太行山中生代板内造山作用与华北大陆岩石圈巨大减薄

近年来,华北大陆岩石圈巨大减薄成为国际地学界关注的焦点之一,但对其减薄的时间、机制仍然知之甚少。约束条件的多解性和表面上相互矛盾的证据导致了对区域构造发展史的模糊认识。笔者认为,华北板内造山过程是理解岩石圈巨大减薄机制的关键,因为华北岩石圈是在造山带而不是在克拉通基础上开始减薄过程的。岩石圈减薄过程可以划分为拆沉减薄、伸展减薄、热减薄和化学侵蚀减薄4种类型。前者依赖于岩石圈重力不稳定性,是一种突变过程;后三者取决于软流圈挤出构造,属于渐变过程。减薄过程主要始于120~110Ma的拆沉减薄,其标志是造山后脉岩组合的形成。亚洲大陆软流圈的多阶段汇聚过程造成软流圈向东挤出,是中国东部中新生代以来岩石圈持续减薄的重要基础。因此,大陆动力学与大洋最重要的区别之一就是大陆岩石圈经常发生减薄作用,特别是拆沉作用,并由此将软流圈系统区分为浅部混染系统和深部纯净系统,火成岩的地球化学属性主要取决于岩浆起源的深度。     

板内造山作用与成矿

中国大陆广泛分布强烈的板内变形和造山作用,传统的板块构造理论常常将其解释为板块边缘汇聚力的远程效应。然而,中国大陆的板内造山作用与汇聚板块边界之间缺乏可预期的动力学联系,不能简单地解释为大陆碰撞或板块俯冲的远程效应。本文提出另一种可供选择的解释,认为板内变形主要取决于岩石圈不均一性。相邻的板块拼合在一起形成统一板块之后,区域地质演化进入板内阶段。板块碰撞导致的岩石圈不均一性和重力不稳定性可以触发强烈的板内变形甚至造山作用,其延迟时间的长短取决于岩石圈不稳定性的程度和地球深部的热扰动。与板缘造山带相比,板内造山作用缺少板块俯冲-碰撞过程,板内造山带的演化历史相对简单,通常是以岩石圈拆沉作用开始,以地壳的垂向增生为特征,最后以岩石圈拆沉作用结束或形成重力不稳定岩石圈。因此,板内造山作用一般沿着古造山带发育。古造山带岩石圈结构低成熟度的特点不仅是岩石圈不稳定性的主要原因之一,而且由于挥发分和含矿元素的富集在活化过程中具有很强的成矿潜力。板内造山带的成矿作用依赖于深埋在岩石圈-软流圈系统不同深度水平上含矿流体的突然释放,主要发生在造山作用初始阶段和造山后伸展阶段。     

青藏新生代钾质火山活动的时空迁移及向东部玄武岩省的过渡:壳幔深部物质流的暗示

中国西部与东部在构造作用、岩浆活动、岩石圈结构、沉积盆地、地貌等方面存在着巨大的差异。印度—亚洲大陆碰撞以来青藏高原火山岩的时空分布,显示了从高原腹地发端向周缘迁移的趋势。在同碰撞阶段(65~40 Ma)的末期,火成活动背离雅鲁藏布碰撞缝合带向北迁移。在45~6 Ma期间,火山活动从高原腹部开始,然后向外迁移,暗示软流圈上隆呈波状向外扩展。最后(6 Ma—近代),火山活动向着高原的北西、北东—东、南东三隅迁移。这种醒目的火山活动时空迁移型式,可以解释为由印度和欧亚两个较厚大陆板块的靠近、碰撞诱发的软流圈地幔流及深部地壳物质流动。推测可能存在两个地幔流“通道”,一条“通道”可能通过西秦岭礼县—宕昌一带伸向中国东部;另一条“通道”可能沿“三江”带向东南经云南马关—屏边一带与中国东南部和越南的新生代玄武岩省相接。在礼县—宕昌、马关—屏边一带,表现出从青藏高原钾质火山岩省向着中国东部玄武岩省过渡的特征。大量地球物理资料也支持关于软流圈地幔与深部地壳层次上的横向物质流动的认识。为了进一步检验这种认识是否正确,需要在青藏高原钾质岩省与东部玄武岩省的过渡带选择若干短剖面,进行系统的研究工作,鉴别岩石源区组成和形成深度,反演岩石圈和软流圈地幔性质,揭示两个岩省之间的关系,为鉴别大陆碰撞引起的岩石圈或软流圈层次的物质流动与块体之间相互作用提供岩浆作用约束,同时也为东亚大背景之下,以新生代印度—亚洲碰撞为主导的中国西部与以太平洋板块俯冲为主导的中国东部的构造交接关系提供岩浆作用限制。     

塔里木盆地与青藏高原西北缘碰撞构造--西昆仑山地质、地球物理多学科调查新成果

青藏高原西北缘一西构造结(大拐弯)东侧的碰撞造山是当前国际地学界关注热点之一,本文根据我国"九五"期间在西昆仑一塔里木南缘关键地带实施的地震测深等地球物理探测,结合地质、地球化学研究指出:西昆仑与塔里木南缘相互间均不存在长距离俯冲的证据,它们的碰撞接触具有"双向水平挤压(Oppositedirectional-horizontalcompression)"特征,由于挤压,岩石圈下部压密,从而发生"拆沉作用(Delamination)",并导致青藏高原西北缘较广泛的碱质基性火山岩的喷溢.青藏高原西北缘"双向水平挤压"模式能较好地解释该区陆一陆造山的过程和机制以及岩浆活动,进而否定了目前国际上流行的所谓青藏高原形成、地壳加厚和隆升的"南北双俯冲(Two-sidedsubduction)"模式.     

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。     

壳幔过渡层及其大陆动力学意义

根据地震测量结果,造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层,称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层,形成机制不十分明确。提供了另一种选择,认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物,其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因,是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果,是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动,因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义。     

宽成分谱系岩墙群的岩石成因及其构造与成矿意义

在综述国际上为数不多的宽谱系岩墙群(WSDS)研究实例的基础上,以太行山板内造山带中的岩基后岩墙群为例,详细论证了WSDS的形成机制,并简要讨论其构造与成矿意义。研究认为,1WSDS是一类非常特殊的岩石组合,其岩石组成的多样性主要取决于岩浆起源,因而不同于已知的其他火成岩组合;2WSDS直接的构造指向是造山带岩石圈拆沉作用;3WSDS的产生必须有大规模流体活动的参与,因而是成矿作用的指示器;4岩浆系统是一种复杂性动力系统。在理想系统的框架下,由WSDS识别出的许多成因信息是相矛盾的。但是,在复杂系统的框架下,这些信息可以得到整合解释;5板内造山作用是一种特殊类型的造山作用,与板缘构造力没有直接的联系。WSDS同样适用于板内与板缘2种造山类型,具有普适性,都与岩石圈加厚拆沉有关。     

软弱下卧层上持力岩层的端阻力特征值取值

在分析岩体特征和岩体力学强度的基础上,从基于岩石抗拉强度的冲切破坏模式出发,建立起软弱下卧层上岩体的冲切安全指标和冲切端阻值系数数学模型,再利用岩石的力学性质经验数据,计算出沉积岩的拉压系数、冲切安全指标、端阻值系数,并对各自的特征进行了分析,认为以单轴饱和抗压强度为端阻力特征值取值指标,对于软弱下卧层上抗压强度大、拉...     

运用定量化结构分析方法揭示蚀变花岗斑岩的形成过程——以新疆莫阿特茂金岩体为例

地球化学分析方法已广泛运用于火成岩成因的研究中,但对于一些蚀变较严重的岩石,有时仅通过地球化学分析难以还原岩浆固结的过程。火成岩定量化结构分析方法是通过对岩石中矿物的定量分析(诸如晶体粒度分布分析,晶体空间分布分析,以及晶体定向程度分析等),从而反演岩浆固结过程中发生的动力学过程。这种方法很好地避免了蚀变作用对还原岩体形成过程所产生的诸多影响。本文运用火成岩定量化结构分析方法,对新疆莫阿特茂金花岗斑岩体钻孔中10个样品的钾长石斑晶和石英斑晶分别进行分析。尽管这些样品普遍发生了碳酸盐化蚀变作用,定性观察中结构特征也比较均一,但是钾长石和石英斑晶的定量化结构数据及其在钻孔深度(约170 m)范围内的变化趋势显示,茂金花岗斑岩体可能至少由4次脉冲岩浆叠加形成,每股岩浆中心的CSD曲线小晶体缺乏,发生了粗化现象。由于脉冲式岩浆多次注入,导致的温度振荡加剧了矿物粗化。脉冲岩浆中心处斑晶体积含量的增加,可能与岩浆流动过程中对大晶体的影响有关,80 m深度以下脉冲岩浆接触带的斑晶体积含量明显增加,是由于机械压缩导致的。     

初论云南马厂箐铜钼金矿田的岩浆系统

云南马厂箐Cu-Mo-Au多金属矿田产出一个由260余个小岩体(墙、脉)组成的岩体群,其岩石类型包括斑状黑云母二长花岗岩、石英二长岩、碱长花岗斑岩、二长花岗斑岩、石英二长斑岩、石英正长斑岩、正长斑岩、辉绿岩、煌斑岩等.这些侵入体的锆石U-Pb年龄介于35.6～34.4 Ma(SHRIMP方法)和33.78～37.93 Ma (LA ICP-MS方法),辉钼矿Re-Os年龄为35.8～33.9 Ma.因此,一般认为成矿作用与马厂箐岩体群有关(如郭晓东,2009;楚亚婷等,2011b),成岩作用与成矿作用具有同时性.但是,到底哪一个或哪一些岩浆侵入体是致矿侵入体,至今仍是一个谜.特别是,由于这些小岩体(墙、脉)之间通常缺少相互切割关系,测年方法的误差范围通常大于成岩成矿作用的持续时间,很难对它们进行期次划分.为此,笔者试图从火成岩结构成因解析的角度探讨马厂箐矿田的侵入岩分类,进而讨论马厂箐矿田的岩浆系统及其动力学意义.