中国边缘海域及其邻区的岩石层结构与构造分析

利用中国边缘海域近年的地震层析成像结果,根据速度异常和各向异性分析东海、黄海和南海北部的岩石层结构和构造,讨论中朝块体和扬子块体在黄海内部的拼合边界(黄海东部断裂带)、东海陆架盆地上地幔异常与岩石层形成演化、南海北部地壳底部高速层的成因及地幔活动等问题。分析表明,黄海东部与朝鲜半岛之间存在一个深部构造界限(大致对应于黄海东部断裂带),分界两侧Pn波速度各向异性存在明显差异,反映不同构造应力和断裂剪切运动作用下的岩石层地幔变形特征。东海陆架下方的低速异常揭示了张裂盆地形成时期的地幔活动痕迹,表明中、新生代期间发生过地幔上涌并造成岩石层减薄,菲律宾海板块向西俯冲引发的地幔活动对东海陆架岩石层的形成、演化产生明显的影响。南海北部岩石层厚度较大并且温度相对偏低,地幔异常仅限于局部地区,估计南海北部大陆边缘的地壳底部高速层形成于张裂发生之前,或者是地壳形成时期壳幔分异时的产物。南海中央海盆的扩张不仅导致地壳拉张,软流层物质上涌,而且也造成岩石层地幔减薄甚至缺失。     

新疆北部幔源岩浆矿床的类型、时空分布及成矿谱系

新疆北部与幔源岩浆有关的矿床种类齐全,成矿环境复杂,时代和类型繁多,在中国乃至世界颇具特色。主要矿床类型包括铬铁矿矿床、钒钛磁铁矿矿床、铜镍硫化物矿床、铂族元素(PGE)矿床、铜镍-钒钛铁复合型矿床、含钴磁铁矿矿床、玄武岩自然铜矿床、热液型钴-多金属矿床,以及非金属矿床等。按照含矿地质体的类型,可分为6种类型:蛇绿岩型、层状杂岩型、小侵入体型、阿拉斯加型、浅成岩型和喷出岩型。这些幔源岩浆矿床可划分为3个成岩成矿系列:铜镍系列、钛铁系列和铬铁系列。钛铁系列以碱性层状岩体型钒钛磁铁矿、铁磷矿为代表,岩石具有明显的富Fe特征,属于碱性富铁质的高钛玄武岩系列;铜镍系列以小侵入体型铜镍矿、阿拉斯加型铜镍-PGE矿为代表,岩石属于铁质的拉斑玄武岩-钙碱性系列;铬铁系列主要为蛇绿岩型铬铁矿,岩石具富Mg贫Fe特征,属于镁质系列。3个系列的岩浆都具有亏损地幔源特征,可能都与地幔柱活动有关;岩浆源区富含相应的成矿元素,是形成3个系列矿床相应成矿地质体的主要条件。3个系列矿床的成矿机制可分为深部熔离/岩浆分异、就地分凝、矿浆贯入、岩浆热液等过程。根据各系列矿床之间存在的紧密联系,建立了与幔源岩浆作用有关的3个系列矿床综合模式: 亏损地幔部分熔融产生的幔源岩浆在上升过程中发生熔离/分异,分离为3个系列,由于外部物质加入在地壳深部发生分异和熔离,在不同深度富集形成铬铁矿、钒钛磁铁矿和铜镍硫化物矿床,临近地表时流体富集和分离成含矿流体,分别形成浅成岩型磁铁矿和喷出岩型自然铜矿。新疆北部各类幔源岩浆矿床从早到晚主要产于3期构造阶段/构造类型: 大陆裂解期、板块俯冲期、碰撞/后碰撞造山期(又分3个阶段: 碰撞后伸展阶段、幔柱叠加造山阶段、后碰撞结束阶段)。     

勉略缝合带三岔子辉绿岩墙锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成——古特提斯洋壳俯冲的年代学证据

为了弄清楚勉略构造带中三岔子岛弧火山岩的形成时代及源区特征,对南秦岭勉略缝合带三岔子岛弧蛇绿混杂岩中的辉绿岩墙样品进行了锆石U—PB年代学、锆石Hf同位素组成及微量元素组成研究。结果表明,三岔子辉绿岩中的锆石主要包括2个年龄区间：有8颗锆石记录古生代年龄信息,其n（205Pb）／n（238u）年龄为264～487Ma,Ⅷ（Th）／w（U）为0．4～0．8,其中有6颗锆石的N（176Hf）／N（177Hf）初始值为0．281934～0．282292,埘应的EHf（f）值为9．4～-16．4,为典型的壳源岩浆锆石,另外2个测点（BQG-014,BQG-021）的N（176Hf）/N（177Hf）为0．282722～0．282798,对应的εHf（f）值为4．5～6．3,为典型的幔源岩浆锆石;有15颗锆石记录厂元古代-太古代的年龄信息,N（207Pb）/N（206Pb）年龄主要为1713～2559Ma,N（176Hf）／N（177Hf）初始值为0．281288～0．282263,对应的εHf（t）值为-1．3～8．7,绝大部分锆石的εHf（t）值大于2,显示出幔源岩浆锆行的特征。根据锆石Hf同位素组成,BQG-014和BQG-021样品为典型的幔源岩浆锆石,因此,其形成年龄（264～295Ma）应代表了勉略洋消减过程中一次重要的大陆弧岩浆作用时间。     

平南幔源包体中橄榄石的显微构造研究及其意义

平南玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩包体的平衡温度为930~980℃, 平衡深度为59~74km, 包体中橄榄石的扭折带滑移系多为(010) [100], 但也有(001) [100]的滑移系类型; 斜方辉石的滑移系为(100) [001], 它们均为高温低应变速率下的滑移系, 说明该区的上地幔主要是在高温低应变速率条件下经历了塑性变形作用.橄榄石位错组态多样, 有自由位错、位错壁、位错弓弯、缠结、{110}滑移带, 反映了上地幔的塑性变形特征.根据位错壁的大小估算, 上地幔差异流动应力为24.5~42.1MPa, 流动速率为2.93×10-17~8.36×10-16s-1, 有效粘度为1.72×1023~2.80×1024 Pa·s, 特征与中国东部新生代上地幔较为一致, 反映同处于拉张环境.      

藏南冈底斯岩基日多地区花岗岩体形成时代和地球化学特征

冈底斯岩基广泛发育三叠纪-中新世的岩浆岩,是研究与新特提斯洋北向俯冲和印度-欧亚大陆碰撞相关的构造岩浆作用特征的天然实验室。日多地区花岗岩体位于藏南墨竹工卡县东侧日多乡附近,其主体为花岗岩,被花岗闪长玢岩脉侵入。锆石U-Pb地质年代学表明:主体花岗岩形成于62.7±0.5Ma,侵入其中的花岗闪长玢岩脉形成于59.5±1.5Ma,并捕获了大量的侏罗纪岩浆岩锆石(155.4±1.8Ma)。日多地区花岗岩体的全岩地球化学特征为:(1)高Si O_2、Na_2O、Al_2O_3,低Fe O~T、MgO、Ti O_2;(2)富集轻稀土(LREE),亏损重稀土(HREE)及高场强元素Nb、Ta、Ti、P元素;(3)具有Eu负异常,总体显示高钾钙碱性、过铝质花岗岩和岛弧型岩浆岩特征。锆石Hf同位素特征暗示其岩浆源区为基性下地壳物质。花岗闪长玢岩脉裹挟大量侏罗纪岩浆型锆石,表明冈底斯岩基拉萨以东地区可能经历了较广泛的晚侏罗世岩浆作用。     

大兴安岭巴雅尔吐胡硕地区碎斑熔岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

在大兴安岭中南段巴雅尔吐胡硕地区发现一套碎斑熔岩。根据野外调查,可分为中心相的细微粒斑状石英二长岩(-石英二长斑岩)和边缘相的英安流纹质碎斑熔岩。通过SHRIMP锆石U-Pb测年,获得细微粒斑状石英二长岩的年龄加权平均值为137.4±0.9Ma(MSWD=1.13),英安流纹质碎斑熔岩的年龄加权平均值为135.2±0.8Ma(MSWD=1.17),二者的形成时代均属于早白垩世早期。由元素地球化学分析可知,6件样品均属于过铝质的高钾钙碱性A型花岗岩,且具有完全一致的微量元素蛛网图和稀土元素配分曲线,均具有明显的负Eu异常,均富集大离子亲石元素Rb、Pb和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb,Th较富集,Ba、Sr、Eu具有一定亏损,Pb强烈富集,表明岩石来源于地壳部分熔融。在构造环境判别分析的基础上,提出研究区碎斑熔岩属于碰撞后或造山期后的张性构造环境花岗岩(A2型花岗岩),形成于拉张环境,代表了伸展的大地构造背景。结合大兴安岭地区的大地构造演化特征,其形成与蒙古-鄂霍茨克闭合造山后的岩石圈伸展作用有关。     

中国海城地震区地壳与上地幔构造特征的研究

研究表明,海城地震区地壳与上地幔构造特征可以归纳为如下四点:1.震区所处的辽南地区,其地壳是由高速与低速相间的成层介质组成,地壳与上地幔结构不论纵向和横向都是不均匀的,且被深大断裂切割为若干块体;2.本区地壳按其界面分布特征可分为上层地壳、中层地壳和下层地壳;3.本区地壳介质在纵向及横向上均存在明显的不均一性;4.海城地震震源区位于耿庄——海城上地幔局部隆起东侧的中层地壳上部。     

藏北羌塘中部果干加年山早古生代堆晶辉长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄——兼论原-古特提斯洋的演化

位于羌塘中部龙木错-双湖缝合带中的果干加年山早古生代堆晶岩,主要由辉石橄榄岩、堆晶辉石岩、堆晶辉长岩、斜长岩等岩石类型组成.对堆晶辉长岩中锆石的矿物学与年代学研究表明.堆晶辉长岩中发育3种内部结构特征的锆石晶体,锆石Th、U含量和Th/U值揭示了同一岩浆系统中结晶形成的岩浆锆石.获得堆晶辉长岩SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄461Ma±7Ma(MSWD=1.3)、431.7Ma±6.9Ma(MSWD=0.54),分别代表了青藏高原中部地区原一古特提斯洋扩张过程中早期(中奥陶世Darriwilian阶晚期)、晚期(早志留世Telychian阶中期)的岩浆作用事件.果干加年山早古生代堆晶岩具有MORB.的特征,代表了龙木错-双湖缝合带中残存的早古生代蛇绿岩,也是青藏高原中南部地区目前为止认知时代最早的原一古特提斯洋壳的残迹.羌塘中部早古生代蛇绿岩的确定及其年代学的约束,使得龙木错-双湖特提斯洋盆的形成时代至少可以追溯到中奥陶世-早志留世,并推论龙木错-双湖缝合带、南羌塘古生代增生楔及其中生代盆地和班公湖-怒江缝合带共同构成了青藏高原特提斯大洋最终消亡的巨型缝合带,晚古生代原-古特提斯洋向南的俯冲消减导致了冈底斯带石炭纪-二叠纪岛孤型火山岩、二叠纪花岗闪长岩和大洋俯冲型榴辉岩的形成.     

大兴安岭中生代火山活动构造背景

大兴安岭中生代火山岩主要为高钾粗面质火山岩, 属于一套碱质含量比较高的钙碱性火山岩系, 随时间从酸性向中基性方向演化。其元素地球化学特征和Sr、 Nd 同位素组成揭示火山岩具有壳源和幔源两部分源区特点, 玄武质岩石来源于相对未亏损的地幔, 中酸性火山岩则成因于地壳物质的混染或下地壳的重熔作用, 暗示火山岩的形成与陆内深部软流体上涌引起的壳幔相互作用有关。 此外, 本文还从火山活动中心的迁移,以及东邻洋陆板块之间的相互运动角度,阐述了大兴安岭中生代火山活动与大洋板块的俯冲作用无直接联系。     

大陆俯冲化学地球动力学

碰撞造山带陆壳岩石中柯石英和金刚石的发现证明在碰撞造山过程中,一侧陆壳可俯冲到地幔深度。在这一俯冲过程中,随着温度、压力的升高,俯冲陆壳岩石必然会发生一系列地球化学变化,并会与周围的地幔物质发生不同形式和程度的相互作用。认识这些地球化学变化及相互作用,并以此制约大陆壳俯冲的动力学过程是陆壳俯冲化学地球动力学的主要研究内容和目标。文中以大别山陆壳俯冲为例,总结了陆壳俯冲化学地球动力学研究的主要进展。已有的研究表明在大别山造山带,扬子陆块是在二叠纪末—三叠纪初开始向华北陆块下俯冲,并在２３０～２１８Ｍａ达到峰期超高压变质作用。该俯冲板块可能在２００～１９０Ｍａ断离,从而使陆壳俯冲终止。伴有超高压变质作用的陆壳深俯冲作用可能仅在两个较大陆块碰撞时才发生。超高压岩石的折返至少经历了两次快速抬升。最初一次是在陆壳俯冲时期（２２８～２１０Ｍａ）,超高压岩石由逆冲构造推至中地壳并构造就位于角闪岩相围岩中;第二次是在俯冲板块断离之后（２００～１９０Ｍａ）由浮力推动超高压岩石与其围岩一起快速抬升。在俯冲过程中,俯冲陆壳可以析出流体交代改造上覆楔形地幔。该富集地幔在俯冲陆壳断离之后可发生部分熔融,产生具有Ｎｂ,Ｚｒ,Ｔｉ亏损及?