从藏南陆-陆碰撞带深部结构构造演化探讨斑岩铜矿的成岩成矿问题

本文以INDEPTH项目对印度大陆与欧亚大陆碰撞带深部成像结果为基础,从构造演化角度探讨藏南陆-陆碰撞带冈底斯斑岩铜矿带的成矿作用问题。深部探测给出的碰撞带深部结构与侯增谦等地质学家提出的深部结构有较大的异同,如何协调起来以深化对藏南陆-陆碰撞条件下成矿作用的认识,这是本文讨论的中心。藏南碰撞带成矿实际上是在新特提斯大洋岩石圈俯冲形成的冈底斯岩浆弧成矿作用的基础上,再经过陆-陆碰撞挤压强烈改造后的再成矿。碰撞带的深部结构构造演化的特点是:(1)新特提斯大洋岩石圈板块向北连续俯冲了约120 Ma,形成的冈底斯陆缘火山岩浆弧带,这导致了陆缘带地壳增厚并含有大量的地幔岩浆流体物质(如南美安第斯成矿带那样);(2)在印度大陆与冈底斯陆缘弧接近碰撞时,在对挤中新特提斯大洋洋壳与大洋岩石圈地幔发生向上挤出与向下拆沉,并使部分洋壳残片和大洋岩石圈物质保存在中上地壳内;(3)两大陆岩石圈碰撞对接后,印度岩石圈地幔加深达70~80 km并沿地壳底部向北推进,并将加厚地壳内大量的成矿物质、钙碱性岩浆,洋壳及新生的下地壳,以及部分地幔物质从地壳底部将其围限起来,成为后期再成矿的物质基础;(4)查明了碰撞带深部壳/幔间产生了一层中间速度层(相当于MASH层),在中上地壳部位出现一层巨大的部分熔融层;(5)在碰撞挤压下冈底斯带内产生多组断裂构造,大型逆冲断裂系与背冲断裂,并引发了含矿岩浆的再活动,并在浮力(下地壳内)和挤压力作用下多次活动上升生成斑岩型铜矿床;(6)成矿后地表遭受过强烈的风化剥蚀作用,使矿床出露地表。     

昌宁-孟连结合带牛井山早古生代埃达克岩锆石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义

昌宁-孟连结合带是西南三江地区重要的古特提斯结合带,本文报道该带牛井山蛇绿混杂岩带内的早古生代英云闪长岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素、全岩地球化学特征,探讨其岩石成因,揭示早古生代(原)特提斯演化过程和恢复古地理格局。利用LA-ICP-MS对英云闪长岩进行锆石U-Pb定年,获得~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为468±2Ma(MSWD=1.4,n=22),代表岩浆岩结晶时代。对锆石进行原位微区Hf同位素分析获得锆石ε_(Hf)(t)=+1.6~+2.8。牛井山英云闪长岩具有高的SiO_2(61.6%~67.16%),Al_2O_3(15.4%~17.64%),Na_2O(2.93%~3.25%)含量,高的Na_2O/K_2O(3.9~5.4)比值。微量元素具有高Sr(469×10~(-6)~533×10~(-6)),低Yb(0.66×10~(-6)~1.22×10~(-6))和Y(8.5×10~(-6)~16.3×10~(-6)),Eu正异常(1.01~1.37)的特征。此外,在同等SiO 2条件下,还具有相对高的Mg~#和MgO(Mg~#=50~51,MgO=2.84%~3.58%)。这些特征表明英云闪长岩具有高镁埃达克岩的性质。岩石成因研究表明牛井山高镁埃达克岩很可能是俯冲洋壳加上部分大洋沉积物部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应的产物。早古生代洋壳俯冲成因的埃达克岩的发现证明昌宁-孟连特提斯洋演化历史可追溯至约468Ma。昌宁-孟连结合带早古生代岩浆作用与龙木错-双湖结合带早古生代洋壳残片的时代一致、构造属性相似,我们认为昌宁-孟连结合带与木错-双湖结合带可对比,它们代表了一个统一的古生代特提斯大洋残余。     

柴北缘布赫特山一带达肯大坂岩群变质岩变形特征、地球化学特征及地质意义

古元古代达肯大坂岩群为柴北缘构造带的变质结晶基底,是柴北缘造山带的重要组成部分。前人在德令哈以西的鱼卡河—锡铁山—沙柳河一带和大柴旦等地对达肯大坂岩群做了较深入的研究,但对于柴北缘东段的研究还相对薄弱,缺乏东西段的对比研究。通过对布赫特山一带达肯大坂岩群中片麻岩和斜长角闪片岩的岩石学、岩石地球化学、年代学研究和区域对比,认为研究区的岩性、矿物组合、变质程度与德令哈以西鱼卡河—锡铁山—沙柳河一带达肯大坂岩群具有较高的相似性。布赫特山一带达肯大坂岩群主要为一套碎屑岩夹火山岩的岩石组合,变形强烈,其形成环境为岛弧与活动性陆缘的过渡环境,且岩浆来源为壳幔混染。由采集的2件Sm-Nd同位素样品得到了2组等时线年龄分别为2085±14Ma和2027±19Ma。由此可知达肯大坂岩群为古元古代柴北缘地区的变质结晶基底,是柴北缘古元古代造山带的重要组成部分。     

南海西北次海盆及其邻区的地热流特征与研究

西北次海盆是南海海盆的一个重要构造单元,揭示西北次海盆的地热流特征对于整体认识南海海盆热状态和热结构至关重要.沿着OBS2006-1地震剖面采集的一批实测地热流数据显示,该热流探测剖面横穿南海北部陆坡、西北次海盆、中沙隆起、东部次海盆4个构造单元,结合地震解释剖面等资料对西北次海盆进行地热流特征分析及研究.结果表明:西北次海盆的平均热流密度值为104.5±9.9 mW/m2,与中沙隆起相邻的东部次海盆北部的平均热流密度值为97±2.5 mW/m2,热流密度值的空间变化与地幔埋深起伏相对应,并受地幔热源所控制;通过研究热流异常点,发现水深相近的相邻站位之间的海底表层沉积物温度差异是判别测站受海底地下水热循环影响程度和类型的依据之一;用最新海洋地热流探测成果,结合区域地质与地球物理资料,推测西北次海盆形成演化时代与西南次海盆相近,只是它的生命史比较短暂.      

内蒙古巴林右旗晚二叠世埃达克质火山岩特征及其地质意义

内蒙古东南部巴林右旗地区发育晚二叠世埃达克质火山岩,岩石组合为安山岩、粗安岩、英安岩及辉石安山岩,其LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为256.7±2.7Ma,指示其形成于晚二叠世。地球化学特征显示,该套火山岩属准铝质-弱铝质中钾钙碱性岩石系列,具富Si(SiO_256%)、高Al(Al_2O_315%)、富Na、贫K、高Sr、低Yb和Y等特征,Na_2O/K_2O值为2.33~3.90,Mg~#值为35.3~60.8;稀土元素总量为96.69×10~(-6)~192.4×10~(-6)、轻重稀土元素分馏较明显((La/Yb)_N值为6.27~13.82),具正的Eu(δEu=1~1.67)异常,在原始地幔标准化蛛网图中,富集大离子亲石元素Rb、Ba、U,亏损高场强元素Nb、Ta,为O型(大洋型)埃达克质火山岩地球化学特征。综合区域资料,巴林右旗埃达克质火山岩是残留在地幔中的古亚洲洋残余洋壳部分熔融并受到地幔橄榄岩混染形成的,暗示晚二叠世存在古亚洲洋向华北板块俯冲消亡事件。     

西藏冈底斯带昂仁县差绒—丁欧复式花岗岩的成因：锆石U-Pb年代学及地球化学制约

西藏冈底斯带昂仁县措迈乡差绒—丁欧复式花岗岩岩石类型为石英闪长岩、黑云二长花岗岩和二长花岗岩,各侵入体之间为突变接触关系,闪长岩U- Pb同位素年龄为155.4±2.7Ma;黑云二长花岗岩U- Pb同位素年龄为152.0±13Ma、153.96±0.92Ma,时代均为晚侏罗世。岩石地球化学显示三者均为高钾钙碱性系列岩石,石英闪长岩为弱铝质―准铝质;黑云二长花岗岩和二长花岗岩则为准铝质—过铝质。黑云二长花岗岩和二长花岗岩相比石英闪长岩表现为富硅、富碱、贫Ca、Ti、Mg,轻稀土元素更富集,轻稀土分馏程度更高,分异更加明显的特点,微量元素二长花岗岩Ba、Sr、P、Ti亏损最为明显,黑云二长花岗岩的Rb、Th、K富集最为明显,石英闪长岩相比黑云二长花岗岩和二长花岗岩的Rb/Sr（0.18~0.46）、Rb/Ba值（0.13~0.26）最低,指示其分异演化程度较低。差绒—丁欧花岗岩应是同时代不同期次侵入的复式岩体,早期为I型的石英闪长岩和黑云二长花岗岩,晚期为S型二长花岗岩,该复式岩体并非产出于单一的俯冲环境,二长花岗岩可能为弧陆碰撞时的产物。     

平面点集凸壳的一种快速算法

提出一种计算平面点集凸壳的快速算法———八方向极值快速凸壳算法。该算法首先对平面点集进行一次扫描,从而快速查找到东、南、西、北、东南、西南、东北、西北8个方向上的极值点,构造出一个更接近凸壳的初始凸壳,从而在后续的点集扫描中可以排除更多的内点,使该算法计算效率更高。该算法的空间复杂度为O(N);其时间复杂度虽然无法突破最坏情况下O(NlogN)的理论下限,但其期望时间复杂度已达到线性水平,并且可以容易地扩展到三维和高维空间。     

藏北高原地壳及上地幔导电性结构——超宽频带大地电磁测深研究结果

为了研究西藏中、北部壳、幔导电性结构,讨论高原中、北部岩石圈热状态,1998年和1999年（INDEPTH（Ⅲ） MT）在西藏中、北部完成了德庆—龙尾错（500线）和那曲—格尔木（600线）超宽频带大地电磁深探测剖面的研究.研究结果表明,西藏中、北部以昆仑山断裂为界,其南北壳、幔电性结构有很大差异.昆仑山断裂以北地壳和上地幔为高阻区.而昆仑山以南,地壳和上地幔的导电性有明显的分层结构：地壳上部以不连续的高阻体为主,夹有局部低阻异常体,沿南北方向上地壳的电性结构复杂,具有不连续、分块的特点;但中、下地壳为大范围的高导异常区,区内发育有大规模、不相连续、产状各异的高导体,其电阻率均小于4Ωm;在班公—怒江和金沙江缝合带之下,壳内高导体都具有向上地幔延伸的趋势,存在连通壳、幔的低阻通道.根据西藏高原中、北部壳、幔电性结构的研究推断：如同藏南一样,这里也普遍存在部分熔融体和热流体,它们的成因主要与班公—怒江和金沙江缝合带的壳-幔热交换、热活动有关,这是两期形成的壳-幔热交换通道.其中,班公—怒江缝合带的壳-幔热交换通道形成时间比金沙江缝合带早.因此,研究区壳、幔的热活动是从南边和西边开始,向北、向东扩展,导致现今西藏中、北部地壳和上地幔的热流分布由西向东、由南向北增大.     

青藏高原东部壳幔速度结构和地幔变形场的研究

在青藏高原东部地球动力学问题中,笔者在文中主要考虑与地壳上地幔速度结构和地幔变形场有关的问题,它涉及当前流行的下地壳流动模型和壳-幔的耦合-解耦模型。在2000年完成的穿过川西高原和四川盆地的深地震测深剖面,揭示了川西高原的地壳结构具有地壳增厚(主要是下地壳增厚)、地壳平均速度低等特点,显示地壳的缩短与增厚的碰撞变形特征。根据川西高原上设置各爆炸点的记录截面图共同呈现PmP(莫霍界面反射波)弱能量的特点,推断在川西高原的下地壳介质具有强衰减(Qp=100～300)的性质,支持存在下地壳流动的模型。青藏高原东部和川滇西部地区的上地幔各向异性(SKS波快波偏振方向和快慢波延迟时间)的初步结果表明,这两个地区的壳-幔变形特征是不同的,尽管它们在地理位置上属于同一个板块碰撞带。在青藏高原内部的壳幔变形属于垂直连贯变形,它以缩短为主,而高原外部的地壳(或岩石圈)则相对于其下方地幔运动。在高原内部和外部之间存在一个重要的地幔变形过渡带。然而,高原内部的垂直连贯变形与高原内部存在大范围下地壳流动的模型不一致。笔者在该地区开展了近两年的宽频带流动地震观测,试图从地震记录中确定过渡带的位置和探讨它的流变性质。文中扼要回顾已经取得的结果,并介绍正在进行的研究。     

考虑土-结构相互作用双层柱面网壳在多点输入下的地震反应分析

目前对于网壳结构的地震反应研究大部分仍然采用一致输入,特别是没有考虑土-结构相互作用对网壳结构的影响。本文通过对大型有限元分析软件MSC.Nastran的二次开发,用等效线性化方法考虑土体的非线性,对土体采用三维实体单元建模,并对土体在基岩面上采用地震动的多点输入,计算分析了大跨度双层柱面网壳的动力反应,并且与一致地震动输入下网壳结构的地震反应进行了对比,考察了两者之间的差异,深入分析了考虑土-结构相互作用下,双层柱面网壳结构在多点输入和一致输入下的地震反应规律,并得出了一些重要结论。