新疆乌鲁木齐东部早二叠世枕状玄武岩火山岩系的发现及大地构造意义

新疆乌鲁木齐东部野生动物园附近的下二叠统下部发育了一套以枕状玄武岩为代表的火山岩系。该玄武岩在公路上发育有两层,上部一层较厚,可达7～8m,下部一层2～3m。岩枕近圆形、肾状、枕状、条带状或蠕虫状等,多呈顶突底凹。岩枕长轴平行排列,长轴基本顺层面分布;有的岩枕中含大量海百合茎、珊瑚及腕足等生物化石。在TAS图中大部分样品位于玄武粗安岩,而在K_2O-SiO_2图上主要落在低K拉斑玄武岩区间。MnOTiO_2-P_2O_5图解显示以岛弧为主,常量元素的特征总体上更接近岛弧玄武岩。在Hf/3-Th-Ta图解上也以岛弧为主;在Zr/4-2Nb-Y图解显示以火山弧为主,常量元素的特点总体上更接近岛弧玄武岩。微量元素原始地幔标准化蛛网图表明为同源岩浆产物,具高度相似的演化过程,多种微量元素判别图揭示岛弧-弧后盆地环境;稀土总量明显较低,在稀土元素球粒陨石标准化图解上,其稀土分布曲线一致性较好,呈轻稀土富集右倾型,Eu为负异常,揭示了乌东玄武岩岩浆有一定分异。稀土元素配分曲线与弧后盆地玄武岩(BABB)具有很好的一致性。U-Pb和谐年龄为283±8Ma,结合地层及古生物资料推测乌东玄武岩喷发的时间为早二叠世早期。乌东枕状玄武岩-灰岩之下有一套(磨拉石)底砾岩,初定为石炭-二叠系的界限。底砾岩之下为下石炭统的中厚层灰岩,具有明显的喀斯特化,为不整合接触,揭示在两者之间发生了造山作用。通过对新疆乌东早二叠世早期的枕状玄武岩的地质特征、地球化学特征、形成环境和时代的研究,表明乌东一带早二叠世主要为一个岛弧和弧后盆地环境,进一步揭示了北天山北缘石炭-二叠世碰撞闭合造山之后又发生了松弛扩张形成了弧后盆地,海水再度大规模入侵。最终的闭合碰撞造山的时间最早可能在晚二叠世。由于乌东枕状玄武岩在喷出地表后受到了生物化石和陆源碎屑的污染,再加上侵入过程中地壳的污染,使其具有非常复杂的地球化学特点和多解性。乌东玄武岩的研究对于了解博格达山、甚至天山中段在晚古生代的构造沉积演化及造山作用具有重要意义,同时对准噶尔盆地、吐哈盆地及三塘湖盆地油气资源的形成与分布具有重要意义。     

藏北羌塘南部埃迪卡拉系达布热组的建立及其地质意义

羌塘位于青藏高原腹地,构造上处于冈瓦纳大陆北缘。因其特殊的构造位置,羌塘地体的起源及构造演化对于探讨青藏高原的早期形成演化、冈瓦纳大陆裂解,以及特提斯洋演化等关键科学问题至关重要。最近,在羌塘南部达布热地区发现一套碎屑岩夹玄武岩的岩石组合,碎屑岩具有低成分成熟度的特点,虽然岩石发生了低绿片岩相变质,但仍然保留了原岩类复理石沉积的特点。根据碎屑锆石定年结果,该套地层中碎屑锆石的最年轻年龄为550Ma左右。此外,该套地层中玄武岩夹层的测年结果表明,该套地层形成于埃迪卡拉纪(约550Ma)。结合地层剖面及区域地层对比,建立了埃迪卡拉纪达布热组。达布热组是羌塘地区首次发现的埃迪卡拉纪地层,该组地层的建立为探讨冈瓦纳大陆北缘构造演化提供了重要线索。     

华夏陆块钠质高镁玄武岩地球化学特征及地质意义

赣州盆地位于钦杭(钦州—杭州)结合带南侧华夏陆块西部,由晚白垩世早期红色碎屑沉积岩系组成,其底部夹有一套玄武岩,全岩Si O_2含量为46.50%~48.13%,具有钠质高镁特征(Mg O=15.47%~18.24%,Mg~#=74~77,K_2O/Na_2O=0.22~0.39)。稀土元素配分型式表现出轻稀土富集右倾,没有明显的Eu异常的特点,表明岩浆没有明显的斜长石分离结晶作用;微量元素上富集大离子亲石元素,高场强元素特别是Ta、Nb、Ti亏损不明显,Cr、Ni的含量分别为235×10~(-6)~617×10~(-6)、157×10~(-6)~493×10~(-6),与原生岩浆的Cr、Ni含量接近,Ba/Nb值(13.51~23.18)和La/Nb值(0.82~1.03)表明源区有富集地幔组分;Sr—Nd—Pb—O同位素显示出源区性质具有EMⅡ型富集地幔特征。岩石学和地球化学特征表明,玄武岩具有原生岩浆性质,是富集地幔部分熔融的产物。同时为中生代华夏陆块EMⅡ型岩石圈地幔提供了准确的证据。由赣州盆地晚白垩世构造背景和构造环境判别图解可知,本区玄武岩形成于板内拉张环境,可能与古太平洋俯冲条件的转变有关。     

塔里木溢流玄武岩火山通道的三维结构及其热成因气体释放

塔里木上奥陶统-志留系沉积地层中广泛发育早二叠世溢流玄武岩的火山通道相岩床-岩墙网络。三维地震数据解释结果显示,这些火山通道以平行围岩地层的岩床和斜切围岩地层的"碟状岩床"为主要特征。在玄武岩喷发过程中,火山通道岩浆的热量可以导致沉积围岩发生热接触变质并将沉积围岩中的有机质转化为"热成因气体"。在塔北英买2井区火山通道烘烤沉积围岩模型基础上,利用有限元热模拟方法确定了该区早二叠世玄武岩喷发时火山通道热烘烤影响范围随时间的变化。基于沉积围岩有机质丰度估算,该区热烘烤成因甲烷释放量可达11.3Gt(即113亿吨)。如果整个塔里木溢流玄武岩省具有与英买2地区相同的释放强度,则塔里木溢流玄武岩省活动期间释放的甲烷总量可达7062.5Gt,必然导致非常显著的环境效应。同时,玄武岩火山通道岩浆引起的热接触变质作用对已存在的油藏具有明显的破坏作用,塔里木盆地古生界总量约8~10Gt的油藏破坏和大量沥青的形成可能与此有关。     

吉林东部敦(化)—密(山)断裂带内碱性粗面岩同位素年代学、岩石化学及地质意义

吉林敦化—密山断裂带北段琵河口—黄泥河镇之间新发现有多处的霓辉粗面岩,岩石以普遍富含碱性矿物霓辉石为特点,均呈整合接触覆盖于船底山期碱性玄武岩之上,具高位喷发、低位充填特点,全岩K--Ar年龄测定结果 (25. 64±0. 53 Ma、27. 36±0. 45 Ma、28. 45±0. 56 Ma、28. 55±0. 43Ma、28. 63±0. 45 Ma、28. 65±0. 61 Ma)属渐新世。地球化学数据显示,霓辉粗面岩SiO_2质量分数均值为59. 05%,富碱、高钾,亏损大离子亲石元素(Sr、Ba、V、Cr),富集高场强元素(Nb、Ta、Hf、Zr)和轻稀土元素(LREE),∑REE含量很高,具有右倾型稀土分配型式,显示明显Eu负异常。研究表明,霓辉粗面岩是由碱性玄武质岩浆经强烈分离结晶作用形成的,揭示该区渐新世处于一种强烈的拉张环境,幔源岩浆经历了由碱性玄武岩-碱性粗面岩的演化过程。     

玄武岩柱状节理六边形结构形成机制探讨

玄武岩柱状节理往往呈现完美的六边形石柱,这种现象引起了人们的广泛关注和好奇,但是对于其形成机理尚无合理的解释。本文通过对冷却过程中的玄武岩进行受力分析,提出当岩石（浆）冷凝收缩的凝聚力达到其抗张强度时,岩石（浆）内部发生潜在破裂和微形变;当潜在破裂面形成后,因岩石的泊松效应,微小潜在破裂面处的应力状态发生重整,形成新的潜在破裂面;当新的潜在破裂面处的剪应力等于岩石抗张强度时,岩石（浆）发生剪切破裂,形成如今所见的柱状节理。根据前人相关岩石实验数据,推算得到玄武岩相应温度下的内摩擦角、黏聚力、抗张强度和泊松比,采用应力莫尔圆方法进行数值计算,获得玄武岩在冷却到800 ℃左右时发生破裂,六棱柱形柱状节理开始形成,内角约119.1°。进一步分析认为,岩石的黏聚力、石英含量等因素可能控制着柱状节理的发育和形状。     

地质工作在区域协调发展中的作用——2021京津冀地质生态环境协同发展高峰论坛报告

很高兴能来参加这次"院士讲地质——2021 京津冀地质生态环境协同发展高峰论坛",今天主要给大家讲一讲地质工作在区域协调发展中的作用.在京津冀的发展中,地质工作是相当重要的,将发挥重大的作用.     

利用地幔中Nb和Ta的含量制约地球初始岩浆洋的成分

球粒陨石常用来代表未分异的原始地球的组成成分。但是,Nb、Ta作为难熔亲石元素,在各硅酸盐地球储库中(地壳、洋中脊玄武岩、亏损的洋中脊玄武岩地幔等)的Nb/Ta值却显著低于球粒陨石的Nb/Ta值(<19.9)。这可能指示在下地幔深部有未被发现的高Nb/Ta源区,或者Nb在核、幔分异时进入地核。目前学界对"Nb悖论"成因仍存在很大争议。     

新特提斯洋的打开时间和机制:雅江缝合带混杂岩的约束

新特提斯洋的长期演化至最终闭合是地球中生代以来最重要的地质事件之一,但目前对该大洋的完整演化历史尚缺乏有效约束,特别是大洋的打开时间存在二叠纪和三叠纪的主要争议,大洋的打开机制是否存在地幔柱效应.本文聚焦西藏南部雅鲁藏布江缝合带的混杂岩,通过厘定混杂岩中的基性岩岩块的形成时代和成因,约束雅江新特提斯洋的打开时间和潜在动力机制.野外地质特征指示雅江混杂岩具有分段性,即西段(仲巴以西)和东段(桑桑-仁布)为大洋板块地层岩石组合,代表新特提斯洋俯冲在亚洲大陆南缘形成的增生杂岩;中段(仲巴-萨嘎东)普遍具有泥砂质成分,为构造混杂至亚洲大陆南缘的特提斯喜马拉雅地层.根据本文地球化学研究和前人资料,雅江混杂岩中的基性岩岩块普遍具有洋岛玄武岩型地球化学特征,形成时代包括晚二叠世-中三叠世、中-晚侏罗世、早白垩世三期.本文在西段仲巴混杂岩中厘定了约253Ma的洋岛型玄武岩岩块,为目前雅江缝合带报道的与新特提斯洋演化相关的最古老洋岛型基性岩.地球化学特征指示,该玄武岩不同于典型的大洋板块内部洋岛玄武岩,可能形成于大陆岩石圈张裂至海底扩张初期.根据板块离散-汇聚耦合体系运行原理,结合前人报道的中三叠世早期...     

马里亚纳海槽扩张轴(中心)玄武岩铂族元素特征

马里亚纳海槽扩张轴中心玄武岩铂族元素(PGE)总量变化范围为0.418×10-9~1.022×10-9,其原始地幔标准化配分模式呈正倾斜型,表现出PPGE(包括Pt,Pd,Rh)和金的相对富集.与其他幔源岩石相比,该区玄武岩PGE总量较低,(Pd/Ir)N,(Pd/Pt)N,(Pd/Ru)N变化较大,表现出铂、铱的相对亏损和明显的铂负异常(Pt/Pt*=0.01~0.15).PGE的分布特征一方面反映了该区地幔熔融度不高,另一方面,大离子亲石元素LILE(铷、锶、钾等)、铅和轻稀土LREE略富集,暗示扩张中心之下的软流圈地幔源受到了岛弧地幔的混染.上述特征反映了马里亚纳海槽玄武岩是MORB型与岛弧型地幔源不同程度混合后部分融熔的产物.