俯冲板块板内岩浆作用和动力学

地球上的岩浆活动主要发生于大洋中脊、俯冲带,而板内岩浆通常是由地幔柱或热点作用产生的。最近一二十年,在俯冲板块内部发现了一些岩浆活动,它们通常不能用传统的动力学机制来解释。本文综述了位于不同构造背景的俯冲板块内部的岩浆活动,包括大洋板块俯冲背景下俯冲的大洋和大陆板块部分,以及陆陆碰撞背景下俯冲的大陆板块。在此基础上,讨论了板片拉力在俯冲板块岩浆作用中的地位和效应,认为俯冲下盘微陆块的裂解通常需要多种因素的综合,并且需要多学科综合研究来鉴别地史上的俯冲板块以及相应的板内岩浆作用。俯冲板块中的板内岩浆的识别和研究将是板块构造理论框架下解释板内岩浆作用的重要补充。

东大别罗田地区纵弯式褶皱及其地质意义

野外调查研究发现,东大别罗田片麻岩区广泛发育了轴面倾向SE的纵弯式褶皱,这些褶皱近平行于片麻理。整个罗田地区的片麻理显示它在区域上是一个SE-NW方向上的倒转背斜。三维有限应变分析发现,罗田片麻岩区在核部、翼部的不同位置既有挤压、也有拉伸变形,显示为纵弯式褶皱的成因机制。石英C轴组构显示,罗田片麻岩区主要遭受SE-NW方向上的挤压作用,并在中等温度的中上地壳环境下形成了纵弯褶皱。由片麻理显示的轴面SE倾向的褶皱形成于罗田穹隆形成之后,表明自罗田穹隆开始形成后,罗田地区乃至整个东大别又发生了一次较深层次的挤压作用。这次挤压作用促进了穹隆在早白垩世中晚期的快速隆升。

深圳横岗-罗湖断裂中南段活动特征及现今构造变形监测

横岗-罗湖断裂是深圳断裂带的主干断裂,控制着深圳地区的地震构造环境。采用多种手段、方法对该断裂第四纪以来的活动性及现今构造变形进行研究十分重要。作者通过野外地质地貌调查、组合探槽开挖、断层带物质年龄测试(TL、ESR)等手段,分析了横岗-罗湖中南段第四纪活动期次、活动时代。初步认为,横岗-罗湖断裂在第四纪至少经历了4期构造活动,其最新活动时代在第四纪中更新世晚期,约0.14~0.31 Ma。为了定量监测该断裂现今构造变形量及变形速率,对断裂进行了动态形变监测、GPS形变监测、地应力及应变监测。监测数据表明,断裂现今变形速率在0.05~0.5 mm/a之间,属于中等偏下活动水平。断层活动方式以右旋正断与左旋逆冲交替进行,逆冲活动幅度较大,左旋活动略具优势,表明断裂现今变形具有螺旋式渐进的特征。同时,在监测时间段内,2010年11月19日深圳发生了MS2.8地震。通过分析应变仪和砂土应力仪记录的数据,发现在深圳MS2.8地震前后存在明显异常,这可能为地震前兆监测提供有效方法。

中国西部燕山运动及岩浆作用与成矿

本研究以中国西部(主要为扬子西缘及邻区)的燕山期岩浆岩和相关的金属矿床为重点研究对象,重点解决的关键科学问题为多幕次燕山期岩浆作用形成的深部动力学机制及其与金属成矿的关系,约束中国西部"燕山运动"前的构造背景,探讨特提斯洋的产生、俯冲和闭合过程及其与燕山期多幕式岩浆的时空演化关系,构建扬子地块西缘及邻区中生代洋陆演化格局,揭示中国西部多幕式"燕山运动"的基本特征、本质及其驱动机制,探讨中国西部"燕山运动"与中国东部燕山期重大地质事件之间的关联,为揭示"燕山运动"的驱动机制提供制约;同时,总结中国西部燕山期"安第斯型"金属成矿的动力学机制,为找寻中国的"安第斯型"金属成矿带提供重要启示。

非同沉积断裂活动对邻断裂岩层厚度变化的控制作用

以露头尺度构造现象、物探成果图件、模型模拟实验及国内外有关文献资料为依据,探讨了由非同沉积断裂活动导致的、发生在邻断裂场所的岩层厚度变化的现象及规律。其表现特征为:在正断层作用下,上盘岩层发生增厚,下盘岩层出现减薄;在逆断层作用下,出现的情况正好相反;平移或走滑断层则在“滑向端”和“滑离端”分别出现增厚及减薄现象。该认识对石油、工程和找矿部门具有实际指导作用,对构造地质学的理论研究具有深化认识的意义。

青藏高原羌塘中部高压变质带的研究进展及存在问题

羌塘中部高压变质带是目前青藏高原内部延伸规模最大的高压变质带,是理解特提斯演化的关键地质记录。高压变质带主要沿龙木措-双湖-澜沧江缝合带一线出露,主要由榴辉岩、蓝片岩、石榴子石多硅白云母片岩及少量高压麻粒岩组成。其中,榴辉岩主要出露于戈木、果干加年山、冈玛错、巴青及滇西的勐库地区,主要呈透镜状产于石榴子石多硅白云母片岩中。除巴青地区的榴辉岩外,其余地区榴辉岩的峰期变质温度较低且含有硬柱石及其假象,峰期变质条件位于硬柱石榴辉岩相稳定区域,是洋壳冷俯冲的产物。虽然对于戈木地区榴辉岩锆石成因仍有争议,但已有资料显示,羌塘中部高压变质带主体变质时代集中在晚三叠世,其相关高压变质岩石的折返可能与洋盆的闭合及随后的陆-陆碰撞相关。近期研究表明,羌塘中部可能存在二叠纪低温高压变质岩,折返于大洋俯冲阶段,可能与洋岛或海山的俯冲及引发的俯冲侵蚀作用相关。此外,羌塘香桃湖地区出露早古生代的基性高压麻粒岩,是冈瓦纳大陆北缘陆块拼贴的记录。因此,对羌塘中部高压变质带进行进一步系统的研究工作,对于深入理解冈瓦纳北缘构造演化及古特提斯的俯冲与闭合过程具有重要的意义。

青藏高原北羌塘三叠纪花岗岩中发现新元古代的基底信息:来自锆石SIMS U-Pb年龄和Hf-O同位素的约束

羌塘地块基底研究工作是青藏高原地学领域的难点。羌塘地区是否具有前寒武纪基底一直以来存在着很大的争议,现有的年代学资料虽有报道,但至今仍缺乏统一的认识。本文对北羌塘中部双湖地区花岗岩进行了SIMS锆石U-Pb年代学、全岩主微量元素、Sr-Nd同位素和锆石Hf-O同位素地球化学研究。双湖花岗岩形成于晚三叠世(~217 Ma),并捕获~828 Ma的锆石。双湖花岗岩具有高的SiO_(2)、K_(2)O和低的MgO含量(SiO2=64.00%~69.54%,K2O=4.09%~5.17%,MgO=1.44%~3.34%),具有轻稀土元素富集的配分模式,以及富集的全岩εNd(t)值(-9.6)和锆石原位εHf(t)值(-10.8~-8.1),岩浆锆石的δ^(18)O值为6.98‰~8.30‰。岩相学和地球化学特征表明双湖花岗岩主要来源于中下地壳的部分熔融。综合区域内时空演化格架以及大量相关地质事实,认为双湖晚三叠世花岗岩形成于后碰撞伸展构造背景。捕获锆石的阴极发光显示较明显的振荡环带,表明来自于酸性岩浆岩;其具有高的不均一的O同位素(δ^(18)O=8.20‰~10.23‰),Hf模式年龄为1.7~1.9 Ga,表明其源岩是来自古元古代地壳物质重熔形成的S型花岗岩,代表了北羌塘地块的基底。综合区域地质、岩石地球化学特征及其捕获锆石信息,本文认为双湖花岗岩为北羌塘地块可能具有扬子型晋宁期基底提供了重要信息。

中帕米尔塔什库尔干早白垩世二云母花岗岩与中-基性包体的岩石成因及其地质意义

中‒南帕米尔在早白垩世发生了岩浆爆发事件,出露的花岗质岩基规模巨大并且分布广泛。这些白垩纪花岗质岩石为钙碱性系列,具有弧岩浆岩的微量元素特征,可能形成于Shyok洋和/或新特提斯洋的北向俯冲环境,但其岩石成因与动力过程仍然不清楚。本文对中帕米尔塔什库尔干地区的二云母花岗岩与中‒基性包体开展了二次离子质谱(SIMS)锆石U-Pb年代学、岩相学、全岩主微量元素和Sr-Nd同位素地球化学研究。塔什库尔干二云母花岗岩与中‒基性包体形成时代分别为112.8±2.7 Ma和116.1±4.2 Ma,与早白垩世岩浆爆发期同期。二云母花岗岩具有高的SiO_(2)(71.79%~72.91%)、K_(2)O(4.60%~6.03%)和低的MgO(0.30%~0.53%)含量,总体显示弱过铝质特征(A/CNK=1.04~1.11)。岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti,具有弧岩浆岩微量元素特征,以及富集的Sr-Nd同位素组成((^(87)Sr/^(86)Sr)i=0.707916~0.721691,ε_(Nd)(t)=-10.4~-10.1)。岩相学与地球化学特征表明其为S型花岗岩,源区主要为变杂砂岩,通过水致白云母部分熔融形成。中‒基性包体的主量元素含量变化较大(SiO_(2)=44.91%~56.61%,MgO=4.75%~9.80%);轻重稀土分异明显,无Eu异常;微量元素组成显示不同程度的亏损Nb和Ta;具有较为富集并且变化较大的Sr-Nd同位素特征((^(87)Sr/^(86)Sr)i=0.703927~0.707694;ε_(Nd)(t)=-5.9~-0.7)。通过分析认为Shyok洋和/或新特提斯洋的俯冲沉积物发生部分熔融,熔体与上覆的新生岩石圈地幔发生交代反应,交代的辉石岩经历部分熔融形成具洋岛玄武岩微量元素特征的基性岩浆,岩浆上升形成基性包体。基性岩浆在侵位过程中同化混染了大陆下地壳,形成闪长质包体。推测中‒南帕米尔地区早白垩世岩浆爆发可能与地幔楔熔体的底侵作用所导致的地壳广泛熔融有关。

三峡水库巴东地区的地震活动分析

三峡巴东库段及邻区的地震活动在时间、空间和强度上的变化主要是由水库蓄水引起的。经对地震基础资料及波形特征的分析后认为:区内地震活动可分为天然构造地震和非构造地震两种成因类型,其中后者包括溶洞塌陷地震、矿洞塌陷地震和山体崩滑地震等。

汇聚板块边缘的埃达克质岩:成分和成因

埃达克质岩是一类中酸性岩浆岩,在地球化学上以富集轻稀土元素、亏损重稀土元素、具有正的或者无Eu-Sr异常以及高的La/Yb和Sr/Y比值为特征.新生代火山弧环境中由俯冲洋壳(板片)在榴辉岩相条件下部分熔融形成的埃达克质岩属于狭义的埃达克岩,主要出现于环太平洋火山弧区(洋内弧、大陆弧、陆缘岛弧).而新生代由碰撞加厚下地壳部分熔融形成的埃达克质岩主要出现在特提斯-青藏高原碰撞带.在火山弧区,俯冲板片熔融产生的埃达克质岩浆可以交代地幔楔形成一套特殊的岩石组合——埃达克岩-埃达克型高镁安山岩-Piip型高镁安山岩-富Nb玄武岩-玻安山岩等,不同于俯冲大洋板片流体交代地幔楔形成的玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合.大量资料显示,基性岩熔融产生埃达克质熔体的条件为压力1.2~3.0GPa、温度800~1000℃、H2O含量1.5~6.0wt.%,源区残留矿物组合为石榴石+金红石,很少或无斜长石.新生代铜金等矿床的分布与新生代埃达克质岩的分布区一致,并且一些矿床的成矿母岩就是埃达克质岩.因此,埃达克质岩不仅具有重要的地球深部动力学指示意义,也具有重要的铜金成矿指示意义及勘探价值.尽管对新生代埃达克质岩的研究取得了一些进展,但仍然在一些领域存在薄弱点,包括前新生代埃达克质岩的构造背景、成因、岩浆起源、熔体-地幔作用及其与板块构造启动、地壳生长的关联等.未来需要研究的领域包括:不同类型岩石(包括中酸性岩浆岩)在不同温压条件下熔融和分离结晶过程的实验模拟与埃达克质岩浆的产生、岩浆储库演化与埃达克质岩的形成、前新生代埃达克质岩构造背景与成因及动力学过程、板片熔体与地幔相互作用及交代作用、太古宙埃达克质英云闪长岩岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)的形成与板块构造启动及地壳生长、不同构造背景中埃达克质岩的形成与金属成矿等.

洋中脊或海岭俯冲与岩浆作用及金属成矿

扩张洋中脊、无震海岭或大洋高原和残余弧脊是现代海洋的重要组成部分,其面积超过当今世界海洋总面积的20~30%.它们均可以发生俯冲,可称为脊或海岭俯冲,这是现代大洋板块动力学系统中十分普遍且非常重要的一种地质过程,并可能与岛弧岩浆作用的产生及物质循环、大陆地壳生长与演化、上覆板块变形以及金属成矿相关,受到广泛关注.现代典型扩张洋中脊在正向或高角度俯冲时,会形成板片窗,并形成特殊的埃达克岩-高镁安山岩-富Nb玄武岩-洋岛玄武岩型或洋中脊玄武岩型玄武岩组合,且与金成矿关系密切.无震海岭或大洋高原由于其厚的地壳(大于正常洋壳厚度6~7km)、高的地形,传统上被认为很难发生俯冲或只能发生碰撞或平坦(低角度<10°)俯冲.但是,新生代太平洋东西两岸的无震海岭或大洋高原发生了俯冲,其中太平洋东岸无震海岭或大洋高原俯冲一般为平坦或相对小角度俯冲,这时往往会形成岩浆间歇期,但是在板片回卷或板片撕裂过程,板片会发生熔融,并形成一些埃达克岩或埃达克岩-高镁安山岩-埃达克质安山岩-富Nb玄武岩组合,伴随俯冲作用的进行,也会形成一些重要的铜金矿床;在太平洋西岸,无震海岭或大洋高原大多发生了较高角度(>30°)的俯冲,且形成了较大规模的玄武岩-玄武安山岩-安山岩组合,其与俯冲流体交代地幔楔熔融产生的岩浆经过分离结晶有关.日本西南部有残佘弧脊发生了俯冲,产生了玄武岩、高镁安山岩和埃达克岩,同时有金矿伴生.除了岩浆作用和铜金成矿之外,脊或海岭的俯冲也可能会导致俯冲带俯冲侵蚀作用发生.需要进一步关注的前沿领域包括脊或海岭俯冲的形式及其动力学机制与物质循环过程、岩浆和金属作用产生的深部机制及影响因素、前新生代的脊或海岭俯冲作用的识别以及板块构造启动时间与太古代大陆地壳生长机制等.

西大别浒湾面理化含榴花岗岩变形特征与锆石SHRIMP定年

面理化含榴花岗岩是大别-苏鲁中生代碰撞造山带内大面积出露的一类特殊岩石类型,它一般与高压超高压变质岩共生.当前研究对该类岩石的成因、构造演化及与超高压变质岩关系等存在不同认识.选择西大别北缘浒湾高压变质单元中的面理化花岗岩岩体进行锆石SHRIMP定年与构造变形特征分析.测年结果表明,岩体的锆石SHRIMP年龄为(762±15)Ma(MSWD=1.7),代表了岩体侵位结晶年龄,表明岩体形成于新元古代中晚期.野外观测与显微构造分析显示,浒湾岩体自侵位后经历多期构造变形.早期变形表现为残留面理(S1)构成的片内无根褶皱,主体变形表现为向北中等倾斜的透入性片麻理(S2)和韧性剪切变形,这是岩体在NNE向SSW的近南北向挤压作用下与围岩共同变形的结果,代表了浒湾高压单元在印支期向南逆冲的构造特征.晚三叠世后,岩体发育向南逆冲的脆性断层和向北正向滑动的断层,代表了浅层次伸展引张的构造体制.

青藏高原中北部地壳流动与高原扩展:来自火山岩的证据

地球物理探测已清楚地揭示出青藏高原地壳15—50km深处低速高导层的存在,但其成因一直存在争议。通过对青藏高原中北部上新世-第四纪(4.7—0.3Ma)长英质火山岩的研究揭示出,高原低速高导层是地壳熔体的源区。这为熔体弱化的地壳流动导致青藏高原向北、向东扩展提供了重要的岩石学证据。