板块俯冲带的构造岩浆活动与地幔矿物稳定性的成因关系

板块俯冲带是岩浆活动和地震的频发地带。本文对本俯冲带有关的地幔矿物稳定性的实验研究进行介绍，并对根据实验结果作出的地幔部分熔融所需水的来源、深源地震成因等问题的解释进行了评述。     

板片俯冲过程中Co、Ni的分布及迁移特征——以西南天山为例

在板片俯冲过程中, 基性洋壳、下伏蛇纹石化岩石圈地幔和覆盖在俯冲洋壳上的大洋沉积物在不同深度会依次发生板片脱水作用和沉积物熔融, 形成的俯冲带熔/流体可携带某些元素交代地幔楔, 进而通过弧岩浆作用返回地壳。同时, 俯冲板片内不同组分之间也会发生化学成分的迁移和交换, 并最终进入深部地幔, 造成地幔不均一性和不同程度壳幔相互作用。本文报道了我国西南天山典型高压-超高压变质带中蛇纹岩、辉石岩、绿片岩、蓝片岩和榴辉岩内各矿物相的主量元素及Cu、Co、Ni含量数据。结果表明, 除辉石岩中透辉石的Cu含量较高(1.26×10^-6~76.9×10^-6)外, 其它硅酸盐矿物的Cu含量均在1.0×10^-6~10.0×10^-6左右; 而Co和Ni在不同岩性及不同矿物之间显示较大的含量差异: 蛇纹岩中蛇纹石的Co和Ni含量分别为22.6×10^-6~49.6×10^-6和482×10^-6~1097×10^-6, 榴辉岩中绿辉石的Co和Ni含量分别为6.0×10^-6~66.2×10^-6和21.6×10^-6~506×10^-6, 辉石岩中透辉石的Co和Ni含量分别为20.8×10^-6~289×10^-6和69.5×10^-6~351×10^-6, 蓝片岩中蓝闪石的Co和Ni含量分别为9.0×10^-6~94.3×10^-6和75.5×10^-6~495×10^-6。绿片岩、蓝片岩和榴辉岩中均含石榴子石, Co、Ni含量变化范围分别为1.2×10^-6~134×10^-6和7.7×10^-6~26.9×10^-6。相较于绿片岩, 蓝片岩和榴辉岩中石榴子石的Co、Ni含量较高。矿物成分剖面分析表明, 蓝片岩和榴辉岩的石榴子石中由核至边Co含量明显增加, 而Ni含量无太大变化。这些矿物中Cu、Co和Ni的分布特征揭示, 随着板片持续俯冲深度的增加, 变质作用程度从绿片岩至榴辉岩, 硅酸盐矿物中Cu含量几乎不发生变化, 而Co和Ni的含量显示升高的趋势, 这可能与蛇纹岩和辉石岩的参与程度有关, 也显示Co具有较强的熔流体活动性和可迁移性。三种元素的迁移特征和变化规律表明俯冲板片对产于俯冲带的富Cu矿床中金属Cu的贡献可能主要来自于其中的硫化物而非硅酸盐矿物, 残余板片中硅酸盐矿物的熔融可能对俯冲结束后形成的岩浆Cu-Ni硫化物矿床提供Ni和Co元素的贡献。结合西南天山高压-超高压变质带所揭示的俯冲熔/流体的还原性特征, 上述推论可为解释中亚造山带南缘古生代斑岩铜矿, 尤其是还原性斑岩铜矿的发现, 并对岩浆铜镍硫化物矿床的时空分布和成矿特征提供重要制约。

     

橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性:对大陆俯冲带变形环境的约束

橄榄石在不同热动力学条件下形成的晶格优选定向是认识上地幔塑性变形与地震波各向异性的基础.本文通过总结橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性的研究进展,探讨大陆俯冲带的变形环境.绝大部分天然变形橄榄岩中的橄榄石都发育了[100](010)组构[100]轴近平行于线理,(010)面平行或近平行于面理,使橄榄岩的最快P波速度近平行于线理,最大S波分裂平行面理并垂直线理.但来自超高压变质带的石榴石橄榄岩可发育[001](100)组构,使橄榄岩的最快P波速度和最小S渡分裂方向垂直面理.近年来的变形实验与理论计算表明超高压和低温是橄榄石组构从[100](010)向[001](100)转变的关键因素,而水对橄榄石流变行为的影响还有待进一步研究.对170个天然橄榄石结构水含量的统计结果表明橄榄石含水量变化很大(0～170×10-6H2O),玄武岩中橄榄岩包体的橄榄石比较贫水,而所有富水橄榄石均来自克拉通金伯利岩中的石榴石橄榄岩.因此,除了水在上地幔的不均匀分布,橄榄岩折返过程中氢的扩散会强烈影响橄榄石的含水量.苏鲁芝麻房橄榄岩提供了以超高压、低温、贫流体为特征的大陆俯冲带中[001](100)橄榄石组构的实例.在俯冲的大陆板片中,橄榄石组构在120～220 km从[100](010)向[001](100)的转变可导致地震波各向异性突然降低,而且最快P波速度垂直于俯冲方向.     

台湾岛与吕宋岛之间的马尼拉海沟北段地壳结构和变形

菲律宾海板块沿台湾岛和吕宋岛之间东倾的马尼拉海沟向欧亚板块仰冲。板块汇聚边缘自南而北逐渐由南海岩石圈的正常俯冲过渡到台湾造山带的初始碰撞。与俯冲相关的地震遍及台湾附近,往台湾方向增生体急剧增宽。为了认识这种以俯冲一碰撞转换带为特征的汇聚板块边缘,我们分析了12条位于吕宋岛与台湾岛之间横切马尼拉海沟的地震反射剖面。结果显示,南海海盆北部基底通常向东和向南倾。在马尼拉海沟北段,海沟充填沉积物南部比北部多,t0层序界面是近海沉积与海沟充填沉积物的界面。可能由于台湾地区的碰撞作用,t0层序北部坡度更平缓或者被抬升。构造分析显示,马尼拉海沟北段俯冲地壳具有三个特征带：正断层带（NFZ）、原始逆冲带（PTZ）和逆冲带（TZ）。正断层带主要由俯冲地壳顶部或上部的一系列正断层组成,在接近深海沟的部位,这些正断层逐渐被海沟充填沉积物所覆盖,暗示正断层带发生在地壳开始弯曲、并引起上部沉积层重力变化的地方。由于增生体附近板块边缘强烈的汇聚作用,一些被埋藏的正断层而被活化为隐伏逆冲断层。原始逆冲带位于正断层带和增生体的前缘逆冲带之间,含隐伏的逆冲断层或者褶皱而不是逆冲断层。海沟区正断层、隐伏逆冲断层和逆冲断层在地壳结构中的连续分布,指示隐伏逆冲断层是沿着之前拉张正断层的位置发育的。上部沉积层的脆性变形很可能是强烈的挤压作用和水分较少的原因所致,最终隐伏逆冲断层可能向上发展,成为海底逆冲断层。     

新疆西准噶尔地区赞岐岩(sanukite)的地球化学特征、成因机制及其与铜金矿化的关系

西准噶尔地区广泛发育高镁质闪长质岩墙。对全岩样品的Ar-Ar测年获得了321Ma的坪年龄,显示其主要形成于石炭纪末。这些岩墙样品以富Si（SiO2 52．3％～56．9％）、Mg（Mg〉60）、Cr（134—204μg／g）、Ni（59,141μg／g）、Sr（468～724pg／g）、Ba（316～676μg／g）为特征且K／Na比值在0．38—0．63之间,类似于日本中新世Setouehi火山岩带中的赞岐岩。这些岩墙大多具有不同程度的Eu正异常并具有高的Ba／La比值（27～124）,反映其主要来自消减带环境下受流体交代的地幔源区的部分熔融。赞岐岩和区内同时代埃达克质岩石的共生组合意味着该区在晚石炭世末曾受到热消减机制的影响。这种热的洋壳俯冲机制,不仅在石炭纪末期产生了大量的岩浆活动,而且也导致了铜金等成矿元素的富集。深入了解赞岐岩-埃达克岩共生组合与铜金矿化之间的密切关系将有助于正确评价区内成矿潜力。     

Petrogenesis of the Mesozoic Intrusive Rocks From the Tongling Ore Cluster Region: The Metallogenic Significance

安徽铜陵矿集区是我国最著名的铜、金、铁产地之一,成矿与岩浆作用关系密切.本次对铜陵地区中生代侵入岩进行了系统的矿物学、岩石学和元素地球化学研究.结果表明:①本区岩浆岩主要为辉石(二长)闪长岩( SiO2≤55％)、石英(二长)闪长岩(SiO255％～65％)和花岗闪长岩(SiO2≥65％)三种岩石组合,其矿物成分主要为中长石、正长石、镁质黑云母和直闪石铝直闪石系列.②辉石(二长)闪长岩组合岩石主要为碱性和橄榄玄粗岩系列.带有古老俯冲洋壳成分的富集岩石圈地幔分离结晶作用可能是辉石(二长)闪长岩组合岩石产生的最主要原因.③花岗闪长岩、石英(二长)闪长岩组合岩石主要属于亚碱性和高钾钙碱性系列,其某些地球化学特征和埃达克岩的地球化学特征一致.幔源岩浆和壳源岩浆的混合可能是石英闪长岩组合和花岗闪长岩组合岩石的主要形成机制.④早白垩世岩浆活动及其相关的铜、金成矿作用可能与古太平洋板块俯冲及其演化过程密切相关.     

中生代东亚大陆边缘构造演化

摘　要　根据东亚陆缘增生带生物古地理、放射虫时代研究的进展并结合同位素年代及东亚 地区火山活动、构造演化探讨了中生代东亚大陆与古太平洋板块之间的运动学关系及俯冲带 后退特征。中、晚三叠世那丹哈达岭、美浓等地体还位于北纬１２°以内及赤道附近,晚侏罗世 到达中高纬度。东亚活动大陆边缘开始于中侏罗世末,在此之前属转换大陆边缘。洋壳板块 向大陆下俯冲之后,由于地体拼贴引起俯冲带快速、长距离后退。     

郯庐断裂带南段构造演化与邻区成矿作用——从年代学资料得到的启示

郯庐断裂带为我国东部北北东—北东向岩石圈深大断裂带。在其南段的邻区,分布有胶东金矿区、鲁西铁金矿区以及长江中下游的铁铜(金)成矿带和苏北油气田等矿产。从已获得大量测年资料分析,可将构造—岩浆—成矿事件分为3个阶段:1)早期(800～550 Ma):自元古宙泛古陆裂解和随之而来的加里东期古地震和局部海西期喷流作用,证实地壳运动早已拉开了它的构造活动序幕,此阶段继承和构建了华北克拉通岩石圈先存的构造薄弱带,从成矿作用而论,此阶段可称为成矿预备场地;2)主期(1 80～110 Ma):在三叠纪期间,扬子板块和华北板块陆—陆碰撞和中生代西太平洋板块向欧亚板块俯冲等,造就了现今郯庐断裂与分支断裂的构造格架。其中主峰形成时间为140～120 Ma±,在这个阶段广泛有钙碱性系列、富钾高锶钙碱系列、碱性系列岩浆和后期成矿热液,沿着有利构造空间剧烈活动和成矿就位。本区壳幔混熔型和壳源同熔型花岗岩,是地壳减薄和下地壳拆沉、底侵的产物,而不是单一的构造运动的结果。此阶段可称为断裂构造—岩浆活动—成矿作用的鼎盛期;3)晚期(60Ma～现代):沿东西向与北北东向(或北东向)断裂交汇处,存在橄榄玄武岩喷侵,为石油和天然气的形成提供了热源和物源,此期可称其为构造—岩浆活动的衰变期。     

钦-杭结合带南段新元古代俯冲作用:来自粤西贵子混杂岩变基性岩年代学和地球化学的证据

新元古代以来,扬子地块和华夏地块拼贴形成钦-杭结合带。粤西贵子混杂岩为揭示钦-杭结合带南段地质演化提供了一个重要的窗口。贵子混杂岩构造岩块为强烈变形-变质的变基性岩、深海硅质岩,基质为石英岩、云母片岩以及具鲍马序列富锰质硅泥质岩等。对混杂岩中变基性岩年代学和元素地球化学分析显示,锆石U-Pb年龄为948±11Ma,除少部分属低钾(拉斑)外,其余均为钙碱性系列,CIPW标准矿物成分属石英拉斑玄武岩-橄榄拉斑玄武岩组合。变基性岩具有高TiO_2(平均1.85%)、P_2O_5(平均0.21%)的特点;无Eu异常或轻微负异常,配分曲线右倾(球粒陨石标准化(La/Yb)N=2.65~3.89),大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U)富集,高场强元素(Nb、Zr、Hf)轻微亏损,表现为洋壳消减作用下岛弧岩浆岩特征。高的Nb(7.56×10~(-6)~16.11×10~(-6),均大于7×10~(-6))、Nb/U(18.39~25.65)、(Nb/La)N(0.76~0.94,原始地幔标准化)显示为岛弧环境富Nb玄武岩。本研究认为,云开地块出露的这套构造混杂岩,是新元古代古华南洋俯冲在钦-杭结合带南段的记录,可为该带的南东边界提供线索。