南海成因:岩石圈破裂与俯冲带相互作用新认识

南海深部计划与国际大洋钻探航次取得了一系列创新进展与重大突破:1)发现南海陆缘岩石圈减薄之初未出现地幔蛇纹岩出露,且岩浆迅速出现;2)新提出南海不是"小大西洋",而是"板缘张裂"盆地,与经典的大西洋型"板内张裂"陆缘模式不同;3)揭示南海受到俯冲带的强烈控制,提出俯冲诱发地幔上涌并影响南海岩浆活动。

破裂大陆岩石圈科学计划探索

大陆边缘是研究岩石圈破裂及洋壳开始扩张的重要场所,破裂大陆岩石圈(RCL)是美国大陆边缘计划(MARGINS)围绕大陆边缘岩石圈破裂这一地质过程而实施的一项科学计划。阐述了RCL研究的主要科学问题,详细地介绍了其所采用的科学研究方法和长远计划。RCL主要利用地球物理数据,在全球及局部板块运动背景下,结合地球化学、岩石力学、地热、地磁学等方法,建立地层沉积沉降史及岩石圈破裂扩张模型,最终对其形成机制、岩石圈扩张驱动力以及扩张期间内部各系统的演化等问题进行解释。最后以加利福尼亚湾地区为例阐述了RCL的具体研究情况及存在问题。

东昆仑夏日哈木镁铁质-超镁铁质岩体岩石成因与拉张型岛弧背景

赋存超大型镍矿床的夏日哈木Ⅰ号岩体位于东昆仑造山带西段之东昆中早古生代岛弧带。锆石U-Pb年龄为439Ma,由分属橄榄岩相、辉石岩相、辉长-苏长岩相的多种岩石类型组成。堆晶结构与堆晶层理发育,属岩床状层状岩体。不平衡结晶作用在岩浆演化过程中居于主导地位。矿物结晶顺序为尖晶石/橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→单斜辉石+斜长石→褐色普通角闪石。各种岩石均富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti、P,显示了岛弧环境岩浆岩的地球化学特征。Nd、Sr同位素组成均属富集型地幔范畴和EMⅡ型趋势。矿区内的Ⅲ号与Ⅳ号岩体属蛇绿岩套,证明在昆中岛弧带内部存在岩石圈破裂带。区域构造格局与演化历史以及区域地球物理场的研究表明,东昆中岛弧带属拉张型岛弧带。据此,可以认定拉张型岛弧环境是全球范围内第五种有利于形成镍矿床的构造环境,中古生代是我国第三个镍矿主成矿期。

洋-陆转换带类型与成因机制

洋-陆转换带是被动陆缘的特殊构造,是伸展背景下大陆岩石圈与大洋岩石圈相互作用的关键区域,对于理解和认识大洋和大陆的地球动力过程、机制尤为关键。基于不同的被动陆缘类型,本文总结了不同类型被动陆缘的洋-陆转换带分类及特征,同时探讨其成因机制。根据大陆边缘类型,洋-陆转换带可以划分为四类,火山型被动陆缘中以海倾反射层和下地壳高速体为特征的洋-陆转换带、非火山型被动陆缘蛇纹石化地幔橄榄岩出露的洋-陆转换带、异常减薄洋壳组成的洋-陆转换带、强烈减薄陆壳为主的洋-陆转换带。洋-陆转换带成因模式取决于不同类型被动陆缘的伸展破裂过程,火山型被动陆缘起源于主动的火山裂谷,通过热作用来减薄岩石圈的底部进而发生地幔熔融,产生溢流玄武岩,浅表形成海倾反射体,下地壳表现为高P波速度异常且巨厚的高速体。非火山型陆缘的岩石圈横向伸展与深度相关,岩石圈变形既有均一纯剪切变形(均匀伸展)也有不对称的简单剪切变形(拆离断层)。

地壳深部结构探测启示与山东中生代金成矿的主要科学问题讨论

在山东省域内广泛分布有中生代形成的金矿床。涵盖胶北地块、胶南威海造山带的胶东金矿区以成矿作用强烈、赋存资源量巨大成为中国东部金成矿的典型代表,为成矿机理、成矿过程和研究对比提供了重要场所。在对胶东地区地壳深部结构探测认识进展的基础上,总结山东省中生代金成矿的时空规律,本文提出胶北地块、鲁西地块以及胶南威海造山带内中生代形成的与岩浆活动相关的内生金矿床虽具有不同成矿模式,但在成矿过程中,具有相似的成矿动力机制。通过不同构造单元内成矿模式的对比,结合已有的成矿理论和胶北地块地壳结构特征,提出在华北克拉通破坏过程中,存在以岩石圈破裂为特征的金成矿作用。成矿作用以构造体系、岩浆体系和成矿流体等要素耦合为基础,构成了各具特色的成矿系统。在阐述上述认识的基础上,本文初步梳理了进一步研究中,需要厘清和解决的部分科学问题。

山东省蓬莱-栖霞金成矿带地壳结构对金成矿的约束

岩浆活动和构造活动是胶东地区金成矿的主要成矿要素,建立岩浆活动和构造活动间的成因联系是成矿机理研究的重要内容。本次贯穿笏山金矿和蓬莱-栖霞断裂带的高精度反射地震剖面测量显示,控矿的陡崖-台前断裂为地壳浅层的铲式断裂,其深部与垂向的蓬莱-栖霞断裂带的主干断裂栖霞-杨础断裂相交。栖霞-杨础断裂切穿地壳,表现出走滑断裂特征,沿断裂存在岩浆活动行迹。蓬莱-栖霞金矿带为以解宋营-紫现头断裂、栖霞-杨础断裂为主干,发育的右旋走滑断裂构造系统。岩浆活动和成矿作用分布于构造系统的局部张性域内。研究表明:胶东地区存在以剪切走滑为主控的构造活动和沿垂直地壳的剪切带与之耦合的岩浆活动。在此基础上,提出了以岩石剪切破裂模式为基础的,右旋走滑断裂控制的岩浆活动和成矿作用相耦合的基于岩石圈剪切破裂的成矿系统模型。

南海海盆东-西部地质特征存在巨大差异

南海中部存在巨大的中南断裂将南海海盆分割为东-西两部分,至少自1亿年以来,在沉积环境与沉积厚度、洋陆边界的属性与特征、大陆破裂的时代、岩浆活动的来源与程度、减薄大陆架和大陆坡的宽度、洋壳年龄与磁性层结构、磁异常条带特征、岩石化学等诸多方面都存在巨大差异,它们主要受控于早期地质构造背景的差异、东西部大陆减薄伸展速率的变化以及海底扩张的构造环境的不同,并深刻影响了之后的区域沉积分区和沉降特征。

珠江口盆地西部陆缘伸展-减薄机制

为揭示珠江口盆地西部陆缘伸展-减薄过程,进行盆地断裂构造样式识别、断层活动速率和一维空盆构造沉降定量计算和综合分析.珠江口盆地西部以铲式断层和拆离断层为主并继承性发育.张裂一幕断层活动和构造沉降集中于开平凹陷,最大速率分别达到239 m/myr和108.6 m/myr.张裂二幕断层活动和构造沉降向洋盆迁移,最大速率分别达到192 m/myr和210.7 m/myr.张裂一幕岩石圈减薄集中在开平凹陷,以地壳脆性薄化为主.张裂二幕减薄中心向洋盆迁移,岩石圈地幔可能发生了局部薄化和软流圈上涌,导致陆架和上陆坡区凹陷内部构造沉降减弱;洋陆过渡带处上地壳快速减薄,且薄化速度比下地壳快.对比西北次海盆南侧上地壳较厚及下地壳较薄或缺失的情况,推测西北次海盆在破裂前发生了不对称的单剪薄化.