中国大陆科学钻探工程主孔100～2000 m 放射性产热元素的垂向分布特征及其成因

地球内部放射性产热元素U、Th及K(HPE)含量如何随深度的变化而变化是固体地球科学中的一个重要参数,在限定地壳的热和流变学结构、地球化学、岩石和构造模型中起关键性的作用。对HPE深部分布的认识主要来自于对大型花岗岩岩基的研究及对地表热流值和产热率之间关系的模拟,对高压-超高压变质地体的HPE随深度的分布缺乏认识。在苏鲁超高压变质带中实施的中国大陆科学钻探工程届时将提供超过5km的岩心,为确定苏鲁超高压带的HPE结构提供了最好的机会。对CCSD的100～2000m岩心的732块样品详细的放射性产热元素含量的测试及现今产热率计算的初步结果表明:(1)花岗质片麻岩具有最高的产热率,平均为1665×10-11W/kg;(2)副片麻岩(变沉积岩)具有中等的产热率,为994×10-11W/kg;(3)金红石榴辉岩及石榴石橄榄岩具有最低的产热率,为17×10-11～20×10-11W/kg;(4)放射性产热元素的浓度及相应的产热率随岩性的变化而变化,呈现阶梯状的分布特征。产热率随深度的变化特征表明CCSD主孔中的HPE三明治结构。该结构可能代表着高压-超高压变质地体中的典型HPE结构,比大型花岗岩岩基的HPE结构更复杂,与传统的HPE指数衰减分布模式不吻合。CCSD主孔中所揭示的三明治式HPE结构是大陆被动陆缘中的基性及超基性岩、沉积岩及花岗岩在深     

苏鲁超高压变质岩区深部流体He-Ar的系统关系：中国大陆科学钻探工程在线流体监测的解析

中国大陆科学钻探工程在线监测从泥浆中分离出的气体地球化学组成揭示了一段重要的气体异常,从2004年12月24日夜里开始到12月29日晚上结束。从12月10日到24日晚上11点30分的气体的Ar、He和N2基本上沿着趋势A分布,而12月26日早上7点半到29日晚上7点半的数据沿趋势C分布。相对于趋势A,趋势C中的气体含有相对升高的Ar,Ar/He和Ar/N2的平均值分别为3653和0.0142,明显高于空气的比值1800和0.0119。趋势A中的气体的Ar/He和Ar/N2比值分别围绕1851和0.0118变化,其中的Ar/He比值稍微高于空气的比值,但Ar/N2比值近似于空气比值,表明背景地下流体含非常低的Ar,而He和N2主要是大气组分。在趋势A和趋势C之间的数据(时间段B)具有和空气接近的Ar/N2比值,但平均Ar/He比值为3265,明显高于空气比值,反映了该段气体具有相对亏损的He。苏鲁-大别山地区的热年代学研究已经表明云母和角闪石的Ar/Ar的冷却年龄大大地高于磷灰石或锆石的He的冷却年龄,说明Ar在超高压变质地体折返早期就已封闭,而He一直保持开放状态,直到超高压变质岩接近地表。这种Ar和He对温度变化的不同反应,导致大部分的He在超高压岩石折返过程中脱气并释放到空气中,Ar则相对圈闭在固体岩石或封闭的断裂带中。在He-Ar的系统关系上,表现为来自于超高压岩石或断裂带中的流体具有富集Ar、亏损He及升高的Ar/He比值。气体组分从趋势A向趋势C的骤然跳跃,反映了地下流体组分的强烈变化,即具有相对富集Ar的深部流体的贡献大大增强。     

CCSD在线流体监测捕获的气体地球化学异常与2004年9．3级苏门答腊地震可能的超远程关系

中国大陆科学钻探工程在线流体地球化学监测在2004年12月10至2005年1月10日之间捕获到一段重要的气体地球化学异常。该异常从2004年12月24日晚上11点半开始到12月29日晚上7点半结束,其中在12月26日早上7点半到29日晚7点半这段异常非常特殊,表现出流体地球化学的剧烈变化。具体表现为流体组分从基本上不含Ar、He及N2跳跃到富含Ar、但亏损He和N2。该异常发生在2004年9.3级苏门答腊地震前1个半小时。由于CCSD现场离苏门答腊地震震中距离大于4170公里,大于该地震破裂长度1200公理的3倍,该地震在CCSD现场产生的静态应力变化微乎其微,不足以导致CCSD现场深部岩石或封闭破裂的岩石物理性质剧烈变化,因而可以排除静态激发效应的作用。在我国的云南和广东等地所观测到的地震异常和地下水位变化等表明2004年苏门答腊地震的动态激发效应主要沿东北方向,这和大地震的动态激发具有方向性一致。而CCSD现场就位于该方向上。我们推测2004年苏门答腊地震所产生的面波在CCSD现场激发的动态效应,导致库仑型失稳,增进深部岩石或破裂带的渗透率,释放富含Ar但亏损He和N2的流体,产生CCSD所观测到的气体异常。     

西昆仑康西瓦加里东期孔兹岩系及地质意义

在青藏高原西昆仑地体南部的元古宙片麻岩穹窿南侧 ,发育一条近 EW向规模巨大的康西瓦韧性走滑剪切带 ,韧性剪切带岩石由 7km宽的糜棱岩化的孔兹岩系组成 ,孔兹岩原岩为富铝质泥质沉积岩夹火山岩及大理岩。孔兹岩系的 MORB标准化微量元素蛛网图显示了其为富铝泥质沉积岩 ,具有明显的 Th正异常及 Ce、Zr等大离子的正异常 ,而变质火山岩中出现 Nb、Zr正异常 ;稀土元素含量展示上述两类岩石均具轻稀土相对富集、重稀土相对亏损及 Eu中度亏损的特性。康西瓦孔兹岩形成的温度为 70 0℃ ,压力 6 .8GPa。锆石 SHRIMP同位素年代测试表明 ,孔兹岩的碎屑锆石来源于 6 4 4～ 873Ma或更老的周缘古老变质基底剥蚀区 ,孔兹岩形成于加里东期(42 8～ 4 4 5 Ma) ,并遭受印支期 (2 5 0～ 2 10 Ma)强烈的剪切应变。康西瓦孔兹岩的原岩、微量元素与稀土元素特征、形成的温 -压条件以及生成时代等与南阿尔金孔兹岩系可以类比 ,表明西昆仑地体与阿尔金地体可能原为同一地体。中国已发现的孔兹岩系绝大部分为太古宙及元古宙的产物 ,西昆仑与阿尔金加里东期孔兹岩的发现不仅显示了加里东造山带山根的存在 ,而且提出沿阿尔金断裂系左行平移 6 0 0 km的新证据。     

CCSD主孔金红石与石榴子石中锆石包裹体的Hf元素地球化学特征

本文样品是采自中国大陆科学钻探(CCSD)主孔的含金红石榴辉岩,在这些样品中常常含有锆石副矿物,锆石可以呈粒间矿物存在,也可以包裹在其他矿物(如石榴子石、金红石)中。背散射电子图像(BSE)显示这些锆石包裹体的亮度较弱,颗粒较小(约10~30μm),发育多晶面,晶体内部结构和成分均匀。采用能谱分析(EDS)方法来测量锆石的元素成分含量,结果表明:1这些锆石具有很高的Hf含量,金红石中达到1.51%~2.45%,石榴子石中为1.77%~2.13%;2Zr/Hf值约为35.92,比一般的基性原岩中的锆石的Zr/Hf值明显要低,这些特征说明它们很可能是形成在超高压条件下的变质锆石。     

藏南也拉香波早渐新世富钠过铝质淡色花岗岩的成因机制及其构造动力学意义

藏南也拉香波穹隆位于近东西向展布的北喜马拉雅片麻岩穹隆(NHGD)最东端,主要由石榴角闪岩、石榴石云母片麻岩、二云母花岗岩和淡色花岗岩组成.SHRIMP锆石U/Pb定年结果表明也拉淡色花岗岩的结晶年龄为35.3±1.1Ma,明显老于位于该穹隆以西类似的淡色花岗岩(年龄普遍<25Ma).全岩元素和Sr-Nd同位素测试结果揭示：(1)也拉香波淡色花岗岩为过铝质富钠花岗岩;(2)与片麻岩相似,也拉香波淡色花岗岩富集大离子亲石元素(LILE,如K,Sr,Rb和Ba),但亏损Ti,Y,Yb,Sc和Cr;(3)和片麻岩或角闪岩相比,也拉香波淡色花岗岩同时亏损LREE和HREE,但与HREE相比,LREE相对富集;(4)在Sr-Nd同位素系统特征上.淡色花岗岩初始Sr同位素比值与角闪岩的相当,在0.711949～0.719344之间;但远小于片麻岩.而Nd同位素组成在片麻岩和角闪岩之间,在-8.9～-15.0之间.以石榴角闪岩和片麻岩为端元,简单混合计算表明：由石榴角闪岩为主和片麻岩为辅组成的混合源区发生部分熔融作用,各自产生的熔体进行不同程度的混合,可形成类似于也拉香波淡色花岗岩成分的岩浆,其中角闪岩的部分熔融起主要作用.使用Zr在岩浆中的饱和浓度温度计得出岩浆的平均温度为673℃,在此温度下,变泥质片麻岩在高压(～10kbar)条件下的水致部分熔融和角闪岩部分熔融都可形成也拉过铝质富钠淡色花岗岩,但角闪岩的脱水部分熔融起主导作用.在地壳增厚条件下,下地壳角闪岩的部分熔融可能是导致喜玛拉雅造山带从缩短增厚向伸展垮塌转换的主要因素之一.     

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。     

青藏高原大陆动力学研究若干进展

近10年来,"大陆构造与动力学实验室"在青藏高原大陆动力学研究,尤其在特提斯演化和青藏高原生长方面取得若干进展,包括(1)"青藏高原——造山的高原"理念的提出;(2)青藏高原特提斯体制和构造格架的再造;(3)新特提斯蛇绿岩中原位金刚石和深地幔矿物群的重大发现;(4)新特提斯洋盆俯冲新机制的揭示;(5)印度/亚洲碰撞的早期岩浆和喜马拉雅折返中的作用;(6)喜马拉雅三维碰撞造山机制和折返全过程的初步建立;(7)青藏高原东南缘物质逃逸的新机制——"弯曲与地壳解耦"的提出;(8)青藏高原俯冲型、碰撞型及陆内型片麻岩穹窿;(9)青藏高原东缘汶川强震的构造背景和强震机制;(10)青藏高原碰撞造山成矿模式;(11)印度/亚洲碰撞过程的数值模拟。综述和集成上述成果是为了与同行们交流磋商,进一步共同发展青藏高原大陆动力学理论,向国际地学前沿的冲刺。     

喜马拉雅碰撞造山带不同类型部分熔融作用的时限及其构造动力学意义

喜马拉雅新生代淡色花岗岩,是世界上S型花岗岩的典例,主要分布于两条近平行排列的东西向构造带内,特提斯喜马拉雅带和高喜马拉雅带。实验岩石学和理论研究表明:这些淡色花岗岩是中—下地壳岩石进行不同性质的地壳深熔作用的产物,部分熔融类型与构造变形密切耦合。具体表现在:146~35 Ma,在增厚地壳条件下,以角闪岩部分熔融作用为主,形成了具有高Sr/Y比值的二云母花岗岩;228~9 Ma,减压条件下,俯冲物质快速折返,白云母发生脱水部分熔融,形成具有较高Rb/Sr比值的花岗岩;3其中,在21~16 Ma期间,与藏南裂谷系E—W向伸展作用开启密切相关,变泥质岩发生水致白云母部分熔融作用,形成Rb/Sr比值较低,Sr和Ba含量较高的花岗岩;4在25~27 Ma期间,局部地区发生高压水致部分熔融作用。     

青藏高原北缘红柳峡富锆安山岩脉的成因：钙长石分离结晶作用和锆石的异常溶解

在阿尔金走滑断裂与祁连山北缘逆冲断裂带交汇的酒西盆地出露年龄约为85Ma的富锆安山岩脉,切割年龄大约为105Ma的基性熔岩(粗面玄武岩和玄武安粗岩)。这条安山岩脉具有十分特殊的地球化学特征,具体表现为 (1)强烈过碱性,Na2O K2O达11．8％,A／CNK比值为0．5540;(2)强烈富集高场强元素(HFSE),如Zr(1421μg／g),Hf (26．4μg/g),Y(48．2μg/g),Nb(104．0μg/g),Ta(8．5μg/g)等;(3)明显的Ce正异常;(4)近平直的MREE和HREE稀土配分模式;(5)与基性熔岩相似的初始Sr但明显较低的Nd同位素比值(大于28εNd单位)。这些差异性不仅反映了它们各自源区地球化学特征的差异性,而且反映了部分熔融和岩浆后期演化过程中主要矿物和副矿物溶解或结晶行为的差异性。分析表明,钙长石的结晶分离作用和部分熔融过程中锆石溶解程度的升高是导致该岩脉异常地球化学特征的主控因素。该岩脉所揭示的地球化学过程有助于解译青藏高原内部中生代以来的相似中酸性碱性火山岩的成因。