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.     

黑龙江鸡西盆地新生代玄武岩大地构造环境探讨

鸡西盆地新生代玄武岩的岩石学、岩石化学和地球化学研究表明,岩石中发育橄榄石包裹体,且造岩矿物中也多含橄榄石晶体;δEu=0.87~0.94（大于0.7）,具基性岩浆分异特征.微量元素Nb^*值为0.91（接近1）、K^*值为1.09,略大于1,表明岩浆与消减作用相关不大,且有非地壳物质加入.总体分析,岩浆来源于上地幔,上升过程中遭受了壳源物质的混染.鸡西地区新生代玄武岩岩浆来源于上地幔,是裂谷作用的产物,为大陆裂谷型玄武岩,其形成与敦密断裂在上新世的拉张活动有关.     

A possible mechanism of inversion of the vertical lithosphere movements in the back-arc basins of the West Pacific region

We present results of the study of a three-layer tectonosphere model of the West Pacific Transition Zone based on modeling of a piecewise inhomogeneous medium caused by local density reduction of the asthenosphere, whose viscosity decreases due to fluid accumulation. We used the viscous liquid motion equation in the Stokes approximation. It was shown that the anomalous asthenosphere in the back-arc basins can move as a convective cell with an uprising flow in the zone of maximum density reduction and extension of the lithosphere above it. At the initial stages, this process causes formation of the central crustal uplift, which is transformed into a system of depressions as the asthenosphere viscosity decreases to values of the order of 4.0 × 10¹⁹ Pa s and lower. The modeling results satisfactorily agree with the reconstructions of the Cretaceous Cenozoic lithotectonic evolution of the Okhotsk Sea region.     

地球史中的构造活动论和发展阶段论

从全球构造的活动论和地壳演化的发展阶段论出发,简要地讨论如下科学问题:(1)岩石圈形成;(2)中国大陆形成和演化;(3)造山过程;(4)裂谷作用过程中的某些问题。研究认为:(1)岩石圈不是地球形成时就已存在了,亦不是一次形成的,而是对流地幔(或软流圈)多次(或多阶段)分异形成的;基于岩浆作用、沉积作用、变质作用和成矿作用等在地球发展历史中长远阶段性的变化的可能指示,提出岩石圈-软流圈系统的不可逆的长远期阶段性变化特征,并可划分为若干阶段。(2)基于对中国大陆形成与演化的大阶段的研究,认为显生宙以来,中国大陆是由塔里木、扬子、中朝、华夏、蒙古和印度等陆块经过多个阶段的造山运动,镶嵌组装在一起的一个复合大陆,其拼合组装的各个阶段的洋陆分布的格局是不一样的,这种构造重组一定伴随岩石圈-软流圈动力系统的重组和构造体制的重大转换。(3)燕山带燕山期可识别出5个造山幕,每个造山幕的岩浆作用、沉积建造、变质作用、变形方式均有差异,造山过程的幕式阶段性标志明显;并认为华北地区现今面积的大小,并不能代表侏罗纪-白垩纪时的状态,燕山带的面积在侏罗纪—白垩纪时期远比现在的小。(4)提出华北大陆裂谷作用在古近纪与新近纪—第四纪的伸展作用是两次幕式事件,而不是前人认为的一次事件的两个相,同时,认为古近纪的断陷性质盆地发育对应纯剪切机制,而新近纪—第四纪拗陷性质盆地发育对应于分布剪切机制。(5)认为燕山期和喜山期华北地区岩石圈减薄作用的机制、过程不同,分属两个不同的阶段的动力学系统,而不是一个连续的渐变过程。     

松辽盆地徐家围子地区深反射结构及其盆地动力学意义

通过松辽盆地徐家围子地区深反射地震剖面与世界典型深反射剖面对比,以岩石圈流变学模型为基础,结合浅层钻探资料可以发现,松辽盆地与世界典型裂谷盆地有相似的深反射特征,即层状结构十分明显。岩石圈横向分段性是另一个显著特点,由中下地壳挤压"断裂带"和由热流底辟体组成的"岩浆底辟带"分开。下部块段控制上部层状构造体系的形成与演化过程。由此证明,裂谷演化过程中地幔上涌是主要动力。地壳"三明治结构"和热流底辟体的发育表明,盆地不仅有高热流的地质条件,而且深部存在无机物质"储库"与通道。     

新生代以来中国大陆岩石圈尺度的大地构造分区

基于大陆根柱构造概念，讨论了新生代以来大陆岩石圈尺度的大地构造分枢，地壳浅部主要表现为３种形态，即西部挤压造山带、东部大陆裂谷带和中部克拉通块体群，它们分别对应山根与造山岩石圈根、地幔热柱和大陆（岩石圈）根，认为浅部构造开矿对对壳幔深部构造的一种响应，简述了地于岩石圈度的３个大地构造单元的软流圈     

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。     

Cenozoic Volcanism in South China Sea and Its Vicinity and South China Sea Spreading

The rock series, rock types and Sr-Nd isotopic dating of the Cenozoic volcanic rocks in the South China Sea are similar to those in its vicinity. On the basis of the spreading age of the South China Sea, the Cenozoic volcanic rocks are divided into three stages: the pre-spreading stage, the spreading stage and the post-spreading stage. The deep process characteristics of the asthenosphere and lithosphere may be inferred from the study on primary basaltic magma. The top layers of the asthenosphere both in the spreading stage and in the pre-spreading stage are closer to the earth surface than that in the post-spreading stage. From the pre-spreading stage to the spreading stage, the top layer of the asthenosphere decreased in depth, while the amount of interstitial partial melts increased. The evolution of the primary basaltic magma shows a progressive evolution sequence of the rifting volcanism and a faster lithospheric spreading velocity. From the spreading stage to the post-spreading stage, the top layer of the asthenosphere gradually increased in depth, but the amount of interstitial partial melts decreased. The evolution of primary basaltic magma shows a retrogressive evolution sequence of the rifting volcanism and a gradual decrease in the lithospheric spreading velocity. The depth recognized by the study on the Cenozoic volcanism demonstrates the deep environment for the formation and evolution of the South China Sea.     

汾渭裂谷系与造山带耦合关系及其形成机制研究

试图运用盆山耦合等地学理论,对汾渭裂谷系进行初步的定量半定量研究。认为在区域拉张应力场作用下,汾渭裂谷系为盆山耦合形成,其形成模型为“伸展造山,断陷沉盆,后推成台”;运用盆内沉积与造山带剥蚀量互补法、地震剖面拟合法、裂变径迹法等计算方法对其进行计算的结果表明,铲式断裂一侧造山带隆升与盆地下沉呈完全镜像对称关系。同时对大同一带新生代玄武岩特征进行了分析,认为软流圈上涌是该带玄武岩喷发的根源,并通过对该区地震层析和大地电磁测深的剖析,推断汾渭裂谷系主体形成机制应为被动机制,而其北部的桑干河断陷形成机制则为主动机制。此外,对汾渭裂谷系的地热资源及地震震中分布规律等进行了探讨。     

华南岩石圈三维结构

从穿过华南陆块的6条P波地震层析剖面出发,综合引用海量出版物中部分成果,对华南岩石圈三维结构作了初步探讨。以川湘黔裂陷槽和钦杭断裂为界,可以将华南岩石圈分成三大部分。在钦杭断裂东南为华夏岩石圈。它是东南亚西太平洋低速带的一部分,它与东南亚西太平洋低速带的其他地区的共同特点是它们的岩石圈地幔都受到软流圈物质上升而被改造。部分地区幔源物质侵入地壳,形成丰富的矿藏。川湘黔裂陷槽以西的地区为上扬子岩石圈。它在地表是一个热块体,但在深部有延伸超过200 km的高速基底。上扬子岩石圈受到其西攀西地幔柱的改造,在壳幔过渡带产生峨眉山岩浆房,在古生代末曾引发玄武岩的大面积喷发,至今仍在滇西留有岩浆房,并产生丰富的热泉。在川湘黔裂陷槽与钦杭断裂之间的是中扬子岩石圈。中扬子在地表是一个冷块体,在湘中实测热流值低到小于20 mW m-2,根据热流值计算得到的岩石圈厚度达到300 km。具有低速、低电阻率特征。根据大地电磁测深得到的结果也与地热流计算得到的相似。     

揭示地质现象的本质与核心

青藏高原的形成与演化是举世瞩目的现代地学前缘 ,岩石圈结构及其演变对于探讨高原隆升及其资源环境效应具有重要意义。多年来 ,对于青藏高原岩石圈结构的认识主要基于地球物理探测结果和地质研究 ,尚未发现深达地幔的物质。我们在西昆仑地区康西瓦新生代火山岩中首次发现了以含金云母方辉橄榄岩为主的深源包体 ,其主要组成矿物为橄榄石和斜方辉石 ,含有少量单斜辉石、尖晶石和金云母。橄榄岩具有平衡粒状变晶结构 ,部分橄榄石颗粒仍保留有扭折带。电子探针分析结果表明 ,尖晶石的x(Cr) /x(Cr +Al)变化为 2 5%～ 8% ,属于尖晶石铬铁矿系列。根据CarrollWebb和Wood(1986 )提出的温压图解 ,橄榄岩形成压力大致为16 0 0MPa ,约相当于深度 56km。据此 ,认为康西瓦新生代玄武岩中产出的橄榄岩包体系岩浆活动过程中从岩石圈地幔携带上来的幔源物质 ,对于探讨青藏高原北部的岩石圈结构及其演化具有重要意义。     

On Geophysical Background of Superlarge Deposits in the Chinese Continent

Based on the study of tens of geophysical profiles (seismic, geothermal flow and magnetotelluric sounding profiles) and 3-D shear wave velocity structures of the Chinese continent and its neighbouring regions, this paper describes the 3-D crustal and upper mantle structures and discusses briefly the deep geophysical background of superlarge ore deposits in the Chinese continent. Superlarge deposits are usually very few in number, but they are distributed still in certain forms such as "point", "zone" and "area". Most of the large-, medium- and small-sized deposits occur near the margins of different tectonic units; while the superlarge endogenic polymetallic deposits occur mostly in thinned mantle lithosphere, uplifts of the asthenosphere (vertical low-velocity zones) and the transformation zones of lateral inhomogeneity (weak zones) in the upper mantle. The superlarge endogenic polymetallic deposits are almost unevenly distributed in three major ore zones in China, corresponding to the boundaries of in     

中国东部中生代软流层上涌造山作用

中国东部中生代造山带不同于陆缘俯冲作用和陆间大陆碰撞造山带,也不是陆缘和陆间碰撞造山带发展演化的某一个特定阶段的产物。它是一种由深部软流层上涌造山作用形成的一个新类型的造山带,又称东亚型造山作用。它的造山作用过程是:(1)早中生代(230～180Ma)的前和初始造山幕,深部软流层物质上涌和底侵作用导致冷、强的大陆岩石圈地幔线状破裂与局部拆沉;(2)中、晚侏罗世(180～140Ma)主造山幕,软流层大规模上涌并沿着岩石圈底部壳-幔边界横向侵入和伸展,使垂向差异运动转变为水平挤压作用,结果地壳表层发生大规模的褶皱构造变形和推覆构造,使陆壳加厚形成山根,岩石圈根发生部分拆沉;(3)白垩纪(140～65Ma)的晚期造山幕,加厚的陆壳山根与岩石圈根的大规模拆沉,岩石圈进入全新的从挤压向伸展转变和巨大减薄阶段,软流层大规模上涌成山。     

裂谷盆地深层石油地质特征与油气成藏条件

裂谷盆地是指沉积盆地在地质历史演变的某个阶段经历了裂谷时期的盆地。裂谷盆地深层在中国一般是指裂谷盆地中含油气层段埋深>3 500 m的地层,国外则指埋深>4 000 m的地层。中国东部具深层油气田的裂谷盆地主要是中、新生代盆地;全球裂谷盆地深层的大油气藏主要分布于白垩系,其次是上古生界;深层油气藏的储层形式多样,有孔隙型、裂缝型、溶洞-裂缝型及孔隙-裂缝型等;深层油气田的油气运移方向以垂向为主,圈闭则大多以岩性或与断裂有关的构造岩性圈闭为主。其次,盐岩体的活动对圈闭的形成亦十分重要,其类型则以复合型为主。     

大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

快速上涌的大陆溢流玄武岩（CFB），与大陆裂开存在密切的成因关系。CBF总体岩石及地球化学成分均一，富集同位素及不相容元素，但一些样品含有明显的亏损成分，反映出普遍的地幔不均一性，来自上下地幔边界及软流圈的地幔柱提供了CFB所需的主要物质和能量来源，地壳混染作用对CBF的成分影响不大，而受俯冲带脱水流体以及热地幔柱自身与围岩发生的交代作用影响。交代岩石圈地幔对CBF产生重要影响，很好地解释了CFB所具备的微量元素和同位素特征。     

皖赣交界地区历口群岩石组成及其对造山后超大陆裂解的指示意义

历口群是一套沉积-火山岩地层,分布于皖赣交界地区祁门—潜口—歙县断裂带以北,是江南造山带东段新元古代上部浅变质基底。历口群邓家组夹层玄武岩与铺岭组玄武岩具有大陆弧型玄武岩的REE配分模式((La/Yb)N=2.97~4.47)和微量元素模式。邓家组夹层玄武岩与铺岭组玄武岩的里特曼指数分别为0.029~2.203和4.304~6.538,表明两者是同期不同阶段的产物。历口群邓家组、铺岭组、小安里组界面清晰,形成过程连续,应该合并为一个组,仍称为邓家组,铺岭组作为邓家组上段,小安里组作为邓家组顶段。历口群邓家组中段上部夹层玄武岩用LA-ICP-MS法测得的锆石U-Pb年龄为(804.2±7.4)Ma。原位锆石Lu-Hf同位素结果表明玄武岩锆石的初始176Hf/177Hf比值为0.281 837~0.282 076,εHf(t)为-15.9^-7.0,二阶段模式年龄(tDM2)为2.16~2.68 Ga,意味着岩浆源区受到了地壳物质的强烈混染,代表着裂解中期阶段结束,岩浆活动发展至地表。历口群的沉积特征表明,江南造山带东段的新元古代裂谷盆地属于被动型裂谷盆地,俯冲板块的回撤为其主导因素,Rodinia地幔柱活动对大地构造的演化有明显影响,裂解的形成是板块活动与地幔柱活动相互作用的结果。     

大陆地壳演化的拆沉作用模式综述

近20年来,中外学者研究认为,拆沉作用导致大陆岩石圈物质快速下沉入软流圈中,伴随大规模的岩浆作用,山脉隆升、伸展和跨塌作用,最后形成拗陷盆地。原始地壳形成时是玄武质的,然而现今的大陆壳整体成分呈现中性,拆沉作用模式很好地解释了地学中的这一困惑,补充和完善了经典板块理论。通过地球物理测探、地球化学示踪和地质学、岩石学方面提供的证据和一些其它的辅助佐证基本可以判定拆沉作用的存在。     

黄骅裂谷盆地第三系深层水成因

在阐述盆地地质和含水系统、水文地质期、水压系统的定位基础上，通过建立数学模型，采用反演法、地静压力法，模拟计算了各研究层在各研究时期的砂、泥岩恢复厚度、压出水量、水交替强度。计算表明各研究层在各研究时期的压挤式水交替强度均小于1，累加值Es^2、Es^1、Ed层的大于1，Ng、Nm层的小于1；Ed层渗入水交替强度为0．44。各研究层在各研究时期渗流场的高水压带位置和流动态势具有相似性，并均以离心型流动为主要特征。水的初始与现代化学及其演化研究表明，6个研究层段均起始于不同浓度的同生沉积成因水，除Eκ^1层局部水的现代浓度比初始浓度显著降低，朝稀释淡化、反向变质的方向演化外，其他5个层段水的现代浓度比初始浓度均呈不同程度的增高，朝浓缩盐化、正向变质的地球化学方向发展，最终演化成为不同浓度的后生沉积成因水。     

地幔柱构造对松辽盆地及渤海湾盆地形成的制约

中国东部松辽盆地和渤海湾盆地形成与演化的深部动力学机制尚未得到很好的解释．通过对区域地震资料盆地沉积记录、火山岩岩石探针和大地构造演化历史的综合分析,认为地幔柱(柱头直径约500km)在晚侏罗世一晚白垩世时形成于松辽地区,经历了软流圈地幔上涌、地壳抬升与伸展、火山活动,导致松辽盆地的形成;由于华北板块向北移动,始新世时地幔柱(柱头直径600-800km)移动到京津一渤海湾地区,类似的地质过程形成了渤海湾盆地．渤海湾地幔柱的活动还可能是京津唐地区地震多发的根本原因。     

祁连造山带中部拉脊山古地幔特征及其归属: 来自基性火山岩的地球化学证据

拉脊山火山岩带位于祁连造山带中部, 通过对该区早古生代基性火山岩系统的地球化学研究, 揭示该区早古生代地幔的性质及其地幔域的构造归属.研究表明, 拉脊山基性火山岩可以分为两类: Ⅰ类为大陆板内碱性玄武岩, 其稀土元素组成模式为轻稀土富集型, 并具有明显的Nb、Ta负异常, 而Zr、Hf无明显的负异常; Ⅱ类为与地幔柱活动有关的拉斑玄武岩, 具有洋岛玄武岩(OIB) 特征.稀土元素组成模式同样表现为轻稀土富集型, 但其富集程度比Ⅰ类基性火山岩的富集程度弱, 无Nb、Ta、Zr和Hf负异常.基性火山岩的Sr、Nd、Pb同位素组成特征显示, 基性火山岩的地幔源区具有亏损地幔(DM) 和第二类富集地幔(EMⅡ) 混合的特点, 而第二类富集地幔端元(EMⅡ) 占主导地位, 亏损地幔(DM) 物质混入的程度较低; 并具有Dupal异常的同位素特征.通过与华北南缘、北秦岭和扬子北缘西段地幔的Pb同位素组成相比, 表明拉脊山造山带古地幔与北秦岭、南秦岭西段和扬子北缘西段地幔的Pb同位素组成相似.进而表明拉脊山造山带古地幔属于扬子型富放射性成因铅地幔, 而非华北型贫放射性成因铅地幔