西藏洞错地区郎山组晚白垩世火山岩的厘定——新特提斯洋北向俯冲导致增厚下地壳部分熔融的新证据

郎山组地层是西藏冈底斯带中最具代表性的白垩纪地层,其时代与形成环境对于认识藏南地区的大地构造演化具有重要意义.基于最近在西藏改则县洞错地区郎山组中新发现的火山岩夹层,对该火山岩(英安岩)进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得年龄值为(88.7±1.1)Ma,指示该区的郎山组地层应属于上白垩统,而非之前认为的下白垩统.进一步通过岩石化学分析发现,该火山岩具有与埃达克岩相似的地球化学特征显示出LREE富集且有轻微的负Eu异常特征,表明冈底斯带北部地区在晚白垩世早期因新特提斯洋的北向俯冲作用曾发生显著的岩浆活动,导致增厚下地壳物质部分熔融形成郎山组地层中的火山岩夹层.对郎山组地层时代的重新认定结果以及其中火山岩夹层所反映的深部构造特征,为研究该区晚白垩世岩浆作用动力学机制提供了新的依据,也表明需要重新认识藏南地区郎山组地层的区域地质与构造意义.     

西南极岩浆作用及构造演化

西南极主要由哈格冰原岛峰群、南极半岛、瑟斯顿岛、玛丽·伯德地和埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉五个各具特色的地壳块体组成。通过综述上述各块体主要的岩浆事件及其构造意义,旨在了解西南极的地质演化过程。西南极最古老的岩石为哈格冰原岛峰群地块的前寒武纪正片麻岩,时代为1238 Ma,记录了中元古代弧岩浆作用,其余四个地块记录了~500 Ma以来的地质演化过程。古生代时期,埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块处于快速沉降的陆相断陷盆地环境,岩浆活动稀少,与罗斯造山运动形成的弧后伸展有关;玛丽·伯德地地块中—晚古生代发育一套与板块汇聚有关的岩浆作用,形成于活动大陆边缘环境;而南极半岛-瑟斯顿岛地块记录了石炭纪—二叠纪时期弧的发育。各地块的构造背景从侏罗纪开始明显分化,埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块记录了侏罗纪板内岩浆作用,可能与大火成岩省有关;玛丽·伯德地地块发育的侏罗纪—早白垩世Ⅰ型弧岩浆岩随时间转变为白垩纪中期的A型碱性岩浆岩,经历了由俯冲向裂解机制的转变;南极半岛-瑟斯顿岛地块侏罗纪—白垩纪为弧岩浆活动活跃期,同时也有大火成岩省火山活动的记录,是持续俯冲和裂解相互作用的产物。新生代岩浆作用以南极半岛地块为代表,弧岩浆作用持续到始新世,其时空分布特征与左行错断扩张脊的分段俯冲和碰撞有关。      

俯冲板块的动力学性质对平板俯冲的影响：数值模拟

平板俯冲是地球上一种独特的俯冲模式,主要发生在南美洲地区,与该地区的地震、火山等构造地质现象有着密切联系。平板俯冲的形成机制和影响因素仍然需要进一步地研究。文章通过数值模拟的方法,研究了俯冲板块的动力学性质对于平俯冲板片形态的影响。模拟实验结果表明,俯冲板块的厚度和密度差（与地幔）对平板俯冲的形成有着决定性的影响。合适的俯冲板块厚度（70 km 左右）有利于在俯冲过程中形成平板片。厚度较大的板片难以发生弯曲,阻碍了平板片的形成。俯冲板块与地幔的密度差越小,越容易形成平板俯冲,平板片的长度也越长。俯冲板片的密度差太大也不利于形成平板片。此外,高粘度的俯冲板块容易形成平板俯冲,俯冲板块的粘度与形成的平板片的长度也成正比。研究还发现,平板俯冲的形成伴随着海沟后撤速率的减小。参考模型重现了智利中部平板俯冲的形态,为研究该地区的平板俯冲机制提供了新认识。     

湖南及邻区志留纪兰多弗里世鲁丹期至埃隆期岩相古地理及加里东期板块构造演化

湖南兰多弗里世鲁丹期岩相古地理格局以桃江—白马山—苗儿山一线为界,其南东为华夏洋壳板块兰多弗里统鲁丹阶周家溪组陆屑浊积深水盆地相,陆屑来自更南东的湘中南褶皱山地;其北西为扬子陆壳板块兰多弗里统鲁丹阶龙马溪组沉积洋盆,南东后缘是上陆棚相,北西前缘是下陆棚相,陆屑都由南东湘中南褶皱山地提供。至兰多弗里世埃隆期岩相古地理发生巨变：龙马溪组顶部Coronograptus cyphus笔石带末即大约440.8±1.2 Ma时,发生华夏洋壳板块向扬子陆壳板块俯冲碰撞事件,华夏洋壳板块周家溪组本身褶皱造山为华夏褶皱山地,华夏洋壳板块洋盆关闭。同时华夏洋壳板块以A型俯冲形式下插到扬子陆壳板块之下,并使扬子陆壳板块南东前缘崛起形成加里东期雪峰造山带。后者将扬子陆壳板块南东前缘牵引、挠曲和凹陷成华夏洋壳板块弧后前陆盆地,小河坝组是该弧后前陆盆地的沉积盖层,陆屑都由南东的雪峰造山带提供。该弧后前陆盆地沉积了三角洲相—滨海相的小河坝组,向北东、北西和南西方向相变为台地相石牛栏组,再向北西陕南紫阳相变为盆地相斑鸠关组。小河坝组两次采集的重砂样均出现蓝闪石,它是蓝闪石片岩标志矿物,蓝闪石片岩是确认加里东期华夏洋壳板块与扬子陆壳板块俯冲碰撞及形成雪峰造山带的判别标志。     

藏南冈底斯岩基东段晚白垩世早期朗县杂岩的岩石成因和深部地球动力学过程

藏南冈底斯岩基晚白垩世早期岩浆岩保存了有关新特提斯洋的俯冲演化过程和大陆地壳生长的重要信息。本文对朗县杂岩中出露的晚白垩世早期中酸性岩（岩脉）开展了全岩元素地球化学、锆石U-Pb地质年代学、同位素（Sr、Nd和Hf）组成的研究。闪长岩和花岗闪长岩年龄为92.4~86.9Ma,花岗岩（脉）年龄为91.9~88.6Ma,均为晚白垩世早期岩浆作用的产物。闪长岩和花岗闪长岩具有高钾钙碱性偏铝质特征,具有较高的锆石Hf（ε_Hf（t）=+8.3~+13.2,平均值+10.9）和全岩Nd（ε_Nd（t）=+3.2~+2.7）同位素组成,为受俯冲板片流体和大洋沉积物熔体共同交代的地幔楔部分熔融形成,闪长岩岩浆源区形成深度较浅且受板片流体的交代程度较高,花岗闪长岩岩浆源区更深,受沉积物熔体交代程度较高。花岗岩（脉）在主量元素、稀土元素和微量元素组成上显示明显差异,可划分为两类,第一类花岗岩属于低钾钙碱性系列,Na₂O/K₂O>3.0,稀土总量较高,具有明显的Eu负异常,Sr/Y低（<7.2）。在主量元素组成上,该类花岗岩与闪长岩和花岗闪长岩形成较好的线性演化关系,表明它们可能是上述中酸性岩浆演化的产物。第二类花岗岩属于高钾钙碱性系列,Na₂O/K₂O较低（均<1.0）,铝饱和指数较高（A/CNK=1.01~1.02）,发育角闪石,稀土总量较低,具有微弱负或无Eu异常（Eu/Eu^*=0.88~1.12）,Sr/Y比值（33.8~55.4）较高,锆石Hf（ε_Hf（t）=+4.1~+10.8）和全岩Nd（ε_Nd（t）=+0.8）同位素组成都较低,为新生下地壳部分熔融形成。结合冈底斯岩基晚白垩世早期（100~87Ma）岩浆岩已有的研究结果,认为新特提斯洋板片自早白垩世以高角度俯冲,在晚白垩世早期俯冲板片发生回撤,导致软流圈物质上涌增强,诱发熔流体交代过的地幔楔较高程度的部分熔融形成镁铁质岩浆。这些镁铁质岩浆上升侵位到下地壳,发生不同程度的分离结晶作用并诱发新生下地壳部分熔融,形成晚白垩世岩石地球化学性质各异的岩浆岩。     

塔里木盆地晚新元古代-早古生代板块构造环境及其构造-沉积响应

塔里木盆地上新元古界-下奥陶统是我国超深层油气勘探的重要领域,但其盆地动力学研究程度低、认识分歧大,制约了塔里木盆地超深层油气地质评价。本文综合近年地质学、地球化学与地球物理资料,探讨塔里木盆地晚新元古代-早古生代板块构造环境及其构造-沉积响应,将其划分为以下5个阶段:(1)新元古代-早古生代经历了前展-后撤-前展俯冲的板块构造演化;(2)南华纪发育后撤俯冲机制下的大陆裂谷沉积体系,不同于地幔柱机制;(3)震旦纪-寒武纪不是裂谷盆地的连续沉积,而是发育后撤-前展俯冲转换期的前寒武纪大不整合面;(4)寒武纪-奥陶纪,塔里木盆地缺乏被动大陆边缘背景,发育一套碳酸盐台地沉积,而且随着原特提斯洋闭合的前展俯冲作用增强,导致了中奥陶世晚期台地从东西分异转向南北分异的沉积演变;(5)晚奥陶世末在前展俯冲造山作用下形成复理石快速充填的类前陆盆地,但没有形成碰撞造山作用下的磨拉石前陆盆地。研究认为,塔里木板块晚新元古代-早古生代多期幕式后撤-前展俯冲机制形成了南华纪强伸展→震旦纪末挤压与寒武纪-早奥陶世弱伸展→中奥陶世晚期-志留纪强挤压的两大构造旋回,并造成了构造-沉积演化的差异性,不同于经典的威尔逊旋回模式及其成盆动力学机制。     

西藏改则地区沙木罗组中早白垩世晚期闪长玢岩的发现:班公湖-怒江特提斯洋北向俯冲板片折返事件的响应SCIEI北大核心CSCD

改则地区闪长玢岩位于藏西北班公湖-怒江成矿带西段北缘,呈岩脉状侵位在成岩于浅海环境的沙木罗组地层中,是班公湖-怒江特提斯洋向北俯冲造山消减过程的产物,而其岩石成因、地质意义和深部动力学过程等尚欠缺详细的研究。本文研究了发育于改则地区的闪长玢岩,对其开展了岩相学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学以及元素和同位素地球化学的研究,对其岩石成因、成岩构造地质背景、深部地球动力学过程等进行了分析和讨论,并对其含矿性进行了评价,为该地区下一步找矿方向提供了初步的设想。锆石U-Pb同位素年代测试显示闪长玢岩具有较多锆石结晶年龄段,相较于研究区出露的沙木罗组碎屑锆石年代学特征,其最新年龄段(117~126Ma)加权平均年龄为120.4Ma,可代表其结晶年龄。元素地球化学结果显示闪长玢岩具有弧岩浆的典型特征,属于高钾钙碱性和准铝质系列岩石,结合锆石微量元素等指标综合判断其属于I型花岗岩类岩石。本文综合全岩Sr-Nd-Pb同位素组成特征等分析认为,闪长玢岩形成于新生玄武质下地壳的部分熔融,岩浆源区残留相以角闪岩相为主,源区物质有少量沉积物组份的参与,侵位过程中分离结晶和地壳混染作用不明显。通过多种方法判别并结合区域构造背景,我们认为闪长玢岩成岩于班公湖-怒江特提斯洋北向俯冲板片折返的地球动力学背景。由于地处俯冲板片后端根部,改则地区闪长玢岩俯冲角度小于成岩于俯冲板片前端同时代的多龙矿集区中酸性岩浆岩,亦小于成岩于相同板片构造位置的103.5Ma的革吉闪长玢岩,暗示120.4~103.5Ma时班公湖-怒江特提斯洋北向俯冲板片仍处于持续折返阶段。由于其俯冲角度较小以及岩浆源区低氧逸度等因素导致其无法成矿。因此建议在多龙矿集区和改则县中间位置寻找可能的与俯冲背景有关的成矿靶区,但是否见矿还应考虑构造、围岩、后期保存等条件的影响。     

俯冲增生杂岩带变形特征、成因机制及与后期变形的区别

俯冲增生杂岩带是造山带重要的组成单元,它记录了从俯冲到碰撞以及碰撞后陆内的演化历史,具有重要的研究价值。由于增生楔形成过程复杂,而后期的碰撞以及陆内变形又会强烈改造俯冲期的变形,因此如何区分增生杂岩中俯冲期间和碰撞阶段的变形就非常重要,但明确的区分两者又是非常困难的工作。我国几乎所有地区发育的俯冲-增生杂岩都经历了后期强烈的改造,因而正确合理地筛分俯冲阶段和碰撞阶段的变形,在我国的造山带研究中日益突出。本文在详细介绍俯冲期间相关变形及其机制的基础上,从不同构造要素的分布、发育特征、形成环境、成因机制等方面综合对比了俯冲阶段和碰撞阶段以及之后构造变形的异同,提出了区别不同阶段变形的主要原则。相比碰撞阶段变形,俯冲阶段的变形主要集中在俯冲隧道中,以简单剪切或一般剪切为主(逆冲断层多见),底板垫托以及双冲构造是变形的重要特征,变形呈弥散性,断层和面理以及褶皱等具有优势的构造极性,但缺少区域尺度的大型褶皱;纯剪变形少见,主要发育在俯冲隧道上方的增生楔中。流体作用以及水岩反应强烈,直接控制变形行为,发育有从显微尺度到区域尺度的变形分解现象。而碰撞阶段主要是在陆上环境进行,主要变形集中在接触带以及大型断裂/剪切带附近。断层和面理的构造极性不明显,增生楔整体变形,出现区域尺度的大型褶皱;流体作用虽有,但不如俯冲阶段明显和强烈,以逆冲和走滑断层多见。然而很多指标和依据并不是某种环境下唯一的,因此在实际工作中需要综合各方面信息和要素进行判断,合理区分不同阶段的变形。     

华南晚中生代陆弧迁移与海域盆地演化

陆弧和弧前盆地是俯冲体系中具有密切联系的构造单元。中生代以来,华南受多期板块俯冲的控制,发育大规模岩浆岩带及海域广泛分布的弧前盆地。但陆域弧岩浆岩较少,海域又缺乏足够钻井,各时期陆弧的位置存在较大争议,同时,南海北部至东海一带弧前盆地也缺乏系统认识,因此,亟须新的研究思路深化对华南晚中生代俯冲体系和俯冲过程的认识。本文以前人研究为基础,对海域钻遇中生界的典型钻井进行了详细分析,系统开展了海域盆地区域构造和沉积对比,将弧前盆地发育与岛弧变迁相结合综合分析。结果表明早侏罗世—早白垩世陆弧位于南海北部—东海靠近陆域一侧,经历了早侏罗世局限陆弧、中晚侏罗世沿海陆弧带、早白垩世向海沟方向的迁移。在此过程中,华南海域弧前盆地群于中侏罗世正式形成,早白垩世发育盆缘角度不整合,粗碎屑相带向海沟方向迁移,晚白垩南海北部与东海各自进入新的构造体制,结束弧前盆地的发育。华南沿海海域中生代盆地的发育可为陆弧的展布提供重要约束,弧岩浆岩带的迁移控制了弧前盆地的演化。     

粤东地区侏罗纪代表性剖面火山岩成因：对古太平洋板块俯冲早阶段的地质响应

通常认为中国东南部大规模分布的白垩纪火成岩是古太平洋板块俯冲作用晚阶段的产物,而俯冲过程早阶段的地质响应形式尚不明确。研究针对中国东南部侏罗纪火山岩规模最大的粤东地区代表性剖面开展了年代学及岩石成因研究,锆石U-Pb年代学研究表明该地区侏罗纪火山岩断续形成于192~183 Ma（嵩灵组）、177~163 Ma（吉岭湾组）和162~156 Ma（高基坪群）。结合前人研究数据,中国东南部晚中生代火山岩表现出沿粤东—闽东—浙东南方向的年轻化趋势。锆石Lu-Hf同位素分析表明,粤东地区侏罗纪火山岩主要源于古元古代地壳基底物质的重熔,并有不同程度的亏损幔源物质贡献,从早侏罗世到晚侏罗世亏损幔源物质贡献的比例呈现出由高到低的规律性变化。粤东地区侏罗纪火山岩岩石成因的规律性变化暗示了地壳应力环境的伸展程度逐渐减弱,对应了古太平洋板块的前进式俯冲。综合分析表明,粤东地区侏罗纪火山岩是古太平洋板块俯冲早阶段的地质产物,反映古太平洋板块俯冲作用开始于早侏罗世左右。