多岛海型造山作用——以华南印支期造山带为例

大陆造山带大多数形成于弧弧碰撞及其弧后盆地衰缩作用,其古地理格局为多岛海。今日的东南亚是多岛海大地构造的现实模型,其中欧亚大陆和澳大利亚的板块边界位于印度尼西亚的班达—巽它弧以南和西太平洋马里亚纳弧以东。介于前缘弧和欧亚大陆之间的是众多的残余弧和弧后盆地。其中有些盆地仍然是海底扩张的中心,一些是不再活动的海盆,也有些海盆正在遭受挤压作用,而一些海盆则已经完全被弧后衰缩作用所消减。位于这些盆地之间的是残余弧,沉降的残余弧顶部的沉积层序类似于被动陆缘。华南大地构造可用多岛海模式予以解释。华南造山带的大地构造相分析、沉积相分析和古地磁等综合研究结果表明,它们大多数是弧弧碰撞作用所形成的碰撞型造山带,二叠—三叠纪的古地理存在着与东南亚今天类似的多岛海格局。临沧弧和华夏弧可能为华南多岛海的前缘弧,起着与今天欧亚大陆的印度尼西亚弧相类似的作用。多岛海古地理格局可能出现于泥盆纪以后,华南板块发生裂解,所形成的弧后盆地大多数于晚三叠世到早侏罗世发生衰缩。     

东昆仑石榴石闪长玢岩的形成机制及其对埃达克岩成因的制约

本文报道在东昆仑地区发现的一种较为稀少的含石榴石英云闪长玢岩,这也是此类岩石在中国的首次发现。该次火山岩形成于晚三叠纪,主要由富钙(CaO5 wt%)、贫锰(MnO3 wt%)的石榴石,富铝的角闪石(15.9 wt%),中性斜长石和石英等斑晶以及基质物质组成。岩石含有中等的SiO_2(61.1～62.2wt%),低的MgO(2.0 wt%),K_2O(1.3 wt%)以及较高的Al_2O_3(17 wt%)含量,呈现出次铝质至轻微过铝质的特征(ACNK=0.89～1.05)。在微量元素方面,该岩石富集大离子亲石元素和轻稀土元素,同时亏损Nb-Ta-Ti,显示出典型的消减带特征。而异常低的重稀土(Yb0.8×10~(-6))和相对高的Sr/Y比值(约38)表明石榴石是一个残留相,而较高的Al_2O_3含量,大多为正的铕异常反映了斜长石因结晶受到抑制而在岩浆演化晚期的聚集,同时表明岩浆具有较高的水含量。Nd-Sr同位素组成(ε_(Nd)(t)=-2.33～-1.38;~(87)Sr/~(86)Sr=0.706 5～0.706 7)和斜长石的反向分带显示,壳幔间岩浆混合作用在岩体的形成过程中扮演了重要角色。石榴石斑晶和其中的钛铁矿包体均含有较低的MgO,且包裹石榴石的角闪石形成于较高的压力(8～10 kb)条件下,显示这些矿物结晶自一个长英质岩浆中,且很可能形成于壳幔过渡带附近。尽管该岩石在富铝、低重稀土、高Sr/Y等很多方面均类似于埃达克岩石,但其中等含量的Sr(260×10~(-6))和La/Yb比值(16～21)却明显低于典型的埃达克岩和太古代的TTG。结合石榴石斑晶中广泛存在的磷灰石包体以及其较高的Sr和轻稀土分配系数,本文提出在岩浆演化早期结晶的磷灰石有效地降低了残余熔体中的Sr和轻稀土。这进一步表明,即使在高水逸度的条件下,磷灰石在岩浆早期的大量结晶可以有效地阻止一些弧岩浆演化成为埃达克质岩石。     

中亚成矿域斑岩大规模成矿特征：大地构造背景、流体作用与成矿深部动力学机制

中亚成矿域夹持于西伯利亚、东欧和塔里木-华北克拉通之间,展布范围与全球显生宙大陆地壳生长最典型的增生型造山带——中亚造山带相当,并产出一系列大型—超大型斑岩铜(-金)、斑岩钼及斑岩铜(-钼)矿床。斑岩成矿作用自西向东存在明显差异,可高度概括为具‘西铜东钼、早铜晚钼’特征。基于前寒武纪基底性质、成矿大地构造背景以及斑岩成矿特征方面的系统综合研究,以重要构造线为界,将成矿域进一步划分为三个成矿省:哈萨克斯坦斑岩Cu(-Au-Mo)、蒙古斑岩Cu(-Au)和中国东北斑岩Mo(-Cu)成矿省。哈萨克斯坦成矿省具新太古—古元古代结晶基底;四个大型斑岩Cu矿床形成于早古生代增生造山过程(481~440Ma),而绝大多数矿床为晚石炭世(330~295Ma)集中爆发成矿的产物。古亚洲洋西段,沿我国中天山—伊犁南缘—吉尔吉斯北天山—中哈萨克斯坦—科克切塔夫至成吉思线性展布的古生代岩浆弧与哈萨克斯坦山弯构造共同制约了斑岩成矿作用;增生造山向山弯构造的转换阶段为斑岩集中成矿期。蒙古斑岩成矿省亦具新太古代—早古元古代结晶基底;斑岩成矿作用主要发生在泥盆纪(~370Ma)和三叠纪(~240Ma)两个时期,为图瓦-蒙古山弯构造演化过程中两个局部时段的突发成矿;早期成矿事件与古亚洲洋体系向南戈壁微地块下的俯冲增生造山有关,晚期成矿可能是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用的结果。中国东北斑岩成矿省广泛发育新元古代结晶基底和泛非事件岩石学记录;奥陶纪(482~440Ma)斑岩成矿受控于古亚洲洋早古生代时期俯冲增生作用;而中生代斑岩钼集中爆发成矿则分别受控于古亚洲洋体系后碰撞(~250Ma)、蒙古—鄂霍茨克洋体系同俯冲(248~204Ma)、古太平洋体系同俯冲(195~145Ma)及中国东部岩石圈减薄事件(145~106Ma)不同地球动力学体制。成矿流体方面总体而论,中亚斑岩型矿床热液蚀变遵循经典Lowell and Guibert模式,高氧化性岩浆流体有效出溶造就了大型-超大型斑岩矿床。中亚成矿域斑岩铜矿的成矿斑岩岩石类型与环太平洋域成矿斑岩类似,以钙碱性和高钾钙碱性成分为主,最常见的是石英二长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和花岗岩。成钼矿斑岩比成铜(-金-钼)斑岩更偏酸性,具更高SiO2含量。部分斑岩具埃达克质岩微量元素地球化学特征,另一部分斑岩却有类似正常弧火山岩的特征。虽然现有弧环境斑岩岩浆产生的‘MASH’和‘板片熔融’模型以及‘后碰撞拆沉与新生基性下地壳熔融’模型能够解释中亚成矿域部分斑岩铜矿床成矿的深部机制,但本文新提出‘残余洋中脊俯冲+预富集基性下地壳熔融’模型解释哈萨克斯坦成矿省巴尔喀什—西准噶尔成矿带斑岩铜大规模成矿的深部机制。中亚域斑岩钼成矿与古老地壳或古老岩石圈地幔的熔融无关,而与新生地壳熔融产生长英质岩浆的深部事件存在直接成因联系。西段哈萨克斯坦省新生地壳由古生代古亚洲洋演化过程中弧增生事件形成,而东段中国东北成矿省新生地壳则是新元古代与Rodinia超大陆相关聚合和裂解事件造就的。"新生下地壳部分熔融成钼"模型突破了钼成矿与古老地壳熔融有关的传统认识,能很好地解释全球最大的中国东北钼成矿省的成矿深部动力学机制。     

造山带中缝合面结构特征与构造意义

缝合带是两个板块之间的分隔带,其规模和形态在不同类型的造山带中多有不同.本文从缝合带和缝合面的定义出发,以典型造山带为案例探讨缝合面的变形及其对造山带结构解析、沉积盆地性质判别的影响.俯冲阶段的主滑脱面是一个没有厚度的应变带,在碰撞后又作为增生杂岩的底界得以保留.这一界面严格区分了上盘和下盘沉积盆地之间的物源亲缘性,因...     

富水断层非标准三角堰测法流量计算方法及工程应用

公路、铁路、水利水电、矿山等隧道工程建设和运营过程中,不可避免地会遭遇塌方、突涌水等地质灾害问题,围岩失稳破坏和渗流突变是发生突水的直接原因。为查明龙南隧道F₈富水断层洞身范围涌水来源及其涌水量的大小,采用非标准三角堰测法结合矩形堰测法现场监测F₈断层地表上、下游流量。本研究提出非标准三角堰测法的基本概念,并根据标准三角堰测法流量公式,结合流量的等效原理,推导出了非标准三角堰测法流量公式。通过理论与实测数据进行比较,证明了本公式的合理性。研究结果表明,非标准三角堰测法流量公式的推导为现场流量实测提供了方便,克服了标准三角堰测法公式适用范围不足的缺点,为分析断层破碎带洞身围岩范围内涌水量大小提供了可靠依据。      

低速带的波场数值模拟及影响因素初步分析

低速带具有“自由表面、低速度、高吸收”的特征,能引起反射波能量减弱,产生很强的频散,造成近地表波场畸变,严重影响地震勘探的精度。而地震采集过程又不可避免遇到以下低速带问题:①低速带存在与否会对地震波传播造成什么影响;②近地表变化大,怎么才能得到精确的低速带参数;③存在低速带时,激发井深、最佳的药量(与子波频率有关)、最佳的耦合(与低速带速度相关)等采集参数会对采集资料的品质产生什么影响。本文通过数值模拟,集中对低速带与地震波激发的井深、速度、子波主频等核心采集参数的关系进行分析研究,同时在低速带背景下对数值模拟的网格、边界等问题也进行了讨论。模拟得到的波场特征及低速带参数影响的机理分析,对做好野外地震波激发,获取高品质的地震资料,具有理论意义和指导作用。     

宁夏中南部中新世构造活动的地质证据及其意义

通过区域性新生界的对比及不整合面分布的研究,发现宁夏地区中新世曾发生过两次构造运动,一次发生于早中新世,另一次发生于中中新世晚期,但以后者明显,分布也最广。其中前者集中在六盘山以西地区,后者分布在查汗布拉格—三关口—青铜峡—固原(查-固)断裂沿线。宁夏中北部大部分红柳沟组是在受中新世构造运动影响的环境下沉积的。发生于早中新世的构造运动集中体现在六盘山以西的地区和甘肃部分地区,该期运动使渐新统清水营组变形,由于这些现象多发生于海原断裂附近,因此推测在早中新世海原断裂就可能已活动了。而发生于中中新世晚期的运动体现在如下几个方面,在贺兰山中南段西侧发现了中中新世晚期的逆冲推覆活动,堆积了厚度较大的同构造沉积(红柳沟组);在查-固断裂沿线发现了由于中中新世晚期的构造活动而形成的红柳沟组与清水营组之间的角度不整合面,这些说明在该期青藏高原的变形前锋已到达查-固断裂,也就是鄂尔多斯西缘地区,早新生代盆地因此解体;与此同时盆地内部红柳沟组向上逐渐变粗,也说明中中新世晚期较强烈的构造运动已影响到了该区,香山地区开始隆起并分割了早先的盆地,使之成为背驮盆地。宁夏中南部并入到青藏高原东北缘逆冲构造楔之中,该逆冲构造楔中新世向北东扩展的原因可能是由于高原北部在同期显著的隆升运动使得逆冲楔顶角超过临界值,而向前扩展的,查-固断裂是早期类似于目前海原断裂的青藏高原变形前缘,整个高原东北部的扩展并不是前展式,而是一种没有特定顺序的变形。上述这些现象否定了前人认为宁夏地区第三系的变形发生在上新世末期—更新世以后的观点。     

西天山造山带晚古生代构造演化和成矿作用

西天山是我国重要的内生金属矿床集中区,其矿种包括有铜、镍、钼、铁、金、锌等,这些矿产在前寒武纪和显生宙的地质历史中分别形成了大量的成矿体系。通过对西天山成矿地质背景和成矿类型的研究,厘定了5种内生金属矿床类型：1）岩浆型铜镍矿床;2）斑岩铜钼矿床;3）火山岩型铁矿床;4）浅成低温热液型金矿床;5）造山型金铜矿床。典型矿床有菁布拉克铜镍矿床、达巴特铜钼矿床、喇嘛苏铜矿床、敦德铁锌矿床、备战铁矿床、阿希金矿、伊尔曼得金矿床和卡特巴阿苏金矿床等。从构造上看,这些矿床的发育与西天山造山带的增生和汇聚作用密切相关。矿床的形成经历了3个主要阶：早志留世,南天山洋北向俯冲于伊犁—中天山地块之下,形成与铜镍矿床有关的菁布拉克岩体;早-晚石炭世,由于北向俯冲作用,形成了斑岩型铜金矿床、低温热液型金矿床和火山岩型铁矿床;晚石炭世早期,南天山洋壳可能被消耗殆尽,导致了塔里木克拉通与南天山造山带的碰撞。大花岗岩体广泛分布于北天山增生楔和伊犁—中天山地块,并伴随造山型的金矿床形成。     

秦岭造山带泥盆系形成构造环境：来自碎屑岩组成和地球化学方面的约束

秦岭造山带中分布于商丹和勉略缝合带之间的泥盆系,发育有众多Au、Ag和Pb-Zn矿床,长期以来备受关注.对于泥盆系物源和形成环境认识始终存在不同认识.砂岩碎屑组成、碎屑重矿物、地球化学成分、砾岩组成以及古水流研究表明,北秦岭是秦岭泥盆系的主要物源区,盆地基底隆起也是泥盆系重要物源区.砂岩碎屑组成、碎屑重矿物和砾岩组成表明,泥盆系物源区曾出露有岛弧火山岩、花岗岩、变质岩及少量沉积岩、超镁铁岩.砂岩地球化学成分和砂岩碎屑模式研究表明,秦岭造山带中泥盆系主要形成于活动大陆边缘,其碎屑沉积物来自多种构造环境中的岩石单元.     

西准噶尔石炭纪洋中脊俯冲岩浆活动:以玛里雅蛇绿岩为例

玛里雅蛇绿岩位于新疆准噶尔西缘达拉布特断裂东侧的弧前增生楔内,形成于石炭纪,出露岩石类型齐全,其中硅质岩与火山岩相间出露,多表现为非构造接触。地球化学特征表明,它们大致可以分为四个系列:(1)A系列为岛弧英安岩,Th强烈富集,可能有洋壳沉积物参与,高场强元素Nb亏损,与洋壳的俯冲有关;(2)M系列与典型洋中脊玄武岩的稀土元素配分模式一致,不过Ba强烈富集,可能受到俯冲流体的影响;(3)E系列位于地幔序列N-MORB和E-MORB之间,表明它可能是地幔岩浆的混合产物,未受到地幔岩浆源区之外物质的影响;(4)O系列与典型的洋岛玄武岩基本一致,只是Ta、La和Th含量略偏低,但都处于地幔序列范围内,可能与其他岩浆源有轻微的混合。这种岩浆特征与智利洋中脊俯冲环境下所产生的岩浆特征一致;由于西准噶尔晚古生代仍然发生俯冲消减,因此推测玛里雅蛇绿岩可能形成于洋中脊俯冲环境。