南海后扩张期大陆边缘闭合过程及成因机制

南海是西太平洋海域最大的边缘海,然而南海扩张终结后动力学过程研究仍较为薄弱.通过构造变革界面识别、褶皱冲断带沉积记录等方面的系统研究,揭示南海南部和东部陆缘在南海后扩张期的演化历程.研究表明南海南部和东部边缘经历了多个微板块从俯冲到碰撞的演变历程,形成了陆-陆碰撞、弧-陆碰撞、洋-弧俯冲等多个特征迥异的板块边界.南海南部陆缘属于古南海俯冲拖曳构造区,婆罗洲西北沙捞越-曾母地块率先碰撞,随后经历了婆罗洲东北沙巴-南沙地块碰撞、西南巴拉望-卡加延岛弧碰撞.南部多个微板块碰撞导致古南海呈剪刀式从西向东逐渐关闭和消亡,总体形成了以微地块碰撞、深海槽发育和造山带前缘巨厚沉积充填为特色的碰撞陆缘.东部陆缘属于菲律宾海俯冲-碰撞构造区,南海东部洋壳自中新世开始向菲律宾海板块俯冲,弧-陆碰撞仅局限于东部陆缘南北两端.澳洲-印度板块、菲律宾海板块与欧亚板块相互作用控制了南海边缘海闭合过程,南海正在进行的关闭过程主要集中在东缘和南缘,东缘呈现了以南海洋壳消亡为特征的闭合过程,而南缘则呈现以微陆块碰撞为特征的古南海闭合过程.显然,南部后扩张期陆缘演变可为边缘海闭合过程研究提供极佳的范例,同时对我国海洋权益保护和南海大陆边缘动力学研究具有重要意义.      

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。     

尼泊尔Ms8.1地震构造背景及对周边地区地震活动趋势的影响

分析印度板块与欧亚板块俯冲带、尼泊尔Ms8.1地震震中区地震构造及地震发震构造,讨论主震对余震触发及余震的时空强特征和地震对周边地区地震活动趋势的影响。初步分析认为,主边界断裂为本次地震的发震构造,属于低角度逆冲断层地震;余震分布范围与震源破裂面积和方式基本一致,具有向东迁移的时空特征;西藏定日Ms5.9、聂拉木Ms5.3地震不属于尼泊尔地震余震,是应力扰动的结果;沿俯冲带向东至喜马拉雅东构造结是大震发生的危险地段。     

大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例

论述了大陆俯冲碰撞带中地幔橄榄岩的基本特征和成岩类型,并重点讨论柴北缘超高压变质带中不同性质的橄榄岩及其成因。根据岩石学特征,我们确定柴北缘超高压带中发育有两种类型的橄榄岩:(1)石榴橄榄岩,岩石类型包括石榴二辉橄榄岩、石榴方辉橄榄岩、纯橄岩和石榴辉石岩,是大陆型俯冲带的标志性岩石。金刚石包裹体、石榴石和橄榄石的出溶结构、温压计算等均反映其来源深度大于200km。地球化学特征表明该橄榄岩的原岩是岛弧环境下高镁岩浆在地幔环境下堆晶的产物。(2)大洋蛇绿岩型地幔橄榄岩,与变质的堆晶杂岩(包括石榴辉石岩、蓝晶石榴辉岩)和具有大洋玄武岩特征的榴辉岩构成典型的蛇绿岩剖面,代表大洋岩石圈残片。这两类橄榄岩的确定对了解柴北缘超高压变质带的性质和构造演化过程有重要意义。     

俯冲带硫的地球化学行为及硫循环SCIEI北大核心CSCD

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着硫(S)在地球内部圈层及表层的循环,影响着大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的稳定性以及地球的宜居性。厘清S在俯冲带中的地球化学行为和循环特征对理解地球各储库的氧化还原状态、岩浆作用与演化、成矿物质聚集、以及地球大气成分等具有重要意义。本文首先总结了进入俯冲带之前的大洋岩石圈的S结构模型,对S在大洋板片中的分布状态和地球化学特征进行了系统归纳。随后,系统阐述了俯冲带高压-超高压变质岩记录的板片变质及脱水过程中硫的地球化学行为。岩石学研究表明俯冲板片中的S多以硫化物相存在,硫酸盐矿物在弧前深度就已被释放或分解。相较于熔体,俯冲带流体中S的溶解度更高,是运移硫的更有效方式。DEW模型计算结果显示,流体中S含量总体较低,但在俯冲板片~90km处其含量有一个峰值(浓度0.5%~1.0%)。岩相学证据、地球化学测试结果、磷灰石S近边吸收结构(S-XANES)特征以及模拟结果都显示俯冲深部流体中S多以HS^(-)及H_(2)S形式存在,不含大量的SO_(4)^(2-)及硫酸盐;中f_(S_(2))流体有利于S迁移出俯冲板片,从而促进俯冲带大规模S循环,而高f_(S_(2))流体在流-岩交换过程沿流体通道发生S的锁固作用而不利于俯冲带S循环。质量平衡计算显示全球俯冲带S输入通量为4.65×10^(13)g/yr,弧下深度板片S输出通量为2.91×10^(12)g/yr,板片-岛弧S循环效率仅6.3%。俯冲板片在弧下深度可能存在一个短暂高效的S释放窗口,释放流体的δ^(34)S值为-2.1±3.0‰。基于高压-超高压变质岩中硫化物的研究,初步厘清了俯冲板片中S的地球化学行为,首次从板片角度全面、定量地限定了俯冲带的脱硫通量、效率、种型和同位素特征,提出俯冲带循环的S不是岛弧岩浆的氧化剂,与岛弧环境的正δ^(34)S值也无直接因果联系,对解析俯冲带S循环和理解地球长期的S循环具有重要意义。最后,本文还展望了俯冲带S循环的未来发展方向,应在俯冲带流体氧化还原性质(硫酸盐的命运)、俯冲沉积物对S循环的制约、俯冲带环境下多硫同位素的分馏效应、S循环与其它挥发分(如C等)循环之间的耦合关系、地球历史上深部S循环等方向做出探索,更深入地理解俯冲带及全球S循环过程。     

云南大坪金矿区煌斑岩的地球化学特征及成因探讨

大坪金矿区闪长岩体中发育多条煌斑岩脉,并且多伴随石英脉出现。在岩石化学组成上,SiO2含量为44.86%~54.10%、K2O/Na2O在0.56~2.09之间,属钾玄质系列;岩石富集大离子亲石元素(Sr、U、Rb和Ba)和轻稀土元素(LREE)、相对亏损高场强元素(Ta、Nb和Ti),且Ta、Nb和Ti具"TNT"负异常;δEu值为0.72~1.36,负Eu异常不明显;87Sr/86Sr值范围为0.706 6~0.707 4,均值0.707 1,高于原始地幔现代值0.704 5;143Nd/144Nd值范围为0.512 4~0.512 5,均值0.512 4,低于原始地幔现代值0.512 638;εNd值范围为-2.5~-4.2,均值-3.98。Nb/Ta比值为48.96~82.58(平均62.99),远高于原始地幔值的17.5±2.0;Zr/Hf比值为20.45~47.53(平均39.57),略高于原始地幔值的36.27±2.0;Nb/Ta和Zr/Hf都远大于陆壳值11和33。表明煌斑岩源区可能来自早期俯冲洋壳或造山带根部拆沉组分脱水形成富集流体在地幔源区发生交代作用形成的富集地幔,岩浆在上升侵位过程中受到地壳物质的混染较弱,形成于碰撞后的板内构造环境。     

甘孜- 理塘洋可能存在北向俯冲：来自松潘- 甘孜道孚- 炉霍岩浆岩的证据

松潘- 甘孜造山带巨厚的三叠系复理石沉积盖层给探讨其基底性质、俯冲- 碰撞过程和深部岩浆作用增添了难度，使得带内广泛出露的花岗质岩体和少量镁铁质岩体成为解开松潘- 甘孜造山带构造演化谜团的重要研究对象。锆石U- Pb定年结果表明道孚花岗闪长岩形成于223. 5~217. 4 Ma，炉霍二长岩结晶年龄为219. 4 Ma，辉长岩为218. 9 Ma，均属于晚三叠世岩浆活动的产物。化学成分研究结果表明，花岗质岩石都表现出I型花岗岩特征，其中炉霍二长岩具有较高的Ba、Sr含量，相对较高且均一的εHf(t)值（-3. 69~-1. 65），表明其可能来源于富集玄武质新生下地壳的熔融。道孚花岗闪长岩具有分散的εHf(t)值（-13. 51~0. 41），野外和地球化学特征指示其形成于幔源熔体与古老壳源熔体的混合。辉长岩在微量元素蜘蛛图上具有类似的模式，不同程度富集Ba、Sr、Pb、Th和U元素，出现Nb、Ta、Ti元素亏损，具有岛弧玄武岩的特征，来源于流/熔体交代的地幔楔部分熔融。综合区域已有资料，我们对甘孜- 理塘洋的演化历史提出新的认识，认为甘孜- 理塘洋不仅仅存在向南俯冲的可能性，同时也具有北向俯冲的历史，晚三叠世道孚- 炉霍岩浆岩的形成受控于甘孜- 理塘洋向北边松潘- 甘孜地块俯冲的背景之下。     

无震脊或海山链俯冲对超俯冲带处的地质效应

全球海底分布着众多的无震脊或海山链,且在太平洋、印度洋及大西洋均存在靠近俯冲带的海岭。除小安德列斯弧外的巴拉克达脊和蒂勃朗脊起源自转换断层外,一般认为它们由与板块构造动力学迥异的地幔柱动力学所形成的。在板块汇聚边缘处,与扩张脊处所形成的正常洋壳一起,无震脊或海山链俯冲于陆缘弧或洋内弧之下,其对弧及弧后地区的地质效应(构造、地貌、地震以及岩浆作用等)有别于正常洋壳俯冲。无震脊或海山链的俯冲通常造成俯冲带地区的上驮板块的局部异常抬升、俯冲剥蚀作用效应的加强、海沟的向陆迁移以及地震强度的增加。同时,无震脊或海山链俯冲时,其携带的具富集地球化学特征的物质不仅影响着地幔地球化学,也对弧及弧后火山熔岩化学产生明显影响,并对超俯冲地区的热液矿床的形成产生重要影响。最后,本文指出了我国有关无震脊或海山链俯冲的可能的研究方向包括黄岩海山链俯冲对吕宋岛弧的可能影响、印度洋无震脊俯冲对青藏高原局部地区的影响,有我国学者参与的IODP344航次的研究对象——科科斯脊俯冲对哥斯达黎加地震成因的效应以及位于西太平洋地区靠近俯冲带的一些无震脊等。     

龙门山断裂带测区古构造残余应力随深度分布及带中残余能量

以岩体正交异性弹性理论为基础，用Ｘ射线法，在龙门山断裂带测区，选取３个小区深钻孔系列的岩心，测量了岩体中宏观残余应力场的水平和铅直三维主分量、水平和铅直最大剪应力，及其应变能密度随深度的分布，分析了它们沿深度的分布规律，估算了该断裂带岩体中储存的宏观残余弹性应变能的量级     

中国东部橄榄岩包体和榴辉岩中CO_2流体包裹体的碳同位素组成

应用阶段加热技术 ,对中国东部新生代玄武岩中的橄榄岩包体和大别造山带超高压榴辉岩进行了包裹体 CO2 的碳同位素组成测定。结果表明 ,橄榄岩的δ1 3C值变化较大 ,从 - 2 2 .8‰到 0 .7‰ ,明显不同于前人报道的低δ1 3C值 (- 2 8‰～- 2 0‰ )特征 ,指示中国东部地幔流体中 CO2 的碳同位素组成是不均一的 ,反映了地壳有机碳与原生地幔碳的混合特征。大别造山带榴辉岩的 δ1 3C变化从 - 18.5‰到 4 .6‰ ,同样明显不同于前人报道的低 δ1 3C值 (- 30‰～ - 2 0‰ )特征。榴辉岩的低δ1 3C值指示了板块俯冲前其玄武岩原岩受到地表含有机碳流体蚀变后的碳同位素特点 ,而较高的δ1 3C值反映了板块折返过程中榴辉岩受淋滤大理岩的富 CO2 流体叠加的退变质效应。橄榄岩包体和超高压榴辉岩的轻碳同位素共同特点反映了板块俯冲引起的壳—幔物质相互作用和碳同位素地球化学再循环 ,指示中国东部岩石圈地幔含有丰富的地壳有机碳组分