北山造山带马鬃山增生楔时空演化历史:来自野外精细解剖、碎屑锆石年代学和岩石地球化学的约束

北山造山带围限于华北克拉通、西伯利亚克拉通和塔里木克拉通之间,是中亚造山带南缘的重要组成部分,学界对其构造-地层区划和地质演化历史长期存在着不同认识。其中贾不泉口子地区的马鬃山增生楔是研究北山地区构造演化的天然载体,本文针对该增生楔的不同地质体开展了详细的识别和解剖,共识别出蛇绿混杂岩岩片、洋岛-海山岩片、洋内弧岩片、深海-半深海硅质岩岩片、活动陆缘-海沟浊积岩岩片和陆缘增生弧岩片等多种岩片类型。在马鬃山增生楔活动陆缘-海沟浊积岩岩片中的两件凝灰质粉砂岩样品(P3-57、P3-110)和一件含砾岩屑砂岩样品(P3-82)获得最大沉积年龄分别为410Ma、430Ma和286Ma。本研究对北山地区古生代的构造古地理格局演变具有重要的约束作用,具体表现为:(1)贾不泉口子地区的马鬃山增生楔岩石组合、变质变形程度与年代学研究存在一定差异,应该对不同类型岩片予以解构分析,还原不同类型岩片的构造古地理背景;(2)贾不泉口子地区的马鬃山增生楔中的3件基质样品的碎屑锆石年龄谱表现出~2.5Ga、~1.5Ga、~0.9Ga、~450Ma、~430Ma、~410Ma、~350Ma和~288Ma的多峰值频谱特征,分别记录了北山地区的变质结晶基底、哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆的聚合-裂解事件、活动大陆边缘多期次构造-岩浆事件、残留洋盆以及同碰撞造山快速携入马鬃山增生楔;(3)北山造山带的碎屑锆石年龄频谱占比分布规律存在明显的南北差异,表明马鬃山增生楔的物源区整体上由前寒武纪时期缝合带北侧提供转向由二叠纪时期缝合带南侧提供。

马尼拉海沟增生楔北部海域天然气水合物成藏机制及其潜在地质灾害风险

天然气水合物由于其巨大的资源潜力而受到广泛关注,但以往研究多集中在南海北部海域被动陆缘,对南海东部主动陆缘的天然气水合物关注相对较少。本文基于南海东北部马尼拉海沟主动陆缘区多道地震剖面分析,识别出似海底反射、振幅空白带、极性反转等典型天然气水合物识别标志以及逆断层、泥底辟等流体运移通道。台湾西南部造山带是马尼拉海沟增生楔的延伸,其泥火山伴生气以CH_(4)为主,少部分表现出高氮异常;其地球化学特征表明,该区天然气主要为热解成因的成熟烃类气,且主要是新近纪巨厚海相沉积烃源岩的贡献。分析认为,其成因是板块俯冲运动将深部烃类物质带入增生楔内,并形成高压环境,热成因烃类气体沿着泥底辟和逆断层等通道向上运移,在运移过程中部分天然气被微生物逐步改造,并混合原位生物气。热成因和生物成因甲烷最终在合适的稳定带内混合;形成以热成因为主,部分具有生物成因特征的逆冲推覆控藏混合气源天然气水合物藏。另外,随着外界环境的变化及俯冲运动的持续活动,天然气水合物的稳定条件遭到破坏而发生分解渗漏,可能引起滑坡,在对本区天然气水合物资源进一步的勘探开发过程中必须注意其潜在地质灾害风险。

阿拉伯海北部莫克兰增生楔天然气水合物浅表层识别标志

阿拉伯海北部的莫克兰增生楔是阿拉伯板块以低速、低角度俯冲到欧亚板块之下形成的主动陆缘构造,蕴藏着丰富的天然气水合物资源。依据2019年中国在莫克兰增生楔海域采集的高分辨率多道地震资料、浅地层剖面及多波束测深数据,并结合以往的调查成果,探讨莫克兰海域天然气水合物存在的浅表层识别标志。地震识别标志主要有似海底反射层(BSR)和振幅空白带2种标志,地形地貌标志包括海底麻坑、海底滑塌、丘状体、泥火山、冷泉系统等,水体标志主要为羽状流。在水深1000 m和2900 m的站位已分别钻获水合物样品。莫克兰增生楔丰富的水合物识别标志可能与低速、低角度的俯冲地质背景有关,使该区水合物存在指示兼具主动大陆边缘和被动大陆边缘的特征。综合研究区的异常标志分布特征,推测增生楔中部和西部的背斜脊及其附近区域是天然气水合物远景区。

北祁连加里东期俯冲-增生楔结构及动力学

北祁连加里东朝俯冲－增生楔可分为浅部和深部两个单元。浅部单元主要由蛇绿岩、蛇绿混杂岩及深海复理石所组成，极浅变质或没有变质。深部单元主要由ＨＰ／ＬＴ蓝片岩、透镜状的蛇纹岩、变辉长岩及绿片岩（主要为退变质产物）所组成。普遍遭受ＨＰ／ＬＴ变质作用和绿片岩相的退变质作用。两个单元同时形成于不同的构造层次，具有类似的原岩特征。在加里东期，俯冲－增生楔共经历４期变形作用（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）和３期变质作用（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）。从Ｄ１→Ｄ４反映了俯冲－增生楔从俯冲作用→深部构造板底垫托作用→折返（构造顶蚀）→剥蚀的动力学演化过程。

西昆仑造山带复式增生楔的构造特征与演化

通过对西昆仑古生代主剪切带和早中生代增生楔杂岩剖面中的组成与构造等特征,西昆仑早古生代和晚古生代一早中生代两次向南的增生造山作用及其增生楔的组成与构造演化进行系统研究,探讨增生楔杂岩在大陆造山带及其对大陆侧向增生的意义.

北印度洋马克兰增生楔天然气水合物的成藏模式

印度洋北部马克兰增生楔是阿拉伯板块低角度俯冲到欧亚板块之下形成的,平面上具有北部沉积速率高,沉积厚度大,南部逆冲断裂和紧闭褶皱发育,且构造活动具有北部拉张与南部挤压的特征;纵向上具有深部断裂活动强与浅部构造相对稳定的特点。这种复杂的活动大陆边缘具有世界上超低的俯冲角度和良好的水合物成藏条件,因此,平面上水合物矿藏类型多样,其中,下陆坡和增生楔前缘主要受叠瓦状逆冲断层的控制而形成"阶梯式增生楔型"水合物藏,而中陆坡和上陆坡主要受沉积厚度和北部拉张的控制作用而形成"底辟型"和"泥火山型"水合物藏。纵向上马克兰增生楔水合物矿藏具有"二层楼结构"的成藏模式,即深部主要受逆冲断层的控制,而浅部主要受正断层的控制。上述成藏模式可能与阿拉伯板块低角度俯冲有关。

台湾增生楔的构造单元划分及其变形特征

台湾增生楔位于欧亚板块、菲律宾海微板块和南海的结合部位,是现代弧陆碰撞研究的理想场所。通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的解释,对该增生楔进行了构造单元的划分,并分析了变形特征。认为台湾增生楔是由3个部分,即弧陆碰撞产生的增生部分、洋内俯冲产生的增生部分和增生楔后端在恒春海脊和北吕宋海槽之间的构造楔组成,研究区的高屏斜坡、恒春海脊和北吕宋海槽西端变形带分别是3个部分的反映。自中中新世以来,南海洋壳开始沿着马尼拉海沟向菲律宾海微板块俯冲,形成增生楔中洋内俯冲增生部分;与此同时菲律宾海微板块开始向NW方向移动,前缘的吕宋岛弧自6.5Ma B.P以来与亚洲陆缘斜向碰撞,形成增生楔中弧陆碰撞增生部分。碰撞首先发生在台湾岛的北部,由于弧陆强烈的挤压作用,增生楔后端部分向北吕宋海槽倒冲楔入,使得上部的北吕宋海槽的沉积发生隆升变形。滨海的各个地貌单元可以和台湾陆上的地貌单元相联系,它们具有相似的地质特征,但是由于陆上部分增生历史久,不仅抬升为陆,而且地层的年代也更老。

台湾增生楔天然气水合物的地震特征

通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的分析,结合该区域的地质背景,认为台湾增生楔具有天然气水合物存在和分布的地球物理特征,在地震剖面上出观海底反射层(BSR)、振幅空白(BZ)、极性反转等地震识别标志。BSR所在区域位于南海向菲律宾海板块俯冲的增生楔上,南海新生代沉积不仅提供了富含有机质的丰富物源,而且类似于活动大陆边缘的构造体系又为天然气水合物的形成提供了良好的条件。

造山带中增生楔识别与地质意义

增生楔主要由海沟复理石、远洋—半远洋沉积和洋岛/海山等大洋板块地层岩石及蛇绿岩共同构成,是汇聚板块边缘古俯冲带构造—沉积作用的综合产物,以发育叠瓦状逆冲断层、双冲断层和紧闭—倒转褶皱,以及片理、碎裂构造、小型褶皱、膝折等不同尺度的构造为特征。增生楔组成包括连续单元和混杂岩两部分,严格受滑脱面位置控制。增生楔是增生型造山带最基本大地构造相,它与弧前盆地、岛弧/大陆边缘弧的时空配置关系可直接指示大洋板块俯冲极性、揭示洋盆演化与造山作用方式。准确识别增生楔,详细解剖其结构特征与组成特征,综合判别并恢复大洋板块地层,可为古板块边界与古大洋盆地消亡位置确定、造山带结构精细划分及造山作用过程重建提供基本依据。大比例尺地质填图是研究增生楔结构和组成、以及大洋板块地层重建的有效手段。以南祁连拉脊山石灰窑增生楔为例,地质填图结果表明它是由中寒武世—早奥陶世洋壳物质构成,自北而南依次可分为海沟—大洋盆地—海山OPS和六道沟SSZ型蛇绿岩,被南倾逆冲断层分割成多个岩片。海沟—大洋盆地OPS岩片基本保留完整地层序列,海山OPS岩片包括连续单元和混杂岩两部分。顶帽山增生楔主要由海山OPS构成,内部结构层序相对完好,是南祁连构造带中保留最为完整、规模最大的海山OPS岩石组合序列。上述不同类型OPS片段和六道沟SSZ型蛇绿岩组成的增生楔与其南侧岛弧带同时代。增生楔—岩浆弧的时空配置暗示寒武纪—早奥陶世时期原特提斯洋自北向南俯冲极性。这些认识为南祁连早古生代火山—岩浆—沉积构造演化以及是否存在古洋盆与古洋盆演化重建提供基本佐证。

印度洋北部马克兰增生楔泥火山分布及主控因素探讨

为了探讨低角度俯冲背景下活动大陆边缘泥火山的分布及其主控因素,收集了大量印度洋北部马克兰增生楔地区的沉积地层、断裂构造及泥火山或泥底辟等资料。综合分析结果显示,研究区沉积地层主要由上、下两部分组成,其中,下部较细的半远洋泥质地层具有"东厚西薄"的特征,而上部较粗的马克兰砂地层具有高速沉积的特征。这种密度倒置且后期沉积速率很高的地层分布特征为该区泥底辟或泥火山的形成提供了物质基础。在马克兰增生楔,阿拉伯板块向欧亚板块汇聚的速率具有"东快西慢"的特点,而且东、西两侧走滑断层和泥火山发育。结合俯冲角度同样较低的地中海海岭板块汇聚速率与泥火山的分布特征认为,马克兰增生楔东、西两侧的泥火山主要受走滑断层的控制,而增生楔内部的泥火山主要受板块汇聚速率、逆冲断裂以及密度倒置等综合因素的控制,表现为"东多西少"的特征。

印缅俯冲增生楔气烟囱分带性及油气成藏规律

印缅俯冲增生楔位于印度板块与欧亚板块俯冲前缘,是深水油气勘探的重要地带。重新审视深水油气勘探潜力、认识增生楔地区油气成藏模式和机理是当前研究热点。印缅俯冲带增生楔提供了一个良好实例和研究契机,它不仅是一个斜向俯冲增生楔,而且是一个气烟囱发育的增生楔。本文基于高精度地震资料,应用地震波组和频谱扫描、地震属性检测以及基于多层感知器的非线性神经网络技术,识别出该区气烟囱具有分带性,且在增生楔斜坡和海沟盆地气烟囱发育。气烟囱总体表现出向海渐新、期次递减的特征,即增生楔斜坡以全新世和中新世两期发育的断层型气烟囱为主,纵向上横跨渐新统至更新统;海沟盆地以全新世发育的背斜型气烟囱为主,纵向上横跨中新统至全新统。气烟囱发育的动力来源为渐新统和中新统烃源岩持续生烃形成的超压,幕式构造活动产生气源通道,古近系和新近系中的泥页岩等提供封盖条件。气烟囱与油气成藏关系密切,具有振幅、频率、相位等地震异常并伴有亮点、平点等地震反射的相关伴生构造是油气运聚的有利目标。结合气烟囱的气源特征,本文提出混源断层型、生物气源断层-背斜型、生物气源背斜型等三种气烟囱成藏模式,指出海沟盆地气烟囱地震异常体具有较好的浅层天然气勘探前景,下覆烃源岩内幕构造、岩性圈闭是另一个有利的油气勘探领域。

俯冲—增生型造山带增生楔流体研究进展

俯冲—增生型造山带弧前增生楔流体的特点为 :盐度低、氯化物含量异常低 ,并含有丰富的 CO2 和 CH4。流体以扩散式或沿断层带渠道式活动 ;泥火山、张裂隙充填脉、碳酸盐壳、深海生物群是流体活动的直接体现 ;流体活动影响着增生楔的内部结构和构造样式 ;

马尼拉海沟俯冲带增生楔中天然气水合物的流体运移通道

南海东北部海域水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质含量丰富,为马尼拉增生楔中天然气水合物成藏提供了必要的气源,且相应适宜的温压条件以及构造背景也有利于天然气水合物的形成与赋存,其中马尼拉俯冲带俯冲前缘以及增生楔中的断裂系统成为天然气水合物成藏的非常重要的运移通道。通过对地震剖面中断裂系统和三维地貌图的精细解释,分析了马尼拉海沟俯冲带存在的海沟前缘正断层、海沟轴部的盲断层以及增生楔中的盲冲断层或逆冲断层,直到最后发育成隔断叠瓦状岩片的逆冲断层组,这些断裂系统反映出增生楔上天然气水合物的含气流体的形成、运移及聚集过程,成为天然气水合物成藏的运移通道。

主动大陆边缘增生楔构造发育及沉积特征分析:以缅甸增生楔为例

增生楔是主动大陆边缘"沟-弧-盆"构造体系的重要组成部分,在全球范围内广泛分布。由于其处于板块俯冲前缘,增生楔地质背景复杂,构造改造强烈,同时大规模推覆构造导致地层多期重叠,沉积发育复杂,给增生楔地区的石油地质条件研究带来难度。以缅甸增生楔为例,通过选取代表性的区域地质剖面,结合相关地层资料,对增生楔地区构造变形、沉积条件进行了分析。结果表明,增生楔形成初期,由于构造运动强烈,增生楔盆地处于发育初期,整体勘探潜力较小。到了中期,增生楔盆地由于地层沉积厚度较大,新地层受构造改造作用影响较小,为勘探有利区,而增生楔斜坡虽然沉积厚度较大,但由于其构造作用强烈,不利于大型油气田的形成。在增生楔发育后期,海沟盆地下部发育海相地层,而上部处于滨浅海环境,地层沉积厚度较大,具有一定的勘探潜力;同样,在发育成熟的增生楔盆地,由于其沉积厚度及盆地面积较大,具有一定的勘探潜力。

西藏朗县地区增生楔杂岩带90Ma岛弧型深成岩浆活动和意义

碰撞前增生楔带的岩浆活动在世界许多缝合带均较强烈。为证实雅鲁藏布江带是否存在碰撞前增生楔岩浆活动,本文报道了朗县英云闪长岩岩株的地质特征,以及岩石学、锆石U-Pb定年、全岩地球化学和Sr-Nd同位素数据。结果表明,朗县岩体变形较弱,侵位于强烈变形的蛇绿混杂岩中（蛇绿岩年龄（145.7±2.5）Ma）,时代为（92.58±0.72）Ma（MSWD=1.8）,岩石属于钙碱性系列,高镁、富钠,相容元素（Cr=71.48×10^-6-86.74×10^-6,Co=22.32×10^-6-23.52×10^-6,Ni=33.51×10^-6-36.31×10^-6）含量高,富含大离子亲石元素Rb、Ba和放射性生热元素Th、Pb、U、K、Sr等,明显亏损Nb、Ta、Zr、Hf（Ti）等非活动性元素,轻稀土明显富集,重稀土亏损（LaN/YbN=6.95-7.44）,具有不明显的铕异常,δEu值为0.82-0.91,εNd（t）值变化于2.68-3.23。在以上基础上,结合前人研究成果,认为朗县英云闪长岩体形成于增生楔岛弧环境,与雅鲁藏布江洋俯冲-消减带向南迁移密切相关,是90 Ma的洋脊俯冲地球动力背景下亏损地幔和增生楔熔体混合的产物。

马克兰增生楔地层层序及发育过程

1地质背景马克兰增生楔位于阿拉伯海北部,处在欧亚板块、阿拉伯板块、印度板块交汇处,东西长约800km,南北宽约400km,是阿拉伯板块向北俯冲到欧亚板块之下的产物(图1),其板块汇率速率为4.0cm/a,西部3.65cm/a、东部4.2cm/a、中部1.95cm/a,最大沉积厚度在7000m以上。阿拉伯板块和欧亚板块的碰撞始于白垩纪。马克兰增生楔从渐新世开始发育,中更新世以来其近岸部分经历了隆升和伸展断陷阶段.

马尼拉俯冲带中段增生楔精细构造特征及微型圈闭盆地发育模式探讨

对马尼拉俯冲带中段高精度地形数据编辑后绘制成图,联合之前所获取的地震剖面数据,对俯冲带增生楔的精细构造地貌特征及发育模式进行了深入探讨.在增生楔下构造区发现了大量狭长的微型圈闭盆地,经过对其平面断裂特点与深部应力状态的分析,发现增生楔从俯冲前缘到脊顶区其构造特点的转变对应着微型圈闭盆地4个完整的发育阶段,即初期的加积断裂阶段、中期的圈闭成盆阶段、后期的挤压消亡阶段乃至最终的隆升推覆阶段,揭示出一种新型的俯冲带增生楔发育模式,并推断其本质是深部板片俯冲活动所产生的压应力在海底面的表现.

木嘎岗日岩群是羌塘南缘的增生楔杂岩

木嘎岗日岩群是班公湖—怒江缝合带的标志性单元,其内部构造变形复杂,很难作为连续的沉积层序进行分析,因而其板块构造背景有待进一步解释。本文在野外工作基础上,对西藏改则地区木嘎岗日岩群地质特征取得了如下认识:(1)木嘎岗日岩群由有序地层和混杂岩组成,有序地层可以分解为4个非正式地层分段,各自具有不同的沉积学、岩性和物源特征,且具有较为稳定的走向延伸,有作为填图地质单元的可能,这为解体和细分木嘎岗日岩群提供一种可行方案;(2)混杂岩以构造接触关系伏于有序地层之下,且混杂岩内部物质成分具有分层特征,上部富"原地"砂岩块体,下部富"外来"洋壳块体,这表明在混杂岩形成过程中洋壳位于混杂岩之下;(3)木嘎岗日岩群内部发育北倾南冲的逆冲推覆体系,叠瓦式发育的逆断层可能在深部汇入由构造混杂岩组成的主滑脱断层。组合的地质特征表明木嘎岗日岩群是羌塘南缘增生楔杂岩,形成于班公湖—怒江洋壳北向俯冲背景下的羌塘南缘增生过程。

《增生楔与混杂带》专辑序言

宜居地球的演化通过洋—陆转换实现,洋—陆转换表现为裂解和会聚过程,会聚相关的造山过程的主要场所和信息载体是增生楔。增生楔记录了会聚板块边缘一系列地质过程,并叠加有后期陆内改造信息。混杂带是增生楔的核心组成部分,是残存的四维地质综合体。其详细解析可以精细刻画出系统地球演化历史,了解地球历史,解读地球今日,探索地球未来。

东准噶尔玛因鄂博地区增生楔中基性混杂岩块地球化学特征及构造环境探讨

东准噶尔玛因鄂博地区发育一典型的小型增生楔，增生楔中辉长岩岩块具有高铝（Al2O3：14．38％～16．33％），高钛（TiO2：1．81％～2．46％），贫钾（K2O：0．17％～0．63％）的地球化学特征。相对富集大离子亲石元素（Sr、K、Rb、Ba），高场强元素（Nb、Ta．Zr、Hf）没有明显的异常，源区具有类似于洋脊玄武岩的特征。基性岩块具有类似于E—MoRB和OIB的稀土元素配分形式，没有出现Nb、Ta、Ti的明显亏损，说明其形成过程中可能没有受到或受到较弱的消减带影响，综合上述认识，认为夹于增生楔中的此类基性岩块体很可能来源于洋壳俯冲过程中增生的海山残片；根据玛因鄂博增生楔物质组成特征以及前人的相关年代学证据表明该增生楔形成于古生代弧后盆地环境，在晚泥盆世之前形成俯冲增生杂岩体。