Crustal Composition of China Continent Constrained from Heat Flow Data and Helium Isotope Ratio of Underground Fluid

Based on conservation of energy principle and heat flow data in China continent, the upper limit of 1.3 μW/m3 heat production is obtained for continental crust in China. Furthermore, using the data of heat flow and helium isotope ratio of underground fluid, the heat productions of different tectonic units in China continent are estimated in range of 0.58–1.12 μW/m3 with a median of 0.85 μW/m3. Accordingly, the contents of U, Th and K2O in China crust are in ranges of 0.83–1.76 μg/g, 3.16–6.69 μg/g, and 1.0%–2.12%, respectively. These results indicate that the abundance of radioactive elements in the crust of China continent is much higher than that of Archean crust; and this fact implies China’s continental crust is much evolved in chemical composition. Meanwhile, significant lateral variation of crustal composition is also exhibited among different tectonic units in China continent. The crust of eastern China is much enriched in incompatible elements such as U, Th and K than that of western China; and the crust of orogenic belts is more enriched than that of platform regions. It can also be inferred that the crusts of eastern China and orogenic belts are much felsic than those of western China and platform regions, respectively, derived from the positive correlation between the heat production and SiO2 content of bulk crust. This deduction is consistent with the results derived from the crustal seismic velocity data in China. According to the facts of the lower seismic velocity of China than the average value of global crust, and the higher heat production of China continent compared with global crust composition models published by previous studies, it is deduced that the average composition models of global continent crust by Rudnick and Fountain (1995), Rudnick and Gao (2003), Weaver and Tarney (1984), Shaw et al. (1986), and Wedepohl (1995) overestimate the abundance of incompatible elements such as U, Th and K of continental crust.     

拉萨地块北缘早白垩世晚期地壳生长:来自改则亚多～106Ma侵入岩的证据

北部拉萨地块晚中生代的地壳生长时间和机制存在争论。本文报道了北部拉萨地块的改则亚多侵入体的年代学、地球化学资料。改则亚多侵入体形成于早白垩世晚期(~106 Ma),其岩石类型包括二长闪长岩、闪长岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩。岩石属于钙碱性系列岩石,显示轻稀土富集,Nb和重稀土亏损,其中花岗闪长斑岩、花岗斑岩显示了埃达克质岩的地球化学特征。主体岩石样品具有一致的εNd(t)(2.65~1.42)和(~(87)Sr/~(86)Sr)i(0.7045~0.7049)。二长闪长岩、闪长岩由俯冲流体交代的地幔橄榄岩熔融产生的玄武质岩浆经过地壳混染和分离结晶作用形成。花岗闪长斑岩、花岗斑岩由增厚的新底侵玄武质下地壳熔融形成。早白垩世晚期(118~105 Ma),俯冲的班公湖–怒江特提斯洋岩石圈板片后撤过程中,诱发软流圈上涌,导致其上覆地幔熔融或其自身发生减压熔融,来自亏损地幔的岛弧岩浆连续底侵加入到北部拉萨地块的地壳或喷出地表,导致了该区在晚中生代的地壳生长。     

内蒙古商都地区白云鄂博群尖山组碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究:对华北克拉通西部陆块北缘前寒武纪地壳演化的制约

华北克拉通前寒武纪地壳生长过程是地质学的研究热点。本文对华北克拉通西部陆块北缘的白云鄂博群尖山组进行了碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素分析,并在此基础上对尖山组的沉积时限、物源及西部陆块北缘的前寒武纪地壳生长过程进行了探讨。样品TM33中碎屑锆石年龄主要集中在1872～2100Ma (n=64),并有～1960Ma的主年龄峰值和～2000Ma的次年龄峰值,Hf同位素分析结果显示锆石的εHf(t)值在-2.6～7.9之间(除1个测点为-17.6),Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2)变化范围在2240～4386Ma之间。样品Z1724中碎屑锆石年龄分布于1784～2200Ma(n=44),并有～1965Ma的主年龄峰值和～2080Ma次年龄峰值。谐和线上最年轻一组锆石的加权平均年龄为1794±73Ma(n=2),εHf(t)在-5.4～3.2之间,Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2)变化范围在2584～3203Ma之间。基于以上数据,结合侵入白云鄂博群底部1670Ma的辉长岩以及白云鄂博群底部全岩207Pb-206Pb等时线年龄为1649Ma的沉积碳酸盐岩,尖山组的沉积时间被限定在1800～1650Ma。尖山组的物源主要来自固阳、西乌兰不浪地区新太古代基底以及大青山和卓资地区古元古代晚期孔兹岩带。综合前人对研究区及邻区中新元古代沉积地层中碎屑锆石的Hf同位素研究结果,认为华北克拉通西部陆块北缘可能存在2600～2750Ma、～2500Ma和2000～2100Ma三期主要的地壳生长事件,且最后一次规模可能小于前两次。     

昆仑山口西8.1级地震前后地壳垂直运动的负位错模型

利用昆仑山口西8．1级地震震区外围格尔木一五道梁300km长水准测线在1979,1991和2002年3期垂直形变资料,借助研究改进的负位错模型获取发震构造及其相关断裂的运动、变形特征及应力应变积累部位和强度,对与此次大震有关的区域构造形变背景及可能的震后影响进行了研究。结果表明：1991～2002年相对1979～1991年垂直差异运动及应变积累加速增强的特征与昆仑山口西8．1级地震孕育有关;且这样的一个地壳垂直运动加速过程可能还未因地震发生而结束,发震构造相关的断裂构造部位仍有发生较强地震的可能。     

大龙山岩体和城山岩体的铅同位素组成特征及其成因探讨

详细研究了大龙山岩体和城山岩体钾长石的铅同位素组成,并参考这些岩体的黑云母化学成分、锶同位素、稀土元素、岩石化学和地球物理资料,发现它们是多阶段侵入的复式岩体,与庐枞火山岩系有渊源关系,属燕山晚期岩浆活动的产物。它们的初始成岩物质来源于上地幔部分熔融,岩浆上升侵位过程中已不同程度地受到了上部地壳的混染。经计算,其中约有61.6％的铅来自上地幔,约有38.4％铅来自上地壳,该区陆壳的乎均年龄约26亿年,陆壳在演化过程中具有富铀的趋势。这些岩体与深大断裂和地幔隆起有成因上的密切联系。     

利用面波波形模拟探测中国大陆地壳和上地幔波速结构的分区特征

对穿过中国大陆东部、中部、北部和西部4个不同地区的8条地震射线路径的波形进行拟合分析,反演得到了各路径下方的一维平均波速结构.反演得到的地壳和上地幔波速结构表现出明显的分区特征,该特征与已知的大地构造单元和已有的研究成果吻合较好. 表明面波波形拟合方法是一种可靠的探测地壳和上地幔波速结构的方法,且比单纯利用基阶面波频散对上地幔结构探测更具优势.      

京津地区区域地壳稳定性评价

京津地区是首都北京和天津所在地,随着区内工程建设规模的日益扩大及经济建设的快速发展,区域地壳稳定与否已成为城市发展的重要制约因素之一。通过对研究区区域地质背景、新构造活动、现今地壳形变、地震、现今构造应力场、岩土体工程地质特征、地质灾害特征以及外动力地质作用等研究分析,利用模糊数学方法,照地壳相对稳定、相对较稳定、相对较不稳定和相对不稳定４个等级,对京津地区地壳稳定性进行了综合评价。     

晚新生代地壳构造运动研究

通过地球表面清、新的构造地貌与现代水文网记录, 研究晚新生代年轻地壳构造运动。研究发现高原-山带-盆地排列有序形影相依的定式, 与现代水文网的演化相辅相成, 揭示高原边缘山带本质上就是高原边缘流水深切割的产物。论证了于晚中新世时期全球曾准平原化, 发育了全球统一的准平原, 散布全球不同高度的高原面、齐平山顶面与盆地底面时代相当可广泛对比。现代构造地貌演化始于导致晚中新世准平原面分裂解体的上新世以来, 同时证明晚新生代地壳构造运动属垂直拱曲块断差异升降构造运动, 仅在某些特定部位局部派生次级不同规模的引张构造变形和层间滑动薄皮挤压构造变形。现代水文网发育经历了上新世-早更新世属盆地向心水系伴以河湖相沉积, 以及中更新世以来串珠状水系与相关的河流相沉积, 两套地层呈假整合或不整合, 明确记录了晚新生代地壳构造运动进程的两个主要阶段。约近70~80万年的中更新世以来, 新一轮强烈的地壳的差异升降构造运动, 显著的改造了已有的格局。自俄罗斯远东山地, 经蒙古高原和青藏高原至印度西北阿拉瓦利山, 地球表面规模最雄伟的、分开太平洋水系与北冰洋水系的亚洲巨型分水岭的出现, 标志新兴的全球现代构造地貌与水文网的形成, 奠定了今日构造地貌与水文网的景观。研究表明, 大陆与大洋晚中新世全球统一准平原面一脉相承, 晚新生代地壳构造运动完全可以对比。深入系统研究年轻的晚新生代地壳构造运动不仅有实用价值, 同时也有重要的科学意义, 特别是为探究全球构造运动本质和地球动力学提供了一个新的视角。      

江南古岛弧浙赣段基底地壳演化

双溪坞群、双桥山群等为江南古岛弧浙赣段的前寒武纪基底地层。依据基底地层建造的差异及蛇绿岩套和碰撞花岗岩等的分布,可将浙赣段江南古岛弧沿赣东北断裂划分为怀玉地体和九岭地体。怀玉地体基底地层建造以火山岩占主导,10—13亿年是该地体的重要成壳时期。九岭地体基底地层建造以浊流复理石占主导,14—16亿年为该地体的重要成壳时期。距今9亿年左右两地体相互碰撞拼接,与此同时,华夏古陆向江南古岛弧碰撞,至～8亿年、完成碰撞对接,开始震旦系盖层沉积。     

中国大陆现今构造运动的GPS速度场与活动地块

GPS观测结果给出了在欧亚参考框架下周边板块的运动状态 ,印度板块的运动方向约NE2 0° ,速度是 40～ 42mm/a ;北美板块的运动方向约NW 2 80°～ 2 90° ,速度是 2 1～ 2 3mm/a ;菲律宾板块的运动方向是NW 2 90°～ 310° ,速度是 37～ 45mm/a ;哈萨克—西伯利亚地盾的运动方向约NE130° ,速度是 3～ 5mm/a。GPS所揭示的中国大陆现今运动场清晰地表现出了以活动地块为单元的分块运动特征。文中给出了各主要活动地块的运动方向和速度。大部分活动地块内部结构完整 ,以整体性的运动为主 ;个别活动地块内部发生构造变形 ,地块的整体性不好。中国大陆以活动地块为单元的现今构造变形可能与大陆岩石圈的结构和性质有关 ,上地壳以脆性变形为主 ,下地壳和上地幔以粘塑性的流变为特征 ,从底部驱动着上覆脆性地块的整体运动。