东北中生代增生杂岩及对古太平洋向欧亚大陆俯冲历史的制约

吉林-黑龙江东部地区的中生代增生杂岩,主要由吉林-黑龙江高压变质带和那丹哈达增生杂岩(或那丹哈达地体)组成。它们将为古亚洲洋与环太平洋构造域的转换作用,大洋板块地层(OPS)层序重建,特别是古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲历史提供重要的科学依据。吉林-黑龙江高压带分布在佳木斯-兴凯与松辽地块之间的具有高压变质带性质的缝合带,新的地质年代学研究表明其形成时代为210～180Ma,表明晚三叠-早侏罗世为南北向古亚洲洋关闭和西向俯冲增生开始的关键时期。那丹哈达增生杂岩则发育在佳木斯-兴凯地块东侧,并具体分为西部的跃进山杂岩和东部的饶河杂岩。新近发表的数据显示,跃进山杂岩就位时代为210～180Ma,这与佳木斯-兴凯地块西缘的吉黑高压带形成时代相似。而饶河杂岩就位时代为晚侏罗-早白垩世,最晚期就位的时代为早白垩世(137～130Ma)。因此,吉黑东部地区的中生代增生杂岩为古太平洋向欧亚大陆中生代的俯冲过程提供了关键的信息。     

太平洋板块俯冲与中国东部中生代地质事件

中国东部至少自侏罗纪开始就一直处于俯冲大洋板块之上,但是有关俯冲板块对其影响程度一直有不同的认识。最近的研究表明,太平洋海山岛链的时空分布显示太平洋板块的漂移方向曾发生多次转折,这些转折与白垩纪中国东部的构造演化和岩浆事件有着密切的时空耦合关系。从时代和力学性质上看,太平洋板块俯冲方向的改变在很大程度上控制着中国东部中生代的盆地演化和郯庐断裂活动等重要地质事件。这些认识为理解中国东部构造演化提供了新的视角,包括岩石圈减薄的机制、郯庐断裂的演化,以及燕山期大规模岩浆活动等。本文重点分析了太平洋板块俯冲与中国东部中生代岩浆活动的对应关系。在125～140Ma太平洋板块向南西方向俯冲,造成中国东部岩石圈减薄,软流圈卸载上涌,发生减压部分熔融;约125Ma,太平洋板块漂移方向发生了大幅度转折,形成安第斯式的俯冲挤压,岩石圈停止减薄和减压部分熔融,出现岩浆宁静期。随着俯冲的深入,到110Ma前后俯冲板块后撤,形成弧后拉张,岩浆活动又重新开始。     

中国东北古亚洲与古太平洋构造域演化与转换

现今分布于中朝、塔里木古陆与西伯利亚古陆之间的古亚洲构造域,既存在于前中生代,也存在于中新生代.古亚洲构造域不能等同于古亚洲洋及其构造域.作为古亚洲构造域一部分的古亚洲洋开始于晚寒武世-奥陶纪,结束于中三叠世.古太平洋及其构造域形成于晚古生代,印支期后,成为滨太平洋构造域.在晚三叠世-侏罗纪时期与古亚洲构造域并存,形成两个构造域的板内造山带、局部盆山构造和东北高原.早白垩世形成以滨太平洋构造域为主体的北北东向盆山体系.     

华南中生代玄武岩地球化学特征及其地球动力学意义北大核心CSCD

华南板块是中国东部岩石圈的重要组成部分,广泛发育中生代玄武岩,这些玄武岩为研究华南岩石圈演化提供了重要的窗口。前人对华南中生代玄武岩开展了大量的研究,但是对于玄武岩的源区性质以及构造环境等认识仍存在较大争议。本文系统性分析了华南宁远、道县、长城岭、白面山、汝城等地区中生代玄武岩的主微量元素及Sr-Nd-Pb同位素组成,获得如下主要认识:(1)华南中生代玄武岩主要由碱性和亚碱性玄武岩组成,其SiO_(2)和全碱(Na_(2)O+K_(2)O)含量分别为42.81 wt%~55.54 wt%和1.6 wt%~5.97 wt%;(2)除了宁远玄武岩具有OIB微量元素特征,华南中生代玄武岩具有岛弧玄武岩相似的微量元素配分型式;(3)主量和微量元素特征表明华南中生代玄武岩的形成主要受控于部分熔融,且在岩浆演化过程中经历不同程度的分离结晶作用,未遭受明显的地壳混染作用。Ni-MgO正相关、CaO/Al_(2)O_(3)-CaO正相关和Eu无明显异常表明华南中生代玄武质岩浆经历了橄榄石和单斜辉石结晶,但无明显的斜长石结晶;(4)Sr-Nd-Pb同位素特征表明华南中生代玄武岩为EMⅡ地幔源区,其源区可能有洋壳沉积物的参与;(5)华南中生代玄武岩可能形成于与古太平洋板块俯冲相关的大陆板内环境;(6)华南岩石圈改造可能与中生代古太平洋俯冲板块的交代作用有关,后者所释放的酸性熔体/流体与地幔橄榄岩相互作用,最终造成了华南岩石圈物理化学性质的强烈改变;(7)古太平洋俯冲板块可能对华南有色金属、稀有金属等多金属成矿发挥着重要作用,其释放的熔体或流体为矿石活化和迁移提供了重要的驱动力。     

中国东部无机CO_2气藏与(古)太平洋板块俯冲关联

中国东部受(古)太平洋板块俯冲的影响,无机CO_2气藏发育广泛,分布层位复杂。本文通过对中国东部松辽、渤海湾、苏北、三水、东海、珠江口、莺歌海等盆地无机CO_2气藏的成因及运聚规律分析,结合深部碳循环以及(古)太平洋板块俯冲过程,探讨了中生代以来(古)太平洋板块俯冲对中国东部无机CO_2气藏的影响。这些无机CO_2气藏在空间分布上与中生代以来(古)太平洋板块俯冲造成的中国东部高地热流区、深大断裂分布及火山岩带展布一致。(古)太平洋板块俯冲改变了中国东部的深部构造状态,导致大规模岩浆喷发、地热升高,并控制了深大断裂系统,有利于无机CO_2运移储集;俯冲作用引起的软流圈上涌、地幔脱气作用以及印度-欧亚板块碰撞的远程效应使中国东部形成大量高CO_2含量的源区,为幔源CO_2的形成提供了条件。     

古太平洋板块俯冲对延边地区深部地壳的置换作用:显生宙花岗岩的Nd同位素制约

延边地区晚古生代–早白垩世花岗岩的Nd同位素研究显示,该区可以富尔河–古洞河断裂为界划分为南北两个岩区。北区显示亏损、年轻的源区特征(εNd(t)=?0.7~+3.8,tDM2=691~976 Ma),南区可能继承了古老富集端元组分(εNd(t)=–13.6~–0.6,tDM2=1004~2166 Ma)。从二叠纪到白垩纪,北区花岗岩的εNd(t)值随着年龄变新递减,南区的εNd(t)值则随着年龄变新递增,并在早白垩世时两区花岗岩的εNd(t)值达到基本相同。这种Nd同位素组成的变化趋势,说明南北两区深部地壳物质组成随时间变新而趋于均一化,反映了北区和南区先前存在的古亚洲洋型增生地壳和华北克拉通古老再循环地壳,在中生代期间遭受了古太平洋板块俯冲形成的新增生弧地壳的强烈改造和置换,使得两区深部地壳组成在白垩纪时基本一致。该研究结果为深入理解中生代古太平洋俯冲作用对东北地区深部地壳的改造过程提供了可靠的同位素地球化学制约。     

华南中生代构造转换和古太平洋俯冲启动

长期的华南地块研究取得了一系列重要成果,但是古太平洋俯冲作用于华南的地质记录不是很清晰,尚存争论。一派认为始于二叠纪,另一派认为中生代。本文试图通过华南中生代EW向特提斯构造域和NE向古太平洋构造域的构造转换过程及转换时间入手,探讨古太平洋俯冲启动。雪峰山地区早侏罗世地层以及侏罗纪类磨拉石建造呈NE或NNE向展布,燕山期主要发育2期褶皱变形,早期褶皱轴向为NE—NNE向,晚期为NNE或近南北向的隔槽式褶皱;而印支期也发育2期褶皱变形,D1期为EW—NEE向,D2期为NNE向的紧闭褶皱。这些都说明晚三叠世雪峰山地区已经从EW向特提斯构造域向NE—NNE向太平洋构造域的构造方向转换。而南岭地区,以及更南部的南海北部海域,构造转换时间相对较晚,为早—中侏罗世。综合前人的测年数据,德兴斑岩型铜矿三个含矿斑岩体形成于大约172 Ma,形成于古太平洋板块俯冲所形成的活动大陆边缘环境,成矿物质来源于俯冲洋壳的部分熔融,与地幔楔发生混染,推测与该时期古太平洋板块的平板俯冲、板片撕裂、拆沉和俯冲后撤一系列过程密切相关。同期,华南东南部发育了NE—NNE向、NW向和近EW向三组断裂,其中白垩纪(135~100 Ma)华南NE—NNE向的走滑断裂强烈活动,从东向西依次为:滨海断裂、长乐—南澳断裂、政和—大埔、邵武—河源—阳江断裂、吴川—四会断裂和合浦—北流断裂,主要表现为右旋走滑作用,在东南沿海地区形成一系列的拉分盆地,并非典型的"盆岭构造"。根据群速度和S波速度层析成像,华南地块总体上从西向东地壳的厚度整体上逐渐减薄;华南地块东部发生两次壳幔相互作用,对应两次岩石圈拆沉,这两次拆沉都与古太平洋板块的俯冲有关,第一次拆沉为古太平洋板块平板俯冲时板片撕裂所致,第二次拆沉为俯冲板片俯冲后撤和高角度俯冲造成。     

中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块俯冲消减关系的讨论

国内外不少学者认为中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块向欧亚大陆俯冲、消减有关,近年来作者从岩石圈-软流层深部地质过程审视中国东部岩石圈演化问题发现,中国东部中生代早期(三叠纪至侏罗纪)岩石圈演化与太平洋板块向欧亚大陆俯冲消减没有直接的关系,它们可能是一种源自中国东部周边东亚洋盆系的一些洋盆向中国东部大陆俯冲消减碰撞造山以及由它们引发的中国东部大陆内的软流层上涌的深部地质作用联合作用的结果。软流层上涌作用自始至终控制着中国东部大陆岩石圈与软流层之间以及壳幔之间的层圈拆离,底侵作用以及岩石圈变形缩短、伸展和岩浆活动。     

鲁西地区燕山期构造变形:古太平洋板块俯冲的构造响应

根据近几年对鲁西地区的区域地质调查,本文阐述了燕山期构造变形特征,厘定出NE或NNE向宽缓褶皱和后期的同向逆冲断裂,揭示出一系列NW向张性断裂是由印支期形成的逆冲断裂发生构造反转所致并控制中生代盆地。这些燕山期的构造变形可能是Izanagi板块于中侏罗世—早白垩世向华北地区NWW向俯冲的构造响应。随后,太平洋板块在早白垩世取代Izanagi板块,导致鲁西地区下地壳拆沉,能很好地解释鲁西地区大量130~125 Ma多源区的岩浆事件,是华北克拉通破坏的产物。     

中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关吗?

通常认为,中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块的向西俯冲有关,而本文的研究表明,中生代时中国东部不属于环太平洋构造带,不处于安第斯活动陆缘环境,没有岛弧玄武岩和岛弧花岗岩.许多资料表明,在中生代早期,太平洋板块基本上是向北俯冲的,至早白垩世中期(125 Ma左右)才转向西俯冲,而中国东部大规模岩浆活动主要发生于侏罗纪—早白垩世(约180～130 Ma),因此,中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块的向西俯冲无关.太平洋板块真正向西俯冲的时间非常短暂,只有125～110 Ma和43～0 Ma两个时段.在前一时段,中国东部岩浆活动仅限于中国东部沿海;在后一个时段,中国东部岩浆活动几乎绝迹.因此,中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关的命题是错误的.     

浅谈中国大陆东缘中生代地质演化与泛太平洋板块活动的关系

本文旨在厘清中生代中国东缘受泛太平洋板块俯冲作用影响下,其可能形成的地质记录的时空分布与泛太平洋板块活动的关系。前者主要从岩浆、构造、沉积盆地的时空演化等角度出发,后者的运动学参数集中在俯冲角度、速度、方向等维度。结果显示：俯冲角度、速度以及方向的改变都有可能形成与之对应的地质事件;但是中国东缘（东北、华北和华南）区域地质记录间的差异也表明,即使都可能遭受俯冲作用,由于个体特殊的构造背景,最终的结果也不尽相同。我们对于中国东缘中、新生代的这一特殊构造现象进行了讨论,得出如下结论：首先三联点力学稳定性分析结果认为,在华北和华南碰撞拼合后,中国大陆东缘可能存在TTT、TTR或者TFT的三联点,而不是简单的稳定的被动大陆边缘;另外,中国华南早、中侏罗世近东西向岩浆岩的形成可能与法拉隆板块和伊泽奈岐板块洋中脊俯冲有关;晚侏罗-早白垩世的板片后撤由NWW向的伊泽奈岐板块与太平洋板块的洋中脊扩张作用所致;而华北克拉通东部记录侏罗纪伊泽奈岐板块俯冲的证据不足,可能并没有发生板块俯冲作用,表现为板块运动与作为中国东部最为薄弱地区的郯庐断裂带的强烈耦合作用。     

加勒比板块边缘中新生代构造古地理特征及演化

加勒比板块边缘带包括西缘中美洲古陆块及火山岛弧、北缘大安的列斯岛弧带、东缘小安的列斯岛弧带和南缘南美板块北部4个部分,其沉积充填特征存在明显差异。加勒比板块边缘接受沉积时间由西向东逐渐变晚,其中中美洲古陆块以碳酸盐岩及火山碎屑岩充填为主,大安的列斯岛弧带及南美板块北部地区以碳酸盐岩—碎屑岩混合沉积充填为特征,中美洲火山岛弧带与东缘小安的列斯岛弧带以火山碎屑岩充填为主,造成这种沉积充填差异的主要原因是构造演化控制下的加勒比地区的古地理特征不同。加勒比板块及其周缘地区的构造古地理演化共经历4个阶段:(1)侏罗纪裂谷期,泛大陆的裂解使得南、北美板块边缘发育裂谷相;(2)白垩纪被动陆缘期,古加勒比海槽的进一步打开使得南、北美板块边缘发育被动大陆边缘浅海相;(3)晚白垩世—始新世碰撞造山期,加勒比板块与南、北美板块的碰撞拼合作用使得加勒比板块南、北缘均从海相转变为碰撞造山陆相;(4)始新世以来的分异期,随着古加勒比海槽的消亡和北缘碰撞拼合的结束,加勒比板块东缘及西缘的火山岛弧带进一步发育,而北缘及南缘继续发育陆相沉积。     

古太平洋板块俯冲-增生时限：饶河增生杂岩的地球化学和年代学制约

饶河杂岩作为那丹哈达增生杂岩的主体,是古太平洋板块西向俯冲的直接证据。饶河增生杂岩组成与增生过程的研究对限定古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲与增生过程具有重要的指示意义。本文在野外地质调查和饶河大岱地区大比例尺填图基础上,明确了饶河杂岩主要由枕状玄武岩、辉长岩以及大洋板块沉积地层(OPS)组成,这些岩石均呈构造透镜体状分布在海沟沉积物中,并被中生代花岗质岩脉所穿切,因此为限定饶河增生杂岩的组成、增生和就位时代提供了关键制约。地球化学数据表明玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学属性。LA-ICPMS锆石测试结果表明该地区玄武岩和辉长岩的形成时代分别为166±2Ma和214±5Ma,限定了饶河杂岩中镁铁质-超镁铁质岩石的形成时代为晚三叠世至中侏罗世。结合该区粉砂质泥岩和砂岩的沉积时代下限分别为167±3Ma和133±4Ma,表明饶河杂岩的增生时代为167～133Ma,此外样品的碎屑年龄信息表明基质的物源为邻近的佳木斯地块和中亚造山带东段,其中前寒武的碎屑年龄在中国东北的多个陆块均有出现,可能源于早前存在的前寒武纪基底。本文测得侵入饶河杂岩的2个二长花岗岩形成年龄分别为126±1Ma和105±2Ma,表明饶河杂岩中的花岗岩脉主要形成于两个阶段,其中较老的花岗岩侵入体进一步限定了饶河杂岩的最终就位时代为133Ma至126Ma,表明古太平洋板块在中侏罗世至早白垩世存在西向俯冲-增生作用,为古太平洋板块的构造演化提供了重要的制约。     

日本列岛下太平洋俯冲板块的精细结构

尽管许多学者对日本列岛下的太平洋俯冲板块做了大量的研究,但板块内部的结构(比如板块厚度,板块内地震波速度随深度的变化以及洋壳的俯冲情况等)仍然不太清楚。利用日本地区密集台网收集到的中深和深发地震到时数据来探讨上述问题。采用三维射线追踪正演模拟法,首先利用333个远震计算得到了日本地区太平洋板块的厚度为85km;然后利用3283个地震(震源深度大于40km)的130227条P波到时进一步研究板块内部的精细结构。结果显示,沿深度方向6个地层段(间隔100km)内的速度扰动值分别为5.5%,4.0%,3.5%,2.5%,2.0%和6.0%,在40～500km范围内速度扰动随深度的增加而减小,这与温度随深度的变化情况相一致。当深度大于500km时,速度扰动突然增大到6.0%,分析认为该异常可能由发生在东亚大陆边缘下方的深发地震无法精确定位导致的。最后利用40～500km深度范围内的近震测试得到日本东北和北海道地区下方洋壳俯冲的深度均为110km,平均厚度分别为7.5km和5km,相对于一维模型的速度扰动分别为1%和-3%。这说明洋壳在俯冲到110km以深时,由于受温度和压力的影响,逐渐脱水、变质,直至与板块融合。通过分析震源与洋壳的位置关系,本研究认为北海道地区比东北地区下方的俯冲洋壳可能含有更多的流体(比如水),导致两地区洋壳内的速度相差如此之大。此外,因为日本南部与洋壳对应的区域多为海洋,观测台站较少,所以本研究无法测试得到该区域内的洋壳俯冲情况。     

南海及其围区中生代岩相古地理和构造演化

以岩相古地理分析和编图为基础,结合构造变动和岩浆活动资料,阐述了南海及其围区中生代构造演化。中生代时研究区位于欧亚大陆的东南缘,受特提斯域和太平洋域交替复合影响。早三叠世时古特提斯洋经过黑水河盆地东延至南海。从中三叠世开始构造岩相古地理演化出现明显的东西分异。晚三叠世时,受印支运动影响华南地块与印支地块拼合,研究区西部抬升,黑水河水道关闭;而研究区东部和东南部却受古太平洋的影响发生海侵,形成“粤东-西北加里曼丹海盆”,该海盆在早侏罗世遭受更大海侵,导致与中特提斯的良好贯通。中侏罗世在中特提斯发生过短暂海侵而形成“滇缅海”。晚侏罗世至早白垩世是中特提斯洋和古太平洋的俯冲鼎盛期,形成绵延数千km的欧亚大陆东南缘俯冲增生带。文中还讨论了中特提斯向南海延伸的通道、中特提斯与古太平洋对南海中生代演化的交替和复合影响以及南海东北部新近发现的晚中生代俯冲带等问题。     

东北亚陆缘晚白垩世岩浆作用对古太平洋俯冲作用变化的制约及其气候效应

晚白垩世是古太平洋俯冲板块运动变化的关键时期。本文总结了东北亚陆缘晚白垩世火成岩的时空分布特征,结合火成岩地球化学数据,探讨该时期岩浆作用与古太平洋俯冲及气候变化之间的潜在联系。东北亚陆缘晚白垩世火成岩分布范围由陆内至陆缘明显收缩,指示古太平洋板块俯冲-后撤过程。火成岩展布方向发生小角度偏转,可能是俯冲板块在深部地幔流影响下发生变形以及不同位置后撤速率差异所致。该时期东北亚陆缘经历了地壳减薄和岩浆初始温度上升,暗示板块后撤诱发陆缘向地幔流,引起地壳减薄并形成具有较高初始温度的岩浆。晚白垩世东北亚陆缘地区经历了由升温到降温的过程,与岩浆作用变化相对应,暗示岩浆活动与区域古气候变化具有潜在协同性。     

塔里木板块二叠纪构造演化的古植物群(大植物、孢粉)响应

塔里木板块二叠纪的构造演化导致板块古地理位置、古地貌和古环境的演变(包括气候条件的改变),相应地塔里木板块的植物群在区系性质方面发生了重要变更。该板块二叠纪植物群演替历史分为3个演化阶段:①欧美植物群阶段(阿赛尔期-罗德期);②欧美-安加拉混生植物群阶段(沃德期-吴家坪期)早期;③安加拉植物群阶段(吴家坪期中晚期-长兴期)。     

东至断裂带构造变形特征及其构造演化

东至断裂带是皖西南一条重要的北北东向断裂带。详细的构造解析表明,该断裂带主要经过3期构造变形,分别是发生在晚侏罗世末—早白垩世初的左行平移断层、早白垩世期间的伸展构造和晚白垩世—新生代的右行平移断层。通过断层擦痕矢量反演和断层叠加改造关系分析,认为东至断裂带及其两侧多期构造变形对应的区域应力场分别为近南北向挤压、北北西—南南东向挤压、北西—南东向伸展和近东西向挤压应力场。东至断裂带的形成和演化与郯庐断裂带相似,主要与华南与华北板块俯冲碰撞、伊泽奈崎板块和古太平洋板块向欧亚板块俯冲碰撞与弧后扩张、及印度板块向北碰撞后产生向东的构造挤出等多构造体制共同作用有关。     

古南海构造属性及其与特提斯和古太平洋构造域的关系

为了进一步理解南海地区前新生代的构造演化过程,明确古南海构造属性及其与特提斯和古太平洋构造域的关系,通过对古南海遗迹（蛇绿岩、蛇绿混杂岩以及俯冲增生带）的研究,结合周围陆区地质及古生物资料,将古南海的演化划分为4个阶段。①古特提斯残留海阶段（T₁-T₂）:古南海是在早-中三叠世的古特提斯残余海基础上发展而来,与古特提斯残余海是一个连续的演化过程。②古太平洋边缘海阶段（T₃）:晚三叠世,由于古特提斯洋的全面关闭,古南海主要受古太平洋的影响。③中特提斯与古太平洋叠加影响阶段（J-K₁）:早侏罗世,古南海开始扩张,并受中特提斯和古太平洋叠加影响;晚侏罗世,南沙地块向华南大陆开始漂移,古南海进一步强烈扩张。④俯冲消亡阶段（K₂末期-E）:晚白垩世,南沙地块开始裂离华南大陆,古南海开始向南俯冲;至始新世,伴随着新南海的扩张,古南海加速消亡于巽他地块之下,并在南海南部地区形成了卢帕尔线蛇绿岩带以及一系列的俯冲增生带。