迹。俯冲板片部分熔融形成熔体的性质在很大程度上取决于变质岩的部分熔融程度。虽然经受 p <5GPa变质作用的榴辉岩通过极低程度的部分熔融也有可能形成富钾熔体 ,但由于这类榴辉岩所能携带的K2 O和H2 O相对比较少 ,因此不可能产生大规模富钾熔体 ,但可能形成相对富Na的岩浆。超高压单斜辉石 (>5GPa)部分熔融产生的富钾岩浆可以解释碰撞后富钾岩浆的成因 ,这种富钾岩浆的形成深度一般较大 (位于～ 10 0km的地幔 )。而绿辉石部分熔融形成相对富钠熔体的深度相对较浅。从单斜辉石中释放出来的H2 O和K2 O能够合理地解释大陆碰撞后富钾岩浆的成因 ,通过俯冲板片折返过程的脱水和取钾反应 ,俯冲和折返过程与碰撞后岩浆活动密切联系在一起而成为一个整体。     

后碰撞阶段的“俯冲型”岩浆岩:来自东昆仑瑙木浑沟晚三叠世闪长玢岩的证据

位于青蔵高原东北部的东昆仑造山带在晚二叠世到晚三叠世时期形成了大规模壳幔混合成因的花岗岩类,是研究壳幔相互作用和陆壳生长-再循环的理想场所.对该造山带的瑙木浑沟闪长玢岩岩体开展了详细的岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学、矿物化学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素的研究.结果显示,瑙木浑沟闪长玢岩形成年龄为215.6±3.4 Ma,属于晚三叠世岩浆作用的产物.斑晶主要由斜长石和角闪石构成,斜长石斑晶为中长石和少量拉长石,并具有正环带和反环带两种类型,角闪石斑晶属于浅闪石.闪长玢岩具有准铝质到弱过铝质、相对富Mg#（~51.2）和中-高钾钙碱性特点,轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,富集Rb、Th、Ba和K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素,具有明显陆缘弧岩浆活动的特征.此外,岩石具有均一的I_Sr值（0.708 6~0.708 8）和相对较低ε_Nd（t）（-5.3~-4.8）,并具有相对较古老的模式年龄T_DM2（1.38~1.43 Ga）.上述矿物学和地球化学特征说明,闪长玢岩可能起源于富集的岩石圈地幔部分熔融形成的幔源岩浆上涌引发古老地壳熔融,并与壳源熔体均匀混合形成母岩浆,形成方式具有明显的MASH特征.结合区域地质研究,认为瑙木浑沟闪长玢岩可能形成于阿尼玛卿洋俯冲至晚期并向大陆碰撞的转换阶段,可能代表了巴颜克拉-松潘甘孜-东昆仑地体拼合的岩浆延迟反应产物.这对于理解造山带背景下从洋壳俯冲到陆-陆碰撞以及后碰撞过程的陆壳增长过程至关重要.      

南极南设得兰群岛海域地质新进展:“海洋六号”南极科考初步成果

2016—2017年跨年度执行的中国第33次南极科考“海洋六号”航次, 首次获取了南极半岛南设得兰群岛北部海域、布兰斯菲尔德海峡以及欺骗岛三个区域的17 850 km2范围内多波束全覆盖高精度水深数据, 地形分辨率高于目前公开的国际数据。多道地震结果显示调查区多处存在天然气水合物地球物理标志BSR。地热测量热流值表明南设得兰群岛以北热流值与全球海洋热流值数据吻合, 不存在明显异常, 群岛以南热流值数据偏高。沉积物样品为典型的冰海沉积物, 在南设得兰群岛与南设得兰海沟之间, 沉积物以粉砂-砂为主, 夹杂砾石, 随水深增加, 沉积物粒径变细; 而在布兰斯菲尔德海区表层沉积物分布具有不对称性, 海槽南部陆架-上陆坡以及海槽东北和相邻陆架, 沉积物以砾石、砂质为主; 海槽和下陆坡为粉砂质硅质软泥。沉积物顶空气样品现场测试结果表明, 表层沉积物50 cm左右深度内的甲烷含量没有明显的差异性, 但在岛坡深水区两个测站甲烷含量在270 cm 左右深度时都存在局部高异常, 且两者总甲烷含量的变化趋势有一定的相似性, 可能与水合物分解迁移有关。     

高质量发展目标下工程勘察的“管”与“服”

<正>岩土工程勘察作为工程建设的先导,其成果质量的好坏将直接影响工程的顺利推进、投资造价和质量安全。在“放管服”改革和优化营商环境背景下,人们往往过多关注“放”,而在“管”和“服”上有所松懈,导致基层勘察管理出现弱化,行业服务未能及时跟上,出现一些乱象,部分项目勘察质量出现下滑。进入“十四五”新发展阶段,     

西太平洋俯冲带与边缘盆地的演化:对太平洋板块运动的意义

我们这里讨论了对新近50m.y西太平洋俯冲带与边缘盆地的恢复。应用Engbretson等(1985)所列参数表明主要的大陆相对于热点发生了旋转。边缘盆地在某一时期闭合。在这种恢复中利用了对每一边缘盆地的研究结果。我们依据地质资料确定了消亡边界每一部分的俯冲/碰撞特点。我们还依据太平洋的板块运动学资料及磁异常资料恢复了洋中脊的位置;Engbret     

东昆仑早古生代洋壳俯冲与碰撞造山作用的转换:来自胡晓钦镁铁质岩石的证据

位于东昆仑昆中缝合带内的胡晓钦镁铁质岩石主要以角闪辉绿岩为主。利用锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法获得其结晶年龄为438±2Ma (MSWD=1.06,n=15),表明该岩石应为早志留世岩浆活动的产物。岩石样品均具有相对低的TiO₂含量(0.43%~1.58%) 和变化较高的MgO值(2.83%~8.22%) 和Mg^#(45~74),相对于原始地幔富集大离子亲石元素(LILE：Rb、Ba、Th和U等) 和轻稀土(LREE),明显亏损高场强元素(HFSE：Nb、Ta和Ti),并且具有略微富集的Hf同位素组成(ε_Hf(t) 为3.68~8.20,t_DM2为0.90~1.19Ga)。以Mg^#作为横坐标的二元图解和(2CaO+Na₂O)/TiO₂-Al₂O₃/TiO₂图解揭示其形成过程中应主要经历了单斜辉石、橄榄石和斜长石的分离结晶。岩石样品均具有相对低的Nb/La和Nb/Ce比值(分别为0.15~0.28和0.07~0.13) 以及较高的Nb/Ta和Zr/Hf比值(分别为13.15~17.38和36.14~43.88),指示岩石的形成过程受到地壳混染的影响非常小。地球化学和锆石Lu-Hf同位素研究揭示其形成可能与受板片流体交代含尖晶石橄榄岩的部分熔融有关。胡晓钦镁铁质岩石具有类似岛弧玄武岩特征的地球化学组成,并且其年龄明显早于东昆仑与碰撞相关的榴辉岩相变质年龄(428Ma) 和中压(绿帘) 角闪岩相变质峰期年龄(427Ma),表明其形成仍与东昆仑洋壳俯冲关系密切。综合区域资料可以判断,胡晓钦镁铁质岩石可能代表了东昆仑早古生代洋壳俯冲最晚期的岩浆记录。这样可以确定,东昆仑早古生代洋盆最终关闭和碰撞造山开始的时间为早志留世,洋壳俯冲持续的时间至少为79Myr,碰撞造山持续时间至少为8Myr。

     

原特提斯洋的俯冲、增生及闭合:阿尔金-祁连-柴北缘造山系早古生代增生/碰撞造山作用

分布在青藏高原北缘的阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系被认为是原特提斯构造域最北部的构造拼合体。与其北侧具有长期增生历史的中亚造山系相比,特提斯造山拼合体被认为是各种来自冈瓦纳大陆北部大陆块体相互碰撞的产物。然而,与典型的阿尔卑斯和喜马拉雅碰撞造山带相比,阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系包括有大量蛇绿岩、弧岩浆杂岩、俯冲-增生杂岩等,因此一些学者认为青藏高原北部的早古生代造山系为沿塔里木和华北克拉通边界向南逐渐增生的增生型造山带。但是,增生造山模式又很难解释南阿尔金-柴北缘地区普遍存在的与大陆俯冲有关的UHP变质岩、广泛分布的巴罗式变质作用和相关的岩浆作用,以及与碰撞造山有关的变形构造等。在本文中,通过对已有研究资料的综合总结,结合一些新的研究资料,我们提出在青藏高原东北缘的阿尔金-祁连-柴北缘造山系中,早古生代时期存在两种不同类型的造山作用,即增生和碰撞造山作用,其主要标志是北祁连-北阿尔金的HP/LT变质带、蛇绿混杂岩及与洋壳俯冲有关的构造岩浆作用,以及分布在柴北缘-南阿尔金与大陆俯冲和陆陆碰撞有关的UHP变质带、区域巴罗式变质作用、深熔作用、相关的岩浆活动及伸展垮塌作用等,并建立了一个反映原特提斯洋俯冲、增生、闭合及碰撞造山作用的构造模式。     

全过程工程咨询背景下勘察设计企业的“不变”与“应变”

<正>,在改变原有工程建设管理按阶段及服务要素的分块管理模式,在项目全生命周期提供“包含设计和规划在内的涉及组织、管理、经济和技术等各有关方面的工程咨询服务”,实现项目目标利益的最大化。勘察设计企业开展全过程工程咨询优势与挑战并存,本文基于“不变”与“应变”两个维度,对勘察设计企业开展全过程工程咨询的路径进行探讨,同时分享同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司（以下简称“同济设计集团”）的部分实践体会。     

“填石层”对施工的影响分析及勘察要点

填石属于填土层中的"特殊分子",对建设项目的投资、设计、施工均存在较大影响。充分理解其存在的"危害性",经济、合理、针对性的设计和施工措施,能达到避免设计变更、节约工期、控制成本的效果。勘察是最重要的基础性工作,资料的准确与否可直接导致不同的结果。通过实际工程经验分析了填石层对工程施工的具体影响,明确了勘察工作除应满足相关规范要求外,还应明确关注的重点和采用的措施,对勘察、设计、施工有一定的借鉴。     

Magmatism of the junction region of the Knipovich and Mohns Ridges (Polar Atlantic): Results of cruise 25 of the R/V “Akademik Nikolai Strakhov”

Based on the investigation of samples recovered during Cruise 25 of the R/V “Akademik Nikolai Strakhov,” the character of magmatism was determined in the flank parts of the rift zone at the 74°05′N and 73°50′N region, where the direction of the rift valley changes from the north-northwest in the Knipovich Ridge to the northeast-trending structures of the Mohns Ridge. It was shown that the tholeiitic magmas of this region shows all the geochemical characteristics of TOR-2, which is typical of the Mohns Ridge and most oceanic rift zones worldwide, and differ from the basalts of the Knipovich Ridge, which are assigned to a shallower type of tholeiitic magmatism (Na-TOR). The persistent depletion of the magmas in terms of lithophile element contents and radiogenic isotope ratios of Sr, Nd, and Pb reflects the conditions of their formation during the ascent of the depleted oceanic mantle, which has occurred without significant complications since the early stages of the formation of the Mohns Ridge.     

地壳对接消减带和叠接消减带与陆-陆碰撞造山和俯冲增生造山:来自侵入岩构造组合的记录

从地壳对接消减带与地壳叠接消减带的概念出发,讨论了板块构造岩浆旋回,俯冲增生造山和陆-陆碰撞造山分别对应于板块会聚构造的第一次和第二次造山作用;讨论了俯冲增生造山的结构样式,主要由俯冲增生杂岩和岩浆弧构成;陆-陆碰撞造山指相意义的S型花岗岩类的鉴别标志,以及指示板块构造岩浆旋回结束的后造山过碱性A型花岗岩类的识别标志。最后主要基于中国侵入岩大地构造图(1∶250万)及其说明书的成果,简要地讨论了中国三个克拉通性质的陆块区以及与西伯利亚克拉通、印度克拉通之间的大洋区的洋陆转换形成的俯冲增生造山和随后的陆-陆碰撞造山,认为:(1)塔里木克拉通西北缘与西伯利亚克拉通西南缘陆-陆碰撞可能发生在石炭纪,早二叠世可能完成;(2)中国三个克拉通的陆-陆碰撞可能分别发生在早—中三叠世,晚三叠世完成拼合,形成中国主体大陆;(3)早白垩世晚期—晚白垩世完成中国主体大陆与西伯利亚大陆的最终拼合;(4)新生代中国大陆与印度大陆拼合,碰撞造山仍在进行。     

橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性:对大陆俯冲带变形环境的约束

橄榄石在不同热动力学条件下形成的晶格优选定向是认识上地幔塑性变形与地震波各向异性的基础.本文通过总结橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性的研究进展,探讨大陆俯冲带的变形环境.绝大部分天然变形橄榄岩中的橄榄石都发育了[100](010)组构[100]轴近平行于线理,(010)面平行或近平行于面理,使橄榄岩的最快P波速度近平行于线理,最大S波分裂平行面理并垂直线理.但来自超高压变质带的石榴石橄榄岩可发育[001](100)组构,使橄榄岩的最快P波速度和最小S渡分裂方向垂直面理.近年来的变形实验与理论计算表明超高压和低温是橄榄石组构从[100](010)向[001](100)转变的关键因素,而水对橄榄石流变行为的影响还有待进一步研究.对170个天然橄榄石结构水含量的统计结果表明橄榄石含水量变化很大(0～170×10-6H2O),玄武岩中橄榄岩包体的橄榄石比较贫水,而所有富水橄榄石均来自克拉通金伯利岩中的石榴石橄榄岩.因此,除了水在上地幔的不均匀分布,橄榄岩折返过程中氢的扩散会强烈影响橄榄石的含水量.苏鲁芝麻房橄榄岩提供了以超高压、低温、贫流体为特征的大陆俯冲带中[001](100)橄榄石组构的实例.在俯冲的大陆板片中,橄榄石组构在120～220 km从[100](010)向[001](100)的转变可导致地震波各向异性突然降低,而且最快P波速度垂直于俯冲方向.     

桐柏高压变质地体:对桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带构造框架和俯冲/折返机制的制约

桐柏造山带位于秦岭造山带和大别-苏鲁造山带之间,是揭示秦岭-桐柏-大别-苏鲁巨型造山带中各地质体之间构造关系及地质演化差异的关键地区。桐柏高压变质地体主要由两个高压岩片(I和II)及其北侧的构造混杂岩带和南侧的蓝片岩-绿片岩带构成。高压岩片I以北、南两条榴辉岩带为代表,构成桐柏山背形构造的两翼,其峰期变质条件分别为530~610℃、1.7~2.0GPa和460~560℃、1.3~1.9GPa。高压岩片II以桐柏杂岩中的变质岩包体为代表,其峰期变质条件推测在<700℃、>1.2GPa的榴辉岩相范围内,而退变质条件为660~700℃、0.80~1.03GPa。U-Pb、Lu-Hf、Rb-Sr和Ar-Ar同位素年代学研究表明,高压岩片I的峰期变质时代为255Ma,冷却至白云母封闭温度的时代为238Ma;而高压岩片II的主期变质作用发生在232~220Ma,作为桐柏杂岩主体的片麻状花岗岩则侵位于140Ma。这说明,高压岩片I和II分属于两个时代不同的俯冲/折返岩片,当高压岩片II被俯冲到地壳深处并经受高压变质时,其上覆的高压岩片I已经折返到中上地壳的水平。这一结果验证了在西大别、东大别和苏鲁地区提出的高压/超高压岩石的穿时(或差异)俯冲/折返模型,同时说明华南大陆地壳最早的俯冲发生在晚二叠世,这也代表华北与华南陆块之间从洋壳俯冲转化为陆壳俯冲的时间。基于桐柏杂岩与北大别杂岩的可比性,认为桐柏高压变质地体相对低温低压的变质环境以及超高压岩石的缺乏缘于华南陆块的俯冲深度向西逐渐变浅,而早白垩世的构造挤出造成了桐柏-大别高压/超高压变质带东宽西窄的构造格局。     

太古宙TTG的Nb/Ta变化特征: 对“Nb-Ta悖论”的启示

英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩（TTG）是地球早期大陆地壳最重要的组成部分。TTG的Nb/Ta比值变化不仅与它的成因相关,而且与早期构造环境和地壳分异过程关系紧密。本文选择阴山地块出露的TTG片麻岩及下地壳斜长角闪岩/麻粒岩包体作为研究对象,开展了寄主花岗闪长岩和同源镁铁质包体中的角闪石和黑云母的原位微区矿物的微量元素分析工作,以及TTG与非同源斜长角闪岩包体的全岩主微量元素分析工作。矿物化学研究结果表明,花岗闪长岩和同源镁铁质包体的角闪石具有相似的Mg^#值,但是两者具有明显不同的Nb/Ta比值。镁铁质包体中的角闪石更富Cr、Ta,Nb/Ta比值为30~50;TTG岩石中的角闪石Cr和Ta含量偏低,但具有更高的Nb/Ta比值（38~70）。TTG和镁铁质包体中的角闪石Cr含量与Nb/Ta具有较好的负相关关系。全岩地球化学分析结果揭示,TTG片麻岩的具有高Nb/Ta比值（13~65,平均值31）,斜长角闪岩和麻粒岩包体具有变化的Nb/Ta比值（10~56）。太古宙绿岩带中玄武质岩石的Nb/Ta平均值为~15,阴山地块斜长角闪岩和麻粒岩包体具有高的Nb/Ta比值,反映了这些代表基性下地壳的岩石经历了部分熔融作用或后期的交代作用,使其Nb/Ta比值发生改变。研究区具有高Nb/Ta比值的TTG可能来源于高Nb/Ta比值基性下地壳部分熔融,并继承了源区高Nb/Ta比值的特征。通过本文研究揭示,高Nb/Ta比值的TTG并非一定形成于俯冲带洋壳榴辉岩相部分熔融,下地壳富角闪石和黑云母的岩石部分熔融是形成高Nb/Ta比值TTG的一种重要途径。

     

石英颗粒表面“V”形撞击坑与化学溶蚀坑的鉴别

石英颗粒表面特征主要是从形态上来加以区分,它是一种形貌分析法。很多特征在不同的搬运和沉积过程中都存在,因此不能用单一的特征来分析其搬运介质、搬运方式和沉积史。要综合分析全部特征,去伪存真,同时对这些特征要有正确的鉴定,这是分析的基础。