火成岩构造组合与壳-幔成矿系统

讨论了火成岩构造组合,指出不能单纯地运用化学图解,强调要结合岩相学、岩石组合特征研究,要注意区分区域与局部的构造环境。指出双峰式火成岩组合的确切含义是指缺乏中性成员,而不单看化学图解的几何形态,讨论了伸展与挤压对双峰式和钙碱性火成岩组合的可能约束。指出由蛇绿岩套再造的古构造历史可能是残缺的,结合弧火成岩的厘定可在某些方面弥补这个不足,讨论了弧火成岩组成极性形成的可能原因。讨论了大陆碰撞造山带的火成岩构造组合类型及其在再造造山带的边界性质、造山带演化历史中的重要意义。指出大陆裂谷带的火成岩常呈组成对称的水平分带,而不同于弧火成岩的组成极性。讨论了岩浆构造热事件及其序列的重要意义,提出大陆碰撞造山带具类似于变质作用的顺时针演化的事件序列,而大洋俯冲造山带则具反时针演化的事件序列。最后,强调并讨论了“壳幔岩浆流体成矿系统”的科学命题,提出从壳幔这个大系统来考察成矿作用是很重要的     

大长沙盆地火山岩岩石地球化学特征及成因研究

本文通过对大长沙盆地火山岩岩石学、地球化学特征及同位素的研究,认为盆地盖层火山岩是双旋回式的火山喷溢产物,并且不同旋回的火山岩在岩浆成因、来源深度上是不一样的,是局部熔融的壳幔混合物;第二旋回的中酸性火山岩浆则是上部地壳重熔而形成的     

The mixing of Mesozoic crust-mantle magma is the key to the source of large amounts of gold deposits in the Jiaobei uplift,ChinaSCIEI北大核心CSCD

胶东地区金矿巨量金质来源一直是学界争论的焦点,很难找到有说服力的直接证据。在没有其它更有效的直接证明巨量金质来源的情况下,本文通过胶北隆起主要地质体新鲜岩石大量微量元素地球化学数据的变化规律,间接得出中生代壳幔岩浆的混合反应是巨量金质来源的关键,即郭家岭和伟德山两期壳幔岩浆的混合反应和演化可能是巨量金质来源的主要形成机制,同时更是热量供给源,而玲珑花岗岩可能是少量金质的提供者和主要赋矿地质体。胶东地区金矿主要成矿时间(130～105Ma)与郭家岭(130～125Ma)和伟德山(126～108Ma)两期花岗岩浆演化结晶时间完全吻合,说明其关系密切,岩浆混合反应和冷凝期,岩浆热液上升运移沉淀成矿。该区中生代地质体对早前寒武纪的地球化学环境有一定的继承性,中生代地壳混合了大量地幔物质,Au丰度偏高,平均为1.31×10^-9,为地球化学高背景场。     

浙闽相邻区白垩纪上下火山岩系成因与壳幔作用对比研究

浙闽相邻区广泛出露的白垩纪火山岩划分为上下火山岩系。下火山岩系为大面积展布的早白垩世早期长英质火山岩,属弱过铝质高钾钙碱性系列,富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、Pb等和LREE,无明显Eu异常,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、P等,εHf(t)值较低(-20.43~-6.39),锆石Hf同位素二阶段模式年龄TDM2集中在1.8~2.2Ga之间。上火山岩系为局限于断陷盆地内的早白垩世晚期长英质火山岩,属偏铝质高钾钙碱性系列,相对贫硅贫碱但同样富集LREE和大离子亲石元素,负Eu异常明显,εHf(t)值较高(-10.00~-4.51)。研究表明,上下火山岩系均表现出随时代变新ΣREE和LREE分异程度降低的趋势,均形成于活动大陆边缘环境,主要为幔源岩浆底侵导致古元古代陆壳基底部分熔融形成的低Sr流纹岩类,但上火山岩系成岩过程中经历了更强烈的壳幔作用;例外的是下火山岩系西山头组上部熔岩,属东南沿海罕见的橄榄玄粗岩系列高Sr粗面英安岩,以富集Sr、Ti、Co、Ni和低的εHf(t)为特征,推断由幔源基性岩浆结晶分异形成。区域晚中生代火山岩的综合对比表明,东南沿海深部壳幔作用具有从中—晚侏罗世到早白垩世晚期逐渐增强、自南往北依次减弱的时空演化规律。     

郯庐断裂带中段地震活动性与深部地壳电性结构关系的探讨

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)中段地震活动强度大、频率高,是中国东部一条重要的地震活动带。强震沿该断裂带中段局部发生,弱震不均匀分布,一些部位为无震区。本文利用5条大地电磁测深剖面,对该断裂带中段地震孕育的深部背景进行了对比分析。结果表明,该断裂带切穿整个地壳,地壳电性结构显著不均一,但普遍出现陡立的低阻带与高阻带相间排列的现象,从而成为强烈的新构造活动带。该断裂带上3处≥Ms7级强震的地壳电性结构实例显示,带内上地壳中、下部出现刚性高阻层连接旁侧或两侧刚性高阻体时才会出现大的应力积累,从而成为强震发生必要的深部结构条件。而该断裂带弱震区显示全地壳尺度陡立软弱低阻带与刚性高阻带相间排列现象,其中的高阻带内只能积累有限应力而诱发弱震。该断裂带无震区上地壳出现了巨厚的异常软弱低阻层,成为极易蠕滑带,旁侧的刚性高阻体完全无法积累应力而诱发地震。上述实际对比分析表明,大型活动断裂带内上地壳的电性结构和流变学与地震活动性密切关联。     

由深源捕虏体限定的华北克拉通下地壳特征

文中收集了新生代、中生代和古生代由喷出/浅成岩携带的下地壳麻粒岩捕虏体及其锆石年龄的资料。结果显示,它们代表了不同时代、不同地区下地壳最下部的组成及年龄。新生代汉诺坝、女山、莒南和青岛等地的玄武岩和其中捕虏体的资料,几乎可以涵盖华北相当一大部分下地壳底部的状态。金伯利岩虽然只能提供500Ma以前的信息,但它们能够检验并确认古老地质事件发生时间的准确性。内蒙古中生代闪长岩中出露的麻粒岩属于同源捕虏体,只能代表该岩浆活动波及地区下地壳的状态。华北克拉通发育了多次以地幔物质添加为主的地质事件(地壳增生),主要有:2.8～3.0Ga,2.5Ga,1.8Ga,140～90Ma及47～45Ma,其中以2.5Ga和140～90Ma最为重要。2.5Ga的地幔岩浆底侵事件在不少地区出现,推测与地幔柱活动有关。中生代(140～90Ma)的底侵作用在克拉通分布相当广泛,包括华北北部,华北东部及东南部都有明显的记录。女山和莒南地区出现了2.3Ga的年龄,是中生代的底侵岩浆与先存的古老基底发生混合与反应的产物。1.9～2.0Ga以及1.8Ga可能与地壳的造山运动和与其伴随的短暂的热扰动造成的锆石再结晶有关。在研究下地壳捕虏体时一个重要的问题是,要注意构造背景。在一级构造单元的交界处,由于该处块体之间的相互作用复杂,需要注意判别捕虏体的块体归属,以便对华北克拉通不同部位的复杂演化历史获得更全面的认识。     

江西相山沙洲铀矿床He、Ar同位素特征及其地质意义

江西相山沙洲铀矿床位于中国华南赣杭铀成矿带南西段、华南中生代陆相火山岩带西缘。本次工作系统采集了矿区内成矿期黄铁矿、方解石,开展了稳定同位素和稀有气体同位素研究。研究表明方解石的δ13CV-PDB和δ18OV-SMOW值分别为-3.2‰~-7.4‰,8.5‰~15.2‰,成矿流体中的碳主要源自地幔;黄铁矿样品流体包裹体的n(40Ar)/n(36Ar)值为303~326,n(3He)/n(4He)值为0.193~2.946 Ra;成矿流体的He—Ar同位素组成是地壳流体[n(3He)/n(4He)值较低,n(40Ar)/n(36Ar)值与大气近似]和地幔流体[高n(3He)/n(4He)和n(40Ar)/n(36Ar)值]两端元的不同比例混合产物。     

西藏南部晚白垩世厚壳蛤不同壳层的地球化学特征及其对古海洋信息的保存性

测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤不同壳层的Sr、Mn、Al、Si含量,以及碳、氧、锶同位素组成,测试结果表明:1）厚壳蛤的不同壳层（包括柱状层、珍珠层和二者间的过渡层）的碳酸盐矿物均已新生变形为成岩低镁方解石（DLMC）,各种原始碳酸盐矿物（沉积低镁方解石或文石）都已不同程度地发生重结晶;2）从壳的外层（柱状层）向内层（珍珠层）方向,碳酸盐矿物重结晶作用有逐渐增强的趋势,柱状层仍具有很好的柱状结构,其平均阴极发光强度明显弱于内部的珍珠层;3）厚壳蛤不同壳层的Sr含量和δ18O值都呈现有规律的变化,从靠外部的柱状层到内部的珍珠层,Sr含量和δ18O值都逐渐降低,同样说明内部的珍珠层丢掉的海水信息相对较多;4）厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的δ18O值都显著低于前人报道的同期海水值,说明在新生变形过程中,厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的氧同位素都与大气水或其它成岩流体发生了交换,但柱状层的氧同位素与大气水（或其它成岩流体）的交换相对较少;5）厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的锶、碳同位素组成与同期海水值接近,不同壳层之间也没有表现出有规律性的变化,因而在矿物的新生变形过程中,厚壳蛤的锶、碳同位素与成岩流体间的交换相对较少,同时也说明,在氧、碳、锶三种同位素中,氧很容易与成岩流体发生同位素交换,而碳、锶同位素则更多地代表了海水信息。     

藏南邦布大型金矿成矿流体He-Ar-S同位素组成及其成矿意义

邦布金矿床位于青藏高原雅鲁藏布江结合带东段南侧,矿体受大型脆-韧性剪切带的次级断裂控制,其一系列地质地球化学特征显示该矿属于造山型金矿。其含金石英脉中黄铁矿的流体包裹体3He/4He=0.174～1.010Ra,40Ar/36Ar=311.9～1724.9,矿物δ34S=2.8‰～4.7‰,平均3.6‰;围岩中不含金黄铁矿流体包裹体3He/4He=0.01137Ra,40Ar/36Ar=1709.7,矿物δ34S=6.5‰,显示邦布金矿成矿流体主要由地壳流体组成,但其中有地幔流体的加入,幔源He占2.7%～16.7%。由壳幔相互作用导致的幔源流体的加入是邦布金矿重要的成矿条件。在印度板块与欧亚大陆板块碰撞过程中,形成切穿地壳的纵向剪切带,深源地幔流体上升,与地壳来源的富CO2流体混合,由于温度和压力下降和流体沸腾导致含金硫化物和石英结晶,并在其次级断裂构造中形成邦布金矿体。     

中国西部壳幔结构与动力学过程及其对资源环境的制约:"羚羊计划"研究进展

为系统、深入地研究中国西部盆(盆地)、山(山脉)、原(高原)的壳幔结构与深部动力学过程,2003年我们提出并领导实施了“羚羊计划”(ANTILOPE-Array Network of Tibetan International Lithospheric Observation and Probe Experiments),在青藏高原先后完成了羚羊-I(ANTILOPE-I)到羚羊-IV(ANTILOPE-IV)4条二维宽频带台阵剖面,而在青藏高原东西构造结则实施了羚羊-V和羚羊-VI两个三维宽频带台阵探测。另外,我们将前期在准噶尔盆地、天山造山带、塔里木盆地、阿尔金造山带和柴达木盆地开展的九条综合地球物理观测剖面也纳入羚羊计划的总体框架中来。 通过“羚羊计划”的实施,我们在中国西部(包括西北部的环青藏高原盆山体系以及西南部的青藏高原)取得了大量的、高质量的、综合的第一手观测数据,获得了中国西部盆、山、原精细的壳幔结构,系统地揭示了中国西部盆山原的深部地球动力学过程。主要结论总结如下:确定了准噶尔盆地基底的结构与属性,优化了盆地的基底构造格架;建立了天山造山带“层间插入削减”新的陆内造山模式,揭示了印欧碰撞在天山岩石圈缩短44%的去向以及由洋-陆俯冲到陆-陆碰撞俯冲的转换机制;揭示了塔里木盆地、阿尔金造山带和柴达木盆地的盆山接触关系;获得了塔里木盆地顺时针旋转的深部几何学、运动学和动力学证据;确定了青藏高原之下印度板块与欧亚板块的碰撞边界;发现目前的青藏高原由南部的印度板块、北部的欧亚板块和夹持于二者之间的巨型破碎区——西藏“板块”构成,首次确定了各自的岩石圈底边界;修正了高原变形的两个端员模型;建立了深部构造对地表地形的制约关系;系统地揭示了印度板块沿喜马拉雅造山带俯冲的水平距离与俯冲角度的变化规律与控制因素。 “羚羊计划”以其巨大的观测网络与综合地球物理探测技术,采用地球物理学、地质学、地球化学等不同学科相结合的分析方法,揭示了印度板块俯冲、西藏巨型破碎区发育、塔里木板块顺时针旋转、西部水汽通道提前关闭、中国西北部干旱、沙漠化提前这一深部结构、动力学过程及其对地表地形、油气资源和环境变化的制约关系,推动了青藏高原地球系统科学理论的发展。