子午线弧长正反解表达式3种形式的解析

为了分析不同表达式在计算效率方面的影响,给出了子午线弧长的3种表达形式,将其展开系数改写为第三扁率n的表达形式,并对不同形式的子午线弧长的截断误差进行计算分析,选取合适的项数,给出展开式的实用公式。结果表明,基于n表示的子午线弧长,其系数在分数形式上看起来位数更少,形式更简单,更便于推广使用;当正解精度为毫米时,展开式只需保留前4项即可满足精度,当反解精度为0.000 1″时,展开式只需保留前4项即可满足精度;对于3种表达形式,二倍角形式计算效率最高,因此建议在子午线弧长正反解过程中采用二倍角形式。     

马里亚纳海槽岩浆作用研究进展

西太平洋俯冲带是世界上最典型、最活跃的俯冲带,分布众多的海沟-岛弧-弧后盆地（沟弧盆）系统。马里亚纳俯冲带是典型的洋-洋俯冲带,而马里亚纳海槽作为马里亚纳俯冲带的重要构造单元,是研究不受陆壳物质影响的俯冲作用的理想区域。前人对马里亚纳海槽岩浆地幔源区性状、俯冲组分的影响、岩浆演化等进行了详细研究。结果表明：（1）马里亚纳海槽岩浆源区主要为亏损地幔,岩性主要为橄榄岩,且不同区段具有不一致的地幔部分熔融程度;（2）不同区段受到来自蚀变洋壳及沉积物的俯冲组分的影响程度也不同,并由此影响了不同区段的地幔熔融程度和初始岩浆成分;（3）俯冲组分的影响自中段向南北两段逐渐加强,中段主要受到来自沉积物熔体的影响,南、北段受到板片释放的含水流体的影响则更为明显;（4）不同区段甚至同一区段的岩浆在演化过程中,经历了橄榄石、辉石、斜长石等斑晶矿物的差异性分离结晶过程,这也很好地解释了该区丰富的岩石类型和玄武质岩石的不同矿物组合特征。以上研究很好地促进了对马里亚纳海槽岩浆作用过程的认识,也深化了对俯冲带构造-岩浆作用的理解。     

俯冲起始的机制、地质记录及其研究意义

板块俯冲起始是固体地球科学的重大前沿领域之一,是板块构造理论发展的关键和新方向,主要包括俯冲起始时间和机制两个关键科学问题。目前,关于俯冲起始机制存在多种模型,但根据其驱动力的来源不同,可以分为自发俯冲起始和诱发俯冲起始两类,前者包括转换断层塌陷、被动陆缘塌陷和地幔柱头周缘垮塌,后者包括俯冲传递和极性反转。不论是自发还是诱发俯冲起始过程,均会产生相应的地质记录,主要包括俯冲带(SSZ)型蛇绿岩、前弧玄武岩、玻安岩和变质底板。深入研究俯冲起始的地质记录是解开俯冲起始机制的基础,更是检验俯冲起始机制最直接、最有效的手段。另外,通过俯冲起始的地质记录研究,可对地幔属性提供制约,揭示不同源区对大陆地壳增生的贡献,并有效恢复古大洋及相关构造单元的演化历史,进而对其动力过程提供制约。虽然地质记录是解决板块俯冲起始问题的关键,但这些记录具有碎片化、非系统性的特征。在今后的研究中,应将这些地质记录进行横向、大面积对比,从而形成系统性约束;另外,需要注意现有的地质记录和俯冲起始可能并不是一一对应的关系,即没有地质记录的地方不一定就没有俯冲起始。但无论如何,通过俯冲起始研究,可以深入理解特定板块的几何学、...     

冈底斯弧南缘侏罗纪火成岩时空分布和地球化学组成变化特征及其对地壳增生的指示北大核心CSCD

冈底斯弧南缘广泛出露有中生代和新生代火成岩,是青藏高原火成岩最发育的地区之一,记录了新特提斯洋北向俯冲、消减和随后的印度大陆与欧亚大陆碰撞等地质过程。对中生代尤其是侏罗纪火成岩的研究对于理解新特提斯洋早期俯冲及青藏高原南缘早期增生具有显著意义。对位于冈底斯南缘平行于雅鲁藏布江缝合带东西向展布的侏罗纪火成岩年代学和地球化学数据进行了总结,结果表明:(1)侏罗纪岩浆活动高峰期集中于早中侏罗世(192~168 Ma);(2)侏罗纪岩浆作用主要活动范围位于雅鲁藏布江以北附近,在北纬29.48°以北相对缺乏中晚侏罗世岩浆活动,而且早侏罗世岩浆活动相对于南边也更加平静,且以酸性岩浆活动为主;(3)侏罗纪火成岩微量元素也呈一些规律性变化,如Ba/La、Ba/Th比值随着时代的演化呈现出递增的趋势,很可能表明板片来源流体贡献逐渐增加,Nb/Th和Nb/La由西向东均呈现递减趋势,表明地壳混染作用很可能逐渐增强;(4)侏罗纪火成岩的微量元素组成空间上的变化特征指示在早侏罗世早期冈底斯弧南缘就已经存在正常地壳厚度,并且随着新特提斯洋的北向俯冲,其有逐渐增厚的趋势。     

西太平洋弧后地区新生代构造迁移的深部地震证据

为了研究西太平洋弧后边缘海盆地的深部构造特征,于2015年在东海琉球岛弧弧后地区布设了一条穿过东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带、南冲绳海槽地区和琉球岛弧的主动源广角反射/折射深部地震剖面.利用走时正演和反演的方法得到的二维速度结构模型展现了西太平洋边缘弧后地区莫霍面的深度由东海陆架地区的大于30 km显著抬升至南冲绳海槽轴部的约16 km,地壳高度拉张减薄,并存在一系列显著的不连续下地壳高速体,速度达6.8~7.3 km/s,这是地幔上涌的显著表现.模型从深部结构角度展现了新生代以来西太平洋弧后盆地扩张中心的变迁,证实了西太平洋洋陆过渡带内深部上涌的软流圈在弧后拉张过程中不断地向洋跃迁,形成自西向东的构造迁移,并带动岩石圈进行幕式伸展,认为新生代向洋变新的构造迁移是太平洋俯冲带后撤引起的一系列弧后深-浅部地球动力效应.      

黑龙江黑河地区晚侏罗世岩浆弧的火成岩记录:与蒙古-鄂霍茨克洋关系探讨

黑龙江黑河北部的黑花山地区广泛发育中生代的侵入岩,但该侵入岩的形成时代、岩石组合、成因仍然不清.对黑花山地区侵入岩进行了野外、岩相学、岩石学、年代学、岩石地球化学等研究,以探讨该套岩石形成的时代、原因及大地构造背景.对两件二长花岗岩开展的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得加权平均年龄分别为148.7±0.6 Ma、153.50±0.56 Ma,表明其形成于晚侏罗世.岩石组合主要为含有少量英云闪长岩（T₁）、奥长花岗岩（T₂）的T₁T₂G（狭义花岗岩）组合,即弧环境的侵入岩组合.上述岩石组合富硅、碱、高钾、过铝（A/CNK大于1）、低Fe₂O₃T.其在SiO₂-K₂O图上为高钾钙碱系列,硅镁图中为低铁钙碱（LF-LA）系列,Peacock指数为钙碱性或碱钙性,痕量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti、Y、Yb等元素.稀土元素配分模式为右倾型,轻稀土相对富集,（La/Yb）_n=13.78~29.85,无负Eu异常或弱正Eu异常或弱的Eu负异常.花岗岩类具有高Sr低Y的特征,Sr/Y比值介于29.53~103.80,具有“C型”埃达克岩的特征.上述岩石组合及其特征均指示了弧火成岩的性质,结合构造环境判别认为该区晚侏罗世花岗岩类形成于蒙古-鄂霍茨克洋的南向俯冲有关的环境,岩浆可能源于兴安弧加厚下地壳的部分熔融作用.      

南海东南部中生界识别及其构造属性

正确识别南海东南部中生界及其分布,对认识南海形成演化和油气资源潜力具有重要意义。受资料条件约束和地层系统划分差异的影响,南海东南部中生界分布和构造特征一直存在争议。本文在钻井、拖网约束下,通过井震对比、地震反射特征、层速度分析、岩浆岩体与地层接触关系和构造变形特征来综合识别中生界。结果表明,中生界呈平行、连续、低频的反射特征,层速度3400~4200 m/s,随着埋深或（和）变质程度增强,层速度增大（4500~5500 m/s）,反射波组模糊,多数未见明显底界反射。研究区中生代地层发育局限,地震反射波组特征明显,但较难进行区域对比和解释。其中,西北、西南巴拉望盆地、礼乐滩和安渡北盆地中生界呈现低角度掀斜或近水平层状;礼乐滩西南部九章盆地中生界层速度3500~4500 m/s,高于上覆新生界,与钻井层速度吻合,地层呈高角度掀斜或挠曲变形,可能与岩浆活动侵位相关。结合中生代火山弧和识别的岩体分布,推测前者零散分布在弧前盆地靠火山弧一侧,构造活动相对弱,后者分布于岩浆活动强烈的弧间盆地。     

北山造山带风雷山地区二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造背景

风雷山二长花岗岩位于北山北部的红石山—百合山—蓬勃山与芨芨台子—小黄山两条蛇绿混杂岩带之间,构造位置特殊。二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值为(320±1)Ma,代表了其成岩年龄。岩石具有富SiO2、Al2O3的特征,里特曼指数(σ)为1.58～2.74(3.3),碱度率(AR)为2.35～4.05,属于钙碱性花岗岩类,A/NCK=0.92～1.15,显示出偏铝质、过铝质岩浆的特征。稀土元素总量(ΣREE)较高,稀土配分模式呈轻稀土富集的右倾型[(La/Yb)N=4.60～8.83],轻稀土分异程度大于重稀土,所有样品均具有Eu负异常(δEu=0.56～0.88,平均为0.72);强烈富集强不相容元素Th、U和大离子亲石元素Rb、K,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、P。曲线形态与上地壳的相似,表明岩浆作用过程有上地壳物质的参与。高的Th含量(8.58～21.62μg/g)及低的Nb/Ta值(8.75～15.72)指示岩浆源区主要为地壳。在Rb-(Nb+Y)及R1-R2等构造判别图解中样品大多数落入板块碰撞前火山弧花岗岩区,根据岩石共生组合特征,认为风雷山地区二长花岗岩为碰撞前陆缘弧岩浆作用的产物,与红石山—百合山—蓬勃山有限洋的洋壳俯冲作用有关。结合区域地质背景,推测红石山—百合山—蓬勃山有限大洋的闭合时间应晚于晚石炭世早期。     

弧后盆地玄武岩的成分变化及其成因

弧后盆地玄武岩(BABB)是弧后盆地扩张过程中岩浆作用的主要产物,其地球化学组成是认识弧后盆地演化的关键。现今弧后盆地主要集中在西太平洋地区。本文总结了该地区弧后盆地玄武岩的元素地球化学和同位素组成特征。总体而言,相对于开阔大洋洋中脊玄武岩(MORB),弧后盆地玄武岩的主量元素成分变化范围很大,在Al_2O_3-Mg O、Ti O_2-Mg O相关图上偏离了MORB的演化趋势,在Mg O相同的情况下表现出更高的Al_2O_3含量和更低的Ti O_2含量。弧后盆地玄武岩的微量元素特征一般介于MORB和弧玄武岩之间。一方面,它们与MORB一样在中、重稀土元素之间没有明显分馏;另一方面,与弧玄武岩一样富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、K,具有Pb的正异常和Nb、Ta的负异常等。其中,劳海盆、日本海海盆和冲绳海槽有部分样品具有Nb、Ta的正异常,表现出类似于E-MORB的微量元素特征。西太平洋地区弧后盆地玄武岩的Sr-Nd-Pb同位素组成变化范围较大,相对于MORB,其富集组分更常见,总体介于亏损地幔端元(DMM)、1型富集地幔(EM1)和2型富集地幔(EM2)三者之间。不同基底属性(大陆基底和大洋基底)和不同阶段的弧后盆地玄武岩的地球化学组成也有明显区别。弧后盆地玄武岩地球化学成分上的多样性主要受控于源区(地幔楔)的物质组成、熔融程度和岩浆上升过程中的变化等因素。地幔源区的不均一性主要体现在地幔楔自身的化学性质和俯冲板片的物质贡献差异。部分弧后盆地玄武岩具有异常高的地幔潜能温度、高的3He/4He比值以及E-MORB型的微量元素特征,说明其地幔源区还可能受到了地幔柱的影响。地幔潜能温度越高,俯冲流体贡献越多,地幔楔的熔融程度越大。此外,岩浆上升过程中发生的地壳混染、岩石圈中的熔体-岩石反应以及矿物的结晶分离都会改造岩浆的成分。     

冈底斯岩浆弧东段沉积岩的早新生代变质作用及构造意义

青藏高原南部冈底斯岩浆弧形成于中生代以来新特提斯洋俯冲和新生代印度与欧亚大陆碰撞过程中。岩浆弧东部出露的中—新生代变质岩是研究大陆地壳组成、生长和再造的理想窗口。本文选择早新生代的变质沉积岩——石榴子石矽线石云母片岩和石榴子石黑云母片麻岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,石榴子石矽线石云母片岩由石榴子石、黑云母、白云母、斜长石、钾长石、矽线石、石英和金红石组成,峰期变质条件为730～750℃和0.78～0.81GPa。片岩和片麻岩中的锆石由继承的碎屑核和变质边组成,变质边给出的~(206)Pb/~(238) U年龄为51～72Ma,继承碎屑核给出的~(206) Pb/~(238) U(或~(207) Pb/~(206) Pb)年龄在314～3286 Ma之间,并具有340Ma、550Ma、1100～1200Ma、1500～1600Ma和1800Ma年龄峰值,表明这些变质岩的原岩可能形成于晚石炭世。本文研究表明,冈底斯弧东段的古生代沉积岩在早新生代的碰撞造山过程中被埋藏到约25km深的中-下地壳,经历了角闪岩相变质作用和部分熔融,由此导致了岩浆弧中-下地壳组成和同碰撞岩浆岩化学成分的变化。