东南沿海地区新生代火山作用和地幔柱

通过本文的研究表明 ,东南沿海地区从沿海→内陆 (牛头山→闽清→明溪 )新生代玄武岩的年龄逐渐变小 ,具有火山链的特征 ;微量元素和 Sr- Nd同位素特征与洋岛玄武岩 (OIB)类似 ;上地幔具有过热状态和扰动的热结构 ;地球物理具有低的 Vs 异常及提供了在该区下面具有地幔柱的 CT模式 ;火山岩具有较高的 3He/4He同位素比值 ,因此提出了研究区下面存在地幔柱。进一步根据火山岩的热动力学参数 ,从沿海→内陆 ,随火山岩年龄变小 ,火山岩的碱性程度逐渐增加 ,岩浆起源的深度逐渐变深 ,局部熔融程度逐渐变小等特征 ,提出了地幔柱的形成是由太平洋板块俯冲诱发 ,地幔柱位于俯冲带上面 ,南海的扩张和新生代火山岩的形成是地幔柱作用的结果 ,并提出地幔柱成因演化模式。     

东秦岭商丹带北侧新元古代埃达克质花岗岩及其地质意义

东秦岭商丹构造带北侧的商南花岗岩体和吊庄花岗岩体属于钙碱性系列,具有岛弧花岗岩特征。这些岩石富Na2O(3.54％～5.52％)、贫K2O(0.75％～3.46％)、Na2O/K2O比值为1.09～6.16,SiO2含量＞56％(61.84％～74.57％),Al2O3含量变化于13.41％～19.01％,多数≥15％,MgO含量均小于3％(0.65％～2.41％),Mg#为43.87～66.12,低Y(＜18×10-6, 为1.90×10-6～18.4×10-6)和Yb(＜1.9×10-6为0.27×10-6～2.27×10-6),Sr含量高(350×10-6～830×10-6),多数大于400×10-6,Sr/Y比值在25.29～216.71之间,大于20～40;LREE富集,HREE亏损,多数La/Yb比值＞20(47.60～110.93),(La/Yb)N＞20(32.09～99.13),不显Eu异常或有弱的Eu正异常,大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、Sr)相对富集,高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)相对亏损。同位素组成表明,花岗岩体具有相对低的143Nd/144Nd比值(0.512127～0.512134),与商南松树沟蛇绿岩的143Nd/144Nd比值(0.512651～0.512917)比较接近,εNd(t)为正值(+1.23～+2.51),暗示源岩以N-MORB为主。这些地球化学特征与洋壳俯冲MORB的部分熔融形成的埃达克质岩相似,表明这些晋宁期的花岗岩类可能属于埃达克质岩。研究表明,商丹地区埃达克质花岗岩类与新元古代沿商丹带-线曾发育有一个以松树沟蛇绿岩和黑河玄武岩为代表的古洋盆(古秦岭洋)向北发生俯冲消减作用有关,造成古洋壳俯冲板片MORB岩石部分熔融而形成。     

埃达克质岩与成矿:困惑与探索

根据起源于下地壳的中酸性岩浆岩的成分变化,可以约束其源区深度以及地壳最小厚度,为大陆板内成矿作用的深部过程研究提供重要信息。全球范围内,许多世界级斑岩铜矿和浅成热液矿化系统与同期的埃达克质岩存在密切的时空与成因联系,在国内主要成矿区带也识别出与金属成矿作用有关的埃达克(质)岩。与俯冲过程无关的埃达克质岩的识别,使我们有可能结合其他地质证据构建完全不同于Sillitoe(1972)B型俯冲环境的斑岩铜矿成矿模式的大陆板内斑岩(夕卡岩)型金属矿床成矿模式。对于规模巨大、矿质主要源自地幔的热液矿床的形成,埃达克(质)岩可能是必要条件,但不是充分条件。埃达克(质)岩的成矿潜力通过地幔物质加入而获取,埃达克(质)岩的成矿专属性由上地幔成矿元素分布特征决定。与俯冲有关的埃达克质岩浆之所以有利于成矿,重要的原因是存在大量来自俯冲板片的高压、高温流体以及俯冲板片熔融形成高氧逸度(fO2)的熔体,但产出在大陆板内背景、与俯冲无关的埃达克(质)岩的成矿机制还不清楚。根据现代资源勘查理念,结合综合地质信息分析,埃达克质岩具有实际找矿意义。     

大陆动力学数值模拟:问题、进展与展望

大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围绕大陆形成和演化过程的四个关键科学问题进行总结和探讨。(1)大陆起源与早期地球动力学演化。现今观测到的最早的大陆地壳岩石来自冥古宙,说明地球早期就已经开始大陆地壳的形成;关于当时的构造体制,存在多种不同的模式及其过渡和转换(岩浆洋、热管、滞盖等),该问题的约束甚少,是一个地球动力学的前沿科学问题。(2)大陆岩石圈的稳定性与破坏。大陆岩石圈形成之后经历几十亿年尺度的长时间演化,有些克拉通可以保持大致的稳定性直至现今,而有的克拉通却在显生宙期间经历显著的改造和破坏,无论其稳定存在还是改造破坏,都是值得深入探讨的科学问题。(3)大陆深俯冲与极限折返。超高压岩石折返代表了地球表层物质由浅入深而又由深及浅的物质循环,系统的观测和模拟对该过程和机制已有比较清晰的理解;而近年来观测到的200～350 km的超深折返岩石又提出新的挑战,其模式和机制有待进一步探索。(4)大陆碰撞造山差异...     

不同类型俯冲带地震水平向地震动阻尼修正系数对比研究

基于日本KiK-Net、K-Net地震台网和太平洋地震工程中心（PEER）的14 713条地震动记录,比较了俯冲带地区浅壳上地幔地震、板内地震和板间地震的水平向地震动加速度反应谱阻尼修正系数（DMF）和位移反应谱阻尼修正系数（DMF）的差异,并进行了5%置信水平下的假设检验,探究了俯冲带地区不同地震类型对DMF的影响。结果显示:在大多数谱周期,不同地震类型的DMF存在统计意义上的显著差异;在低阻尼比中短周期时,加速度谱DMF和位移谱DMF基本相同;在高阻尼比长周期时,不同地震类型的加速度谱DMF差异大于位移谱DMF差异。研究表明:俯冲带地震水平向地震动DMF需要考虑不同地震类型的影响。     

不同类型俯冲带地震竖向地震动阻尼修正系数对比研究

俯冲带地区竖向地震动的阻尼修正系数在工程结构抗震设计中起着重要作用。由于俯冲带地区的板块构造复杂,俯冲带地区的地震可划分为浅壳上地幔地震、板内地震和板间地震3种类型。为研究不同类型俯冲带地震的竖向地震动阻尼修正系数间是否具有显著差异而需要分别建立不同的阻尼修正系数模型,采用日本俯冲带地区的地震动数据,通过假设检验和构造差异指标的方式对不同类型地震的竖向加速度和位移反应谱的阻尼修正系数进行两两比较。结果显示:不同地震类型的竖向地震动阻尼修正系数在众多谱周期上存在统计意义和工程实际意义上的显著差异。该研究表明:研究俯冲带地区竖向地震动阻尼修正系数时需要考虑地震类型的影响。     

南阿尔金-柴北缘高压-超高压变质带研究进展、问题及挑战

南阿尔金—柴北缘高压-超高压(HP/UHP)变质带为近10年来所新厘定,它分布在青藏高原北缘,延伸近1000km,被阿尔金断裂分成南阿尔金和柴北缘两部分,以含少量榴辉岩、石榴橄榄岩和含柯石英的片麻岩为特征。根据野外地质观察、岩石组合分析及其岩石学特征,可把南阿尔金—柴北缘HP/UHP变质带划分为6个HP/UHP变质单元,从西向东分别是:江尕勒萨依榴辉岩-片麻岩单元(JSU);巴什瓦克石榴橄榄岩-高压麻粒岩单元(BWU);鱼卡—落凤坡榴辉岩-片麻岩(片岩)单元(YLU);绿粱山石榴橄榄岩-高压麻粒岩单元(LLU);锡铁山榴辉岩-片麻岩单元(XTU);都兰榴辉岩-片麻岩单元(DLU)。研究显示,6个HP/UHP变质单元在岩石组合、形成的温度压力条件及变质演化历史等方面存在明显差异;榴辉岩相变质时代变化在420～500Ma之间,可能反映了早古生代沿南阿尔金—柴北缘HP/UHP变质带的多阶段或穿时性的俯冲作用。     

Deep slab subduction and dehydration and their geodynamic consequences: Evidence from seismology and mineral physics

We present new pieces of evidence from seismology and mineral physics for the existence of low-velocity zones in the deep part of the upper mantle wedge and the mantle transition zone that are caused by fluids from the deep subduction and deep dehydration of the Pacific and Philippine Sea slabs under western Pacific and East Asia. The Pacific slab is subducting beneath the Japan Islands and Japan Sea with intermediate-depth and deep earthquakes down to 600 km depth under the East Asia margin, and the slab becomes stagnant in the mantle transition zone under East China. The western edge of the stagnant Pacific slab is roughly coincident with the NE–SW Daxing'Anling-Taihangshan gravity lineament located west of Beijing, approximately 2000 km away from the Japan Trench. The upper mantle above the stagnant slab under East Asia forms a big mantle wedge (BMW). Corner flow in the BMW and deep slab dehydration may have caused asthenospheric upwelling, lithospheric thinning, continental rift systems, and intraplate volcanism in Northeast Asia. The Philippine Sea slab has subducted down to the mantle transition zone depth under Western Japan and Ryukyu back-arc, though the seismicity within the slab occurs only down to 200–300 km depths. Combining with the corner flow in the mantle wedge, deep dehydration of the subducting Pacific slab has affected the morphology of the subducting Philippine Sea slab and its seismicity under Southwest Japan. Slow anomalies are also found in the mantle under the subducting Pacific slab, which may represent small mantle plumes, or hot upwelling associated with the deep slab subduction. Slab dehydration may also take place after a continental plate subducts into the mantle.     

成矿流体研究新进展及研究动态

本文论述80年代以来流体研究取得的进展及未来的研究动态展望,主要进展表现在构造作用中的地质流体,地壳变形过程中质量和能量的传递;岩浆房附近的孔隙流体压强;水热体系中侵入体空隙渗透性的演化和类型,区域变质作用中的流体动力学,表面水深循环进入到水热变质带和熔融区的氢、氧同位素制约条件,与区域变质作用、地壳深熔作用有关的水热体系,地壳水力学的时间尺度,造山带中的流体作用,消减带的流体作用,二氧化碳的脱气作用。近十年来及未来的研究热点主要表现在将流体的形成和演化与造山作用、构造变形、剪切作用、板块俯冲、壳幔对流等联系起来,俯冲带中的流体、剪切带中的流体、盆地卤水、海底热泉、大陆热泉、成矿流体油气形成及运移、地壳流体与地震火山活动等,对地质流体的成因、特征及其地质作用过程有了更深刻的理解。     

中国东部深源包体和新生代辉石地温的研究

中国东部新生代宏玄武岩广泛发育,它们在时间和空间上表现为明显的分带。在新生代玄武岩中赋存着丰富的地幔碎裂－二辉橄榄岩包体和高压巨晶,为研究上地幔组成和岩浆演化提供大量信息。人选必其他研究者的资料,从岩石学,矿物学,地球化学及热力学的观点,对中国东部新生代玄武岩中赋存的深源包体和新生代辉石地温进行探讨。