华北中—新生代大陆岩石圈转型的研究现状与方向 ——兼评“岩石圈减薄”和“克拉通破坏”

对我国大陆岩石圈的持续热点研究领域——华北中-新生代大陆岩石圈巨厚减薄研究中所涉及的问题再次进行了评述,特别是将对问题认识过程与克拉通陆内造山研究相联系。综述了岩石地球化学、地球物理、构造地质等不同学科对中生代华北大陆岩石圈演化特征研究的最新进展,以及对大陆岩石圈诸多学科不同定义内涵及由此产生的讨论。在分述了国际大陆岩石圈研究背景,岩石圈转型的空间特征及时间特征,新技术方法的应用,地表构造体系转折的再认识,以及几种可能的转型机制基础上,再次建议以大陆岩石圈全面转型,即一系列大陆岩石圈地质、物理及化学参量的系统变化,来描述这一大尺度东亚地球动力学过程,并提出目前以“克拉通破坏”作为大陆岩石圈改造研究的提法应予修正。呼吁大力鼓励及进行多学科交叉综合研究,重视各学科新技术新方法的引进及应用。在相关研究中高度重视地球深部圈层相互作用,将中生代全球深部地幔事件对中国东部岩石圈地幔全面转型的影响作为今后研究重点。     

南海边缘海减薄陆壳成因剖析

南海中央海盆南、北两侧陆缘分布着面积较广的减薄陆壳,正确认识海盆减薄陆壳的成因是研究南海构造演化的重要一环.通过分析基于地壳伸展因子公式计算的南海地壳拉张伸展特征和解释中生代以来的陆壳隆升特征等,证实晚中生代以来至渐新世末,该区不仅发生了地壳拉张伸展作用,还发生了较长期的地壳隆升挤压作用,致使酸性侵入岩出露地表,减薄陆壳区的上地壳厚薄分布不均.始新世南海南部发育海陆过渡相和海相沉积、北部仅为陆相沉积,暗示始新世南海古地理格局是南、北陆缘具有不同沉积环境的盆地群,二者之间应该被隆起所隔.这些地质现象说明该区地壳隆升剥蚀与地壳拉张伸展活动时间有较长的重叠.南海中央海盆两侧减薄陆壳的成因不仅仅是地壳拉张伸展所致,而是拉张伸展与隆升剥蚀共同作用的结果,因此可以认为在曾经发生了地壳隆升挤压而遭受长期剥蚀的区域,如果用全地壳伸展因子的公式来估算地壳拉张伸展程度,将得出错误的结论.      

腾冲火山区的现代幔源氦释放:构造和岩浆活动意义

深地震测深(DSS)和大地电磁测深(MT)都表明腾冲火山区现今仍存在壳内岩浆囊,但对其数量和空间分布还存在分歧并缺乏全貌性认识。MT探测认为腾冲火山区是一个软流圈上涌和岩石圈减薄区,但对这一减薄区的空间范围还缺乏充分的约束。通过对腾冲火山区及外围大范围温泉逸出气体的分析测试,我们共获得了75个温泉逸出气体的氦同位素³He/⁴He比值数据(部分为前人资料)。利用氦同位素示踪原理,我们研究了腾冲火山区幔源氦释放强度空间分布和时间变化特征,结果发现:腾冲火山区的幔源挥发份释放呈1带3区分布。以³He/⁴He≥1 Ra,幔源氦比例≥15%为界,腾冲火山区的幔源挥发份释放异常区呈整片分布,为一南北走向的条带,南北长100km,东西宽50km。在整片异常区的内部,腾冲火山区的幔源挥发份释放又有强度不同的3个区域:① 中部腾冲县城-热海一带,³He/⁴He比值达到5.5 Ra以上,幔源氦比例达到70%以上,释放强度最强。② 北部曲石一带,³He/⁴He比值达4.5 Ra以上,幔源氦比例达到50%以上,释放强度次之。③ 南部五合-蒲川-新华一带,³He/⁴He比值达2Ra以上,幔源氦比例达到25%以上,释放强度最弱;腾冲火山区幔源挥发份释放强度在不断升高,其中第3个释放区的³He/⁴He比值(Ra)升高速率比前两者明显要大。我们认为:腾冲火山区现今幔源挥发份释放强度的空间分布图象就是该地区软流圈上涌和岩石圈减薄区空间尺度和上涌强度的最直接反映,上涌区(减薄区)的大小大致为南北长100km,东西宽50km;腾冲火山区现今存在3个壳内岩浆囊。第1个岩浆囊位于腾冲县城-热海一带,第2个岩浆囊位于马站-曲石一带,第3个岩浆囊位于五合-龙江-团田-蒲川-新华一带;腾冲火山区3个岩浆囊都在不断受到幔源岩浆的持续补充;第1个岩浆囊集幔源挥发份释放、相对地热梯度、地壳形变和地震活动等异常于一身,活动性最强,是未来腾冲火山最可能喷发的地点,需重点监视。第2个岩浆囊的幔源挥发份释放强度也引人注目,需加强监测。第3个岩浆囊规模大,埋深较浅,幔源挥发份释放增加较快,需引起注意。     

从扩充的威尔逊循回看中国大陆演化轨迹

全球对比同类大地构造单元的壳幔结构,根据壳幔结构的差异和大地构造作用发生的时代把它们按演化阶段排序,可以找寻这类大地构造单元岩石圈演化的规律性。笔者在文中根据全球地学界实施的COCORP、BIRPS、DEKORP、LITHOPROBE、ICDP、ECORS和SINOPROBE等计划取得的成果,扩充了板块构造学中的威尔逊循回,即把原先主要描述大洋板块起源、发展和封闭的威尔逊循回,扩展到同时包括大陆和大洋板块演化的大循回中去。文中概述了扩充的威尔逊循回的内容,除经典的威尔逊循回的组元之外,扩充的组元包括洋陆转换、大陆汇聚拼合和大陆裂解等,为大陆岩石圈生成和演化作用提供了细节。根据扩充的威尔逊循回的大陆岩石圈演化规律,可以对中国地质学家已经发展的大陆构造演化的序列进行进一步的阐释,使构造演化的序列的属性和轨迹更加准确清晰。从寒武纪古亚洲洋扩张和冈瓦纳大陆裂解,到新生代印度次大陆与亚欧大陆碰撞拼合,中国大陆的大地构造事件序列说明扩充的威尔逊循回的是大陆岩石圈演化轨迹的大概率规律。     

拆沉模式评述

介绍了拆沉模式的概念,引起拆沉的各方面条件,拆沉作用的地表和深部证据,以及拆沉与超高压变质体折返的关系,并从全球构造的角度出发,通过对岩石圈物理性质的探讨,对拆沉模式提出了修正意见和发展设想．     

昆仑山深部结构与造山机制

本文根据INDEPTH-Ⅳ剖面所做的地质?地球物理探测所取得的资料,进行综合研究,提出了一个新的昆仑山造山模式,论述了:(1)在早二叠世松潘—甘孜洋向昆仑—柴达木地块下俯冲使地块南缘形成陆缘弧和弧后拉张区,使昆仑—柴达木地块在持续碰撞挤压过程中,分别形成了造山带与古近—新近纪盆地的不同构造演化特征;(2)昆仑地段老结晶基底在地块对挤中不断向上抬升成山,同时又受到强烈剥蚀,使老结晶基底及深成岩呈现在地表;南昆仑地块则沿昆仑地块中央断裂向北逆冲到北昆仑地块之上,断裂深10 km;昆仑地块没有发生向北逆冲推覆到柴达木地块上;(3)昆仑地块地壳增厚主要发生在中地壳(6.2~6.6 km/s),是中基性岩石层的增厚;(4)柴达木盆地作为昆仑弧弧后拉张地带,随昆仑造山隆升而下沉,新生界陆相沉积达12~14 km厚,由“沉积”与“挤入”两个作用造成了地壳增厚;结晶基底发生断陷形成新裂谷,裂谷宽度约12 km,深度约4 km,导电带显示裂谷通过断裂与深部发生热流体联系;(5)再次确定了,柴达木盆地莫霍界面深52 km,昆仑山的莫霍界面深65~70 km,莫霍界面台阶位于格尔木附近(185 km距离处);(6)松潘—甘孜地体复理石层厚度为10~14 km,其下面的6.2~6.3 km/s 均匀速度层(同时有高导电性显示)是本地块所特有,推测为残留洋壳的堆积,约15 km厚;浅层通过古近—新近系风火山推覆系增厚,另在中地壳部位挤入了15 km厚岩层;(7)否定了亚洲岩石圈地幔向柴达木地块地幔岩石圈之下俯冲的模式,提出印度大陆地幔岩石圈从高喜马拉雅下拆离成两层,并沿高原地壳底部向北伸展,直到中祁连山之下,成为高原南北对挤过程中岩石圈地幔长度调节的新方式?     

大火成岩省是地幔柱作用引起的吗?

自Morgan在1971年提出地幔柱假说来解释大洋岛链的火山迁移规律以来,对于地幔柱是否存在一直存在着争论。大火成岩省以短时间内的巨量喷发为特征,这种特殊现象一般被认为是地幔柱作用的结果,原因是它可以解释大火成岩省中的许多现象:(1)短时间内的巨量幔源岩浆;(2)喷发前>500 m的隆起;(3)高温苦橄岩和科马提岩的存在;(4)热点轨迹;(5)在没有挥发分和压力降低的条件下地幔发生熔融;(6)高的3He/4He比值。但是并不是所有大火成岩省都具有上述特征,而且上述现象有的也可以用其他机制来解释,如边缘对流、大规模岩石圈拆沉、裂谷减压和陨石撞击等。但是目前还没有一个模式可以解释所有大火成岩省的所有现象,而总体上大火成岩省的许多地质现象与地幔柱模式较为吻合。     

陆缘扩张型地洼盆地系及其形成机制探讨

本文提出“陆缘扩张型地洼盆地系”这一概念,以突出表述分布于东亚陆缘壳体之上,形成于地洼余动期的张性地洼盆地系列的壳体演化—动力环境。指出陆缘海中的裂陷盆地的成因难于与大洋板块俯冲导致弧后扩张的理论模式相联系,也不同于大西洋型盆地,而是大陆地壳演化到地洼余动期,并经历过华夏期地洼型造山运动之后拉伸裂陷的结果。论证了“岩石圈底层剥落、华夏期地洼造山带拉伸裂陷”是东亚陆缘扩张发生的一种重要机制,进而建立了由华夏期地洼型挤压造山带到盆岭型构造带和陆缘海盆地系的构造发展模式。     

下扬子克拉通岩石圈减薄事件与长江中下游Cu-Fe成矿带

在建立下扬子地区中生代地质事件序列的基础上，论证了大别山和下扬子地区印支期和燕山期存在两次相对独立的造山运动；并着重分析了下扬子地区燕山期出现大规模岩石减薄作用的过程，以及与之有关的大规模的成矿作用，并为区内开展深部找矿工作做了某些理论阐述。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111001125

<正>Greenstone belts of the eastern Dharwar Craton,India are reinterpreted as composite tectonostratigraphic terranes of accreted plume-derived and convergent margin-derived magmatic sequences based on new high-precision elemental data.The former are dominated by a komatiile plus Mg-tholeiitic basalt volcanic association,with deep water siliciclastic and banded iron formation(BIF) sedimentary rocks.Plumes melted at90 km under thin rifted continental lithosphere to preserve inlraoceanic and continental margin aspects.Associated alkaline basalts record subduction-recycling of Mesoarchean oceanic crust,incubated in the asthenosphere.and erupted coevally with Mg basalts from a heterogeneous mantle plume.Together.komaliites-Mg basalts-alkaline basalts plot along the Phanerozoic mantle array in Th/Yb versus Nb/Yb coordinate space,representing zoned plumes,establishing that these reservoirs were present in the Neoarchean mantle. Convergent margin magmatic associations are dominated by tholeiitic to calc-alkaline basalts eompositionally similar to recent intraoceanic arcs.As well,boninitic flows sourced in extremely depleted mantle are present,and the association of arc basalts with Mg-andesites-Nb enriched basalts-adakites documented from Cenozoic arcs characterized by subduction of young(20 Ma),hot,oceanic lithosphere. Consequently.Cenozoic style "hot" subduction was operating in the Neoarchean.These diverse volcanic associations were assembled to give composite terranes in a subduction-accretion orogen at～2.1 Ga,coevally with a global accretionary orogen at ~2.7 Ga,and associated orogenic gold mineralization. Archean lithospheric mantle,distinctive in being thick,refractory,and buoyant,formed complementary to the accreted plume and convergent margin terranes.as migrating arcs captured thick plumeplateaus. and the refractory,low density.residue of plume melting coupled with accreted imbricated plume-arc crust.