闽北建瓯上水南地区新元古代前弧玄武岩的发现及地质意义

建瓯上水南地区出露的马面山岩(群)绿片岩中的(绿帘)阳起片岩具明显的“变余枕状构造”,其岩石化学SiO_(2)含量为40.72%~45.49%,MgO含量为16.16%~17.63%,TiO_(2)含量为0.32%~1.05%,Na_(2)O/K_(2)O比值为4.25~10,具大离子亲石元素(LILE)Cs、Ba、Sr相对富集,高场强元素(HFSE)Ce、Zr、Hf、Sm、Y、Yb分异较弱等特征。显示其兼有洋中脊与岛弧双重特性,与马里亚纳前弧玄武岩(FAB)相似,是新元古时期存在洋内初始俯冲和洋陆转化岩浆作用的证据。

内蒙古崇根山蛇绿岩前弧玄武岩的发现及其地质意义

内蒙古崇根山SSZ型蛇绿岩位于兴蒙造山带北部的二连浩特-贺根山蛇绿岩带,为贺根山蛇绿岩中出露面积最大、岩性出露最为齐全的蛇绿岩块,主要组成端元为橄榄岩,少量堆晶辉长岩和拉斑玄武岩片。研究表明,该玄武岩为一套前弧玄武岩,岩性为低钾拉斑玄武岩。岩石w(SiO_2)为48.58%～51.23%,含较低的TiO_2(1.63%～2.08%),富Na_2O (3.13%～4.73%)而贫K_2O(0.05%～0.20%),Na_2O/K_2O为23.7～79.0;岩石具有亏损型稀土元素配分模式,类似N-MORB,微量元素富集Rb、Ba、U、Ta、Hf,亏损Th、Nb、Sr,元素质量分数普遍略高于N-MORB,与弧拉斑玄武岩相似。地球化学特征上兼具洋中脊与岛弧双重特点,且更偏向洋中脊,与马里亚纳前弧玄武岩(FAB)相一致。综合分析前人对于崇根山蛇绿岩块及区域蛇绿岩同位素年代学研究成果表明,二连浩特-贺根山蛇绿岩带在早石炭世存在前弧玄武岩,说明二连浩特-贺根山洋盆在早石炭世发生了洋内初始俯冲和洋陆转化岩浆作用。

内蒙古迪彦庙蛇绿岩带达哈特前弧玄武岩的发现及其地质意义

内蒙古SSZ型迪彦庙蛇绿岩位于兴蒙造山带北部的二连浩特-贺根山蛇绿岩带。笔者最近在迪彦庙蛇绿岩带西侧达哈特一带新发现前弧枕状玄武岩。该玄武岩岩性为低钾拉斑玄武岩,发育球颗结构和枕状构造。通过LA-ICP-MS U-Pb测年,获得玄武岩中锆石的206Pb/238U加权平均年龄为333.4±8.5Ma。岩石SiO_2 42.97%~50.9%,较低的TiO_2 0.59%~0.94%,富Na_2O(1.58%~4.26%)而贫K_2O(0.04%~0.44%),Na_2O/K_2O为9.59~47.3;岩石具有亏损型稀土配分模式,类似N-MORB,但高场强元素(HFSE)Nb、Ta和Ti等比N-MORB稍低,相容元素Cr、Ni和大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Ba、U比N-MORB稍高,与弧拉斑玄武岩相似。地球化学特征指示达哈特枕状玄武岩兼有洋中脊与岛弧双重特性,而更像洋中脊,与马里亚纳前弧玄武岩(FAB)相一致。这一发现为明确二连-贺根山蛇绿岩带早石炭世存在前弧玄武岩提供了岩石学、年代学和地球化学佐证,表明二连-贺根山洋早石炭世发生了洋内初始俯冲和洋陆转化岩浆作用。

中亚造山带东段迪彦庙蛇绿岩带和前弧岩系研究进展

起始俯冲作为板块构造理论中研究最为薄弱的环节,成为固体地球科学领域研究的前沿课题。由于俯冲起始发生的过程极其短暂,且本身是一个破坏过程,在古造山带中很难发现起始俯冲地质记录,特别是SSZ型蛇绿岩中前弧岩石组合的确切实例,成为导致研究板块初始俯冲机制的难点所在。10多年来,河北地质大学地球科学学院李英杰教授团队通过在中亚造山带东段开展3项中国地质调查局1:5万区调项目(12幅)。

苏门答腊斜向俯冲系统中前弧高地和盆地的发育

通过对苏门答腊弧前斜向俯冲系统构造变形作用进行分析,对苏门答腊斜向俯冲系统中弧前高地的隆起机制和弧前盆地的形成进行分析。研究表明,苏门答腊弧前高地的发育归因于以下过程:挠曲抬升,盆地倒转,较老增生楔形隆起以及增生楔向陆边缘的反冲。最新的地震反射资料表明,向沟槽发散的逆冲断层和向弧发散的逆冲断层之间的相互作用在弧前高地隆起过程中起到了重要作用,弧前高地隆起的沉积物是先前在弧前盆地中形成的;弧前高地和弧前盆地的现今形态与上新世增生楔和上覆弧前盆地沉积物的隆升有关。不论俯冲系统的倾斜度是多少,苏门答腊弧前区域都以挤压作用为主,这在形成新近纪平行于沟槽的盆地沉积中心起着重要作用。

北祁连西段昌马地区晚奥陶世弧前沉积-构造演化

北祁连早古生代多岛洋盆的古地理格局和构造演化一直存在争议。位于北祁连南、北蛇绿岩之间的昌马地区广泛出露了一套早古生代深水火山-碎屑建造。早期填图工作普遍认为其形成于寒武纪至早奥陶世。本次研究对昌马西部的鹰嘴山和车路沟山南侧剖面开展系统的野外地质调查。并对采集到的浊积岩和火山岩样品开展了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年工作。研究结果表明,原填为寒武系a岩组的鹰嘴山剖面所采集的砂岩样品2307NQL-13最年轻的锆石给出了(456±4)Ma的加权平均年龄;车路沟山南侧,原划归为下奥陶统阴沟群的安山岩样品2307NQL-06给出了(450±4)Ma的加权平均年龄,证明研究区大面积存在晚奥陶世沉积地层,现有年代地层方案需要重新审视。砂岩样品中的碎屑锆石以寒武纪—奥陶纪年龄为主,主要源于岩浆弧的剥蚀;32颗新元古代和古元古代碎屑锆石揭示古老基底物质的大量加入,表明晚奥陶世昌马地区沉积了大量来自中祁连的碎屑物质。来自中祁连基底的碎屑物质暗示北祁连洋的南分支已经闭合;碎屑物质形成于俯冲相关构造环境暗示北祁连洋的北分支俯冲仍在继续。本次研究给出的新数据将为昌马地区进一步的地层和沉积演化提供可靠的同位素年代约束,也为探讨北祁连洋早古生代复杂的俯冲、闭合过程提供重要依据。

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩流体流动性元素富集特征及影响因素

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山被认为是认识俯冲作用的直接窗口,其发育的角砾状蛇纹岩富含的流体流动性元素(FMEs)记录了引起蛇纹石化作用的流体和俯冲带的流体-岩石相互作用及元素循环等信息。本文整理了马里亚纳弧前物源深度逐渐增加的5座蛇纹岩泥火山(Yinazao、Fantangis?a、Asùt Tesoru、South Chamorro和Conical)发育角砾蛇纹岩的FMEs数据,通过不同泥火山、同一泥火山不同深度样品及同一块状样微区子样品间的FMEs特征对比,分析了蛇纹岩泥火山引起的蛇纹石化作用的流体性质、来源和形成机制。5座蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩的FMEs均较亏损地幔(DM)显示富集特征:B、Cs、As强烈富集(常>100×DM),Li、Rb、Sb中等富集(>10×DM),Ba、Sr、Pb弱富集(<10×DM)。浅源泥火山角砾蛇纹岩中B、Sr、Ba、Pb含量最高,且由浅源至深源泥火山其含量呈逐渐减少的趋势。而Li、Rb、Cs、As、Sb含量显示相反特征,浅源泥火山的角砾蛇纹岩中含量最低,且从浅源到深源泥火山其含量逐渐增加。不同泥火山角砾蛇纹岩FMEs具有系统性变化特征,反映了俯冲板片衍生流体是其发生蛇纹石化作用的主要流体。离海沟较近的泥火山下部俯冲板片成岩作用以蛋白石脱水为主,形成的板片衍生流体极富B,略富Li、Ba、Sr、Pb;离海沟较远的泥火山下部俯冲板片成岩或进变质作用主要为碳酸盐矿物分解和少量蚀变洋壳脱水及黏土矿物转化,板片衍生流体富Ba、Sr、Li、Rb、Cs;居于上述2类泥火山之间的泥火山,下部俯冲板片主要成岩作用为黏土矿物脱水及转化,板片衍生流体以富集B、Li、Rb、Cs、Ba为特征。海底以下深度<50 m的样品FMEs含量最高,指示海水风化对FMEs含量有一定影响,尤其是B、Sr。同一块角砾蛇纹岩不同微区结构的FMEs含量不同,纯蛇纹石区域其含量最高,指示蛇纹石化产物对FMEs有一定影响;绢石结构中Li、Rb、Cs含量高于橄榄石蚀变的蛇纹石,说明原始矿物类型也对部分FMEs富集有一定影响。

西藏南部冈底斯大陆弧早白垩纪弧前伸展作用

在现今活动的俯冲带系统中,俯冲板片的后撤或回卷都可能导致弧前伸展作用,但弧前伸展作用是否局限于浅部构造层次,还是涉及整个岩石圈,是理解岛弧构造演化和地球化学效应的重要课题。在西藏冈底斯岩基南缘,保留着世界上典型的弧前盆地——日喀则弧前盆地。在该盆地的北缘,除了发育中新世闪长玢岩脉外,还发育一系列近东西向展布的辉绿岩脉,形成时代为106.6±0.8Ma(锆石U-Pb年龄)。基性岩脉在岩石学、矿物学和地球化学特征上较均一,具体表现为:(1)富集LREE,亏损HREE,但HREE平直;(2)强烈亏损Rb、Ba、Nb和Ta,微弱亏损Ti,但Zr和Hf不具亏损现象;(3)锆石Hf同位素组成(εHf(t)=+11.7^+15.4)较高;和(4)包含捕获的早侏罗世岩浆锆石。上述数据表明:在日喀则弧前盆地形成过程中,伴随着强烈的早白垩纪弧前伸展作用,诱发较亏损地幔发生部分熔融,形成不同于典型岛弧岩浆岩的基性岩,可能是在新特提斯洋北向俯冲过程中,海沟后撤,在弧前形成强烈的地幔角流的结果。同时,日喀则弧前盆地可能构建于早侏罗纪结晶岩系之上。

秦岭晚古生代弧前增生的背驮型盆地体系

秦岭发育了受断裂控制的晚古生代沉积盆地,其基底是具有洋壳、众多碳酸盐岩孤岛以及岛弧、弧前增生楔的洋盆底;盆地的主要边界逆冲断裂表现为背驮式的活动特征;各个盆地虽都有自己的沉积特点,但盆地的相对水深总体由北向南逐渐加大,反映出弧前大陆斜坡的古地理特征;盆地初始规模较大,到后期渐小,盆地充填呈退积序列,揭示了秦岭晚古生代盆地具有弧前增生的背驮型盆地性质。

高压混合型限流熔断器用电弧触发器的弧前特性

采用电弧触发器的高压混合型限流熔断器相对于普通限流熔断器具有功率损耗低、限流能力强的优点;相对于采用电子控制的混合型限流熔断器而言,因为无需外部电源、传感器及电子控制单元,提高了可靠性,减小了体积。为促进其应用,针对其关键部件——电弧触发器开展研究,设计了额定电流500 A的电弧触发器,建立其热电耦合模型,基于该模型分析了不同电流上升率及焊接状况下触发器的弧前特性。研制了电弧触发器实验样机并完成了系列起弧实验,实验结果验证了设计和分析的正确性。

北秦岭南缘弧前盆地沉积作用及盆地发展

秦岭被商丹缝合带分为北秦岭和南秦岭两个部分，在北秦岭南缘残留着与俯冲作用相关的岛弧火山岩以及弧前沉积体。对沿海丹带两个地区（黑河地区和黑山地区）弧前沉积体岩相组合和相序的研究显示，它们主要由深水浊积岩系。火山碎屑岩，扇三角洲沉积以及局限性台地碳酸盐岩和陆棚碎屑岩组成。总的沉积序列显示向上变浅趋势，但在弧前内侧边缘则表现为向上变深趋势。两个不同地区岩相和相序的差异明显受物源、海平面变化以及特别是构造作用的挫制。深水浊积岩系所反映的线状物源供给形式、扇三角洲体系的发育和其内部不同沉积段反复重叠的特征指示一种活动构造环境。弧前区构造发展一方面与其前部加积或下部垫底作用有关，另一方面则在很大程度上受由斜向俯冲而导致的伸展作用的影响。

雅鲁藏布江蛇绿岩的形成与日喀则弧前盆地沉积演化

雅鲁藏布江蛇绿岩被时代连续的日喀则群沉积覆盖及其形成时代（１２０—１１０Ｍａ）与冈底斯弧开始发育的时代（１１５—１００Ｍａ）十分相近的事实使人们有理由提出：雅鲁藏布江蛇绿岩是否代表着印度板块与拉萨地块间的特提斯－喜玛拉雅洋残迹的疑问。根据近期的研究，笔者认为雅鲁藏布江蛇绿岩不是形成于三叠纪的特提斯－喜玛拉雅洋的残迹，而是特提斯－喜玛拉雅洋向拉萨地块俯冲的初期（阿普第－阿尔必期），由俯冲作用在冈底斯弧前地区引发的海底扩张作用形成的一种俯冲带上叠型蛇绿岩（ｓｕｐｒａ－ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｐｈｉｏｌｉｔｅｓ）。至森诺曼期，弧前海底扩张作用停止，雅鲁藏布江蛇绿岩开始向南仰冲，在其南侧形成增生杂岩楔。仰起的蛇绿岩开始向日喀则弧前盆地提供蛇绿质碎屑，如冲堆组。森诺曼期－土仑期，盆地接受了一套深水复理石沉积，沉积物源部分来自南部边缘脊的蛇绿质碎屑，而大部分则来自北侧的弧火山岩和岩浆岩碎屑。森诺期－路坦丁期，盆地逐渐变浅，接受了浅海－滨海沉积，物源均来自北部的岩浆弧。至始新世末期，发育在盆地南侧的增生杂岩楔与印度板块发生碰撞。

石英砂熔断器的弧前时间–电流特性

石英砂熔断器是电力系统中应用十分广泛的保护电器,弧前时间–电流特性是其最重要的性能指标之一。为准确模拟石英砂熔断器的弧前时间–电流特性,揭示影响弧前时间–电流特性的因素和规律,采用焓变的方法处理相变过程,并提出一种新的仿真方法。同时建立了石英砂熔断器弧前过程的热电耦合模型,利用ANSYS软件计算了石英砂熔断器的弧前时间,并分别采用两种狭颈形状熔体熔断器对仿真结果进行实验验证。结果表明：熔体狭颈处因电流线收缩而电流密度最大,温度上升最快;由于材料的电阻率、热导率、密度、焓值等物性参数随温度在不断变化,使熔体温度随时间非线性上升,且在两次相变点附近均有短暂的温度缓慢增长阶段;在300~3 500A电流范围内,弧前时间均随预期电流的增大而减小,截断电流数值验证了石英砂熔断器的限流作用;两种熔体弧前时间–电流特性的仿真值与实验值相对误差均小于5%,验证了该仿真模型与方法的正确性和适用性。

造山带沉积学系列之一——弧造山带的弧前沉积

板块构造理论得到地学界广泛接受以来,沉积学在造山带研究中得到了普遍的重视。笔者在归纳总结板块构造沉积学3个主要发展阶段及其相应的研究成果的基础上,重点讲述了弧造山带的弧前海沟盆地、楔顶盆地和弧前盆地的定义,并结合具体实例介绍了3类盆地沉积环境、沉积组合与物源背景。总之,希望这些讨论能使对造山带沉积学感兴趣的读者得到梗概的认识。

南秦岭横丹浊积岩系——晚古生代发育于扬子板块被动陆缘上的弧前盆地充填物

南秦岭横丹浊积岩系是一套巨厚的浊流沉积,以向南或南东倾的单斜构造产出。由下而上,该沉积层序包括深水盆地、深水浊积扇和斜坡水道3个相序。相应地,沉积物粒度变粗,厚度变大,火山质组分含量增加,凝灰层大量发育,表明横丹浊积岩系为活动型浊积岩;其古水流方向为NNW—NNE向,物源区为南侧的碧口火山岩系。另外,横丹浊积岩系内还见石英岩、重结晶大理岩成分的砾石,说明其物源还包括被动陆缘环境的沉积物。相序、组构、沉积特征和物源区综合分析表明,横丹浊积岩系为弧前盆地充填物。构筑这一弧前盆地的动力学机制是洋壳板块向南俯冲于扬子板块被动陆缘之下,时代可能晚于中晚泥盆世。

秦岭商丹断裂带南侧弧前沉积体的变形特征及其构造意义

本文选取秦岭商丹断裂带以南，南秦岭刘岭群以北的弧前沉积体为研究对象，研究扬子板块向北秦岭俯冲的运动学特征。这套弧前沉积体产状北倾，矿物拉伸线理为倾向线理，岩片强烈褶皱，断裂发育，表现出由北向南逆冲的运动学特征。利用糜棱岩与云母石英片岩中矿物变形温度计，结合石英c轴组构估算岩石变形温度集中在400℃～550℃之间。结合其所处的构造位置，本文认为这套强烈变形的岩石构造组合体形成于秦岭古岛弧弧前沉积背景，在扬子板块向北秦岭俯冲过程中，北秦岭沿着商丹带由北向南逆冲形成。后期又遭受商丹韧性剪切带左行走滑活动的改造。

秦岭晚古生代增生弧前盆地的热水成矿系统

目的探讨中秦岭地区铅锌金多金属矿集区的成矿地质背景和成矿机制。方法从板块构造角度进行分析。结果位于商丹带与留坝—山阳断裂带之间的中秦岭地区,其主体是在华北南缘晚古生代活动陆缘环境下增生的一个介于秦岭古岛弧带和留坝—山阳古俯冲带(古海沟)之间,并建立在俯冲增生楔之上的弧前盆地,发育有大规模的热水成矿系统。结论该区是横亘中国大陆中部的中秦岭岷礼—西成—凤太—山柞大型—超大型金、铅锌多金属矿集区。

弧前盆地研究进展综述

综述了弧前盆地的沉降机制、充填序列及主要识别标志。沉降机制分析表明，其沉降速率总体呈下降趋势。沉积充填序列总体表现为一向上变粗、变浅的巨层序，其具体发育规律主要受增生槛高程、充填速率与沉降速率比值控制。特殊的构造部位，弱的变形、变质和富有特色的沉积序列，砂岩碎屑组分是判别化石弧前盆地的主要标志。