西北太平洋板块边缘俯冲特征:来自堪察加壳幔速度成像的约束

堪察加半岛位于太平洋板块的西北边缘处。太平洋板块沿堪察加海沟俯冲进入地幔,而在板块边缘处,其俯冲特征是否有不同?本研究从IRIS网站下载76个固定台站记录到的来自2239个近震事件和75个远震事件的77141条P波到时数据,利用近震-远震联合层析成像方法(TOMOG3D)获得堪察加地区壳幔内的三维P波速度结构。成像结果显示,研究区域下方上地幔内存在非常明显的高速异常块体,且与深源地震的空间分布高度一致。分析认为,该高速异常体为俯冲的西太平洋板块,俯冲角度和深度沿堪察加海沟由北向南均逐渐增加。地幔过渡带和下地幔顶部存在明显的高速异常块体,可能是因为堪察加半岛下方的太平洋俯冲板块在边缘或深部发生岩石圈熔融或拆沉现象,该高速异常块体即为拆沉的岩石圈。本文的成像结果中还可清晰地观察到2个板块窗口。堪察加地区浅部火山前线下方出现大范围的低速异常,可能是由于俯冲板块脱水或流经板块窗口的地幔流热物质导致。

郯庐断裂带的演化及其对西太平洋板块运动的响应

首次从郯庐断裂带走滑糜棱岩中获得了白云母 1 2 7 62± 0 1 9Ma的40 Ar 39Ar年龄 ,其与糜棱岩的全岩40 Ar 39Ar年龄相吻合。这些年代学研究成果以及同走滑期岩浆活动 ,表明郯庐断裂带于早白垩世发生了大规模的左行平移。这一早白垩世构造—岩浆事件是伊泽纳崎板块突然发生高速、斜向俯冲的结果。晚白垩世 早第三纪郯庐断裂带转变成巨型的伸展构造 ,普遍控制发育了断陷盆地。太平洋板块的高角度正向俯冲使中国东部出现软流圈上涌、岩石圈拆沉 ,从而造成了郯庐断裂带与整个中国东部卷入了强烈的伸展活动。晚第三纪初期起动的挤压活动 ,使郯庐断裂带上的断陷盆地同步抬升和闭合 ;断裂带的逆冲活动则断续延至今日 ,成为中国东部最大的近代地震活动带。郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动是西太平洋弧后扩张的响应 ,而印度板块碰撞的构造挤出起着辅助作用。

由空间大地测量得到的太平洋板块现今构造运动与板内形变应变场

推导了板块的弹性运动方程．根据太平洋板块（PCFC）上空间大地测量的观测结果，建立了PcFC的弹性运动模型，该模型与板块实际运动状态的符合程度明显地优于刚体运动模型．研究表明：PCFC现今旋转的角速度比过去3Ma的平均值大0．0370／Ma；在PcFC内部存在明显的水平形变，在15°s以北和204．5°E以西地区存在一致的向西形变，北西与南西方向的形变速率分别为0．8～3．5mm／a与1．0～3．4mm／a；在板块的东南区存在一致的向东形变，北东与南东方向的形变速率分别为1．5～1．8mm／a与2．8～9．1mm／a．PCFC内部水平应变场的空间变化是有规律的，在PCFC的西北部，主压应变轴为NW—SE方向，主压应变率大于主张应变率；在PCFC的东南部，主压应变轴为NE—SW方向，主张应变率大于主压应变率；PCFC的东南边界是扩张边界，边界附近的主张应变率最大（平均为1．51×10^-9／a），主张应变轴基本上与洋中脊的扩张方向一致；PCFC的西北边界是俯冲边界，边界附近的主压应变率最大（平均为0．75×10^-9／a），主压应变轴基本上与太平洋板块的俯冲方向一致．

中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块俯冲消减关系的讨论

国内外不少学者认为中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块向欧亚大陆俯冲、消减有关,近年来作者从岩石圈-软流层深部地质过程审视中国东部岩石圈演化问题发现,中国东部中生代早期(三叠纪至侏罗纪)岩石圈演化与太平洋板块向欧亚大陆俯冲消减没有直接的关系,它们可能是一种源自中国东部周边东亚洋盆系的一些洋盆向中国东部大陆俯冲消减碰撞造山以及由它们引发的中国东部大陆内的软流层上涌的深部地质作用联合作用的结果。软流层上涌作用自始至终控制着中国东部大陆岩石圈与软流层之间以及壳幔之间的层圈拆离,底侵作用以及岩石圈变形缩短、伸展和岩浆活动。

太平洋板块俯冲对中国大陆的影响

在中国大陆及周边地区ITRF2000速度场的基础上,建立欧亚板块整体旋转与线性应变运动模型,得到中国大陆及邻区的局部形变场,分析此形变场发现东北块体和华北块体东部地壳存在一致的向西或北西西向运动,平均运动速率东北为2.9 mm/a,华北东部为1.4 mm/a,推测这是太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响。其影响范围仅限于东北和华北块体,影响较大的是120°E以东和40°N以北地区。并分析太平洋板块俯冲对中国大陆影响的表现形式和形成机制。

鲁西地区燕山期构造变形:古太平洋板块俯冲的构造响应

根据近几年对鲁西地区的区域地质调查,本文阐述了燕山期构造变形特征,厘定出NE或NNE向宽缓褶皱和后期的同向逆冲断裂,揭示出一系列NW向张性断裂是由印支期形成的逆冲断裂发生构造反转所致并控制中生代盆地。这些燕山期的构造变形可能是Izanagi板块于中侏罗世—早白垩世向华北地区NWW向俯冲的构造响应。随后,太平洋板块在早白垩世取代Izanagi板块,导致鲁西地区下地壳拆沉,能很好地解释鲁西地区大量130~125 Ma多源区的岩浆事件,是华北克拉通破坏的产物。

太平洋板块中—新生代构造演化及板块重建

太平洋板块是一个中生代以来形成的地球上最大的大洋板块,但其起源机制、结构构造、构造演化等始终不清楚。太平洋板块内部的复杂性更是未受到重视,其内部的大火成岩省、海山链、微洋块、微陆块及其下部更深层地幔的微幔块都非常发育,这些复杂板内或板下构造代表的地球动力学含义亟待解决。文章基于最新的板块重建结果,试图分析其运动学过程,揭示太平洋板块形成与演化机制。研究表明,太平洋板块起源于RRR三节点,但不是一个纯粹的完整大洋板块,其增生演化过程经历了非威尔逊旋回模式,其板缘经历了一些外来微陆块或微洋块的并入,其内部也因各种原因出现了一些新生微洋块,总体表现为一个碎片化的镶嵌式板内格局。太平洋板块记录了与邻区板块相互作用的重要构造事件,大约55Ma左右开始俯冲到东亚陆缘,导致东亚陆缘短暂的北西—南东向伸展,随后受印度—欧亚碰撞动力系统和太平洋俯冲动力系统联合控制,总体处于右行右阶的拉分背景,形成了一系列盆地群,俯冲后撤等逐渐形成了双俯冲系统。太平洋板块还记录了深浅部耦合过程,下地幔中的太平洋LLSVP通过遥相关对上部岩石圈微板块、大火成岩省分布具有决定性作用;火山链或热点揭示板块运动同时,也反映深浅部物质交换过程,海山群也揭示太平洋板块之下软流圈并非单一对流胞,其对流格局的多样性尚待深入研究。

东北亚早中生代火成岩组合的时空变异:对古太平洋板块俯冲开始时间的制约

本文系统总结了东北亚早中生代火成岩的岩石组合及其空间变异,讨论了古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用开始的时间和早中生代岩浆作用与古亚洲洋构造体系、蒙古-鄂霍茨克构造体系以及扬子与华北克拉通俯冲碰撞作用之间的关系。东北亚早中生代岩浆作用划分成3期:早-中三叠世、晚三叠世和早侏罗世。额尔古纳地块上早中生代钙碱性岩浆作用揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生;华北克拉通北缘三叠纪碱性和双峰式岩浆作用揭示了古亚洲洋最终闭合后的伸展环境;吉黑东部晚三叠世A型流纹岩、双峰式岩浆作用与稳定陆缘沉积一起暗示了伸展环境和被动陆缘背景,而早侏罗世钙碱性岩浆作用及其成分极性与陆缘增生杂岩一起揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的开始。

浅谈中国大陆东缘中生代地质演化与泛太平洋板块活动的关系

本文旨在厘清中生代中国东缘受泛太平洋板块俯冲作用影响下,其可能形成的地质记录的时空分布与泛太平洋板块活动的关系。前者主要从岩浆、构造、沉积盆地的时空演化等角度出发,后者的运动学参数集中在俯冲角度、速度、方向等维度。结果显示:俯冲角度、速度以及方向的改变都有可能形成与之对应的地质事件;但是中国东缘(东北、华北和华南)区域地质记录间的差异也表明,即使都可能遭受俯冲作用,由于个体特殊的构造背景,最终的结果也不尽相同。我们对于中国东缘中、新生代的这一特殊构造现象进行了讨论,得出如下结论:首先三联点力学稳定性分析结果认为,在华北和华南碰撞拼合后,中国大陆东缘可能存在TTT、TTR或者TFT的三联点,而不是简单的稳定的被动大陆边缘;另外,中国华南早、中侏罗世近东西向岩浆岩的形成可能与法拉隆板块和伊泽奈岐板块洋中脊俯冲有关;晚侏罗—早白垩世的板片后撤由NWW向的伊泽奈岐板块与太平洋板块的洋中脊扩张作用所致;而华北克拉通东部记录侏罗纪伊泽奈岐板块俯冲的证据不足,可能并没有发生板块俯冲作用,表现为板块运动与作为中国东部最为薄弱地区的郯庐断裂带的强烈耦合作用。

西太平洋板块向我国东北地区深部俯冲的数值模拟

本文采用依赖温度的黏度结构以及考虑海洋板块和大陆板块厚度差异等特征,以太平洋板块向欧亚板块会聚速率作为板块速度的主要约束,通过变化海沟后撤速度模型,数值模拟西太平洋板块向中国东北的俯冲过程.结果表明,要产生类似于中国东北之下低角度的板片俯冲,海沟后撤是重要条件;而上下地幔黏度的较大差异是决定俯冲板片不穿透660 km相变而的决定因素;西太平洋板块向欧亚板块的俯冲应早于70 Ma B.P.,海沟后撤速度可能小于一些地质学家估计的45 mm/a,而且可能是分阶段变化的;速度场表明运动学模型的反过程:大陆岩石圈之下物质的不断水平向东的流动和推挤可能成为海沟后撤的力源之一,地幔物质的这种东向流动可能与印度板块挤压碰撞欧亚板块有关,沿欧亚板块东缘的扩张构造可能是太平洋欧亚板块运动和印度-欧亚板块运动的综合效应.

延边开山屯花岗闪长岩-石英闪长岩体年代学、地球化学特征及对古太平洋板块俯冲作用时限的制约

近年来古太平洋构造域的构造演化备受学者关注。本文报道的延边开山屯地区花岗闪长岩-石英闪长岩体LAICP-MS U-Pb年龄表明其形成时间为早侏罗世早期(198±1Ma),所采样品可根据Zr/Hf值分为高Zr/Hf值组花岗闪长岩和低Zr/Hf值组石英闪长岩。高Zr/Hf值组花岗闪长岩起源深度浅,富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素(LILEs),贫Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSEs),具壳源岩浆的特点。低Zr/Hf值组为壳源岩浆与来自深部的亏损地幔岩浆混合而成,岩石亏损Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素,具有典型的弧型岩浆地球化学特征。岩体中存在细粒闪长质包体,镜下可见针柱状磷灰石。开山屯岩体属钙碱性系列岩石,结合前人资料,认为其与该地区同时代火成岩组成北-东向分布的早侏罗世活动大陆边缘型火成岩带,而位于该带西侧的小兴安岭-张广才岭地区存在同时代弧后拉张带,两者构成典型的大陆弧与弧后拉张带模型,共同揭示了早侏罗世早期古太平洋板块对东北地区的俯冲作用。

太平洋板块中生代俯冲构造事件的响应:来自黑龙江东部饶河三叠纪层状燧石的古地磁证据

黑龙江东部饶河境内的层状燧石是中生代完达山造山带蛇绿混杂岩的重要组成部分,这些层状燧石的构造意义成为人们关注的热点。对完达山造山带饶河三叠纪大佳河组层状燧石280余块定向手标本开展深入的古地磁研究,结果表明这些层状燧石遭受不同程度的重磁化,重磁化的时间推测为晚侏罗世中期—早白垩世之间。说明对黑龙江东部晚侏罗世—早白垩世存在太平洋板块俯冲的响应。本区重磁化的机制是太平洋板块向西俯冲导致的地体增生、拼贴过程中的造山带流体造成的区域性重磁化现象。

中国东南部晚中生代A型花岗岩类与古太平洋板块俯冲-后撤

本文综述了中国东南部晚中生代A型花岗岩类的分布和成因的研究进展。按其形成时代和空间分布,将该区的A型花岗岩类分为4个带,即赣南-闽西南带、湘桂粤带、赣杭带和沿海带,并进行了年代学、地球化学和岩石组合的对比分析。在此基础上,讨论了4个分带的形成与古太平洋板块向中国东南大陆俯冲和后撤的过程。

中国东北地区太平洋板块精细俯冲特征

中国东北地区的火山较为活跃。一些学者认为这些火山的起源与西太平洋板块的俯冲和软流圈物质的上涌存在密切联系。尽管天然地震层析成像结果明显地显示出火山区下方存在着太平洋板块,但板块的厚度、存在范围等俯冲特征仍然不是特别清晰。为此,采用远震层析成像和走时拟合相结合的方法深入研究了中国东北地区的壳幔速度结构,特别是太平洋俯冲板块的精细结构。研究结果表明:(1)板块的平均厚度和速度异常分别为85 km和1%,而且与日本海地区结果进行对比可推测板块并未增厚;(2)板块以低角度俯冲进入地幔过渡带,到达过渡带底部后弯曲成水平状,向西延伸至东经127°而停止;(3)水平延伸的板块恰好位于火山区的下方。这些俯冲特征有助于人们更好地理解陆内火山的起源及地球深部动力学过程。

中生代兴蒙造山带东缘的古太平洋板块俯冲

兴蒙造山带东缘包括松辽盆地以东的小兴安岭-张广才岭造山带、布列亚-佳木斯-兴凯地块和锡霍特-阿林增生杂岩带,是古亚洲洋与古太平洋构造体系过渡的地带。岩浆岩研究表明,古太平洋板块在佳木斯地块的俯冲作用最早可能始于早二叠世,三叠纪-早侏罗世时,其俯冲影响到牡丹江断裂两侧,形成了南北向分布的岩浆岩带以及由黑龙江杂岩为代表的增生杂岩带,晚侏罗世-早白垩世时期,锡霍特-阿林的地体群沉积了来自佳木斯-兴凯地块和华北克拉通的碎屑物。由于古太平洋板块俯冲方向的变化,板片俯冲作用相关的岩浆活动在这段时期逐渐减弱,大量北北东向的左行走滑断裂将锡霍特-阿林的地体向北运移、拼贴至现今位置;同时,中国东北地区则转为伸展环境。晚白垩世时期,俯冲作用再次活跃,产生了锡霍特-阿林地区广泛的岩浆活动。

中国东南部晚中生代花岗岩成因与深部动力学机制--古太平洋板块反复俯冲-后退模式

中国东南部晚中生代构造-岩浆活动强烈,花岗岩广泛分布。笔者近几年在赣南和闽西北鉴别出一系列早侏罗世镁铁质岩石和A型花岗岩,其中A型花岗岩呈北东向展布,构成一条早侏罗世A型花岗岩带。结合前人研究成果发现,中国东南部还存在另外3条A型花岗岩带,分别为晚侏罗世、早白垩世和晚白垩世A型花岗岩带,它们与早侏罗世A型花岗岩带一样均呈北东向展布,平行于现今海岸线,其中晚侏罗世A型花岗岩带更靠内陆一侧,早白垩世A型花岗岩带几乎与早侏罗世A型花岗岩带重叠,晚白垩世A型花岗岩带则分布于沿海地区。通过镁铁质和花岗质岩石成因综合研究,认为中国东南部晚中生代构造-岩浆活动可用古太平洋板块反复俯冲-后退模式来解释。

太平洋板块运动和形变及其边缘现今相对运动

环太平洋构造系是地球的一巨大构造系 ,集汇聚型、分离型和转换型板块边界于一体 ,是全球火山、地震最活跃的地带。基于空间大地测量技术长期观测得到的速度场 ,分析了太平洋板块的运动和形变 ,并利用空间技术测定太平洋边缘地带转换断层、洋中脊扩张以及海沟边界汇聚与俯冲相对运动速度 ,获得了太平洋板块及板内的现今运动特征。结果表明 :太平洋板块整体以 70 .1mm/a向西北移动 ;北太平洋板块具有刚性特征 ,而南太平洋板块东西向存在拉伸 。

古太平洋板块俯冲-增生时限:饶河增生杂岩的地球化学和年代学制约

饶河杂岩作为那丹哈达增生杂岩的主体,是古太平洋板块西向俯冲的直接证据。饶河增生杂岩组成与增生过程的研究对限定古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲与增生过程具有重要的指示意义。本文在野外地质调查和饶河大岱地区大比例尺填图基础上,明确了饶河杂岩主要由枕状玄武岩、辉长岩以及大洋板块沉积地层(OPS)组成,这些岩石均呈构造透镜体状分布在海沟沉积物中,并被中生代花岗质岩脉所穿切,因此为限定饶河增生杂岩的组成、增生和就位时代提供了关键制约。地球化学数据表明玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学属性。LA-ICPMS锆石测试结果表明该地区玄武岩和辉长岩的形成时代分别为166±2Ma和214±5Ma,限定了饶河杂岩中镁铁质-超镁铁质岩石的形成时代为晚三叠世至中侏罗世。结合该区粉砂质泥岩和砂岩的沉积时代下限分别为167±3Ma和133±4Ma,表明饶河杂岩的增生时代为167~133Ma,此外样品的碎屑年龄信息表明基质的物源为邻近的佳木斯地块和中亚造山带东段,其中前寒武的碎屑年龄在中国东北的多个陆块均有出现,可能源于早前存在的前寒武纪基底。本文测得侵入饶河杂岩的2个二长花岗岩形成年龄分别为126±1Ma和105±2Ma,表明饶河杂岩中的花岗岩脉主要形成于两个阶段,其中较老的花岗岩侵入体进一步限定了饶河杂岩的最终就位时代为133Ma至126Ma,表明古太平洋板块在中侏罗世至早白垩世存在西向俯冲-增生作用,为古太平洋板块的构造演化提供了重要的制约。

中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关吗?

通常认为，中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块的向西俯冲有关，而本文的研究表明，中生代时中国东部不属于环太平洋构造带，不处于安第斯活动陆缘环境，没有岛弧玄武岩和岛弧花岗岩。许多资料表明，在中生代早期，太平洋板块基本上是向北俯冲的，至早白垩世中期（125Ma左右）才转向西俯冲，而中国东部大规模岩浆活动主要发生于侏罗纪一早白垩世（约180130Ma），因此，中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块的向西俯冲无关。太平洋板块真正向西俯冲的时间非常短暂，只有125～110Ma和43～0Ma两个时段。在前一时段，中国东部岩浆活动仅限于中国东部沿海；在后一个时段，中国东部岩浆活动几乎绝迹。因此，中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关的命题是错误的。

中国东北东部中生代火山活动与泛太平洋板块

长白山脉中生代火山岩带与东侧之洋陆边界平行展布。火山岩浆作用可划分为三大构造阶段(2 30～ 190Ma ,178～ 12 5Ma ,118～ 6 5Ma) ,四大旋回 ,11个旋回和 2 4个火山事件。由安粗岩系和钙碱性岩系组成的一个新的火山岩浆作用构造类型 ,称之为走滑大陆边缘—拉分张裂性火山岩系。洋陆板块互动方式的更迭及速率的变化是火山岩浆作用地球动力学深部发展过程的主控因素。