南东帕米尔热斯卡木地区中新世高锶低钇花岗岩: 对新生代构造演化的制约

碰撞后岩浆作用是探索岩石圈物质组成、反演深部地球动力学过程的重要对象。近来,笔者等所在课题组在南东帕米尔热斯卡木地区新识别出一套新生代高锶低钇花岗岩。本文报道了该花岗岩的锆石U- Pb年龄、全岩主微量元素和Sr—Nd同位素及锆石Lu—Hf同位素组成。锆石LA- MC- ICPMS U- Pb定年显示,这些岩浆岩为中新世岩浆活动的产物（12. 0 ± 0. 3 Ma）。元素地球化学显示,样品具有高SiO2（72. 14% ~ 74. 35%）和K2O （3. 78% ~ 5. 25%）含量,低MgO（0. 13%~0. 50%）和Mg#（18 ~ 35）,高Sr（363×10-6 ~ 754×10-6）,低Y（3. 41×10-6 ~ 16. 4 ×10-6）和Yb（0. 327×10-6 ~ 0. 903×10-6）,从而高Sr/Y （27. 1 ~ 188）和(La/Yb)N比值（18. 9 ~ 210）,与典型Adakite地球化学特征一致。同位素方面,样品具有显著富集的锆石εHf(t)（-10. 1 ~ -5. 4）和全岩εNd(t)（-8. 33 ~ -6. 39）值。综合本文及前人研究成果,热斯卡木地区中新世高锶低钇花岗岩是加厚下地壳部分熔融的结果。欧亚大陆碰撞以来,区内地壳显著增厚、高原快速隆升。~ 12 Ma,由于增厚地壳局部岩石圈重力不稳发生垮塌,软流圈上涌使加厚古老下地壳发生部分熔融,形成该时期的高锶低钇花岗岩岩浆。     

天井山古隆起的“前世今生”:论古隆起的构造复原

古隆起是地质历史时期地表的正向构造单元,是该时期地球内、外动力综合作用的结果;复原其构造-沉积面貌,将为探索地球演化历史及资源、能源矿产的赋存规律奠定重要基础。文中以龙门山北段的天井山古隆起为例,分析古隆起的地质结构及其演化、改造特征,探讨古隆起复原的思路、方法及意义。天井山古隆起早在20世纪80年代便被人们发现并提出,由于其所处地理位置特殊,天井山古隆起的地质结构及其在地质历史时期的形成与演化过程一直存在争议。基于天井山地区的地层与构造分布,文中建立其浅表地质结构模型,应用构造复原方法重建其形成与演化过程,恢复出天井山古隆起在不同地质历史时期的空间展布特征。研究认为,天井山古隆起发育震旦系、寒武系—志留系、泥盆系—石炭系、二叠系—三叠系和侏罗系—第四系等5套构造地层层序,沿构造走向划分为北、中、南3段。天井山古隆起北段总体表现为两背斜夹一向斜构造,中段表现为一紧闭的背斜构造,南段表现为一逐渐倾伏的背斜构造;天井山古隆起经历了寒武纪—志留纪幕式隆升、泥盆纪—石炭纪持续隆升、二叠纪—三叠纪整体埋藏与侏罗纪—现今为破坏改造等4个演化阶段;天井山古隆起在形成演化过程中,古隆起核部呈现出向南东迁移的特征。天井山古隆起为改造残余古隆起,反映了龙门山北段的多幕伸展-挤压构造事件的作用。     

中国东部及邻区晚中生代伸展拆离构造——综述与新认识

伸展构造是大陆岩石圈减薄破坏在上部浅层的一种重要表现。其中, 低角度伸展拆离构造为中国东部以及邻区晚中生代地壳伸展变形的显著构造变形样式, 是研究区域岩石圈浅层构造变形与深部减薄过程关系的重要窗口。结合相关的几何学、运动学、年代学等资料的综述分析, 本文对中国东部及邻区低角度伸展拆离构造时空展布、运动学极性、应变机制进行了系统论述。在空间展布上, 这些伸展拆离构造在东亚大陆的分布不均一, 指示岩石圈的不均匀伸展减薄作用。在形成时代上, 伸展拆离活动主要集中在两个时代区间: 140–125 Ma为伸展拆离构造在中下地壳初始形成期, 在水平伸展作用主导下, 以简单剪切为主; 125–110 Ma为伸展拆离构造快速隆升剥露期, 在垂向挤压的主导下, 以纯剪切为主。相关的几何学和运动学标志表明这些伸展构造总体具有在NW–SE方向上单向低角度伸展拆离运动学特征, 反映它们总体受NW–SE向伸展应力场作用控制。以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯度带为界, 东、西两侧区域伸展活动均具有从NW向SE传播的趋势, 且这种趋势西部较东部明显, 表现为不同的动力学背景特征。东部主要受到古太平洋板块后撤影响, 而西部可能与蒙古—鄂霍茨克洋闭合之后, 增厚地壳发生重力崩塌而引发区域大规模伸展活动以及同时发生的秦岭—大别构造带陆内造山后应力伸展的联合作用相关。     

塔里木盆地上新世晚期—更新世早期伸展构造:喜马拉雅碰撞造山远程效应的一个构造间歇期

受控于印度-亚洲碰撞的远程效应,中亚地区的晚新生代挤压冲断构造异常发育,同时发育少量区域挤压构造背景下派生的局部伸展构造。以往的研究没有发现晚新生代区域性伸展构造。我们通过认真、系统的地震资料解释,在塔里木盆地发现一系列上新世晚期-更新世早期的正断层。这些正断层主要分布于塔里木盆地西部的阿瓦提坳陷、巴楚隆起、麦盖提斜坡以及塘古孜巴斯坳陷。正断层走向NW-SE和NE-SW,剖面上组合成堑-垒构造,仅塔里木盆地西北缘沿沙井子断裂带分布的上新世晚期-更新世早期正断层带组合成负花状构造,显示出张扭性断层带的特征。根据生长指数计算,正断层活动的起始时间是上新世晚期（ca.3 Ma）,持续演化至更新世早期（ca.2 Ma）,然后停止活动。这些正断层形成于一个弱的区域性伸展构造背景;这期正断层活动代表印度-亚洲碰撞远程效应下,中亚地区脉动挤压冲断过程中的一个构造间歇期。     

锡钨锂矿化与外围脉状铅锌银铜矿化的内在成因关系和形成机制——以内蒙古维拉斯托锡钨锂多金属矿床为例

大兴安岭南段维拉斯托锡钨锂多金属矿是近年来新发现的大型矿床,具有"上脉下体"的垂向矿化分带特征,矿集区范围内表现出以花岗岩体为中心的高温锡钨钼矿化、中温铜锌矿化、外围低温铅锌银矿化的水平分带。目前,对锡钨锂多金属矿化与外围脉状铅锌银铜矿化的内在成因关系和形成机制及深部地质背景还缺乏足够的认识。Ar-Ar年代学研究结果表明,维拉斯托锡钨锂矿区石英脉型矿石中白云母的Ar-Ar坪年龄为(131.7±1.4)Ma,显示其与外围维拉斯托铜锌矿床和拜仁达坝银铅锌矿床的成矿时代基本一致,属同一构造-岩浆活动产物。石英斑岩中铁锂云母的Ar-Ar坪年龄为(121.9±1.3)Ma,可能代表了最晚期的岩浆活动时限,暗示维拉斯托矿区存在多期次岩浆-热液活动。本次研究还获得了维拉斯托矿床东南侧磨盘山岩体边部黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(141.6±1.5)Ma(MSWD=0.75),该年龄不仅与含矿岩体石英斑岩体的年龄一致,也与北大山高分异杂岩体的形成年龄相近,揭示了维拉斯托外围高分异花岗杂岩体深边部及其与地层接触带部位还有寻找锡多金属矿的巨大潜力。综合本次工作和大量前人工作的基础上,笔者认为大兴安岭南段稀有金属矿床都形成于大陆边缘弧后伸展和软流圈上涌的构造背景,维拉斯托锡钨锂矿化与外围脉状铅锌银铜矿化属同一岩浆-热液成矿系统,不同金属元素在不同的矿化空间内的选择性沉淀是造成元素分带性的直接原因,其成矿特征上可类比南美玻利维亚锡银成矿带。值得提出的是,维拉斯托矿区岩石组合与松潘-甘孜造山带与锂矿化有关的片麻岩穹窿群类似,锡林郭勒杂岩可能为成矿提供了部分物质来源,对于岩浆-变形-变质-深熔作用过程及对稀有金属成矿的制约还需要进一步研究。     

藏北阿索地区早白垩世基性岩脉地球化学及年代学特征:对班公湖－怒江洋闭合时限的约束

班公湖－怒江洋闭合时限是中特提斯洋演化争论的焦点之一,而基性岩脉对于识别构造环境转变具有重要意义.本文对阿索地区侵入构造混杂岩带中的基性岩脉进行了1件LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定和10件全岩地球化学元素分析.辉长岩脉获得了102.90±0.86 Ma（MSWD=1.4）的谐和年龄,全岩地球化学分析显示基性岩脉属于亚碱性系列,钙碱性辉长闪长岩类,样品轻微富集轻稀土元素,富集大离子亲石元素Th、U、Pb等,亏损高场强元素Nb、Ta等.基性岩脉来源于被俯冲沉积物和板片流体改造过的亏损地幔源区,由尖晶石二辉橄榄岩高程度部分熔融形成,未经历明显的地壳混染过程.结合构造环境判别图解和前人研究结果,认为阿索地区的基性岩脉可能形成于早白垩世晚期伸展环境之中.系统收集研究区及附近120~95 Ma之间的岩浆岩数据,发现在110~100 Ma之间班公湖－怒江缝合带及两侧处于伸展环境之中,但不同区域伸展事件的时代有所不同,原因可能与班公湖－怒江洋的不均一闭合相关.班公湖－怒江洋最后的闭合时限可能在103 Ma左右.      

藏北阿翁错地区中基性脉岩年代学、地球化学特征及其板内伸展构造作用

班公湖一怒江缝合带在中生代的构造岩浆演化是青藏高原基础地质研究的热点之一。在该缝合带南部的北冈底斯地区发育有大量的中生代火山岩及相关岩浆岩,其岩石成因与成岩地球动力学背景长期以来存在较大的争议。本文以班公湖一怒江缝合带西段阿翁错地区的中基性脉岩为研究对象,对该地区广泛发育的脉岩的形成时代、岩石成因、构造环境以及动力学背景进行了探讨。研究区辉绿岩脉以低硅(SiO_2=50.03%～51.13%)、低铝(Al_2O_3=15.52%～16.03%、低钛(TiO_2=1.22%-1.31%)、富镁(MgO=9.19%～10.37%)、富钠(Na_2O=3.10%～3.58%,Na_2O/K_2O=1.73～1.87)为特征;闪长岩脉以相对高硅(SiO_2=55.58%～56.22%)、低镁(MgO=4.69%～4.64%)、低钛(TiO_2=1.01%～1.06%)、高铝(Al_2O_3=17.74%～18.72%)、富钠(Na_2O=1.55%-5.03%,Na_2O/K_2O=1.81～3.61)为特征,属于钠质低钾钙碱性系列岩石。二者轻重稀土元素分馏明显,均表现为右倾型,具弱的Eu负异常,重稀土元素总体上变化不大。微量元素上均表现出以富集Rb、U等大离子亲石元素和轻稀土(LREE)元素,亏损Nb、Ta、Ti高场强元素(HFSE)为特征。年代学分析结果显示研究区闪长岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(99.2±1.2) Ma,辉绿岩脉LA-ICP-MS锆石UPb年龄为(108.4±2.9) Ma,属于早白垩世晚期向晚白垩世过渡期间,其岩浆源区遭受了一定程度的地壳物质的混染,后经历了不同程度的铁镁矿物和斜长石的结晶分离作用。构造环境分析显示研究区中基性岩脉形成于伸展构造环境下,其产状受区域应力场控制,其动力学背景可能与班公湖一怒江特提斯洋南向俯冲消减过程中板片断离导致的软流圈上涌,诱发岛弧和岛弧后方的地幔岩浆发生补充性对流循环而形成的伸展构造背景有关。表明研究区至少在99.2 Ma时,班公湖—怒江特提斯洋俯冲消减已经完成,由早期构造挤压环境转向晚期构造伸展环境。     

分层伸展叠加变形二维离散元模拟

分层伸展叠加变形是裂陷盆地演化过程中普遍存在的一种复杂的构造地质现象,是裂陷盆地构造地质研究和油气成藏研究的热点。目前有关分层伸展叠加变形的研究仍处于几何学描述阶段,缺乏对其动力学演化过程的解析。本文采用构造地质研究领域中新兴的模拟方法——离散元,通过构建离散元模型模拟研究分层伸展叠加变形的断裂发育过程。结果表明:(1)上下两套伸展断裂系统之间是否存在韧性滑脱层(泥岩层或膏岩层)是分层叠加变形的主控物质因素;(2)中间韧性地层隔断了下部断层向上的继承性发育,从而形成上下两套断裂系统分层伸展,垂向上叠加的变形特征;(3)受韧性地层侧向牵引作用影响,上部断裂系统的横向展布明显扩大;(4)在相同岩性条件下,降低伸展速度会显著降低两侧断层发育的差异性,但不会改变垂向上分层伸展的变形特征。研究解析了分层伸展叠加变形的动力学演化过程,有助于进一步认识分层伸展叠加变形机制及其对油气运聚成藏的控制作用。     

断裂在贝尔凹陷油运聚成藏中作用

为研究断裂在贝尔凹陷油运聚成藏中的作用,通过油藏解剖分析油藏与断裂之间空间匹配关系.结果表明:贝尔凹陷油藏从基岩至大磨拐河组皆有分布,主要为断层油藏和受断层控制的基岩潜山油藏,平面上主要分布在与断裂活动有关的凹间隆、洼中隆、斜坡断阶带上.贝尔凹陷主要发育早期伸展、中期走滑和晚期反转(或长期发育)3种类型断裂,断裂对贝尔凹陷油运聚成藏主要起3方面控制作用:(1)长期发育断裂为南一段源岩生成油向大磨拐河组运移提供输导通道,早期伸展断裂错断使源储侧接,南一段源岩生成的油向基岩、铜钵庙组和南屯组储层侧向运移;(2)早期伸展断裂为基岩、铜钵庙组和南屯组油聚集提供遮挡条件;(3)断裂活动为不同层位油聚集提供构造背景.在贝尔凹陷断裂控藏有早期伸展断裂遮挡油聚集成藏和长期发育断裂输导油聚集成藏2种模式.     

陆内裂陷盆地构造动力学分析

陆内裂陷盆地区形成和演化过程中的构造力包括4方面：（1）地幔对流由岩石圈板块底面边界施加到岩石圈板块内部的构造力F1;（2）板块相对运动通过岩石圈板块侧面边界施加到岩石圈板块内部的构造力F2;（3）岩石圈受热膨胀和冷却收缩在地壳内部产生的构造力F3;（4）地壳质量在地壳内部产生的围压F4。地壳中的应力是这4方面的构造力的函数S(Fi),其中,F1和 F2的大小和方向对三轴应力状态的主应力大小和方向起决定作用。地壳发育正断层的条件是应力状态方程S（Fi）中σ2 σ3主应力平面大致处于水平面状态、σ1近直立。当F1和F2的方向一致且F1＞F2或F1和F2的作用方向相互垂直的情况下,F1和F2合成的应力场中的最小主应力方向与X轴方向一致,地壳发生正向裂陷作用。在F1和F2的方向既不平行也不垂直的情况下, F1和F2叠加产生最小主应力（σ3）的方向与X轴方向不一致,地壳发生斜向裂陷作用。当地幔对流从岩石圈底部对岩石圈产生的引张作用力减小、板块之间相对运动从岩石圈侧面边界对岩石圈产生的挤压作用力增强的情形下,地壳应力状态S（Fi）在X轴和Y轴构成的水平面上的最大主应力可能超过Z轴方向的主应力,使σZ相当于三轴应力状态的σ2,裂陷盆地发生走滑构造变形。如果地壳应力状态S（Fi）在X轴和Y轴构成的水平面上的最小主应力也超过Z轴方向的主应力,则σZ相当于三轴应力状态的σ3,裂陷盆地发生收缩构造变形,可能发育逆冲断层或使早期的正断层发生反转位移。随着裂陷作用的渐进发展,不同时期F1和F2的大小和方向的变化导致地壳应力场的主应力轴方向也相应发生变化,使裂陷盆地在不同演化阶段表现出不同的构造变形特征。