华北地区燕山期岩浆活动热供给的初步数值模拟

大陆地壳和地幔岩石圈形成之后,还可能再次有对流地幔的注入,对原有的陆壳和地幔岩石圈进行改造。华北克拉通于新太古—古元古代形成的陆壳和大陆根,在侏罗纪—白垩纪(J—K)的燕山期遭受重大改造,有对流地幔的一次重要注入。一维的数值模拟表明:(1)在1GPa条件下,1250℃底侵玄武岩对于初始温度400℃的英云闪长岩围岩的加热,并达到使其发生局部熔融作用,其纯的熔融量与纯的底侵玄武岩岩浆结晶的厚度的比值约为0·12;假设仅有25%的熔浆能够分离出来,则能够分离出的熔浆量与底侵玄武岩结晶总量比约为0·03。由此可以推测,如果要产生总量为1km厚的花岗岩的岩基需要33·3km的底侵玄武岩岩浆的全部结晶来提供热通量。而33·3km的底侵玄武岩岩浆可能需要约333km的软流圈物质参与(假设10%的局部熔融,并且全部熔体均能分离出来)。(2)华北克拉通燕山期玄武岩的喷发和地壳浅部辉长岩侵入体的发育,说明底侵的玄武岩岩浆不可能全部固结,从模拟的角度说明,燕山运动需要非常大量的底侵玄武岩岩浆和热通量的注入,才能诱发现今所观察到的燕山期强烈的岩浆活动。文中数值模拟工作对进一步理解“燕山运动”发生的深部背景即来源于软流圈的贡献有一定的意义。     

华北地区新生代岩石圈伸展减薄机制的数值模拟

新生代时期华北东部裂谷的伸展减薄机制及其周边的构造应力场,西部鄂尔多斯克拉通的抬升和周边断陷盆地的形成机制是目前研究的热点问题,但是较少有人从数值模拟的角度进行探讨。笔者采用有限元程序FEVPLIB对该地区5个剖面进行了模拟,初步取得如下认识:①在太平洋俯冲带的附近岩石圈伸展减薄较强,这与剖面经过的冲绳海槽正在拉开是吻合的,而太平洋的俯冲对较远的华北盆地的伸展减薄的影响较弱;②火山喷发时期,华北盆地有大的软流圈物质上涌造成华北裂谷的伸展减薄,符合纯剪切的机制,现今华北地区已趋于均衡,动力正趋于稳态;③六盘山逆冲在鄂尔多斯块体之上,代表着青藏高原东北缘的挤压,对华北是一个大的推挤力,可诱发鄂尔多斯块体的隆升,而鄂尔多斯向东北方向移动时提供了周边盆地的拉张的背景;④华北地区岩石圈的伸展减薄是六盘山处的挤压和东部太平洋板块俯冲两者联合的影响。模拟的结果与研究区GPS、重力异常以及岩石圈三维结构是吻合的。     

五台山太古宙变质基性岩的地球化学及岩石成因

五台山变质杂岩中的新太古代变质基性岩主要由变质辉长岩、绿泥石片岩及角闪岩组成。根据稀土配分模式可以把它们分为三组:第一组具有平坦的稀土配分型式,稀土总量比较低(29×10-6~52×10-6),显示弱的Eu负异常及无异常(EuN/EuN=0.84~1.02),轻稀土略有亏损到弱富集(LaN/YbN=0.86~1.3),原始地幔标准化图解上具有平坦的分布模式和明显的Zr负异常,稀土和微量元素特征类似于大洋高原拉斑玄武岩,代表了地幔柱形成的高原玄武岩的残余。第二组稀土总量明显高于第一组(34×10-6~116×10-6),具有轻稀土富集的配分型式(LaN/YbN=1.76~4.34),弱的Eu…     

南乌拉尔地区中—新元古代地层序列及碳酸盐岩和碎屑岩发现臼齿构造的地质意义

中—新元古代地层在南乌拉尔海槽中极为发育,地层厚度巨大,几个阶段的构造演化和沉积特征清晰可见。新太古代和下里菲是俄罗斯重要的大型层状铁矿和菱镁矿的宿主地层,中里菲群(元古宙地层)地层厚度极大,伴随了几次沉积旋回,发育了从深海相到大陆缓坡的碳酸盐岩沉积;随着新元古代末次冰期之后,文德系发育了可全球对比的白海动物群(伊迪卡拉动物群)。笔者首次确认了南乌拉尔地区中—新元古代地层3套臼齿构造,其中巴卡尔组(Bakal)碳酸盐岩臼齿构造与碎屑岩地震液化脉互层共生,特别是大量臼齿构造也发育在大型叠层石中。从臼齿构造与碎屑岩液化脉互层的共生特征,说明发育在碳酸盐岩中臼齿构造与地震机理的液化作用有关。该3套臼齿构造与中国华北地台中—新元古代地层中发现的臼齿构造(液化脉)时代大体接近。     

辽东青城子白云金矿床成矿期构造特征分析

辽东青城子金矿集区位于华北克拉通北缘东段古元古代辽吉裂谷带内,是我国重要的金富集区之一。白云金矿床是青城子金矿集区中具有代表性的矿床,其储量大、开采浅,具有较大的找矿潜力。通过野外勘察、井下观察、资料收集及室内测试等方法,并采用野外情况与室内分析相结合、宏观与微观相结合的研究方法,对矿体的分布形态、围岩蚀变及成矿期的构造特征进行了研究。研究表明：该矿床主要发育于辽河群盖县组云母片岩、变粒岩中,为热液蚀变岩型金矿床,矿体主要受断裂构造控制,主体走向为EW向,向南中等-低角度倾斜,呈舒缓波状,具有尖灭再现等特点;矿体围岩蚀变发育并受断裂控制,主要为硅化、绢英岩化、石墨化、绿泥石化等;导矿和容矿构造主要为近EW向逆冲断裂及其派生的次级构造。通过对成矿期控矿断裂解析及Au品位分布特征,厘定其成矿期构造应力场为NW-SE方向挤压,矿体向SW侧伏。     

江南造山带西段桂北四堡地区830 Ma辉长岩锆石SIMS U-Pb年代学和岩石地球化学特征及其岩石成因研究

本次研究对象为江南造山带西段桂北四堡地区新元古代辉长岩,主要由斜长石和单斜辉石组成,含有少量的橄榄石和钛铁氧化物,表明在岩浆演化过程中发生了斜长石和单斜辉石以及少量橄榄石的分离结晶作用。辉长岩锆石SIMS U-Pb谐和年龄为(830±7)Ma,指示其侵位年龄约为830 Ma。全岩具有低SiO₂含量(48.46%~53.99%)、高MgO含量(9.27%~25.22%)、Mg^#值较高(62~79)的特征。辉长岩为钙碱性系列岩石,其稀土元素球粒陨石标准化和微量元素原始地幔标准化与典型的弧岩浆相似,具有相对富集轻稀土元素((La/Yb)_N=2.2~3.7,(La/Sm)_N=2.5~2.9)和大离子亲石元素,明显的高场强元素(Nb、Ta和Ti)亏损的特征,还具有较高的Th/Nb比值(0.7~0.8)和低Nb/La比值(0.4~0.6)。辉长岩具有负的ε_Nd(t)值(-6.3~-3.0)和正的ε_Hf(t)值(8.0~12.1),指示其源区为亏损地幔,但有富集组分加入。结合区域地质特征,推测辉长岩形成于活动大陆边缘俯冲构造背景,起源于受沉积物流体交代了的楔地幔。     

赣东北中元古界铁沙街组石英角斑岩和流纹岩锆石SHRIMP U-Pb年龄、Hf同位素及地球化学特征

本文首次测得江西弋阳中元古界铁沙街组石英角斑岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为1154±5 Ma。测定发现铁沙街组石英角斑岩和流纹岩高SiO_2(73.53%~81.11%),低CaO(0.06%~0.11%)、Na_2O(0.05%~2.77%),K_2O为2.16%~6.43%和Al_2O_3为11.06%~13.96%;在Zr/TiO_2—Nh/Y微量元素分类图解上绝大多数样品落于碱性流纹岩区域;在SiO_2—FeO/MgO图解中绝大多数样品位于钙碱性岩石系列区域;稀土总量(ΣREE)为182.48×10~(-6)~818.82×10~(-6),轻稀土较富集,铕明显负异常(δEu=0.20~O.45);在原始地幔标准化图解中,表现出亏损大离子亲石元素(Ba、Sr、Ti、P)和富集高场强元素(Nb、Ta、La、Ce、Zr、Hf、Sm)。铁沙街组石英角斑岩和流纹岩的锆石的ε_(Hf)(t)值分别为-6.1~5.3和-2.3~4.8,两阶段Hf模式年龄分别为1653~2380 Ma和1675~2132 Ma。锆石Hf同位素特征显示铁沙街组石英角斑岩、流纹岩的成因主要为岩石圈拆沉,深部地幔物质上涌,并由此造成的古元古代晚期下地壳物质的部分熔融。综上认为,铁沙街组石英角斑岩和流纹岩形成于中元古界后造山阶段的板内环境,可能与华夏陆块板内裂谷减薄开裂阶段的地幔物质上涌有关。     

关于火成岩常用图解的正确使用:讨论与建议

本文讨论和评述火成岩常用图解,包括火成岩分类命名,岩石的化学参数与构造环境判别图解,原作者构建时的岩石学含义与随后文献中应用时的各种误解,或不同学者对相同参数的图解提出不同的划分和处理方案,或对同一个术语在不同参数图解中岩石学含义有不同的理解,以及数据处理中的正确与错误途径。进而讨论复杂的火成岩多元系统需要通过不同参数构建的多种图解的相互制约,才能较全面的描述火成岩的特征,提出火成岩常用图解的正确理解与使用,以及采用"统一平台"的某些建议,以利于区域岩石学的对比和研究。     

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。     

青藏高原岩石圈演化与地球动力学过程——亚东—格尔木—额济纳旗地学断面的启示

对亚东—格尔木和格尔木—额济纳旗地学大断面的研究揭示出青藏高原岩石圈的基本结构、组成、演化和地球动力学过程,发现了印度板块在南缘向喜马拉雅山下俯冲、阿拉善地块在北缘向高原下楔入的证据,它们构成了使高原隆升的主要驱动力。多学科研究表明,青藏高原是一个由8个地体拼合的大陆。高原内部地壳20～30km深度附近普遍发育低速高导层,它是构造应力去偶层,其上地壳脆性变形,逆冲叠覆,缩短增厚;其下地壳结构横向变化大,韧性变形。藏南下地壳(50～70 km)速度发生逆转;而藏北下地壳速度增高并呈梯度变化,具有双莫霍面特征。高原莫霍面起伏变化大,南北边缘