大陆俯冲碰撞带高温超高压变质岩的多阶段折返与部分熔融

大陆碰撞造山带根部岩石经受高温(>850℃)变质作用,特别是俯冲带超高压变质岩受到高温叠加变质,对超高压岩片折返期间的元素和同位素行为、部分熔融作用及其地球动力学效应等具有重要意义.本文简要介绍了世界上5个典型的发育高温超高压变质岩的大陆碰撞带,包括中国大别山、哈萨克斯坦Kokchetav地块、格陵兰东加里东造山带、希腊罗多彼山以及德国厄尔士山,分析了它们的高温超高压变质作用及演化特点,讨论了高温超高压岩石的变质P-T-t轨迹和多阶段折返过程以及折返期间的部分熔融作用、超高压指示性矿物的保存和退变质作用等及其可能的机制.在此基础之上,提出了大陆俯冲隧道内高温超高压变质岩的未来研究方向和重点.

俯冲—碰撞和高压、超高压变质带中的金红石研究进展

金红石是高级变质岩和热液矿床中广为展布的一种矿物。目前,金红石在俯冲—碰撞和高压—超高压变质带中研究包括以下4个方面:①金红石在俯冲—碰撞带中的作用;②金红石同质多象变体;③金红石的U-Pb定年;④金红石对源区的示踪。第一方面的研究一直是最近10余年来研究的主题之一,而后3个方面的研究尚处于起步阶段,上述研究对认识俯冲—碰撞过程中埃达克岩的成因和特征,对超高压大陆深俯冲深度及形成岩石温压条件的限定,对重塑超高压或高级变质地体峰期变质事例年龄,对赋存金红石岩石的源区示踪具有重要的意义。

大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例

论述了大陆俯冲碰撞带中地幔橄榄岩的基本特征和成岩类型,并重点讨论柴北缘超高压变质带中不同性质的橄榄岩及其成因。根据岩石学特征,我们确定柴北缘超高压带中发育有两种类型的橄榄岩:(1)石榴橄榄岩,岩石类型包括石榴二辉橄榄岩、石榴方辉橄榄岩、纯橄岩和石榴辉石岩,是大陆型俯冲带的标志性岩石。金刚石包裹体、石榴石和橄榄石的出溶结构、温压计算等均反映其来源深度大于200km。地球化学特征表明该橄榄岩的原岩是岛弧环境下高镁岩浆在地幔环境下堆晶的产物。(2)大洋蛇绿岩型地幔橄榄岩,与变质的堆晶杂岩(包括石榴辉石岩、蓝晶石榴辉岩)和具有大洋玄武岩特征的榴辉岩构成典型的蛇绿岩剖面,代表大洋岩石圈残片。这两类橄榄岩的确定对了解柴北缘超高压变质带的性质和构造演化过程有重要意义。

新疆康古尔-黄山对接碰撞带的存在、成矿模式及成矿预测

据地层及其时代、岩相古地理、基性 -超基性岩及蛇绿岩套、花岗岩类、古生物地理区系、古地磁、地球物理、遥感影像及韧性变形变质带等系统分析研究 ,表明康古尔塔格 -黄山深断裂带为晚古生代双向俯冲对接碰撞带。其南为塔里木板块 ,早古生代为库都克阿奇克 -沙泉子俯冲带 ;泥盆纪北移至康古尔塔格 -黄山一带 ,经泥盆 -石炭纪拉张、双向俯冲、对接碰撞 ,二叠纪固结 -裂解演化 ,两者间为觉罗塔格岛弧增生带 ;其北为哈萨克斯坦 -准噶尔板块南缘大南湖岛弧带 ;有基性 -超基性岩、火山岩和中酸性斑 (玢 )岩及铜镍、金和铜钼矿分布 ,中酸性斑 (玢 )岩及铜钼矿呈对称分布 ,进而建立区域构造 -岩浆 -成矿模式 ,进行战略性和战术性成矿预测。千万吨资源量的赤湖 -土屋斑岩型Cu、Mo(Ag)矿的发现 ,验证了这种模式和预测的正确性。对地质构造研究及找矿有重要意义。

柴北缘-南阿尔金俯冲碰撞期后地壳构造演化特征

柴北缘—南阿尔金俯冲-碰撞杂岩带主要产于阿南次级构造岩浆岩带中,以杂岩带中石英二长岩、石英正长岩为研究对象,通过锆石U-Pb测年,显示为128.99±0.64 Ma,岩浆活动为燕山期。岩体分异指数DI=83.26→73.33,固结指数SI=2.96→13.56,岩浆分异程度较高;里特曼指数σ=6.09,属碱钙性系列;Rb/Sr=0.86→3.25,明显高于陆壳,岩浆物质来源具地壳属性。A/NKC=1.12~1.38,均值1.25,>1.1,显示“S”型花岗岩特征;根据岩石地球化学特征判别,该岩体可能形成于陆内造山晚期→非造山的过渡环境。

2018年12月1日美国阿拉斯加M_W7.0地震震源参数及破裂过程

文中对2018年12月1日发生在美国阿拉斯加州的MW7.0地震开展了震源参数以及破裂过程的反演研究,并综合研究结果探讨了此次地震发生的动力学背景。震源机制反演结果表明,此次地震为拉张型正断地震,矩心相对于初始震中位置向NE偏移约10km。破裂过程反演的结果显示此次地震的滑动量分布比较集中,主要发生在长30km、宽20km的区域内,最大滑移量达3.6m。此外,破裂并非简单地以震源为中心对称分布。此次地震的破裂方向和余震分布均呈NE向延伸的趋势,发震断层的西南段则出现地震空区,由此可初步判断该地震是一次发生在太平洋板块与北美板块俯冲碰撞带后缘的弧后拉张环境中的典型正断型地震事件。由于太平洋俯冲板块在向N俯冲的过程中受高温高压作用影响,造成太平洋板片的俯冲角度变陡、向后弯曲变形,由此在碰撞带的后缘形成拉张环境,造成此次阿拉斯加MW7.0地震的发生。

准噶尔盆地东部油气勘探新启示

吉木萨尔凹陷是准噶尔盆地东部面积仅410 km2、石油资源量1.1×108t的一个小凹陷,近期在该区油气勘探获得新的进展,发现吉祥油田。将吉木萨尔凹陷、吐哈盆地、三塘湖盆地的勘探成果进行分析比较后认为,吉祥油田可能是吐哈盆地内吐鲁番油气富集带的向北延伸;吐哈盆地内鄯善油气富集带向北延伸可能会在木垒地区出现;卡拉麦里山边缘煤矿自燃现象,很可能是天然气苗显示的一种特殊表现形态。三塘湖盆地、巴里坤盆地与吐哈盆地同处一个油气富集带上,应引起注意。据此,对该地区的油气勘探提出了新的对策与建议。

准噶尔盆地油气勘探新思路

对传统的有机生油凹陷理论提出质疑,并对盆地内已出现的三大油气富集带进行地质解释,指出这是盆地内富含油气的特殊的深部地壳结构(上地幔上拱、中下或中上地壳内存在低速高导层、以近南北向为主的壳幔断裂发育)与其上沉积盖层相互依存、相互作用的结果。对今后盆地勘探提出了与传统有机生油凹陷理论完全不同的新思路、新举措。

新疆克拉玛依油区油气勘探新思路

根据2001年7月完成的“准噶尔盆地构造格架综合工程探测”报告中“额敏—克拉玛依—奇台人工地震测深横剖面”资料,进行地质解释和深入探讨,提出克—乌油区油源不在传统观念的玛湖坳陷,而是在克拉玛依—扎依尔山地下28～38km深处的中、下地壳内。油气是靠油源层东、西两侧超壳深大断裂和众多的推覆体逆掩断裂运移到克—乌油区上来的,油源中有海相和陆相沉积物中有机质参加和贡献。这已被乌尔禾沥青脉和油、气、水、岩心等分析资料所佐证;克—乌油区油气藏展布特征、地面油气苗分布特征也都显示应主要是垂直运移的结果。据此提出了进一步深化勘探克拉玛依油田的设想和建议。

关于准噶尔盆地油气勘探新模式的思考

有机生油沉积坳(凹)陷理论在指导准噶尔盆地油气地质勘探过程中,总的看是失败的。探讨了失败的根本原因后,提出了油气勘探新模式:不仅要看沉积坳(凹)陷,更要看中下地壳内是否存在幔源底辟构造,把这两者看作不可分离的统一整体才行。列举了新模式9大依据,提出了今后工作设想以及如何盘活我国中西部50～60个大小盆地中的潜在油气资源的想法和做法。

20世纪50年代准噶尔盆地油气勘探方向大争论的启示

20世纪50年代初期在准噶尔盆地油气地质勘探方向上,曾发生了一场大争论:是走向地台(指盆地西北缘),还是坚持在山前坳陷(指盆地南缘)继续勘探。60年过去了,随着油气勘探的深入和新资料的不断出现,近年来出现了一种在准噶尔盆地找油的新理念和模式。根据这一新的找油模式,对西北缘和南缘的含油气远景进行了重新评价,认为准噶尔盆地西北缘含油气远景较南缘好得多,西北缘油气勘探的成功,就是按这种新模式找油的成功范例。

准东油气勘探新思路

对准东油气富集带的存在进行了与传统油气勘探思路不同的创新解释,既注意该区沉积盖层条件,又充分揭示该区富含油气的地壳深部构造特征,是两者有机联系又相互作用结果所决定的。据此,提出扩大准东油气勘探成果的几种新思路和进一步勘探设想、建议。

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。

2021年美国阿拉斯加半岛M_(W)8.2地震震源特征分析

采用远场地震波资料和有限断层反演方法获得2021年7月29日6时15分(UTC)美国阿拉斯加州以南海域M_(W)8.2地震的震源破裂过程模型,探讨此次地震发生的动力学背景。破裂过程反演的结果显示这次地震的滑动量分布比较集中,破裂长度约为160km,地震主体破裂发生在20~40km深度范围内,破裂由深部向浅部发展,表明此次地震释放了俯冲带浅部的应变能,破裂持续时间近120s,破裂面上最大滑移量达5m。此外,主震破裂区域中的余震分布较小,大部分余震发生在主震南部,出现这种现象表明震源区的破裂较为彻底并触发了俯冲带浅部位置的地震,本次地震的有限断层反演结果和余震分布均显示破裂向东发展,但未破裂至震中以西的舒马金空区,表明舒马金空区东部的地震危险性仍然存在。

冀东-辽西太古宙火成岩岩石组合和动力学意义

冀东-辽西地区是华北克拉通北部出露面积最大的太古宙变质基底区.经过岩石组合填图和综合研究,将其太古宙变质火成岩分为2.64~2.60Ga MORB型拉斑玄武质火山岩、2.61~2.52Ga拉斑玄武质-钙碱性变质火山岩、2.52~2.50Ga浅变质钙碱性火山岩组合和2.54~2.50Ga英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩、2.54~2.51Ga闪长质-石英闪长质-英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩、2.54~2.51Ga紫苏花岗闪长质-紫苏花岗质岩石、2.57~2.52Ga闪长质-石英二长闪长质-花岗闪长质-二长花岗质片麻岩和2.53~2.51Ga弱片麻状到块状二长花岗质-正长花岗质深成侵入体岩石组合.这些岩石组合从东北部的辽西阜新到西南部的遵化马兰峪地区呈现出条带状时-空分布特征.变质作用研究揭示了青龙-上营-洒河桥-马兰峪为高压麻粒岩带,记录了ITD型PTt轨迹,与NNW-NW向SSE-SE方向逆冲推覆构造相伴生;而三屯营-太平寨高温麻粒岩带,记录了IBC型PTt轨迹,与锦州-兴城-安子岭-界岭口-太平寨-三屯营伸展-底劈构造带相伴生.综合分析表明冀东-辽西太古宙晚期的构造-岩浆活动形成于热造山带型俯冲-弧后伸展到碰撞隆升的侧向增生动力学过程.