花岗岩类与大陆地壳生长初探——以中国典型造山带花岗岩类岩石的形成为例

本文主要基于东昆仑造山带、秦岭造山带、兴蒙造山带、阿尔泰造山带、燕山造山带以及华南过铝花岗岩带等花岗岩类形成的研究成果,讨论中国大陆内几个造山带的花岗岩类形成与大陆地壳生长方式和过程,我们的初步认识是:软流圈(对流地幔)的热和物质向大陆的输入(input)是大陆地壳生长和再改造的根本.大陆地壳的形成演化和再改造(reworking)主要通过岩浆作用完成,岩浆的形成、运移和定位是大陆地壳生长的基本过程.幔源玄武质岩浆底侵(underplating)于大陆地壳底部和内侵(intraplating)于地壳内部,是软流圈注入大陆的基本形式.造山带镁铁质下地壳的拆沉作用是致使陆壳总组成为中性火成岩(安山岩和闪长岩,或粗面安山岩和二长岩质的)的主要原因.收缩挤压构造作用使陆壳加厚达≥50 km,是诱发镁铁质下地壳拆沉作用的必需条件.火成岩构造组合及其时间序列是识别大陆地壳从软流圈地幔中分出,直至最终形成的过程的关键记录.     

祁连山造山作用与岩石圈地幔的特型结构构造

本文探讨了祁连山地壳增厚与造山机制。提出新生代以来,由于印度地块向北推进,其延迟的远程效应使祁连地块内4条断裂再次活动,特别是23 Ma以来,分阶段的活动使上地壳缩短了30%,40 km厚的祁连地壳增加到57km厚;并通过柴达木地块下地壳物质的挤入,使祁连地块地壳厚度增加到现今的60~74 km;地壳质量基本平衡表明其下部地壳物质横向迁移较小,即走滑断裂带走的地壳物质较少。依据INDEPTH-V新的宽频地震调查成果,提出祁连地块下岩石圈地幔的复杂结构,南部来的昆仑岩石圈地幔(双层结构)与北部向南俯冲的阿拉善地块下的亚洲岩石圈地幔在祁连地块深部相碰撞,而柴达木—祁连岩石圈地幔则被保存在昆仑岩石圈与亚洲岩石圈地幔碰撞带之上,共形成一倒三角汇聚区;在柴北缘与中祁连北缘岩石圈地幔各出现一条北倾和南倾的正转换震相,可能是老俯冲带残存岩片的显示;在祁连地块岩石圈地幔的两端地壳底部还出现有"双"莫霍"现象",地表见有多条榴辉岩带。以上结果构成了高原最具特色的构造区。     

石英显微变形机制及流变学特征研究进展

石英是组成地壳的主要矿物之一,其物理性质与地壳的变形行为及流变学属性密切相关,因此石英的显微变形机制及流变学特征研究意义重大。随着石英显微变形机制及流变学属性实验学研究的深入,我们对石英在地壳变形过程中重要作用的认识也随之提升。本文从石英结构入手,对升温过程中石英主滑移系的转换进行了总结,并且升温过程中显微变形机制也发生了改变,对流变学内涵也不同,所以分述了石英的主要变形机制,及其流变学参数;由于应变局部化为地壳变形的研究热点,并且石英对应变局部化具有一定的指示意义,所以本文对石英在应变局部化过程中的表现进行了深入讨论。考虑到地壳变形的研究过程中,石英不常作为单矿物发生变形,所以本文对多相矿物的变形表现也进行了讨论。最后我们将简单介绍一些现今主流的石英显微变形机制的研究手段。     

柴北缘超高压地体折返过程中地壳深熔的岩石学研究

宏观、微观岩石学、地球化学和年代学研究表明,柴北缘锡铁山和绿梁山单元富含斜长石的浅色体和富含钾长石的浅色体是超高压地体折返过程中榴辉岩和片麻岩部分熔融的产物。阴极发光图像显示富含斜长石的浅色体中锆石具有明显的核-边双层结构,锆石核部无明显分带特征,并呈现出重稀土平坦和无Eu异常的稀土配分模式,～450Ma的年龄结果与区域上榴辉岩峰期变质时代一致;发光较弱的锆石边部具不明显的环带结构和较低的Th/U比值,～426Ma年龄结果代表了熔体的结晶时代。富含钾长石的浅色体中的锆石U-Pb定年结果记录的～910Ma、～450Ma和～426Ma三组年龄分别代表了片麻岩原岩结晶时代、高压-超高压变质作用时代和熔体结晶时代。富含斜长石的浅色体具有高SiO_2、Al_2O_3、CaO、Na_2O、Sr和LREE,而低MgO、FeO~T、K_2O、Y、Yb和HREE的英云闪长岩-奥长花岗岩的地球化学特征;而富含钾长石的浅色体具有高的SiO_2、Al_2O_3和K_2O+Na_2O,而较低的CaO、MgO、REE的花岗岩地球化学特征。黝帘石和少量的多硅白云母的脱水分解是触发超高压榴辉岩发生部分熔融形成富含斜长石的浅色体的主要机制;而多硅白云母的脱水分解则是触发超高压片麻岩部分熔融形成富含钾长石浅色体的主要机制。这些浅色体显著的促进了柴北缘超高压地体的快速折返,并对大陆俯冲隧道中的元素迁移和壳-幔作用具有重要的影响。     

福建前泥盆纪地壳演化的探讨兼论闽东基底性质

福建陆壳起源于太古代，在其发展演化过程中具多期、多阶段的特点，本文将福建前泥盆纪地壳演化划分为太古代闽西南古陆(核)形成、早-中元代闽北古陆边缘活动增生和晚元古-早古生代板内裂谷活动，并分别阐述各阶段的演化特点，对闽东基底性质亦作一定的探讨。     

华北新构造：印欧碰撞远场效应与太平洋俯冲地幔上涌之间的相互作用

作为大陆内部典型的伸展断陷区和强震活动区,华北地区处于东部太平洋板块俯冲构造和西部印欧大陆碰撞构造的双重大地构造背景之下,其新构造运动相当复杂:西部沿鄂尔多斯地块周缘两个地堑盆地系引张伸展断陷作用、中部太行山块体的局部断陷和整体隆升、东部华北平原区和渤海湾海域区的区域沉降,南缘沿秦岭构造带的左旋走滑拉张活动,东缘沿郯庐断裂带的右旋挤压走滑活动。这些不同类型的断裂构造在晚新生代的阶段性活动,产生了复杂的构造地貌组合特征。综合研究发现,华北晚新生代经历了3期伸展断陷-挤压隆升演化阶段:新近纪晚期(10～2.5 Ma)、早中更新世和晚更新世以来。地壳引张应力方向或NW-SE、或NE-SW向;地块隆升导致湖盆的消亡,挤压应力方向为NE-SW至W-E向。研究认为,华北地区新构造受两个岩石圈构造过程的相互影响:印欧碰撞产生的远程效应和东部岩石圈地幔的上涌。一方面,青藏高原东北缘地块的持续推挤及其构造应力向东的传递导致鄂尔多斯地块反时针旋转和秦岭山地的向东挤出逃逸,这个挤出构造动力学统治了华北地区晚新生代的引张伸展、斜张走滑和挤压变形。尤其是,新近纪晚期强烈的NW-SE向地壳伸展变形与青藏东缘挤出造山作用同步(10～9 Ma至4.2 Ma);上新世末期(约2.5 Ma)、晚更新世早期(约200～70 ka)和晚更新世晚期—全新世(约20 ka以来)3次构造挤压事件与青藏高原东缘构造事件基本对应。另一方面,岩石圈地幔上涌主导了华北东部平原区的区域地壳沉降,同时伴随着早、中更新世的5期幔源火山活动。这两个岩石圈构造作用力此消彼长,深刻统治着华北地区新构造与现今活动构造以及地震构造。     

平极长期漂移与地球平均下地幔黏性估计

利用9个国际纬度观测站的平纬长期变化序列,重新讨论并估计了平极的长期漂移,得到漂移的平均速率为(3.356“±0.142”)×l0-3/a,方向为西经78.7°±2.5°.进一步基于最新的ICE-4G冰期后地壳反弹模型,采用地球上8个冰盖的冰融参数,估计了理论的平极长期漂移方向为西经74.8°.由观测的平极长期漂移速率为约束,基于1066B地球模型,估计得到地球平均下地幔的黏性为vLM=(0.5-1.7)×1022Pa^.s,表明vLM应具有近1022Pa^.s量级,并认为地球平极的长期漂移很可能是由最近的21000年以来冰期后的地壳反弹所致.     

高压下华北北缘二辉麻粒岩电导率的研究

借助于YJ-3000t紧装式六面顶固体高压设备,在1.0~2.0 GPa、523~1173 K条件下,利用Agilent 34401A数字电表和Solartron IS-1260阻抗-增益/相位分析仪,同时使用三种方法:交流阻抗谱法(频率范围0.05~106 Hz)、单频交流法(0.1 Hz)和直流法测量了华北北缘二辉麻粒岩的电导率.结果表明:在实验的温度和压力范围内,二辉麻粒岩电导率的变化在2.66×10-5~0.056 S·m-1之间,电导率对压力没有很强的依赖性;随着温度的升高,电导率增大,遵循Arrenhius关系式,其指前因子为8.95~17.9 S·m-1,活化能为0.569~0.605 eV.对比三种方法获得的电导率数据,发现阻抗谱法测量结果大于单频法测量结果,直流法测得的结果最低,但是,三种方法获得的电导率差值除两个低温点外,绝大多数都很小(Δlgσ<0.20 lg(S/m)).结合现今华北克拉通地热学参数及地壳分层结构,依据实验获得的电导率温度关系建立了电导率-深度剖面.并将其与大地电磁测深获得的地壳电性结构进行了对比,结果表明二辉麻粒岩的电导率与华北北缘的中地壳底部和下地壳底部电导率值的区域相交,再结合高温高压下二辉麻粒岩的弹性波速度剖面与地震折射剖面的对比,认为二辉麻粒岩有可能是组成华北北缘下地壳的岩石之一.