岩石圈伸展的壳/幔拆离模型(Parallel Extension Tectonics):华北克拉通东部早白垩世岩石圈减薄与破坏机理

华北克拉通岩石圈减薄和破坏机理长期以来存在争议,基于岩石学、岩石地球的化学分析研究突出强调深部过程的重要性。前人提出了两种重要模式:包括以拆沉作用为代表的top-down tectonics模型和以热-机械侵蚀与化学侵蚀,或地幔置换、交代作用的bottom-up tectonics模型。然而,对于这两种模式而言尚存在许多无法合理解释的问题,比如在此深部过程中,区域性岩石圈伸展有多大的贡献?地壳伸展构造是作为深部过程的响应,还是同为岩石圈伸展的产物?本文基于早白垩世东亚地区(尤其是华北克拉通东部地区)伸展构造与岩浆活动的综合分析,揭示出华北克拉通东部不同地区伸展构造变形与岩浆活动之间的时、空和成因关系有一定的差异。但整体上看,岩石圈伸展起着主导作用,控制着岩浆上侵和就位,在拆离断层下盘侵入形成各种规模的花岗质为主的侵入体,或于上盘喷发形成火山-沉积岩盆地。在伸展构造发育的不同阶段,可以有伸展早期、伸展期及伸展期后的岩浆活动。岩浆活动的强度及岩浆源区特点有显著的时空变化。一方面,在同一地区不同演化阶段其源区有很大的差异。表现为主体上是早期以古老下地壳源为主,随着壳/幔伸展作用演化,逐渐向混合源或独立幔源的演化。同时,不同地区岩浆源区的变化规律也显著不同。以胶辽地区为例,胶东整体上是壳幔混合源区对于岩浆演化有重要贡献;而辽东地区具有显著的源区演化特点:从剪切早期古老下地壳源区为主,并伴有幔源物质加入,剪切期古老下地壳为主,到剪切晚期和剪切期后以新生下地壳为主。本文认为岩石圈伸展的壳/幔拆离模型(Parallel Extension Tectonics),可以合理地解释华北克拉通及邻区早白垩世构造-岩浆活动性。在该模型中,遭受伸展的华北克拉通岩石圈发生壳-幔拆离作用。在岩石圈伸展作用期间,地壳层次的拆离作用与岩石圈地幔层次上的拆离作用可以是耦合的或者是解耦的,从而导致华北克拉通岩石圈减薄过程中在地壳尺度上的拆离作用与变质核杂岩的剥露有三种不同的类型:同岩浆活动型伸展(C型:Co-magmatism mode extension)、无岩浆活动型伸展(A型:Amagmatism mode extension)和多阶段混合型(M型:Multi-mode extension)。

珠江口盆地白云凹陷壳幔拆离断裂活动对深层大型三角洲沉积体系的控制作用

壳幔拆离断裂活动与沉积体系响应为世界陆缘演变研究的热点,选取珠江口盆地白云凹陷壳幔拆离体系及其沉积响应开展系统性解剖.结合陆缘演变认识新进展、长电缆三维地震和钻井综合解释等揭示白云凹陷南部主控断裂带主要由4排NEE-NE向断至莫霍面的高角度铲式壳幔拆离断裂组成,裂陷期幕式活动使得白云凹陷经历了均一裂陷、拆离裂陷和断拗转换三阶段演化;均一裂陷期(下文昌组),控洼断裂未延伸至莫霍面,主要发育断裂转换带控制下的轴向陡坡辫状河三角洲/湖相沉积体系,缓坡物源体系不甚发育;拆离裂陷期(上文昌组),壳幔拆离断裂断至莫霍面,呈现强烈水平伸展和垂向落差,导致上盘远离断层一侧强烈旋转翘倾、抬升剥蚀成为最主要缓坡物源体系,靠近断层北侧沉降深陷成为深湖盆,上盘中段发育大型三角洲沉积;断拗转换期(恩平组),拆离作用减弱而沉降作用显著增强,控制了北部缓坡挠曲坡折和NW-SE向推进的大型三角洲/湖相沉积体系的发育.由此,主控断裂由均一伸展到壳幔拆离伸展的构造演变导致白云凹陷上文昌组至恩平组缓坡大型三角洲、下文昌组东西轴向转换带辫状河三角洲和洼陷周边陡坡带扇三角洲砂岩三类规模储集体与湖相泥岩满盆叠置的分布格局,使其成为深水勘探向中深层拓展的主要对象.

大陆岩石圈有效弹性厚度研究及其动力学意义

介绍了大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)的概念及研究状况,并对其动力学意义作了探讨。大陆岩石圈有效弹性厚度不仅受板块热结构(热年龄)的控制,同样也受壳幔边界性质(拆离或耦合)、力学地壳厚度及其与地幔厚度比等因素控制。Te反映了地形、板块边界力及岩石圈结构之间的动态平衡。

南海北部陆缘超伸展区白云凹陷断陷结构演化与岩浆作用

断陷盆地的结构-构造主要受控于边界断层的构造作用,但是在盆地发育过程中有不同程度的岩浆作用发生时,断陷结构会受到显著的改造和影响.通过对位于南海北部陆缘超伸展区的珠江口盆地白云凹陷断陷结构差异演化特征的描述和分析,探讨陆缘伸展过程中岩浆作用的参与程度对洼陷结构样式和断陷构造-地层-沉积演化的影响.研究表明,白云凹陷主洼强烈伸展期间,岩浆作用不明显,上地壳发生脆性断裂,中下地壳则发生韧性伸展薄化,产生了壳幔拆离断层控制的宽深断陷,构造作用即地壳伸展拆离薄化作用是断陷发育的主要机制;然而,白云凹陷东部洼陷在经历了早期的脆性破裂之后,随即发生了显著的岩浆上涌作用,改变了上地壳的结构强度,脆-韧性转换面上移,产生了上地壳拆离断层控制的宽浅断陷,断陷结构受岩浆上涌作用的改造而表现出坡坪式拆离断层控制的半地堑系,沉积中心发生规律性迁移,构造-岩浆作用是断陷发育的机制.白云凹陷主洼与白云凹陷东部洼陷中岩浆作用参与程度的不同,不仅导致了洼陷结构样式及其演变过程的不同,而且断陷中的沉积充填体系也表现出显著的差异.构成白云凹陷主洼的宽深断陷中发育了巨厚的中晚始新世上文昌组-恩平组,在北部缓坡和南部深洼区,这套地层依次由大型三角洲体系和深湖相沉积体系构成;白云凹陷的东部洼陷则受岩浆上涌改造,发育多隆凹结构的宽浅断陷,形成多个小物源供源的小型三角洲-浅湖沉积体系,而且沉积物中富含火山碎屑.研究成果对于白云凹陷成盆机制的研究意义重大,同时对该凹陷的油气勘探亦具有重要的实际应用价值.