华北地区岩石圈类型: 地质与地球物理证据

根据华北地区的地质和地球物理特征, 区分出华北地区的克拉通型、造山带型和裂谷型3 种岩石圈类型, 依据岩石学方法以及地震波速与成分的关系, 建立了华北地区克拉通型、造山带型和裂谷型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构. 研究表明, 华北地台具有与全球典型克拉通一致的特征, 鄂尔多斯为经历了中新生代地台“活化”和“改造”后残存的克拉通岩石圈, 陆壳主体成分由TTG构成, 岩石圈地幔主要由强亏损的方辉橄榄岩构成, 它于晚太古宙-早元古宙最终形成以后, 一直保持至今, 其壳幔岩石学结构可以作为华北乃至中朝地台克拉通型岩石圈的一个参照. 中生代时期, 华北地台中东部地区在燕山造山过程中被“活化”, 大量对流地幔物质与热输入使该区原来的TTG陆壳组分被改造成为花岗质陆壳, 岩石圈地幔被燕山期形成的方辉橄榄岩-二辉橄榄岩所代替. 燕山-太行山是华北东部地区新生代发育裂谷作用后残留的造山型岩石圈, 因为经历了新生代的伸展减薄, 现今的厚度不能代表燕山期造山时的地壳和岩石圈地幔厚度, 但岩石圈地幔和陆壳的物质及其结构仍然是燕山运动期间造山时形成的. 新生代时期, 华北东部的大陆裂谷作用形成以华北东部平原为代表的裂谷型岩石圈; 随着裂谷发育, 大量玄武岩喷发, 使燕山期的“酸性化”陆壳又被“基性化”, 燕山期形成的岩石圈地幔被破坏形成以二辉橄榄岩为主体的喜山期岩石圈地幔; 裂谷型地壳和岩石圈地幔经历了岩石圈尺度上伸展减薄和热侵蚀, 现今地球物理探测的岩石圈地幔和陆壳的物质和结构是新生代形成的. 华北地区岩石圈形成和演化表明, 大量对流地幔物质与热输入是不同类型岩石圈形成的关键, 壳幔岩石学结构是岩石圈演化的综合记录, 它们是中新生代中国大陆动力学系统与华北地台东侧的太平洋板块共同作用的结果.     

跟踪国际前沿,开招研究领域——青藏高原“亚东—格尔木地学断面”介绍

<正> 岩石圈研究计划是继60年代国际上地幔计划和70年代国际地球动力学计划后,于80年代开展的一项大型国际合作研究项目,其全称是“岩石圈的动力学、组成和演化—自然资源和减轻灾害研究纲要”。国际岩石圈研究计划是一个跨地区、跨部门的多学科国际合作研究计划。它运用地质、地球物理和地球化学等多学科手段和方法,从三维空间研究岩石圈的结构、构造、动力学及其形成、演化过程,以满足人类对矿产资源和环境保护的需求,减轻地质灾害,并为板块构造理论发展作出贡献。岩石圈研究是一项大型地学基础性研究项目,是当前地球学科的前沿课题,也是各国致力研究的重大课题。     

非弹性应变恢复法三维地应力测量——汶川地震科学钻孔中的应用

随着地球动力学和深部能源开发利用等研究工作的不断深入,深部应力状态的研究越来越重要,但目前尚没有即经济又简便完善的深部三维地应力测量方法.基于岩芯的非弹性应变恢复法是近年来发展起来的深部三维应力测量方法.汶川5·12地震后,中国大陆首次将该方法应用于科学钻孔的地应力测量.本文详细介绍了这一方法现场测量岩芯非弹性恢复应变的基本流程,并对此法测量的岩芯首次开展了岩石非弹性应变恢复柔量的实验研究,将现场非弹性应变测量与室内非弹性应变恢复柔量实验相结合,确定汶川地震科学钻一号孔(WFSD-1)1173 m处最大主应力方向为NW64°,实测得到岩石的剪切与体积模式非弹性应变恢复柔量的比值为2.9,计算得到最大、中间和最小主应力分别为43,28和25 MPa.结合龙门山地区其他方法的地应力测量结果,表明龙门山断裂带从NE到SW现今最大主应力作用方向表现为由EW→NEE→NWW的变化规律,龙门山断裂带现今地应力作用方向的分段性特征与5·12汶川地震时龙门山断裂带西南段逆冲为主,东北段走滑为主的运动特点相吻合,研究结果对于认识汶川地震的动力学机制具有一定参考价值.     

英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩(TTG)岩石构造组合及其亚类划分

TTG岩石构造组合(或岩类)表征洋壳俯冲作用。本文提出TTG岩类的4个亚类：(1)镁安山岩系列(MA)低压型TTG亚类,形成于非常年轻和很热的洋壳俯冲,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km,例如活动洋中脊俯冲的板片窗的边缘;(2)镁安山岩系列(MA)高压型TTG亚类,形成于比较年轻和较热的洋壳俯冲,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km;(3)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)低压型TTG亚类,形成于洋内弧下地壳,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km;(4)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)高压型TTG亚类,形成了大陆边缘弧山根带,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km。对TTG岩类4个亚类的研究,并结合对无TTG形成的老的冷的俯冲带洋壳和冷的弧地壳以及幔楔有无岩浆产生等方面的研究,可以重建岩浆弧的壳幔结构和热结构,进而可为与洋俯冲有关的成矿作用提供地质背景。     

柴达木北缘奥陶纪火山作用与构造机制

柴达木北缘奥陶系海相火山岩（洋脊及洋岛火山岩组合）是柴北缘奥陶纪古洋盆存在的重要证据。奥陶纪末期，柴北缘洋盆逐渐闭合，洋壳自南向北下插到祁连陆块之下。大洋消失后，俯冲作用携带柴达木陆块继续下插，祁连陆块则自北向南道冲到柴达木陆块之上，柴北缘成为陆－陆碰撞型造山带。从而在柴达木北缘地区，自北而南形成了祁连超叠壳楔、柴北缘碰撞混杂岩带以及柴达木俯冲壳楔的三单元结构模式。     

青藏高原的构造分区及其边界的变形构造特征

宏观构造特征的确立对青藏高原隆升和“动力学建模”具有重要意义。青藏高原是由来自塔里木-中朝板块的北昆仑-阿尔金-祁连地体,华南-东南亚板块的南昆仑地体、可可西里-巴颜喀拉地体和冈瓦纳古陆的羌塘地体、冈底斯地体及喜马拉雅地体等3大板块(或古陆)的6个地体经多次裂解、会聚和陆内俯冲作用拼合而成的巨型“会聚-陆内俯冲型”岩石圈块体,它以青藏高原南缘结合带、青藏高原北缘结合带和青藏高原东缘结合带依次与印度岩石圈块体、塔里木-阿拉善-鄂尔多斯岩石圈块体和扬子岩石圈块体相隔。按现今动力学特征,这一巨型岩石圈块体(一级构造单元)又可进一步划分为喜马拉雅、藏北、青南和昆仑-阿尔金-祁连等4个二级构造单元(地块),它们依次以雅鲁藏布江结合带、西金乌拉-金沙江结合带、中昆仑结合带为界。4个地块又可进一步划分为若干以断裂为界的三级构造单元(地体)。组成青藏岩石圈块体的各构造单元处于统一的地球动力学系统,它总的表现为:在印度板块向欧亚板块持续、强烈俯冲和热的、具柔性流变学特征的青藏块体整体向北北东方向移动的区域构造背景上,其南、北两侧的喜马拉雅地块、昆仑-阿尔金-祁连地块分别向冷的、刚性的印度岩石圈块体和塔里木- 阿拉善-鄂尔多斯岩石圈块体不对称逆冲叠覆。位于青藏高原腹部的藏北地块和青南地块,在深部存在大量低速体向上涌动和整体自西向东扩展的区域构造背景上,前者叠置近南北向挤压,形成以南北向断陷带及北西和北东向共轭走滑为主的构造格局,而青南地块除松潘-甘孜地体显示自北而南的逆冲叠覆外,可可西里-巴颜喀拉地体以逐一向东挤出的左行走滑作用为主,以致整个青南地块呈现向扬子岩石圈块体逆冲扩展和向三江构造带平移扩展。因此,就现今动力学而言,青藏高原在随着时间推移、隆升速度不断加快的同时,还逐渐向外缘的刚性地块扩展,即高原面积在不断增大。因此青藏高原的边界具有扩展性质,按扩展机制可区分两类扩展型动力边界:走滑型扩展边界和逆冲型扩展边界。典型的走滑型扩展边界位于青藏高原北缘的阿尔金山和青藏高原东缘的三江地区,青藏高原南缘的动力边界属典型的逆冲型扩展边界,而位于祁连山和龙门山的动力边界兼有逆冲和走滑双重扩展性质。     

青海祁漫塔格地区晚泥盆世辉绿岩墙群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

东昆仑造山带是横亘青海省中部的一条复合造山带,北部祁漫塔格一带有大量NW向延伸的辉长岩、辉绿岩及辉绿玢岩呈岩墙分布.其中,有一期侵入到元古宙—志留纪地质体中的基性岩墙TiO2平均含量为1.63％,为典型的高钛基性岩,岩石地球化学成分与板内玄武岩一致,大离子亲石元素富集,高场强元素较低,微量元素蛛网图呈现出明显的Ba、Ta和Nb“谷”.利用激光等离子体质谱法(LA-ICP-MS),获得辉绿岩中22颗岩浆锆石的206Pb/238U年龄加权平均值为380.3Ma±1.5Ma (MSWD=1.4),精确地表明中晚泥盆世东昆仑—祁漫塔格地区进入陆内伸展阶段,区域构造由志留纪—早泥盆世的碰撞挤压体制转变为后造山伸展环境.     

加拿大Voisey’s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床岩浆通道成矿系统——小岩体成矿典型实例

Voisey′s Bay岩体(VBI)位于加拿大拉布拉多岛北部中元古代Nain深层岩套(NPS)中,Voisey′s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床的成岩成矿时代为1.34Ga。岩体主要由Western Deeps岩体和Eastern Deeps岩体组成,它们由1条隐伏的岩浆通道所连接,矿体就位于岩浆通道中,形成典型岩浆通道成矿系统。在Voisey′sBay地区同时代岩体有很多,相对于相邻的其他岩体来说,Voisey′s Bay岩体体积最小,到目前为止,只有Voisey′s Bay岩体形成了大型Ni-Cu-Co硫化物矿床,是小岩体成大矿的典型实例。     

岩基后成矿作用:来自小兴安岭鹿鸣超大型钼矿的证据

小兴安岭鹿鸣钼矿是新近发现的斑岩型超大型钼矿.尽管近年有一些新年龄和新资料发表,但是关于矿区的成岩、成矿事件的时代和成因仍有很大争议.本文采用LA ICP-MS锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os以及黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar等测年方法分别对矿区的花岗斑岩、辉钼矿、以及二长花岗岩(下文称鹿鸣花岗岩)中的黑云母开展年代学研究.结果显示矿区花岗斑岩形成于174.0±2Ma(MSWD=3.2);辉钼矿等时线年龄为177.8±2.3Ma(MSWD=0.078),辉钼矿模式年龄加权平均值为177.5±1.2Ma(MSWD=0.058).黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar 900~1400℃坪年龄为175.9±1.1Ma,表明鹿鸣花岗岩形成于约176Ma(之前).因此结合野外、岩相学、前人结果等,认为鹿鸣花岗岩岩基成岩在前(>176Ma),花岗斑岩成岩在后(约174Ma左右),成矿应当在花岗斑岩成岩近同时或稍后,为早侏罗世末期.花岗斑岩含有浸染状硫化物,表明花岗斑岩体是致矿侵入体,鹿鸣(二长)花岗岩岩基仅仅是钼矿的围岩.岩石地球化学特征,尤其是MgO含量较高,高Sr低Y等特征,以及构造环境判别显示鹿鸣花岗岩岩基和花岗斑岩形成于与俯冲有关的火山弧环境.在早侏罗世早-中期,该区在北部蒙古-鄂霍茨克海和东部的饶河、伊佐那崎洋联合汇聚下形成俯冲带之上的加厚地壳,此时与地幔楔发生过反应的幔源岩浆底侵产生广泛的壳幔相互作用,形成鹿鸣花岗岩的岩基.随后加厚下地壳拆沉导致鹿鸣花岗岩岩基快速隆升,在地壳浅部,与来自于深部的花岗斑岩岩浆(+钼矿和深部流体)相遇,后者侵入到鹿鸣花岗岩岩基中,形成了斑岩及辉钼矿矿床.据此,提出鹿鸣钼矿属于岩基后成矿作用的产物.     

鲁西地区早前寒武纪花岗岩类中镁安山质岩石系列(MA)的识别及大陆地壳生长

本文基于汇集的39个锆石SHRIMP和LA-ICP-MSU-Pb同位素年龄,186件岩石化学样品,并参考前人已有划分方案,提出鲁西地区早前寒武纪花岗岩类初步年代格架:(1)新太古代早中期(2741～2612Ma);(2)新太古代晚期(2563～2500Ma);(3)古元古代早期(2494～2435Ma)。探讨与之相对应的岩石组合和演化趋势:(1)英云闪长岩(T1)-奥长花岗岩(T2)-花岗闪长岩(G1),具奥长花岗岩演化趋势;(2)英云闪长岩(T1)-奥长花岗岩(T2)-花岗闪长岩(G1)-花岗岩(G2)-石英二长岩(QM),同时兼具奥长花岗岩演化趋势和钙碱性演化趋势;(3)花岗岩(G2)-石英二长岩(QM),具钙碱性演化趋势。基于SiO2-MgO和SiO2-FeO*/MgO关系,提出T1T2G1绝大部分具镁安山质岩石系列(MA)的性质,指示它们形成于洋俯冲环境,并结合岩石组合的类型,论证了第一、二、三期花岗岩类分别形成于岛弧、大陆边缘弧和大陆碰撞环境。进而认为,第一、二、三期花岗岩类代表了新生的初始不成熟陆壳,过渡性的半成熟陆壳和成熟的陆壳。这样,鲁西地区从新太古代早中期,经新太古代晚期,至古元古代早期的花岗岩类,记录了鲁西地区大陆地壳形成的完整的地质演化过程。