标定大陆科学钻探孔区地震反射体

在中国大陆科学钻探孔区(江苏省东海县南部)进行了系统的地球物理调查,包括二维地震测网和专门的地震剖面,大地电磁法和位场方法等.地震调查表明,在超高压变质岩出露区上地壳充满了反射体,包括倾斜反射体与上拱的反射弧. 本文介绍大陆科学钻探先行研究中地震调查的成果.根据大陆科学钻探预先导孔的岩芯和测井资料、井旁VSP和数值模拟结果证实,高波速的榴辉岩体、破碎断裂带和大型韧性剪切带都可引起倾斜的地震反射,而上拱的弧形反射体则是由近似直立的榴辉岩体和其中的破碎带的综合反映.由于地壳深部广泛分布着经受变质的岩石,上述研究结果对标定地壳中的反射地震信号具有一定意义.     

大别山前寒武纪变质地体基本组成

本文以新城－圻春断裂为界将大别山前寒武纪变质地体划分为华北陆块南缘和场子陆块北缘两个次级变质地体，两个次级地体不仅在地球物理，构造变形方面明显不同，而且在物质成分上有显著差异，它们有各自独立的变质地层系统，遭受了不同类型的变质作用，有完全不同的岩浆活动图象，上述差异均可指示华北，扬子两古陆碰掸对接时扬子陆块北缘向北俯冲至华北陆块南缘之下，这可能包括两次合作用，从元古代开始至中生代最终结束的长期复杂     

中国东北及邻区大陆边缘构造

中国东北及邻区大陆边缘包括两个构造带。内带由裂解的古陆碎块组成，其北部与古亚洲洋的演化有关，南部与古太平洋演化有关。外带由中生代地体组成。它们是晚古生代到早中生代的洋壳碎块与晚中生代的深海沟堆积组成的混杂体带。古亚洲洋封闭后到现代太平洋板块活动前，即由泥盆纪到侏罗纪曾存在过另一个大洋－古太平洋，其洋底扩张活动形成了上述的构造带。晚侏罗世后本区发育左旋平移断裂系，晚白垩世一早第三纪形成了大陆缘火山－     

苏鲁超高压地体部分熔融时间的厘定：荣成花岗质片麻岩中浅色条带的锆石U-Pb定年、微量元素和Lu-Hf同位素证据

威海-荣成地区混合岩化花岗质片麻岩为研究超高压地体折返过程中的部分熔融提供了理想的窗口。本文通过对荣成地区鲍村花岗质片麻岩中浅色条带野外观察、岩相学以及锆石的CL图像、U-Pb定年、微量元素和Lu-Hf同位素的系统研究表明,鲍村花岗质片麻岩中的浅色条带为部分熔融的产物,其主要矿物组成为石英+斜长石+钾长石+黑云母。锆石CL图像显示清楚的核-边结构:继承岩浆核和新生岩浆边。继承核的206Pb/238U协和年龄为620±8～784±7Ma(Mean=701±33Ma);具有典型的岩浆锆石的微量元素特征,如重稀土(HREE)和Y富集,强烈的正Ce异常和负Eu异常,以及极低的(Gd/Lu)N和Hf/Y比值;εHf(t=700Ma)值为-13.0～-8.0(Mean=-10.9±0.8),相应的tDM2为2120～2429Ma(Mean=2303±51Ma)。新生边的206Pb/238U协和年龄为211±6～244±5Ma(226±10Ma);虽然微量元素的整体含量低于继承核,但也具有岩浆锆石的微量元素特征,如稀土元素配分模式显示HREE明显上翘的特征,正Ce异常和负Eu异常,以及极低的(Gd/Lu)N比值;εHf(t=225Ma)值为-17.3～-14.2(Mean=-15.2±0.6),相应的tDM2为2152～2347Ma(Mean=2214±33Ma)。上述特征表明,部分熔融的原岩是由古元古代(2.2～2.3Ga)的地壳物质在新元古代(701±33Ma)重熔而成,部分熔融可能发生在超高压地体折返早期的热折返阶段(榴辉岩相-高压麻粒岩相条件下),时代应为226±10Ma。威海-荣成混合岩化片麻岩内广泛发育的富含钾长石和石英的酸性岩脉(约220～210Ma),可能为折返晚期的角闪岩相冷凝阶段,部分熔融形成的熔体经历了结晶分异作用的产物。     

柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程 及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹,了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化,从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟,得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745~790℃,大于2.8~3.0GPa（M1）,后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670~770℃,1.6~2.2GPa,M2）,与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征,而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征,二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明,锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的,而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。     

南苏鲁芝麻房石榴石橄榄岩中橄榄石的“C”类组构及其形成条件探讨

上地幔地震的各向异性主要归因于橄榄石的优选方位,不同的橄榄石优选方位模式可以作为上地幔不同动力学作用的指示剂。不同应力和含水量条件下的高温变形实验已经确定出五类橄榄石组构模式(“A”型、“B”型、“C”型、“D”型和“E”型)。本文运用电子背散射(EBSD)技术对来自苏鲁超高压变质带南部的芝麻房石榴石橄榄岩的橄榄石进行了优选方位测定,不同变形程度的橄榄石均显示了[100]轴近垂直于面理和[001]轴近平行于线理的特征,为“C”类组构模式,可见组构类型与变形程度没有关系,并且橄榄石组构所显示的NW向SE的剪切指向,与围岩-正、副片麻岩中形成于折返过程的石英优选方位所显示的SE向NW的剪切指向完全不同,说明芝麻房石榴石橄榄岩中橄榄石的“C”类组构是折返前形成的。结合橄榄石结构水的测量和已有的芝麻房石榴石橄榄岩形成的温压条件,推测该组构形成于含水俯冲带中,认为芝麻房石榴石橄榄岩的原岩来自于高含水的上部地幔楔碎块,与俯冲的陆壳物质一起经历了超高压变质作用并最终折返至地表。     

松潘-甘孜地体内花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

松潘-甘孜地体总体上是一个三角状褶皱带,其北侧、东南侧及东侧分别与东昆仑-西秦岭构造带、金沙江构造带及龙门山构造带相邻。地体内几乎全部被三叠系浊积岩所覆盖,其中侵位了很多花岗岩体。显然,这些花岗岩的岩浆特征、来源与侵位时代,对研究松潘-甘孜地体基底性质、构造演化等问题具有重要意义。本文报道利用SHRIMP定年技术对一些花岗岩岩体锆石所进行的精确测年数据。测试结果表明:(1)松潘-甘孜地体内的花岗岩体主要形成于晚三叠世,但岩浆活动可延续到早侏罗世晚期;(2)早期花岗岩浆活动与三叠纪系褶皱变形大致同期,指示这一时期的花岗岩浆的形成可能与三叠系下部大型拆离滑脱构造相关;(3)花岗岩结晶锆石普遍具有浑圆状或不规则状较老的继承锆石核,这些核部继承锆石可能代表花岗岩浆在上升过程中从不同地层内捕获的碎屑锆石,或者是下地壳岩石深熔残留锆石。根据SHRING U-Pb定年,这些继承锆石的年龄分别为二叠纪、加里东期、晚元古代和早元古代。元古代碎屑锆石的存在也可能指示松潘-甘孜地体具前寒武系基底。     

滇西保山地块东缘晚三叠世何珠次英安斑岩的发现 及其地质意义

在野外地质调查和岩相学观察的基础上,对保山地块东缘何珠次英安斑岩进行了LA-ICP-MS锆石原位U-Th-Pb同位素测定,得到16个测定点的206Pb/238U年龄加权平均值为216.8Ma±2.2Ma。该年龄值反映了岩体的侵位时间,表明其属于晚三叠世,而非前人认为的新生代。结合岩相学和前人地球化学研究资料分析认为,岩体具有I型和S型花岗岩的特征,反映了其在矿物和地球化学组成上的不平衡,应为幔源高温基性岩浆与壳源岩浆混合形成的,且前者占主导地位。这是昌宁-孟连结合带西侧首次报道幔源物质对晚三叠世岩浆活动的参与,表明保山地块在碰撞后地壳熔融过程中伴随地幔物质的上涌。研究表明,以何珠岩体为代表的次英安斑岩并非前人认为的新生代,保山地块南端前人划分的新生代岩体群的分布范围和规模可能需要重估。     

Differential subduction and exhumation of crustal slices in the Sulu HP-UHP metamorphic terrane: insights from mineral inclusions, trace elements, U-Pb and Lu-Hf isotope analyses of zircon in orthogneiss

Based on new evidence the Sulu orogen is divided from south‐east to north‐west into high‐pressure (HP) crustal slice I and ultrahigh‐pressure (UHP) crustal slices II and III. A combined set of mineral inclusions, cathodoluminescence images, U‐Pb SHRIMP dating and in situ trace element and Lu‐Hf isotope analyses was obtained on zircon from orthogneisses of the different slices. Zircon grains typically have three distinct domains that formed during crystallization of the magmatic protolith, HP or UHP metamorphism and late‐amphibolite facies retrogression, respectively: (i) oscillatory zoned cores, with low‐pressure (LP) mineral inclusions and Th/U > 0.38; (ii) high‐luminescent mantles (Th/U < 0.10), with HP mineral inclusions of Qtz + Grt + Arg + Phe + Ap for slice I zircon and Coe + Grt + Phe + Kfs + Ap for both slices II and III zircon; (iii) low‐luminescent rims, with LP mineral inclusions and Th/U < 0.08. Zircon U‐Pb SHRIMP analyses of inherited cores point to protolith ages of 785–770 Ma in all seven orthogneisses. The ages recorded for UHP metamorphism and subsequent retrogression in slice II zircon (c. 228 and c. 215 Ma, respectively) are significantly older than those of slice III zircon (c. 218 and c. 202 Ma, respectively), while slice I zircon recorded even older ages for HP metamorphism and subsequent retrogression (c. 245 and c. 231 Ma, respectively). Moreover, Ar‐Ar biotite ages from six paragneisses, interpreted as dating amphibolite facies retrogression, gradually decrease from HP slice I (c. 232 Ma) to UHP slice II (c. 215 Ma) and UHP slice III (c. 203 Ma). The combined data set suggests decreasing ages for HP or UHP metamorphism and late retrogression in the Sulu orogen from south‐east to north‐west. Thus, the HP‐UHP units are interpreted to represent three crustal slices, which underwent different subduction and exhumation histories. Slice I was detached from the continental lithosphere at ～55–65 km depth and subsequently exhumed while subduction of the underlying slice II continued to ～100–120 km depth (UHP) before detachment and exhumation. Slice III experienced a similar geodynamic evolution as slice II, however, both UHP metamorphism and subsequent exhumation took place c. 10 Myr later. Magmatic zircon cores from two types of orthogneiss in UHP slices II and III show similar mid‐Neoproterozoic crystallization ages, but have contrasting Hf isotope compositions (εHf_(～785) = ?2.7 to +2.2 and ?17.3 to ?11.1, respectively), suggesting their formation from distinct crustal units (Mesoproterozoic and Paleoproterozoic to Archean, respectively) during the breakup of Rodinia. The UHP and the retrograde zircon domains are characterized by lower Th/U and ¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf but higher ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf(t) than the Neoproterozoic igneous cores. The similarity between UHP and retrograde domains indicates that late retrogression did not significantly modify chemical and isotopic composition of the UHP metamorphic system.