从地球物理场信息探讨阿尔金断裂带东北尾端效应和延伸

据区域地球物理资料分析,阿尔金—祁连山弧形巨型重力梯级带展布在青藏高原东北边缘,构成青藏地块与塔里木、华北地块的分界,NEE向密集重力梯级带反映出阿尔金断裂带呈左行走滑兼有逆冲;祁连山西段NWW向弧形重力高、重力低相间分布,反映出祁连造山带内挤压推覆、逆冲叠置、盆山耦合的构造格局;在敦煌—金塔之间,基于阿尔金左行走滑断裂带东北段存在尾端效应,产生一系列与NEE向走滑断裂伴生的NNE向拉分断陷盆地,大陆碱性玄武岩充填在拉分空间,引起与重力低对应的磁异常;由于能量的消减和转换致使阿尔金断裂终止于金塔盆地花海断陷,向东并未延伸。     

银根-额济纳旗盆地苏红图坳陷早白垩世火山岩对阿尔金断裂研究的科学意义

通过对银根-额济纳旗盆地苏红图坳陷火山岩进行39Ar-40Ar同位素测年得到该套火山岩年龄值为(105.55±4.03)～(112.71土2.06)Ma,为早白垩世喷发物.对苏红图火山岩与位于阿尔金断裂周缘的酒西盆地红柳峡火山岩的年龄及地化特征进行了对比研究,认为红柳峡火山岩及苏红图火山岩均为阿尔金-恩格尔乌苏断裂断裂...     

北阿尔金构造带红柳沟钾长花岗岩地球化学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素组成

出露于阿尔金构造带北缘红柳沟-拉配泉混杂岩带西段的红柳沟钾长花岗岩, SiO2>69.0%, Al2O3>13.0%,(K2O+Na2O)>7.0%, K2O/Na2O>1, A/CNK介于1.04~1.08之间, 属高钾钙碱性系列的弱过铝质岩石。该岩石富集大离子亲石元素(LILE), 亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素(HFSE);∑REE偏低(128.47×10-6~150.67×10-6), Eu负异常中等(δEu=0.59~0.67), LREE相对富集, 轻重稀土元素分馏明显, 其Nb/Ta、Zr/Hf比值接近上地壳, 锆石具有负的εHf(t)值(-7.13~-5.12),两阶段Hf模式年龄(TDM2)变化范围为1786~1912Ma, 反映其源区物质主要来源于古老地壳。源岩判别图解和Al2O3/TiO2<100指示其为中上地壳变质砂屑质沉积岩部分熔融的产物。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为500.3Ma±1.2Ma, 结合锆石CL图像具有岩浆环带特征和Th/U>0.4, 推断该年龄为花岗岩的形成年龄。综合区域地质背景, 认为该岩石形成于与洋壳俯冲作用有关的陆缘火山弧环境。     

中国西部壳幔结构与动力学过程及其对资源环境的制约:"羚羊计划"研究进展

为系统、深入地研究中国西部盆(盆地)、山(山脉)、原(高原)的壳幔结构与深部动力学过程,2003年我们提出并领导实施了“羚羊计划”(ANTILOPE-Array Network of Tibetan International Lithospheric Observation and Probe Experiments),在青藏高原先后完成了羚羊-I(ANTILOPE-I)到羚羊-IV(ANTILOPE-IV)4条二维宽频带台阵剖面,而在青藏高原东西构造结则实施了羚羊-V和羚羊-VI两个三维宽频带台阵探测。另外,我们将前期在准噶尔盆地、天山造山带、塔里木盆地、阿尔金造山带和柴达木盆地开展的九条综合地球物理观测剖面也纳入羚羊计划的总体框架中来。 通过“羚羊计划”的实施,我们在中国西部(包括西北部的环青藏高原盆山体系以及西南部的青藏高原)取得了大量的、高质量的、综合的第一手观测数据,获得了中国西部盆、山、原精细的壳幔结构,系统地揭示了中国西部盆山原的深部地球动力学过程。主要结论总结如下:确定了准噶尔盆地基底的结构与属性,优化了盆地的基底构造格架;建立了天山造山带“层间插入削减”新的陆内造山模式,揭示了印欧碰撞在天山岩石圈缩短44%的去向以及由洋-陆俯冲到陆-陆碰撞俯冲的转换机制;揭示了塔里木盆地、阿尔金造山带和柴达木盆地的盆山接触关系;获得了塔里木盆地顺时针旋转的深部几何学、运动学和动力学证据;确定了青藏高原之下印度板块与欧亚板块的碰撞边界;发现目前的青藏高原由南部的印度板块、北部的欧亚板块和夹持于二者之间的巨型破碎区——西藏“板块”构成,首次确定了各自的岩石圈底边界;修正了高原变形的两个端员模型;建立了深部构造对地表地形的制约关系;系统地揭示了印度板块沿喜马拉雅造山带俯冲的水平距离与俯冲角度的变化规律与控制因素。 “羚羊计划”以其巨大的观测网络与综合地球物理探测技术,采用地球物理学、地质学、地球化学等不同学科相结合的分析方法,揭示了印度板块俯冲、西藏巨型破碎区发育、塔里木板块顺时针旋转、西部水汽通道提前关闭、中国西北部干旱、沙漠化提前这一深部结构、动力学过程及其对地表地形、油气资源和环境变化的制约关系,推动了青藏高原地球系统科学理论的发展。     

阿尔金断裂东段红柳峡早白垩世晚期岩浆事件及其区域构造意义

阿尔金断裂东段红柳峡火山岩及其周缘火山岩的岩石学、锆石成因岩相学及LA-ICP-MS U-Pb年代学对比研究显示,样品中存在两种锆石类型。一种为来自火山颈中心相样品的长柱状岩浆锆石,加权平均年龄为(109.0±1.6)Ma,属于早白垩世晚期,代表了红柳峡火山颈形成的年龄。另一种为来自火山颈周缘两个玄武岩样品的次圆或椭圆状继承锆石,且绝大部分具有核、幔结构,其U-Pb年龄分布在(138±2)~(2 376±74)Ma,展现了复杂的年龄峰值。这些继承锆石均为玄武岩浆上升过程中从下白垩统及更早地层捕获而来,它们的峰值年龄密切响应了阿尔金断裂早白垩世晚期及更早期复杂的多期岩浆及构造事件。部分年龄峰值与南阿尔金地体古生代花岗岩年龄的吻合显示阿尔金地体曾经与祁连陆块连接在一起。     

北阿尔金地区古元古代ca.2.0Ga岩浆-变质事件

中国有三个主要的克拉通,分别是华北、华南和塔里木,它们在显生宙经造山过程聚集到一起。塔里木克拉通位于中国的西北部,面积超过60万平方千米,其北侧为中亚造山带,南侧为西昆仑造山带和阿尔金造山带。塔里木克拉通的前寒武纪岩石主要出露在其南北两侧边缘,包括库鲁克塔格、敦煌、阿尔金、铁克里克和阿克苏地块,它们记录了塔里木克拉通早期的构造演化。北阿尔金地块的阿克塔什塔格地区位于塔里木克拉通的东南边缘。该地区最老的岩石被称为米兰群或阿克塔什塔格杂岩。主要岩石包括太古宙的TTG岩石和表壳岩,以及古元古代的片麻状花岗岩,另有少量变质基性岩呈包体状出露在强变形的长英质侵入体中。本文对该区闪长质片麻岩开展了锆石SHRIMP U-Pb定年,同时还对变质基性岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和地球化学分析,目的是要约束北阿尔金地区古元古代的岩浆-变质事件。闪长质片麻岩的结晶年龄为2.04～2.03Ga,它们形成于岛弧环境。地球化学分析表明,变质基性岩的原岩是拉斑玄武岩。它们有类似于E-MORB的平坦的稀土配分模式,Nb、Ta、Zr、Hf不亏损,说明它们形成于大洋板内环境。在变质基性岩中还识别出两期变质锆石,其中2.05～2.01Ga的早期锆石代表了麻粒岩相的变质作用,而1.98～1.96Ga的晚期锆石可能与角闪岩相的退变质作用有关。无论该区岩浆作用还是变质作用都与约2.0Ga发生的俯冲增生造山事件有关。     

南阿尔金尤努斯萨依花岗质高压麻粒岩的发现及其地质意义

南阿尔金尤努斯萨依地区首次发现一套高压麻粒岩相特征矿物组合的含蓝晶石石榴子石的花岗质片麻岩,其矿物组合为Grt+Ky+Per(+Ksp)+Ru+Q。依据矿物内部一致性热力学数据,基于THERMOCALC 3. 40程序平台,计算出P-T视剖面图,并结合矿物等值线、矿物组合稳定域及三元长石温度计等,确定其早期变质温压条件为T=970～1010℃,P=23. 2～25. 3kbar,达到了榴辉岩相变质条件。同时,根据岩相学观察获得的矿物共生组合与矿物变质显微结构以及P-T视剖面图,可识别出该岩石在早期变质之后还经历了以矿物组合Grt+Ky+Per(+Ksp)+Pl+Ru+Q为代表的麻粒岩相、以及Grt+Ky+Ksp+Pl+Bi+Ru+Ilm+Q为代表的麻粒岩-高角闪岩相和以Ky+Ksp+Pl+Q+Bi+Mu+Ru+Ilm为代表的角闪岩相三期退变质作用,它们共同构成了一个顺时针型降温降压的退变质P-T演化轨迹,指示出与大陆俯冲-深俯冲相关的高压变质事件和俯冲碰撞后的折返事件。利用LA-ICP-MS进行的锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析表明,该高压岩石峰期变质年龄497. 8±2. 7Ma,与南阿尔金地区已发现的高压-超高压岩石的峰期变质时代完全一致,表明它们应属同一变质岩带;其原岩形成时代为900. 2±4. 1Ma,与南阿尔金已报道的正变质的高压-超高压岩石原岩的形成时代基本一致,指示它们可能具有相同的原岩属性。这套花岗质高压麻粒岩的确定为进一步约束南阿尔金早古生代高压-超高压变质岩带的时空分布规律提供了新的限定。     

北阿尔金野马泉二长花岗岩成因及其构造意义

野马泉二长花岗岩为北阿尔金地区出露面积最大的花岗岩体,为探讨其成因、形成环境及其与北阿尔金区域构造演化的关系,对其进行了岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素等方面的研究.研究结果表明,野马泉岩体为中-粗粒等粒或似斑状二长花岗岩,岩体侵位时代为450~453 Ma.岩石具较高的Na₂O/K₂O比值为1.72~2.29,铝饱和指数A/CNK为0.99~1.10,P₂O₅与SiO₂含量呈负相关,具Ⅰ型花岗岩特征.轻稀土富集而重稀土亏损,较弱的负Eu异常,微量元素特征显示富集Rb、Ba、Th、U、K等元素,相对亏损Nb、Ta、P、Ti等元素.锆石ε_Hf（t）值为5.52~10.75,二阶段模式年龄t_DM2为0.75~1.09 Ga,其源岩可能主要是0.75~1.09 Ga的新生地壳（基性岩）.结合区域构造背景,野马泉二长花岗岩体可能形成于同碰撞-后碰撞环境,为造山带根部基性岩石部分熔融形成.      

南阿尔金陆块科克萨依新元古代花岗岩成因及地质意义

南阿尔金陆块是阿尔金造山带的重要组成部分.大量新元古代花岗岩出露于南阿尔金亚干布阳-帕夏拉依裆-科克萨依一带.这些花岗岩记录了与Rodinia超大陆汇聚有关的动力学信息,因此对其进行研究有利于对阿尔金造山带演化历史的认识和理解.选取了科克萨依花岗岩岩体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成的研究.研究结果表明:（1）科克萨依二长花岗岩的主要矿物有:石英、钾长石、斜长石、黑云母和白云母;花岗岩的锆石U-Pb年龄为947~945 Ma.（2）地球化学特征显示,岩石具有高SiO₂（71.54%~74.69%）、高Na₂O+K₂O（6.33%~7.40%）,低CaO（1.59%~2.00%）,低MgO（0.43%~0.61%）和TiO₂（0.25%~0.37%）的特征,相对富钾,K₂O/Na₂O比值为1.02~1.71,A/CNK在1.10~1.14之间,属高钾钙碱性系列的过铝质花岗岩.富集Rb、Th、K、La等元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等元素;轻稀土富集而重稀土亏损,具有明显的负Eu异常.（3）锆石ε_Hf（t）为-4.09~+3.87之间,二阶段模式年龄t_DM2为1.6~2.0 Ga.这些特征表明科克萨依二长花岗岩是古老地壳富长石贫黏土的（变）杂砂岩部分熔融形成的S型花岗岩.结合相邻地区新元古代花岗岩类的地球化学、同位素特征及阿尔金区域构造资料,认为科克萨依二长花岗岩形成于新元古代时期,是碰撞造山环境下的产物,是Rodinia超大陆汇聚碰撞过程的响应.      

阿尔金南缘玉苏普阿勒克塔格北侧冰沟南组变质火山岩地球化学特征及其地质意义

阿尔金南缘玉苏普阿勒克塔格北侧青白口系冰沟南组变质火山岩为一套与滨浅海相细粒陆源碎屑岩和碳酸盐岩共生的基性火山岩,主要岩性为蚀变玄武安山岩和安山质凝灰熔岩。岩石地球化学结果显示,SiO_2含量在48.28%～51.98%之间,平均为50.31%,富碱、低钛,里特曼指数δ为0.33～2.30,铝饱和指数A/CNK为0.45～0.88,属于低钾(拉斑)系列。Mg~#值介于40.46～56.28之间,平均值为50.12,表明基性火山岩岩浆经历了较弱程度的结晶分异作用。稀土元素弱富集、弱负Eu异常,呈右倾型。大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr亏损,高场强元素P、Ti、Nb、Hf亏损,强不相容元素Th、U富集,为强不相容富集型。岩石微量与稀土元素具有板内玄武岩的特征。根据构造环境判别系列图解综合分析认为,基性火山岩形成于板内裂谷环境。结合区域地质背景,研究区古元古代古大陆的裂解从长城纪一直持续到青白口纪早期,形成基性火山岩,从青白口纪中晚期开始转为罗迪尼亚超大陆的挤压汇聚阶段。