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。     

Microstructures documenting Cenozoic extension processes in the northern continental margin of the South China Sea

ABSTRACT

In order to investigate the thinning process of the northern continental margin of the South China Sea, petrographic and microstructural analysis were carried out on 20 greenschistfacies mylonite samples, which were obtained from Site U1504 of IODP Expedition 367/368 in the Outer Margin High of the region. The mineral assemblage of the greenschist-facies mylonite is chlorite + epidotite + albite (Ab = 94.7–99.9) + quartz, which contains 10-30% gravel components. Microstructural analysis indicates that the greenschist-facies mylonite experienced two episodes of deformation：early ductile deformation followed by a later stage of brittle deformatio. Both episodes of deformation suggest an extensional environment. The extensive development of bulging recrystallization (BLG) of quartz, microscopic fractures and fine granulation of albite suggest that the temperature of ductile deformation is about 300-400°C, compatiable with a ductile shearing at shallow crust levels (~5-10 km). Petrographic features suggest that the greenschist-facies mylonite might originate from volcanic sedimentary rocks or sedimentary rocks affected by the intrusion of mafic magma. Combined with seismic interpretation, we propose that the greenschist-facies mylonite might be formed by crustal exhumation after thick Mesozoic sediments were denuded by a major extension.     

冀西北张北康保一带新生代红层的地质特征

冀西北坝上高原的张北、康保等地发育着两套新生代红层,分别为上新世石匣组和中更新世赤城组。石匣组为一套深红、绛红色的粘土、砂砾层,岩性、岩相交化大,其中含有丰富的具铁锰质薄膜的钙质结核和黑色锰质斑点,并有丰富的三趾马动物群化石和孢粉。孢粉中喜暖喜湿分子约占19％,形成于炎热湿润气候条件下,与现代北亚热带气候条件相似。赤城组为一套冲洪积红黄色亚粘土夹棕红色粘土、砂组成,分布较为局限,含个体小、形状不规则的钙质结核,并有周口店动物群的化石分子和孢粉。孢粉中以中性喜温的松属占绝对优势,喜暖喜湿的分子约占7．6％,形成于温和较湿润气候条件下。     

华南东部陆缘新生代隆升历史及其动力学机制

华南陆缘在新生代期间经历了千米量级的上覆盖层剥蚀和山脉隆升;同时,其东侧的东海陆架盆地经历多次构造应力场的反转并发育多期反转构造。东海陆架盆地内的构造反转与华南陆缘隆升的发生时间和触发机制是否一致有待研究。为此,本文对浙江地区的岩石样品进行磷灰石裂变径迹测试和热演化史反演分析其隆升历史,并通过地震剖面分析东海陆架盆地的反转时间及其反转所导致的地层剥蚀量;最后,将二者进行对比分析并研究其动力学机制。结果发现,华南东部陆缘地区至少存在晚始新世(34. 5～33. 5Ma)、中中新世(16～11. 5Ma)、上新世以来(5～0Ma)三期明显的快速隆升事件,三期隆升导致的地层剥蚀量分别为227m、593m和865m;东海陆架盆地经历了古新世末-始新世初(～56Ma)、始新世末-渐新世初(～32Ma)和晚中新世(～10Ma)三期构造反转,三期反转导致的局部地层最大剥蚀量分别可达1200m、1300m和2000m。在时间上,东海陆架盆地的始新世末-渐新世初(～32Ma)和晚中新世(～10Ma)的构造反转分别滞后于浙江的晚始新世(34. 5～33. 5Ma)和中中新世(16～11. 5Ma)的隆升时间,说明这两期挤压-剥蚀事件分别具有自西向东的迁移性,即印度-欧亚板块碰撞的远程效应可能是导致该迁移特征的原因;在强度上,东海陆架盆地的反转剥蚀量大于浙江境内的地层隆升量、挤压强度东强西弱,中新世晚期菲律宾海板块向西俯冲导致冲绳海槽弧后伸展产生向西的挤压力、这种挤压应力向陆内传递且强度变弱可能是导致该特征的原因。     

广西涠洲岛晚新生代玄武岩地幔源区及岩浆成因

涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岩岛,其火山活动表现出多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,以揭示其地幔源区特征和岩浆成因。涠洲岛玄武岩主要为碱性玄武岩,在岩浆上升过程,几乎未受到地壳物质的混染,经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。轻稀土(LREE)富集、重稀土(HREE)亏损,轻、重稀土强烈分馏((La/Yb)N=14.42～28.64),Nb、Ta明显正异常,显示出与洋岛玄武岩(OIB)相似的微量元素和Sr-Nd-Pb同位素特征。Sr-Nd-Pb同位素比值变化较均一,且呈现出亏损地幔端元(DM)与富集地幔端元(EM2)的二元混合趋势。其中,EM2端元可能源于海南地幔柱。Sr/Sr*(1.21～2.36)和Eu/Eu*(1.01～1.11)正异常,指示源区存在再循环辉长岩洋壳组分。结合已有的地震层析成像结果和岩石地球化学数据,得出南海及周缘地区的晚新生代玄武岩的形成受控于海南地幔柱。伴随着海南地幔柱的上升,再循环的辉长岩洋壳经部分熔融与地幔橄榄岩反应生成石榴石辉石岩(贫硅辉石岩),石榴石辉石岩和未反应的地幔橄榄岩混合部分熔融形成涠洲岛玄武岩。     

剥蚀-沉积体系中剥蚀量与沉积通量的定量对比研究——以岷江流域为例

岷江流域与成都盆地之间是以岷江为联结的剥蚀-沉积体系。根据成都盆地已有的钻孔资料和原始数据,用Sufer软件制作成都盆地晚新生代等厚图,利用等厚线计算了成都盆地残留的沉积通量,并通过成都盆地的地质演化再造恢复了成都盆地潜在的沉积通量,结果表明,成都盆地潜在的沉积通量为1665km3。同时,采用了输沙量、宇宙核素、数字高程模型、河流下切速率和裂变径迹等方法分别计算了岷江上游流域的剥蚀速率、剥蚀厚度和剥蚀量,结果表明,岷江流域的剥蚀速率应介于0.26~0.5mm/a之间,剥蚀厚度介于0.94~1.44km之间,剥蚀量介于21213.50~32636.16km3之间。在此基础上,我们对成都盆地沉积通量与岷江流域的剥蚀量进行了对比分析,结果表明,在岷江上游流域与成都盆地之间的剥蚀—沉积体系中,成都盆地沉积通量与岷江流域的剥蚀量之间的比率介于5.11%~7.85%之间,成都盆地沉积通量与岷江流域剥蚀量不相匹配,成都盆地属于半封闭盆地,因此,不能利用成都盆地晚新生代以来沉积物充填体积恢复岷江上游流域的剥蚀速率、剥蚀厚度和剥蚀量。     

中新生代天山地区隆升历史的裂变径迹证据

本文对天山及其两侧盆地的8条典型地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试,重点分析了天山地区不同区域的抬升历史的差异。结果表明天山主要经历4次构造抬升过程,每次抬升的范围并不相同,且存在东西差异:①早白垩世抬升,在天山南北两侧都有发生,且南边抬升早,北边抬升晚。本次抬升导致早中侏罗世天山地区准平原化状态开始解体,盆山分异开始出现;②晚白垩世抬升,从约96Ma开始,天山南侧为盆山同升的区域性隆升,天山北侧的抬升主要发生在东部地区;③古近纪抬升,从约46Ma开始,主要发生在中天山和南天山,造成天山两侧盆地物源区的重大变化,本次抬升为印度-亚洲碰撞在天山地区产生的最早的远程效应;④中新世以来的抬升,从约25Ma开始,主要发生在库车盆地北缘和北天山—准噶尔南缘。从抬升剥蚀量来看,从东向西逐渐变大。     

滇西晚始新世高镁富钾火山岩的地球化学特征及其岩石成因机制探讨

40Ar/39Ar同位素定年分析显示滇西新生代高镁富钾火山岩均形成于始新世晚期(约36 Ma),富含MgO(＞9%)和K2O(3.07%～7.28%),绝大部分K2O/Na2O比值大于2,均属超钾质系列岩石.较高的Cr、Ni含量和较低的Sc(＜30 μg/g)、TiO2(＜1%)含量暗示了源区为尖晶石相方辉橄榄岩;高镁富钾火山岩与区内同时代的粗面岩具相似的地球化学组成特征,均富集LILE和LREE,亏损高场强元素Nb-Ta和Ti等,具有极低的Nb/La比值(0.2～0.3)、较高的87Sr/86Sr初始值(0.7056～0.7072)、负的εNd初始值(-0.97～-4.87)和相对较高的206pb/204Pb(18.556～18.695)、207pb/204Pb(15.609～15.630)比值,具有明显的岛弧型钾质火山岩的性质.高镁富钾火山岩来源于受古特提斯俯冲带流体交代的尖晶石相方辉橄榄岩的部分熔融岩浆,并在深部岩浆房经历了橄榄石的结晶分异和堆晶作用,而粗面岩则还在相对浅部岩浆房经历了较大程度的长石与单斜辉石的分离结晶.     

海南岛晚新生代石山组橄榄玄武岩的地幔源区组成及动力学机制

南海北部边缘新生代玄武岩广泛分布,分布于海南岛北部的全新世早期石山组玄武岩,岩石组成为碱性橄榄玄武岩,其中可见较大颗粒的橄榄石斑晶,橄榄石斑晶具有较高的Fo值(82.8～83.5)和Ni含量(0.14%～0.20%)。橄榄玄武岩的微量元素及同位素组成与洋岛玄武岩(OIB)高度吻合,富集大离子亲石元素Rb、Ba和轻稀土元素,同时富集高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf。矿物组成及主微量元素特征指示其源区为含石榴子石辉石岩源区,经历了较低程度的部分熔融(约5%)。此外,石山组橄榄玄武岩具有基本一致的Sr-Nd-Pb同位素组成,表明岩浆在上升过程中没有明显的地壳物质的混染,但是相比正常洋中脊玄武岩(MORB),石山组橄榄玄武岩具有较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值,较低的ε_Nd(t)值,以及较高的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.639～15.643)和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(38.977～38.996)比值,说明其源区为亏损地幔(DM)和富集地幔端元(...     

辽东中—新生代玄武岩的橄榄石斑晶和捕虏晶氧同位素组成及其岩石圈地幔演化启示

华北克拉通东部岩石圈地幔性质在中—新生代时期发生了重大转变,但细节还不清楚。本文对辽东半岛早白垩世(克拉通破坏峰期)小岭组玄武岩和第四纪(克拉通破坏后)宽甸玄武岩中橄榄石斑晶/捕虏晶进行了主量元素和氧同位素组成研究。早白垩世小岭组玄武岩斑晶橄榄石Fo为79～88,CaO>0.1%,具有高Ni/Mg(0.4～1.2)、低Mn/Fe(1.3～1.6)和低Ca/Fe比值(0.2～1.5)的特征,指示岩浆源区是辉石岩和橄榄岩混合的岩石圈地幔;高于正常地幔橄榄石的δ¹⁸O(4.77‰～5.96‰,平均值5.4‰)显示低温热液蚀变洋壳熔体/流体组分对地幔源区的影响。第四纪宽甸玄武岩捕虏晶橄榄石Fo值为88～92(平均值90),具有高NiO(0.3%～0.4%)和低CaO(<0.1%)、MnO(0.1%～0.2%)含量,显示主体饱满、与少量过渡型和难熔型并存的地幔组成特征;其δ¹⁸O(4.58‰～5.38‰,平均值5.3‰)与正常地幔值接近。结合华北其他地区地幔橄榄石氧同位素数据,发现早白垩世破坏峰期有较多俯冲洋壳来源的熔/流体交代岩石圈地幔,...