反分析垮山力学参数静不定问题的解决方法

应用工程反分析求取垮山过程的岩体力学参数时，由于静不定现象得不到唯一解。本文提出的数理统计学的优化法圆满地解决了这一难题，并成功地应用于石人嶂钨矿莲花山垮山预报，避免了一次重大灾害事故。

青藏高原造山带的垮塌与高原隆升

印度与亚洲的碰撞及前期的地体拼合产生了世界上规模最大的青藏高原碰撞造山带,并进而导致了高原的形成。但关于该造山带的形成演化过程与高原隆升的关系,一直未能取得明确的共识。本文通过对近几年来的资料总结发现,印度与亚洲的碰撞大约发型在55 Ma左右。由于新特提斯大洋板块的断离作用,形成冈底斯地区大规模的古新世—始新世花岗岩和火山岩,并发生青藏高原第一次较大规模的隆升。随着印度板块的持续向北挤压和朝亚洲大陆下的不断俯冲,该造山带岩石圈不断增厚,并在≈26 Ma左右发生岩石圈拆沉和减薄,形成全区的新生代钾质与超钾质岩浆活动,并发生全区范围内的大规模地壳隆升与剥蚀。中新世及以后,除局部地区外,青藏高原总体隆升幅度不大。因此,青藏高原的隆升与造山带的垮塌有关,而并不是由印度与亚洲碰撞而直接产生的。

腾冲-冈底斯新生代造山带的垮塌及陆间裂谷的形成

腾冲新生代中酸性火山岩以往研究较为薄弱，通过中酸性火山岩岩石地球化学研究，将腾冲新生代中酸性火山岩划分为高Sr、低Yb的埃达克型英安岩和低Sr、中Yb的浙闽型英安岩，其时限分别为上新世（2.78~4.04Ma）和早更新世（0.73~1.19Ma），为腾冲冈底斯带造山隆升后，由稳定至垮塌过程中形成的中酸性火山岩。中新世，腾冲冈底斯高原应力由东西向挤压为主转变为南北向走滑，造山带开始裂解。受潞西—保山地块阻挡，走滑方向偏转，在转折端轴向断片间滑脱形成裂谷盆地。裂谷形成初期，地幔减压上侵，下地壳高压部分熔融形成埃达克型花岗质岩浆；至早更新世，随着裂谷加剧，地壳厚度进一步减薄，在低压条件下下地壳部分熔融形成浙闽型花岗质岩浆。

大陆造山带深熔垮塌的岩石学、地球化学证据:以北大别深熔混合岩为例

北大别位于大别造山带的核部,分布着大量的造山带垮塌时期形成的混合岩,其于理解大别造山带的形成和演化有着重要的意义。北大别混合岩的原岩为TTG(D)岩石,因黑云母和角闪石的脱水熔融诱发深熔作用产生。顺层产出的为富斜长石浅色体,主要矿物组成为斜长石+石英+黑云母±钾长石±角闪石。伟晶岩脉或团块为富钾长石浅色体,主要矿物组成为钾长石+石英±斜长石±黑云母±角闪石。暗色体为变晶结构,主要矿物组成为角闪石+黑云母+斜长石+石英±单斜辉石;其中,暗色矿物角闪石和黑云母常常定向排列,具有明显的溶蚀结构;暗色体中浅色矿物颗粒较小,以斜长石和石英为主,指示部分熔融的残余产物。全岩地球化学特征表明,碱金属元素(Na、K等)、大离子亲石元素(Ba、K、La等)和LREE等优先进入酸性熔体,而相容元素和中-重稀土元素等残留在残余体中。浅色体与本区花岗岩相比,二者都有右倾的稀土配分模式,富集LREE,亏损HREE。但浅色体具有明显的Eu正异常,δEu值为2.48~6.55,而花岗岩则有弱的Eu负异常,并且浅色体中大颗粒斜长石相互构成框架结构,含量明显高于正常花岗岩熔体,表明浅色体更可能是熔体早期结晶的产物。

八里棚早白垩世花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征:对桐柏—大别造山带碰撞后岩浆作用的指示

后碰撞岩浆作用对研究大陆造山带构造的演化具有重要的意义。桐柏—大别作为典型的造山带,经历了完整的造山作用,并于中生代产生大规模的岩浆作用,对揭示桐柏—大别造山带的构造演化提供了有利条件。本文对桐柏—大别造山带八里棚花岗岩进行了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学分析。认为八里棚花岗岩为高钾钙碱性岩石,具有高SiO_(2)(76.85%~77.14%)、低MgO(0.08%~0.27%)、富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)(如Th、K、Rb)、亏损高场强元素(HREE)(如Ti、Ta、Nb)的特征,同时具有明显的Eu负异常(δEu=0.43~0.67),低Sr(27.4×10^(-6)~61.1×10^(-6))低Sr/Y比值(2.93~7.29),指示八里棚花岗岩为非埃达克质花岗岩。八里棚花岗岩锆石U-Pb年龄为(128±2) Ma,对应桐柏—大别造山带垮塌晚期,指示其为造山带碰撞后减薄地壳部分熔融形成。综合前人研究资料,进一步揭示了桐柏—大别造山带由早期加厚的岩石圈地壳逐渐过渡晚期减薄的岩石圈地壳的构造体系转换过程。

阿拉善地块晚古生代构造演化新模式:来自岩浆岩和沉积岩的记录

本文根据阿拉善地块岩浆岩和沉积岩的记录分析,结合造山带岩石圈演化,提出阿拉善地块随着古亚洲洋在晚志留世末闭合,发生弧-陆或陆-陆碰撞、以及与相邻地块的碰撞,使陆壳得到广泛加厚;晚古生代时期以伸展为特征,早石炭世造山带岩石圈初始垮塌,致使阿拉善地块北部珠斯楞—杭乌拉带由泥盆纪相对稳定的被动陆缘,转为活动陆缘,并形成一套前弧碎屑岩-火山岩沉积;晚石炭世乌力吉—宗乃山—沙拉扎山带岩石圈初始垮塌、诺尔公—红古玉林带造山带岩石圈初始垮塌,由此构成阿拉善地块岩石圈部分垮塌,使中南部广泛区域沉降,形成一套后弧环境的海相碳酸盐-碎屑岩沉积岩石组合,并伴随同时期的辉长岩等基性岩体侵入;二叠纪造山带岩石圈完全垮塌,大规模软流圈上涌物质和热,使俯冲的洋壳物质、加厚下地壳混合物质、交代岩石圈地幔衍生新生物质等被加热熔融,形成高(超)钾岩浆储库。早二叠世,因侧向强迫重力翻转或受塔里木早二叠世地幔柱活动的触发,导致高(超)钾质岩浆沿珠斯楞、乌力吉、诺尔公陆壳中的岩石圈不连续挤出,以气球膨胀式短时、快速侵位,形成以珠斯楞、乌力吉、诺尔公为代表的二叠纪巨量花岗岩带,该时期也应该是阿拉善地块最重要的大规模成矿时期。阿拉善地块是华北克拉通的组成部分,至今在其南部依然保留着大于200 km厚的岩石圈。阿拉善地块在早古生代时期汇聚,伴随古亚洲洋、祁连洋的形成、演化与消亡及与华北地块相互作用,使阿拉善地块被“破坏”;晚古生代时期伸展,伴随造山带岩石圈垮塌被“肢解”,总体上属于西部“华北克拉通破坏”范畴,显生宙以来的构造-岩浆事件,是西部“华北克拉通破坏”的响应。

大陆造山带碰撞-俯冲-折返-垮塌过程的岩浆作用及大陆地壳净生长

地球上的造山带可以划分为增生型造山带和碰撞型造山带，造山带岩浆作用发生在从大洋俯冲、大陆碰撞到造山带垮塌的每一个阶段．陆．陆碰撞的必要条件是大陆俯冲带的存在．一般假设，大陆岩石圈深俯冲的前提是大洋岩石圈俯冲及其在陆．陆碰撞时对紧随被动大陆边缘岩石圈的重力拖曳．大陆俯冲和碰撞的结果是地壳加厚和隆升，但是所产生的造山带岩浆作用发生在什么时间则取决于岩石圈加热机制．增生型造山带没有发生大陆之间强烈碰撞和深俯冲，一般缺少大规模的地壳叠置加厚和隆升，缺少与大陆深俯冲有关的超高压榴辉岩相变质岩，虽然大洋俯冲阶段可以形成巨厚的陆弧地壳，但同碰撞和碰撞后岩浆作用是否存在值得怀疑．碰撞型造山带由于大陆深俯冲和地壳强烈加厚，超高压变质的洋壳和大陆地壳在折返过程中减压熔融，形成同碰撞岩浆作用，在造山旋回晚期去根和垮塌过程中，由于岩石圈伸展和软流圈地幔上涌，形成碰撞后岩浆作用，并标志造山旋回的结束．因此，碰撞造山带的岩浆作用可以发生在大陆深俯冲的同时、俯冲洋壳与陆壳断离后的折返和隆升、造山带的去根和垮塌过程，从大陆碰撞到造山带垮塌和剥蚀（造山旋回结束）的时间跨度为50～90百万年．大陆碰撞造山带是深入了解大陆深俯冲、折返隆升及其造山带垮塌过程的重要场所，而碰撞造山过程中的岩浆作用对大陆地壳生长和再造有重要意义．

青藏高原东缘中更新世伸展作用及其新构造意义

基于区域TM遥感影像资料解译和野外构造地貌调查以及晚第四纪沉积物光释光测年分析,论述了青藏高原东缘复杂地貌边界带晚第四纪伸展构造及其构造地貌特征。结果显示,伸展构造主要见于下列几个构造带:沿南北走向的安宁河谷地、大凉山构造带、若尔盖盆地、岷江断裂带等。其典型的地貌特征表现为充填晚第四纪沉积物的狭窄河谷。根据盆地沉积物的地层时代和年龄推断,正断作用主要发生在中更新世时期,大约起始于早更新世末期(1.2～0.9Ma),结束于中更新世晚期(100～200ka)。晚更新世以来,构造体制转化为走滑—逆冲机制。青藏东缘中更新世伸展构造作用可能与该地貌边界带晚新生代造山后的高原垮塌有关。

智利北部——阿根廷西北部两类斑岩铜矿成矿方式

智利北部和阿根廷西北部的中新生代斑岩铜矿形成于古生代地体拼贴造山带背景。随着大西洋的张开,南美大陆向西漂移,中新生代期间,南美克拉通块体俯冲到古生代造山带之下形成加厚或双倍地壳。智利北部作为南美活动大陆边缘的组成部分,不断'吞食'向东俯冲的太平洋(纳斯卡)板块,斑岩铜矿成矿作用发生在俯冲板块断离后导致的大规模岩浆活动,并沿再活化岩石圈不连续(先存的古生代拼接带、区域断裂)反复就位,形成安第斯型斑岩铜矿。阿根廷西北部大规模铜(金、钼)成矿与加厚的造山带垮塌有关,大规模成矿受控于造山岩石圈去根、软流圈物质和热上涌引发的大规模岩浆活动。总体而言,智利北部、阿根廷西北部安第斯型和造山带垮塌型斑岩铜矿,乃至南美安第斯山铜(金)矿成矿带形成,与中新生代以来南美大陆向西漂移、大西洋张开事件关系密切。

华北克拉通破坏动力学过程研究中的几个构造问题

华北克拉通破坏问题,是通过对古生代时期和新生代以来华北东部岩石圈厚度、热状态、岩石圈地幔组成与时代等特征的比较研究中,逐渐认识到的一个重大的大陆构造动力学问题。岩石圈厚度的巨大变薄是克拉通破坏的重要标志之一,已有的构造动力学模型从不同角度着重讨论了克拉通岩石圈是如何减薄的问题,但由于岩石圈减薄远不是克拉通破坏的全部,因此,即使已有动力学模型可以对减薄过程给出比较合理的解释,也还难以成为克拉通破坏的综合动力学模型。文中针对目前流行的华北克拉通岩石圈减薄动力学模型存在的问题,提出了在构建克拉通破坏综合动力学模型时需要关注的一些主要构造问题:(1)从构造变形、沉积作用、火山活动及其事件序列特征角度,甄别和评价主动裂谷作用和被动裂谷作用在克拉通破坏过程中所发挥的作用;热-化学侵蚀岩石圈减薄模型可能需要与上述裂谷作用模型相结合,才可能成为克拉通岩石圈破坏的候选模型。(2)从拆沉相关岩浆侵入和火山活动时空演变规律、地壳表层快速隆起及相关沉积作用和构造变形、地壳热状态异常、拆沉引起的热弱化地壳对区域应力场的响应、拆沉导致的局部应力场模拟等方面展开研究,检验、充实或修正岩石圈拆沉模型。(3)从区域构造变形和相关沉积作用、火山活动相结合的综合研究角度,探索华北克拉通的破坏是在古老克拉通基础上的直接破坏,还是在古老克拉通基础上经历了造山作用过程之后的造山带伸展垮塌,这是涉及华北克拉通破坏动力学模型建立的根本问题之一。

北淮阳构造带鲜花岭找矿远景区铜铅锌矿化相关侵入岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

安徽北淮阳构造带鲜花岭找矿远景区发育中酸性侵入岩相关的铜铅锌矿化,本次研究选取铜铅锌矿化相关的鲍冲二长岩开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及LA-MC-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素分析。结果显示锆石Th/U比值为0.54-1.33,属于典型岩浆成因锆石。鲍冲二长岩锆石U-Pb年龄加权平均值为(124±2)Ma(n=10,MSWD=3.2);结合锆石自形、发育岩浆环带等特点,该年龄是鲍冲二长岩的结晶年龄。这一形成年龄对应于大别造山带构造垮塌事件,因此,北淮阳构造带鲜花岭地区铜铅锌矿化可能形成于早白垩世后岩石圈减薄环境。原位锆石Lu-Hf同位素研究显示,鲍冲二长岩的εHf(t)在-15.7～-10.2之间,两阶段锆石Hf模式年龄为1.82～2.17 Ga,指示岩浆源区为古元古代的基底。结合前人资料,安徽北淮阳构造带成矿作用可以划分为三期:第一期晓天盆地的火山热液型金矿化(130 Ma),第二期鲍冲岩体有关的铜铅锌矿化(124 Ma)和第三期的斑岩型钼矿化(114Ma)。

碰撞后岩浆作用与陆壳生长:以柴北缘超高压变质带为例

碰撞后岩浆活动对于了解造山带垮塌和去根过程及陆壳生长具有重要意义.总结了柴北缘超高压变质带中形成于400~360 Ma的碰撞后花岗岩-辉长岩侵入体和镁铁质岩脉的年代学和地球化学特征.其中,花岗岩侵入体具有典型的I-型花岗岩特征,形成于壳幔相互作用的岩浆混合.来自地幔的镁铁质岩脉可以划分为两组:(1)392~375 Ma中基性岩脉;(2)约360Ma超基性岩脉.其地球化学特征表明,镁铁质岩脉的微量元素和同位素随形成时间的变新而逐渐亏损,地幔源区从岩石圈地幔变为软流圈地幔.这种源自地幔的镁铁质岩浆活动是碰撞后岩浆活动开始和造山带垮塌的关键指标.结合碰撞后岩浆作用的特征,提出了一个地球动力学模型来解释柴北缘约35百万年(Ma)的造山带垮塌去根过程,在395~375 Ma发生缓慢的岩石圈地幔侵蚀,360 Ma前岩石圈发生拆沉作用,岩石圈地幔垮塌,同时软流圈地幔上升.地幔岩浆的加入表明碰撞后阶段是大陆生长的重要时期.