西藏及其周围地区地壳、地幔地震层析成像——印度板块大规模俯冲于西藏高原之下的证据

文中介绍有关西藏—喜马拉雅碰撞带的一项地震层析成像研究。根据一个用天然地震数据产生的全球波速模型 ,印度板块有可能以近水平状俯冲于整个西藏高原之下至 16 5～ 2 6 0km深度。西藏岩石圈具有低波速地壳和高波速下岩石圈 (75～ 12 0km深 )。在 12 0～ 16 5km深度范围 ,西藏岩石圈与俯冲的印度板块之间有一层低速软流圈物质。高原中部从地表到 310km深处有一低速体 ,说明地幔物质有可能穿过俯冲板块的脆弱部位上隆。这些结果以及野外实测的地壳缩短值说明高原的抬升得助于印度板块的近水平俯冲。我们推论俯冲印度板块的升温上浮以及上覆软流层的存在是造成西藏高原高海拔抬升以及内部地表仍相对平坦的主要原因。2 0 0 1年 1月 2 6日在印度西部发生的毁灭性大地震有可能是俯冲应力在印度板块后缘薄弱处引发的岩石圈大断裂。     

论中国东北大陆裂谷系的形成与演化

自中生代末期以来,东北地区形成了以松辽地堑为主体,联合下辽河裂谷、伊通-依兰裂谷、抚顺-密山裂谷以及邻近断陷盆地的大陆裂谷系,并向南北两端延伸,在亚洲东部构成一条大的裂谷带。这个大陆裂谷系的形成和发展是由中央向两侧展开的,与板块俯冲、弧后扩张密切相关。     

阿尔泰造山带青河地区早泥盆世和寒武纪末花岗岩的年代学、岩石成因及其地质意义

阿尔泰造山带中广泛发育古生代的花岗质岩浆活动,它们对认识阿尔泰造山带的构造演化具有重要意义。本文对青河县西南方向敖包特花岗岩体中的片麻状黑云二长花岗岩及其捕掳体片麻状英云闪长岩进行LA-ICP-MS定年,分别获得了407±3 Ma和491±3 Ma的~(206)Pb/~(238)U年龄,为早泥盆世和寒武纪末。岩石地球化学特征表明早泥盆世的片麻状黑云二长花岗岩具有钙碱性-碱钙性和镁质花岗岩的特点,其A/CNK比值为0.98~1.08,为准铝质-弱过铝质,CIPW标准刚玉分子数主体小于1,且其具有较高的Y含量(27.2×10~(-6)~40.5×10~(-6))和Th含量(10.2×10~(-6)~27.0×10~(-6)),随着Rb含量的增加均有逐渐增加的趋势,表现出Ⅰ型花岗岩的特征。寒武纪末的片麻状英云闪长岩具有较低的SiO_2含量(60.28%~64.01%),其初始铝饱和指数应为准铝质一弱过铝质,微量元素特征同样表现出Ⅰ型花岗岩的成因特点。通过综合分析认为该早泥盆世的花岗岩与寒武纪末的英云闪长岩均形成于俯冲相关的构造环境。     

东准噶尔北缘两类钙碱性花岗岩特征及其构造-成矿意义

依据前人对东准噶尔地区花岗岩类年代学和地球化学研究,将东准噶尔北缘钙碱性花岗岩划分为两类：一类为俯冲钙碱性花岗岩;另一类为后碰撞高钾钙碱性花岗岩。岩石地球化学对比研究发现,两类钙碱性花岗岩存在系统差异,兼具有相似性。岩石地球化学特点差异表现为俯冲钙碱性花岗岩,显示亲岛弧岩浆性,后碰撞高钾钙碱性花岗岩具有陆内后碰撞深成岩浆的特点。两者之间的相似性表明,造山带内花岗岩类由俯冲钙碱性→后碰撞高钾钙碱性系列演化是由于俯冲造山向碰撞造山快速转化、空间上位于同一造山带内,源区岩浆有双重性的特点。钙碱性花岗岩产出的构造环境具有多样性,成岩过程受造山带不同演化阶段相应构造背景制约,洋陆俯冲的岛弧环境和陆内造山的后碰撞环境分别是俯冲钙碱性和后碰撞高钾钙碱性花岗岩形成的构造背景。埃达克质岩浆亲和性显示俯冲钙碱性花岗岩与部分后碰撞高钾钙碱性花岗岩均有形成不同背景（岛弧和后碰撞）斑岩型矿床的潜力。后碰撞高钾钙碱性花岗岩与IOCG型矿床的空间联系,表明造山带伸展背景的后碰撞环境,也可能是IOCG型矿床产出的构造背景。两类钙碱性花岗岩构造背景的差异可能初步印证了具有岛弧斑岩型矿床的哈腊苏-卡拉先格尔和IOCG型矿床的老山口南东一带成矿环境的差异。     

上地幔三维S波速度结构与大别苏鲁超高压变质带俯冲折返机制探讨

本文分析了中国东部的上地幔剪切波速度结构及其与超高压变质岩带之间关系的构造意义。结果表明,在华北块体下面150km深处的速度高于扬子块体的速度值。大别-苏鲁造山构造带下面存在着一条地震波速度变化带。苏鲁、山东半岛下面的速度分布与大别造山带下面的速度分布处于同一个速度等值区域上。横跨大别造山带的南北走向速度结构剖面上,在100km以上的地壳和上地幔区域,华北块体下与扬子块体下面的速度均略低平均值。100km以下,大别造山带南北两侧的扬子与华北块体下面的速度结构分布形态大相径庭。华北下面的波速高于扬子块体下面的波速。大别造山带下呈现速度异常,界线的南侧,有一个略低于零速度的负波速异常区,呈现由南向华北块体的下方斜冲形态,下冲角度大约为30°,其先端部位下冲深达300多公里,其外围零速度等值线的分布区,斜向下延伸超过400km。在速度结构变化分界线的北侧,一个零速度值的分布区带,呈现出从由100多公里深处从北向南朝地表面斜上冲形态。这些速度结构成像的几何形态可能意味着200Ma前大别超高压变质岩带的形成与演化的俯冲、折返的构造运动在上地幔和岩石圈中留下的“痕迹”。     

准噶尔北缘中泥盆统北塔山组富辉橄玄岩的岩石成因及其对晚古生代洋脊俯冲的启示

准噶尔北缘中泥盆统北塔山组富辉橄玄岩是一种富含单斜辉石斑晶的岛弧玄武岩,被认为是洋脊俯冲作用的产物,但具体成因机制并不清楚。本文对老山口地区富辉橄玄岩进行了岩石地球化学研究,同时系统测定了其单斜辉石斑晶的成分及其环带变化规律。结果表明,富辉橄玄岩的相容元素和不相容元素的变化规律具有岩浆混合作用的特征,而透辉石斑晶的反环带则将岩浆混合作用限定于高Mg~#熔浆的上涌过程。富辉橄玄岩极高的相容元素含量将上涌的高Mg~#熔浆限定为苦橄质熔浆,而富辉橄玄岩中顽透辉石是被苦橄质熔体携带而来的斑晶物质。主导老山口富辉橄玄岩形成的岩浆过程是苦橄质熔浆的连续补给过程,而苦橄质熔浆被认为是板片窗处软流圈高程度部分熔融的产物。老山口富辉橄玄岩形成的岩浆过程与洋脊俯冲的板片窗模型吻合,因此老山口富辉橄玄岩可能是洋脊俯冲的产物。     

西藏阿翁错地区早白垩世花岗闪长岩——班公湖—怒江洋壳南向俯冲消减证据

对拉萨地块北部阿翁错地区花岗闪长岩进行了年龄分析、岩石地球化学研究。锆石LA-ICP-MS定年测得花岗闪长岩U-Pb年龄为(114.4±1.9) Ma,属于早白垩世晚期岩浆活动的产物。花岗闪长岩地球化学特征表明,其具有典型镁安山岩/闪长岩(MA)的地球化学特征,所有样品均具有较高Mg~#值(45.42～54.29),低的TFeO~*/MgO值(1.58～2.26);所有样品都显示轻稀土元素富集,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素的特征。研究表明,阿翁错花岗闪长岩是班公湖—怒江洋壳在俯冲消减背景下,由俯冲洋壳脱水熔融产生的溶体与地幔橄榄岩发生交代作用的产物,为晚中生代班公湖—怒江洋盆的南向俯冲消减提供了直接的岩石学、地球化学、年代学证据。     

东喜马拉雅构造结陆内变形过程的研究

在东喜马拉雅构造结识别出“南向挤出”与“北向楔入”两大构造。前者包括倾向北、头朝南的一条正断层和两条分别被称为上部和下部的逆冲断层。南迦巴瓦和派乡杂岩借助这些断层从北部的冈底斯构造单元之下向南折返至地表附近。后者包括一个北东走向的推覆体和两个北北东走向、南倾的低角度推覆体,将东久、南迦巴、派乡等杂岩又北(东)向楔入冈底斯构造单元之中。独居石TIMSU-Th-Pb测年表明“南向挤出”构造中的正断层和下部逆冲断层可能分别在7.9Ma、10.7Ma时活动。锆石SHRIMP与金云母K-Ar测年结果限定上部逆冲断层活动时限介于6.2±0.2Ma和5.5±0.2Ma之间,即“南向挤出"中的上、下两条逆冲断层为逆序的逆冲断层。锆石SHRIMP和角闪石Ar-Ar测年还表明东喜马拉雅构造结核心部位的“北向楔入”很可能发生于3.0Ma和1.5Ma之间。     

从华北陆块南缘大洋扩张到北秦岭造山带板块俯冲的转换时限

本文以北秦岭造山带华北陆块南缘被动陆缘火山裂谷(大洋?)盆地、早古生代岛弧-弧后盆地和晚古生代岛弧-蛇绿杂岩等构造相带为研究重点,综合利用同位素年代学、古生物年代学、岩石学、岩石地球化学和同位素地球化学等实测数据,系统研究和探讨了北秦岭造山带被动陆缘大洋扩张向俯冲增生造山转换的时限.研究显示:华北陆块南缘由晚新元古代大洋扩张作用转化为板块俯冲作用的转换时限为早奥陶世,约472Ma左右.北秦岭造山带在古生代期间至少存在两期板块俯冲增生造山作用,时代上向南变新,空间上向南向洋内迁移.两次俯冲增生造山作用分别构筑了北秦岭造山带早古生代岛弧-弧后盆地和晚古生代岛弧-俯冲杂岩两条构造相带.     

天山南北缘前陆冲断构造对比研究及其油气藏形成的构造控制因素分析

天山南北缘分别发育了库车前陆冲断带和乌鲁木齐前陆冲断带,南缘前陆冲断带发育4排褶皱冲断构造,北缘前陆冲断带发育3排褶皱冲断构造。天山南北缘前陆冲断构造形成时间的对比研究表明,南缘第一排构造带起始时间为23.3Ma,构造形变从山前由北向南依次展开;北缘第一排构造带的形成时限为10~8Ma,构造形变从山前开始由南向北依次展开。平衡剖面研究表明,天山南北缘地壳缩短率也存在明显差异,南缘前陆冲断带地壳缩短率为31%~59%,北缘前陆冲断带地壳缩短率为15.13%~23.74%,南缘构造缩短量要大于北缘,这种差异正是印度板块和欧亚板块碰撞的远距离构造效应从南向北传播造成的,也真实反映了天山的陆内造山过程。目前天山南缘前陆变形构造中已经发现几个规模较大的油气田,北缘虽有多处油气显示和油气田的发现,但数量和规模均较南缘少和小。天山南北缘生储盖等石油地质条件基本相似,大型油气藏形成的差异可能主要是由天山南北缘前陆冲断带启动时间的不同造成的。