基于随温度变化的热系数模拟板块俯冲动力学过程

热传导系数和热膨胀系数是影响板块俯冲动力学过程的两个重要参数. 由于地球介质的不均匀性,热系数也会随深度发生变化.然而,这种变化在地球动力学模拟研究中往往被忽略.本文针对随温度变化的热传导系数和热膨胀系数, 模拟板块俯冲的动力学过程,分析热系数、黏度对板块俯冲形态的影响及其对应的地幔对流特征.结果表明,依温度变化的热传导系数和热膨胀系数会影响地幔温度及黏度分布,进而改变板块的俯冲角度;黏度是控制板块俯冲动力学演化过程的重要因素;地幔对流受黏度结构的影响,呈现分层对流及局部多个对流环等多种不同形态的对流场特征.     

中国西北部造山带中几个古生代俯冲增生楔的识别与确认

中国西北部涉及古亚洲和特提斯两大构造域,造山带结构复杂,成矿地质条件优越.为推进地质找矿突破行动计划,中国地质调查局在各成矿(造山)带部署了一批1:5万、1:25万区域地质调查与基础地质综合研究项目,取得了一批新发现、新进展,有效提升了对各成矿带成矿地质条件的认知程度,尤其是在阿尔泰南缘、南天山、南昆仑等地识别并确认出规模可观的、成矿作用优越的板块俯冲增生楔,是造山带中的增生造山亚带,是寻找斑岩型铜、构造蚀变岩型金及多金属矿的最有利区带."增生造山带"的构造、岩浆活动及空间展布等的确认,为地质找矿突破提供了强有力的技术支撑.     

四川盆地深部地壳结构——深地震反射剖面探测

四川盆地位于扬子地块的西北部,被褶皱构造带所围绕,受周缘构造带的侧向挤压作用,盆地卷入了多期次和多边界的构造变形,为开展盆山耦合作用及多边界、多期次构造叠加与复合关系的研究提供了不可多得的理想野外实验室.为揭示四川盆地地壳结构,本文通过对3条不同时间采集的深地震反射剖面数据进行拼接联线处理,获得跨越四川盆地的330 km深地震反射偏移成果剖面,揭示了四川盆地地壳上地幔细结构：沉积层从西北向东南逐渐变薄,在龙门山前沉积层厚度超过15 km,在华蓥山下沉积层减薄到~8 km,且褶皱变形形成华蓥山薄皮褶皱冲断带;莫霍面出现在13~15 s（双程走时）,埋深约40~45 km;并发现从下地壳延伸至地幔的东南向的倾斜反射,从13 s向下延伸至18 s,结合四川盆地及其周边地区其他地球物理和地球化学花岗岩同位素年龄等资料,我们认为这些倾斜反射层是扬子克拉通地台西北缘发生的新元古代俯冲的遗迹.

     

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。

     

西藏茶巴拉地区晚白垩世角闪辉长岩与石英闪长岩年代学、岩石地球化学与成因

青藏高原南部拉萨地体晚白垩世岩浆岩的岩石成因及地球动力学机制仍存在争议。以拉萨地体南缘曲水县茶巴拉地区西部的角闪辉长岩和石英闪长岩为研究对象,在野外地质调查基础上,开展了岩相学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,查明了角闪辉长岩和石英闪长岩的形成时代及岩石成因,进一步约束了南部拉萨地体晚白垩世的构造演化。结果表明：角闪辉长岩侵位年龄为91～87 Ma,石英闪长岩侵位年龄为81 Ma。角闪辉长岩具有低SiO₂含量(质量分数,下同)(48.16%～51.05%),高MgO含量(4.54%～11.13%)、Co含量((31.2～46.8)×10^-6)、Ni含量((1.79～82.70)×10^-6),(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值为0.703 925～0.704 380,ε_Nd(t)值为2.50～3.96,表明角闪辉长岩来源于受俯冲板片流体交代的亏损地幔楔的部分熔融;石英闪长岩普遍具有高SiO₂含量(62....     

板块下的构造及地幔动力学

最新的全球地幔地震层析资料揭示了岩石圈板片可以俯冲到核幔边界,超地幔羽可以从核幔边界上升到地壳上部形成热点。在大陆板块汇聚边界,地幔地震层析图像不仅显示了岩石圈板片的超深俯冲,还保存了拆沉的岩石圈“化石”残片的重要信息。从地幔深部所获取的新资料为全地幔“单层对流“的新模式提供了依据。在介绍上述全球构造研究新动向的基础上,本文强调了研究岩石圈板块必须了解板块下的构造,探索岩石圈板块的驱动力应该从“岩石圈动力学”升华到“地幔动力学”,并提出了大陆板块汇聚边界地幔动力学研究的新思考。     

大洋地幔橄榄岩-铬铁矿中的金刚石和深地幔再循环

全球多地蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现微粒金刚石,并在中国西藏南部和俄罗斯乌拉尔北部的蛇绿岩铬铁矿中发现原位产出的金刚石,认为是地球上金刚石的一种新的产出类型,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质型金刚石。它们与呈斯石英假象的柯石英、高压相的铬铁矿和青松矿等高压矿物以及碳硅石和单质矿物等强还原矿物伴生,指示蛇绿岩中的这些矿物组合形成于深度150~300 km或者更深的地幔。金刚石具有很轻的C同位素组成（δ13C-18‰~-28‰）,并出现多种含Mn矿物和壳源成分包裹体。研究认为它们曾是早期深俯冲的地壳物质,达到>300 km深部地幔或地幔过渡带后,经历了熔融并产生新的流体,后者在上升过程中结晶成新的超高压、强还原矿物组合,通过地幔对流或地幔柱作用被带回到浅部地幔,由此建立了一个俯冲物质深地幔再循环的新模式。蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石等深部矿物,质疑了蛇绿岩铬铁矿形成于浅部地幔的已有认识,引发了一系列新的科学问题,提出了新的研究方向。     

西南三江杂岩带景洪南部地区晚泥盆世火山岩的发现及意义

本文对西南三江地区景洪南部新发现的晚泥盆世英安质火山岩进行了系统的锆石U-Pb年龄、Hf-O同位素以及全岩地球化学研究。测年结果显示,该英安质火山岩形成于362.3±3.4Ma。火山岩的SiO₂含量为62.87%~66.29%,MgO含量为2.15%~2.49%,Mg^#值为44~47,富集Na₂O（4.77%~5.51%）,高Na₂O/K₂O比值（2.1~3.3）,低Y（12.5×10^-6~15.3×10^-6）和Yb（1.38×10^-6~1.70×10^-6）,具有高硅埃达克岩的地球化学特征,表明它们由俯冲的洋壳部分熔融而成。低的锆石ε_Hf（t）（+0.87~+3.27）,相对较高的锆石δ¹⁸O（6.31‰~7.64‰）,以及高的全岩Th/Yb（4.86~7.78）和（La/Sm）_N（3.62~4.56）比值,指示岩浆中混染了大洋沉积物或混入了大洋沉积岩起源的熔体。综合区域岩浆岩和沉积岩资料,本文认为南澜沧江带晚泥盆世时经历了板片的俯冲,该俯冲作用很可能代表的是由大中河、大平掌火山岩以及火山块状硫化物矿床（VHMS）指示的弧后洋盆的俯冲消减过程。

     

新疆阿克陶县奥依塔格红帘石石英岩的发现及其意义

红帘石石英岩位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县奥依塔格乡皮拉里。构造单元隶属于西昆仑的北蛇绿岩带或奥依塔格—库地缝合带。红帘石石英岩产出层位为上石炭统—下二叠统,岩性主要为薄层大理岩、钙质粉砂岩和粉砂质泥岩等韵律层。矿物成分主要为石英、红帘石和少量方解石、绿泥石等。红帘石的主要化学成分：Al2O3(1958～2133)、Fe2O3/FeO（766～912）和Mn2O3/MnO（1102～1132）。红帘石—石英岩形成于低温（4055 ℃）高压环境,其原岩—母岩可能是高铁锰的不纯硅质岩。它是始新世—渐新世期间,印度板块与欧亚板块碰撞、青藏高原强烈挤压隆升,逆冲推覆构造不断向前陆塔里木盆地扩张,塔里木板块相应地作陆内（A型）俯冲过程中的产物,属低绿片岩相变质岩。     

西准噶尔南部晚古生代侵入岩特征和构造背景

西准噶尔地区南部达拉布特断裂两侧广泛发育晚古生代花岗岩类,其锆石U-Pb年龄范围为337~276 Ma,属早石炭世-早二叠世.基于前人相关研究资料和成果,总结区内花岗岩类的岩石学、地球化学特征,认为：①岩石类型从早到晚由中性的闪长岩向酸性的花岗岩及碱长花岗岩转变.相应地,成因类型由埃达克岩质花岗岩→岛弧I型花岗岩→A型花岗岩.②岩石系列从早到晚由钙碱性向高钾钙碱性及后期钾玄岩系列转变.相应地,Na2O/K2O比值亦由大于1向小于1转变.③从早到晚区内花岗岩类的∑REE、δEu、L/H及Sr、Yb含量均呈规律性变化.并且相对富集LILE,亏损HFSE和不同程度亏损Nb、Ta.④均具有高正εNd（t）、低（87Sr/86Sr）i值和Nd模式年龄较小的特征.⑤在构造环境判别图解上,区内花岗岩从早到晚显示出由碰撞挤压向后碰撞伸展体制转换的趋势.上述几点说明区内花岗岩可能主要产出于后碰撞挤压-伸展转换和伸展拉张的构造背景,并且早阶段的岩浆活动可能与俯冲-碰撞背景下的俯冲板片断离密切相关.