海南岛陆缘扩张带形成及新生代岩石圈动力学机制:来自幔源包体的地球化学证据

海南岛陆缘扩张带蓬莱地区新生代玄武岩中捕获大量尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩幔源包体。激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析结果表明,蓬莱地幔橄榄岩含有三种不同地球化学特征的单斜辉石(Cpx):(1)a类单斜辉石Mg~#=92.3~93.4,来自富集Cpx的二辉橄榄岩,具有极低的LREE和不相容元素含量,HREE平坦,Th、U、La、Sr正异常,经历了7%~10%的尖晶石相部分熔融,仅受到极低程度强不相容元素(Th、U、La、Sr)初期富集交代作用;(2)b类单斜辉石Mg~#=89.9~90.3,来自较富集Cpx的二辉橄榄岩,具有中等的LREE和LILE含量,HREE平坦,微量元素蛛网图上显示Th、U正异常,Rb、Ba、Nb、Ta、Sr、Ti负异常,经历4%~5%的尖晶石相部分熔融,可能受到了含LREE和Th、U等不相容元素的硅酸盐熔体交代;(3)c类单斜辉石Mg~#=91.4~92.8,来自贫Cpx的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,具有富集的LREE和LILE含量,HREE弱分异,微量元素蛛网图上显示Th、U正异常及强烈的Nb、Ta、Ti负异常,经历了8%~20%的尖晶石相部分熔融,其交代熔体可能是来自源区有石榴子石残留的碳酸盐熔体。全岩主、微量元素及模拟计算结果表明,这些幔源包体的主量元素主要受部分熔融程度影响,并且方辉橄榄岩经历的部分熔融程度大于二辉橄榄岩。地幔橄榄岩的Sr-Nd同位素组成表明该区具有MORB-OIB型亏损地幔特征。此外,蓬莱部分地幔橄榄岩包体显示正斜率的HREE分异特征((Gd/Yb)_N=0.4~0.7),暗示该区地幔经历了源自石榴子石稳定区的变压熔融,总体熔融程度为18%以上,指示了较高的地幔潜能温度。综合前人对海南岛新生代玄武岩最新研究成果,我们认为海南地幔柱可能为该区软流圈地幔置换古老岩石圈地幔提供了热源,导致了区域岩石圈地幔的破坏,从而引起包括地幔柱本身、软流圈和富集岩石圈的熔融。岩石圈地幔性质的改变和不均一性可能是海南岛陆缘扩张带新生代岩石圈减薄的主要动力学机制。     

郯庐断裂带新生代的上地幔剪切作用与火山活动

沿郯庐断裂带新生代大规模的幔源玄武岩喷发是伴随着上地幔剪切作用而出现的。古近纪(老第三纪)伸展活动期，断裂带在上地幔的伸展剪切及同时的软流圈上涌、岩石圈拆沉是该阶段玄武岩浆活动的主要原因。断裂带内新近纪(新第三纪)至第四纪玄武岩中的幔源包体，不但指示了土地幔韧性剪切带的存在，也反映了断裂切割深度与详细的流变学特征。在新近纪以来的区域挤压背景下，郯庐断裂带压性或压扭性的上地幔剪切一地幔交代．_‘部分熔融是该期玄武岩喷发的主要机制。     

江苏六合方山幔源包体橄榄石的位错构造研究

本研究采用光学显微镜(氧化缀饰)法和透射电子显微镜法,首次查明江苏六合方山玄武岩的包体橄榄石中存在自由位错、位错壁、位错弓弯、位错环、亚晶粒和位错扭折条带等显微、超显微构造,它们是包体橄榄石在上地幔高温、高压条件下发生塑性蠕变的产物,不同位错形态反映主矿物塑性变形的不同状态。根据橄榄石中自由位错密度和包体中辉石的化学成分,估算江苏六合方山地区上地幔某些流变学参数为:温度(t)为1052℃,压力(P)为2060MPa;深度(Z)为66.6km;流动应力(σ_1—σ_3)为51.3MPa;流动速率(ε)为3.6×10~(-14)/s;粘稠应(η)为5.7×10~(21),这些参数值与中国东部其它地区上地幔的同类参数值相接近。     

江苏东海县幔源橄榄岩包体及其深部构造意义

东海县境内仅有两个碱性玄武岩火山口(平明山和安峰山)形成于晚新生代，K-Ar同位素年龄测定，平明山为4．02～6．38Ma，安峰山为7．3～12．3Ma。岩石学和地球化学特征揭示包体寄主岩为碧玄岩，岩浆没有经历明显分异和同化混杂作用。平明山碧玄岩含有丰富幔源包体，包括尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和二辉岩。采用：Bertrand等(1985)和Kohler等(1990)的温度-压力计估算了包体平衡温度和压力分别为830～900℃和1．5～1．7GPa。根据温压资料构建的古地温曲线，对应于大陆热流值75mW／m^2和岩石圈厚度55km。氧化缀饰法揭示本区橄榄岩包体经历了高温低应变速率塑性流动变形，形成各种类型的位错构造。高温高压实验测定，二辉橄榄岩Vp速度为8．0～8．2km／s，Vs速度为4．50～4．77km／s。中国大陆科学钻(CCSD)附近幔源橄榄岩包体的发现对东海地区岩石圈厚度、物质组成、热结构和底侵作用动力过程提供了重要约束。     

长白山新生代玄武岩中橄榄岩包体所揭示的岩石圈地幔特征

长白山地区位于华北克拉通东北部,广泛出露富含地幔橄榄岩包体的新生代玄武岩,为研究岩石圈地幔的性质和演化提供了优越条件。本文对长白山地区天池和龙岗新生代火山岩群中尖晶石相橄榄岩包体进行了岩石学、全岩主微量元素、矿物主量元素、单斜辉石微量元素和Sr-Nd-Hf同位素分析。研究结果表明,尖晶石相橄榄岩包体由二辉橄榄岩和少量的方辉橄榄岩组成,Mg#值为87.4~91.2,表现出新生饱满的特征,平衡温度为900~1100℃。橄榄石的Mg#值（% Fo）为85.6~91.3。单斜辉石包括四种类型：（1）轻稀土元素严重亏损型;（2）轻稀土元素亏损型;（3）向右微倾型和（4）"勺型"。单斜辉石表现出Sr同位素（87Sr/86Sr=0.702749~0.707276）整体亏损,部分样品富集的特征,单斜辉石的Nd-Hf同位素呈现出亏损特征（143Nd/144Nd=0.512886~0.51333、εHf=+17.7~+49.8）。长白山地区二辉和方辉橄榄岩分别经历了小于10%和略大于10%的部分熔融作用,并受到富水硅酸盐熔体的地幔交代作用。太平洋板块向西俯冲作用使得软流圈上涌并携带大量壳源物质进入地幔深部,与岩石圈地幔发生橄榄岩-熔体反应,形成了长白山地区不均一的岩石圈地幔,以新增生饱满地幔为主,夹有少量古老难熔岩石圈地幔碎片。     

广东麒麟幔源包体的微量元素特征及其地质意义

麒麟新生代玄武岩质角砾岩简中幔源包体的Ｒｂ、Ｕ、Ｐｂ、Ｓｒ等不相容元素含量受地表蚀变的影响较大,而其余元素则真实地反映了该区城石圈地幔的性质．二辉橄槛岩代表了未亏损地幔经不同程度熔融后的残余,此后这些残余又受到了富不相容元素流体的交代（交代机制为色层柱交代）。根据全岩微量元素的分配系数和溶体一岩石平衡计算,与辉石岩平衡的容体富体ＬＲＥＥ而强烈亏损ＨＦＳＥ,明显不同于华南地区已知３类幔源岩浆。这可能     

滇东南马关地区新生代钾质玄武岩中幔源包体研究 : 深部物质组成与动力学过程探讨

滇东南马关地区新生代钾质玄武岩携带的幔源包体为研究该地区上地幔性质提供了物质基础。分析表明,全岩及单矿物中的玄武质组分与M gO含量之间均有很好的负相关性,与世界尖晶石二辉橄榄岩的变化趋势一致,表明橄榄岩包体代表了成分均一的上地幔经不同程度部分熔融后的残余;绝大多数包体亏损LREE及除U、Th以外的其他不相容元素,SrN-d同位素组成单一(87Sr8/6Sr=0.7022～0.7029,Nεd=9.5～12.3),显示了M ORB型地幔的成分特点。相对亏损橄榄岩(Fo>90)的平衡温度(928～959℃)低于饱满型橄榄岩F(o<90,956～1110℃)。这些特征表明,马关橄榄岩包体很可能代表了MORB型软流圈地幔底辟上涌、减压熔融后新增生的岩石圈地幔。     

南海北部新生代构造演化序列

本文从构造地质学的基本理论出发,在综合分析板块作用、壳幔作用、岩浆热事件、构造变形、沉积作用等地质作用特点及其相互印证与制约关系的基础上,梳理了南海北部新生代主要构造事件和构造演化序列,提出受欧亚、印澳、太平洋3大板块的共同影响,南海北部新生代主要构造运动划分为礼乐运动、西卫运动一幕、西卫运动二幕、南海运动、南沙运动5次较为合适。其中礼乐运动使南海北部进入裂陷发展阶段,并产生NE走向小型断陷;西卫运动一幕使断陷进一步扩展;西卫运动二幕使南海北部由断陷向断坳转变,断陷走向向NEE向转变;南海运动使南海北部进入坳陷发展阶段;南沙运动使南海北部进入差异性区域沉降阶段,构造格局基本形成。南海北部这种构造演化序列造就了前古近系、古近系、新近系3层含油气结构层系及始新统湖相、渐新统湖相—湖沼相及海陆过渡相和中新统海相3套烃源岩,围绕3套烃源岩可形成"上生下储上盖"、"自生自储自盖"与"下生上储上盖"3类成藏组合和背斜、古潜山、地层-岩性等多种类型的油气藏及其复式油气聚集带。     

Roles of Melting and Metasomatism in the Formation of the Lithospheric Mantle beneath the Leizhou Peninsula, South China

This study characterizes the nature of fluid interaction andmelting processes in the lithospheric mantle beneath the Yingfenglingand Tianyang volcanoes, Leizhou Peninsula, South China, usingin situ trace-element analyses of clinopyroxene, amphibole andgarnet from a suite of mantle-derived xenoliths. Clinopyroxenesfrom discrete spinel lherzolites exhibit large compositionalvariations ranging from extremely light rare earth element (LREE)-depletedto LREE-enriched. Trace-element modelling for depleted samplesindicates that the Leizhou lherzolites are the residues of amantle peridotite source after extraction of 1–11% meltgenerated by incremental melting in the spinel lherzolite fieldwith the degree of melting increasing upwards from about 60km to 30 km. This process is consistent with gradational meltingat different depths in an upwelling asthenospheric column thatsubsequently cooled to form the current lithospheric mantlein this region. The calculated melt production rate of thiscolumn could generate mafic crust 5–6 km thick, whichwould account for most of the present-day lower crust. The formationof the lithospheric column is inferred to be related to Mesozoiclithosphere thinning. Al-augite pyroxenites occur in compositexenoliths; these are geochemically similar to HIMU-type oceanisland basalt. These pyroxenites postdate the lithospheric columnformation and belong to two episodes of magmatism. Early magmatism(forming metapyroxenites) is inferred to have occurred duringthe opening of the South China Sea Basin (32–15 Ma), whereasthe most recent magmatic episode (producing pyroxenites withigneous microstructures) occurred shortly before the eruptionof the host magmas (6–0·3 Ma). Trace-element traversesfrom the contacts of the Al-augite pyroxenite with the spinelperidotite wall-rock in composite xenoliths record gradientsin the strength and nature of metasomatic effects away fromthe contact, showing that equilibrium was not attained. Significantenrichment in highly incompatible elements close to the contacts,with only slight enrichment in Sr, LREE and Nb away from thecontact, is inferred to reflect the different diffusion ratesof specific trace elements. The observed geochemical gradientsin metasomatic zones show that Sr, La, Ce and Nb have the highestdiffusion rates, other REE are intermediate, and Zr, Hf andTi have the lowest diffusion rates. Lower diffusion rates observedfor Nb, Zr, Hf and Ti compared with REE may cause high fieldstrength element (HFSE) negative anomalies in metasomatizedperidotites. Therefore, metasomatized lherzolites with HFSEnegative anomalies do not necessarily require a carbonatiticmetasomatizing agent. KEY WORDS: China; lithosphere; mantle xenoliths; clinopyroxene trace elements; mantle partial melting; mantle metasomatism; trace-element diffusion rates     

南海及周缘地区地幔组成和动力学的岩石地球化学制约

南海及其周边(包括雷州半岛、海南岛、印支半岛)广泛分布新生代以来形成的板内玄武岩(弥散火成岩省),本文搜集了该区已发表的新生代玄武岩的地球化学数据并据此进行了总结分析。结果显示,该区板内火山岩主要分为拉斑玄武岩和碱性玄武岩两个系列,其微量元素组成为典型的洋岛玄武岩(OIB)特征。Sr-Nd-Pb-Hf同位素结果指示其源区为亏损地幔端元(DMM)与富集端元(EM2)二端元混合。总体上,相对橄榄岩源区形成的熔体而言,这些玄武岩具有低的CaO、较高的Fe/Mn、Zn/Mn及Zn/Fe值;同时,南海海盆玄武岩、海南岛和印支半岛玄武岩中的橄榄石斑晶相对典型地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武岩橄榄石斑晶具有低的Ca和Mn含量,以及高的Ni含量和Fe/Mn值,显示其源区辉石岩组分含量较高。南海停止扩张后出现碳酸盐化火山岩并在地球化学上表现为向碱性玄武岩连续转化,同时海南岛和印支半岛的新生代玄武岩整体具有低于亏损橄榄岩地幔的Mg同位素组成,这些都表明南海及周缘地区的地幔源区中有俯冲板块带入的沉积碳酸盐混入。综上认为,该弥散火成岩省在地幔源区组成上均体现有"俯冲-再循环"组分的加入,该再循环地幔组分可能与该地区长期俯冲滞留板块的重熔有关。     

南海北部陆缘新生代玄武岩地球化学特征及成因

南海盆地及周缘地区新生代玄武岩对揭示南海盆地的演化历史至关重要,然而这些玄武岩的成因还存在争议。本文研究了位于南海北部陆缘的海南岛临高县多文组玄武岩岩石地球化学和矿物地球化学特征,并探讨其成因和构造背景。多文组玄武岩主要由橄榄石、单斜辉石、斜长石、斜方辉石、铬尖晶石和铁钛氧化物等组成。橄榄石Fo值变化于55.5～71.1之间,Ni的含量较低,Fe/Mn比值较高。铬尖晶石Cr^#值为74.1～82.7,Mg^#值为45.5～63.8, Ti的含量较高。斜方辉石Mg^#值为63.9～79.6,单斜辉石为66.0～80.6。单斜辉石稀土配分曲线富集MREE,亏损LREE和HREE,呈拱形分布。斜长石以中-拉长石为主(Ab_{36.56～52.78}),富集LREE、Ba、Sr和Eu。铁钛氧化物的TiO₂含量为50.19%～51.46%。多文组玄武岩原始岩浆的主量和微量元素组成与夏威夷、峨眉山、塔里木等玄武岩组成一致,地幔源区包含了辉石岩的成分,而且其地幔潜在温度(>1400℃)和氧逸度(Δ...     

从陆缘伸展探讨新生代南海构造演化

南海的形成和演化是地学界长期争论的问题,前人给出了多种成因模式,目前较流行的模式是海底扩张,但它难以合理解释南海海底扩张中的洋中脊跳跃现象及南海大洋中的大陆残片。基于欧亚东缘的陆缘伸展,从地幔上涌和陆壳沿莫霍面的重力滑移的新大陆漂移模型出发,通过横跨南海的几条地震勘探剖面的地质新解释,研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造被动挤出+微陆块主动漂移”模式。构造被动挤出是指印度-欧亚碰撞造成的欧亚大陆东南缘的微陆块被大规模挤出,而由陆缘伸展形成的微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移,南海的海底扩张现象是诸多微陆块主动漂移的结果。这个新的模式能够合理地解释南海形成过程中的洋中脊跳跃现象及南海中大陆残片的成因机制。进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史,说明欧亚东缘在中生代晚期发生的大规模伸展构造运动是南海形成的基础,新生代印度-欧亚碰撞是南海形成的直接动力,微陆块的裂解漂移是南海形成的主要参与者。     

南海北部盆地新生代物源对周边主要河流演化的响应

源汇系统（Source- to- sink system）是将物源区的构造剥蚀、沉积物输送区的沉积物搬运和沉积区的沉积物堆积等视为一个完整系统。沉积物的源区恢复和附近水系重建是源汇研究的热点问题,沉积物碎屑锆石U- Pb定年是源汇系统研究的有效方法之一。南海北部与其周边地区构成了一个完整的源汇系统,通过源汇分析可获得南海北部各盆地沉积物来源及周边主要河流的演化历史。本文通过总结前人在南海北部主要盆地新生代沉积物碎屑锆石U- Pb研究成果,探讨珠江、红河和昆莺琼古河的新生代演化历史。珠江最早的支流北江和东江形成于早渐新世,晚渐新世溯源到西江上游的红水河、左江和右江,中新世溯源到西江中游柳江、桂江和上游的北盘江、南盘江。在晚白垩世—古近纪红河属于青藏高原东缘大型向东南或向南流河流的一部分,之后由于地貌变化形成现今红河。昆莺琼古河在早渐新世开始发育影响到珠江口盆地,在晚渐新世昆莺琼古河雏形已经基本形成,中新世起昆莺琼古河可能向西有一定程度的退缩。     

南海新生代碱性玄武岩中钛闪石的地球化学特征

南海新生代碱性玄武岩中发育有角闪石捕虏晶。本文以南海新生代碱性玄武岩中的钛闪石为研究对象,对钛闪石的地球化学特征以及形成条件进行了研究,并探讨其地质意义。研究表明钛闪石是岩浆早期高压结晶的产物,其高Ti富Al,Mg#平均为0.68,形成于幔源岩浆中,成分相对于寄主岩为捕虏晶,其主微量元素的成分范围以及微量元素的配分形式与碱性玄武岩中的巨晶角闪石以及捕虏体中的脉状角闪石一致。根据其主量元素的含量,我们计算出了钛闪石形成的温压条件以及结晶深度。按结晶深度钛闪石可分为两期,一期结晶深度较大(35.09~43.74 km),位于岩石圈底部,形成压力在1019~1305 MPa,温度在1049~1066℃;另一期结晶深度相对较小(27.20~27.29 km),位于岩石圈中下部,形成压力在759~771MPa,温度在1031~1078℃。钛闪石是岩浆形成早期在不同深度发生分离结晶的结果,可能记录了导致南海新生代玄武岩由拉斑玄武岩向碱性玄武岩转变的岩石圈变厚的趋势。     

Characteristics of Upper Mantle Activity in the South China Sea Region and the Indochina Mantle Plume

According to computed results of the mantle traction field beneath the lithosphere based on satellite-modelled gravity anomalies of different degrees, it has been revealed that the three types of mantle convection on different scales existing in the South China Sea region is the key factor controlling the geodynamics. The mantle convection models on large and middle scales have been proved by natural seismic S-wave tomographic data and interpreted by using the present mantle plume concept In consideration of other relevant geological and geophysical data, the authors put emphasis on discussing the expression form, origin and age of the Indochina mantle plume and its important effect on the conversion of organic matter and hydrocarbon accumulation in Cenozoic basins.     

Plate tectonic control on the formation and tectonic migration of Cenozoic basins in northern margin of the South China Sea

The tectonic evolution history of the South China Sea(SCS) is important for understanding the interaction between the Pacific Tectonic Domain and the Tethyan Tectonic Domain,as well as the regional tectonics and geodynamics during the multi-plate convergence in the Cenozoic.Several Cenozoic basins formed in the northern margin of the SCS,which preserve the sedimentary tectonic records of the opening of the SCS.Due to the spatial non-uniformity among different basins,a systematic study on the various basins in the northern margin of the SCS constituting the Northern Cenozoic Basin Group(NCBG) is essential.Here we present results from a detailed evaluation of the spatial-temporal migration of the boundary faults and primary unconformities to unravel the mechanism of formation of the NCBG.The NCBG is composed of the Beibu Gulf Basin(BBGB),Qiongdongnan Basin(QDNB),Pearl River Mouth Basin(PRMB) and Taixinan Basin(TXNB).Based on seismic profiles and gravity-magnetic anomalies,we confirm that the NE-striking onshore boundary faults propagated into the northern margin of the SCS.Combining the fault slip rate,fault combination and a comparison of the unconformities in different basins,we identify NE-striking rift composed of two-stage rifting events in the NCBG:an early-stage rifting(from the Paleocene to the Early Oligocene) and a late-stage rifting(from the Late Eocene to the beginning of the Miocene).Spatially only the late-stage faults occurs in the western part of the NCBG(the BBGB,the QDNB and the western PRMB),but the early-stage rifting is distributed in the whole NCBG.Temporally,the early-stage rifting can be subdivided into three phases which show an eastward migration,resulting in the same trend of the primary unconformities and peak faulting within the NCBG.The late-stage rifting is subdivided into two phases,which took place simultaneously in different basins.The first and second phase of the early-stage rifting is related to back-arc extension of the Pacific subduction retreat system.The third phase of the earlystage rifting resulted from the joint effect of slab-pull force due to southward subduction of the proto-SCS and the back-arc extension of the Pacific subduction retreat system.In addition,the first phase of the late-stage faulting corresponds with the combined effect of the post-collision extension along the Red River Fault and slab-pull force of the proto-SCS subduction.The second phase of the late-stage faulting fits well with the sinistral faulting of the Red River Fault in response to the Indochina Block escape tectonics and the slab-pull force of the proto-SCS.     

南海北部白垩纪—渐新世早期沉积环境演变及构造控制*

南海北部珠江口—琼东南盆地白垩系—下渐新统记录了华南大陆边缘从主动陆缘向被动陆缘的转换过程。基于盆地构造-地层、单井相、地震相等特征的综合分析,结合南海中南部的沉积环境和区域构造演化,探讨南海北部白垩纪—渐新世早期的沉积环境演变及构造控制背景。研究发现: (1)南海北部白垩系广泛分布,古新统分布极为有限; 始新世早-中期,琼东南盆地只在部分凹陷深部发育了小规模的滨浅湖相和扇三角洲相沉积,珠江口盆地白云凹陷以大规模发育的湖泊相为特征; 始新世晚期—渐新世早期,琼东南盆地和珠江口盆地白云凹陷都受到海侵作用的影响,以海岸平原相和滨浅海相为主。 (2)构造演变包括5期:包括白垩纪安第斯型大陆边缘的“弧—盆”体系发育期,古新世区域隆升剥蚀山间盆地发育期,始新世早-中期裂陷发育,始新世晚期—渐新世早期陆缘破裂期,渐新世晚期东部海盆稳定扩张期。最后,探讨了南海盆地中生代末/新生代初的动力学转换过程及特征。