吉林省南部集安大石湖-大台子铜矿化区中生代中酸性杂岩岩石成因与地球动力学背景

吉林省南部集安地区大石湖-大台子一带热液铜矿化发育,其矿化与该区二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩等中酸性杂岩有着密切的空间关系。为了确定其成矿时代下限和地球动力学背景,在野外调研的基础上,开展了中酸性杂岩的岩相学、锆石U-Pb同位素年代学、元素地球化学和锆石Lu-Hf同位素示踪研究。结果揭示:二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩均为中生代早白垩世岩浆作用的产物,锆石U-Pb结晶年龄分别为(122.7±1.8)(122.0±1.9)(120.1±1.5)和(121.4±1.9)Ma,矿化系统的岩浆就位发生在早白垩世(122.7~120.1 Ma),指示大石湖-大台子铜矿化区的矿化时代晚于或近似等于120.1 Ma;元素地球化学数据揭示它们均以轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs)富集,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSEs),Eu异常不明显为特征,均属高钾钙碱性准铝质系列岩石,是同源岩浆不同演化序列的产物;锆石Lu-Hf同位素分析结果表明,二长闪长岩的ε_(Hf)(t)值变化范围为-7.5~-5.2、T_(DM2)为1 647~1 500 Ma,正长花岗岩的ε_(Hf)(t)值变化范围为-13.1~-4.2、T_(DM2)为2 004~1 445 Ma,fLu/Hf为-0.99~-0.95,指示岩浆起源于中—古元古代古老地壳物质的部分熔融,在此过程中存在地幔端元物质的加入,且在正长花岗岩浆上升就位的过程中存在古老物质的混染。结合相关研究成果,认为研究区早白垩世花岗质岩浆作用形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲回撤形成的伸展环境。

洋中脊弯折带的构造-岩浆耦合作用:西北印度洋中脊火山锥及断层分布的约束

洋中脊作为全球火山活动最活跃的区域之一,岩浆以裂隙式喷发为主,同时也存在中心式喷发火山锥。本文基于西北印度洋中脊大洋24航次的船载多波束地形数据,选择具有特殊空间位置和构造属性的北部弯折带作为研究靶区,应用定量地貌学方法分析火山锥形态特征与空间分布,探索区域火山作用与构造活动的耦合关系。结果表明,火山锥沿洋脊纵向上的分布主要受控于岩浆供应量,但段内其横向上的分布不仅与岩浆供应量有关,还决定于火山锥岩浆通道的形成。火山锥的分布与断层分布密切相关,断层分布密集,易于火山锥通道的形成。弯折带的洋脊段除了受扩张力外,还受到北东方向的应力作用,使弯折带南翼发育有更密集的断层,更高的火山锥密度。该应力效应的产生与非洲板块的北东向推移、印度板块的逆时针旋转以及弯折带效应本身有关。火山锥形态特征与空间分布,对于理解洋中脊区域构造演化以及火山活动过程具有重要价值。

湘东南燕山早期钨锡与铅锌多金属矿床组合形成的构造-岩浆动力学机制

湘东南地区燕山早期与花岗岩体相关的矿床总体可分为中高温的钨锡多金属和中低温的铅锌多金属两类矿床组合。结合岩石大地构造学研究成果和区域构造演化背景,分别对两类矿床组合的温度条件以及矿床、构造、岩浆岩之间的相关性产生的原因进行分析,提出两类矿床组合形成的构造-岩浆动力学机制:①茶郴断裂南东隆起区和断裂北西拗陷区内的局部隆起地带岩石圈厚度较大,由于更强烈的岩石圈拆沉引发更大规模的岩浆活动,形成规模较大的中深成岩体,提供长时间高温条件,造成W、Sn等亲花岗岩元素的高程度、大规模富集,从而导致中高温的钨锡多金属矿床的形成。②茶郴断裂北西拗陷区因岩石圈较薄,岩石圈拆沉及其引起的热扰动作用较弱,产生小规模岩浆活动,因而缺乏W、Sn等元素的大规模富集,而Pb、Zn、Cu等元素则源源不断地运移到地表,加之缺乏长时间高温条件,导致大规模的中低温铅锌多金属矿床的形成,而中高温的钨锡多金属矿床缺乏。上述不同构造背景下的岩浆-成矿过程的差异,导致湘东南钨锡多金属和铅锌多金属两类矿床组合的形成。

华南板块西缘和腾冲-保山地块晚白垩世岩浆活动及Sn成矿作用对比:年代学、地球化学和动力学背景

华南板块西缘和西南三江腾冲-保山地块发育我国两个重要的Sn成矿带。两个带大规模岩浆活动和Sn成矿作用在年代学和地球化学特征等方面具有相似性。它们的成岩-成矿年龄时限均在晚白垩世,分别为78.9~60.0Ma和108.0~74.1Ma,分别集中在76.0~62.0Ma和98.0~82.0Ma,自西向东总体显示逐渐变老的趋势。晚白垩世成矿相关的岩浆岩均属于花岗质岩类,表现出高硅、富铝、富钾,富集轻稀土而亏损重稀土,相对富集Rb、Th、U而相对亏损Ba、Nb、Sr、Ti,具明显的Eu负异常,初始锶值(^(87)Sr/^(86)Sr)_i集中在0.7038~0.7283,同时具有低的ε_(Nd)(t)值(-11.6^-6.9)和ε_(Hf)(t)值(-18.1~1.2),反映岩浆岩主要起源于地壳。本文分析结果联合区域地质证据表明,腾冲-保山地块晚白垩世处于新特提斯洋俯冲环境;华南板块西缘岩石圈伸展可能受控于东侧太平洋俯冲回撤的远程效应,也可能系西侧新特提斯洋俯冲回撤的响应,抑或二者联合作用的结果。基于华南板块西缘和腾冲-保山地块的成岩-成矿年龄和岩体地球化学特征的类似性和空间差异变化,本文提出新特提斯洋俯冲联合作用模型:即华南板块西缘晚白垩世成岩-成矿活动也可能受控于特提斯构造域,为新特提斯洋俯冲后在板块逐渐回撤的过程中自东向西逐渐诱发晚白垩世广西西缘、云南东南部软流圈上涌和腾冲、保山地壳减压熔融,进而导致岩浆活动和大规模Sn成矿作用。该模型对于丰富晚白垩世西南三江-华南西缘跨区域成岩成矿构造环境提供了新认识。

构造-流体-成矿系统及其动力学的理论格架与方法体系

综述了构造流体与成矿系统及其动力学的研究进展、趋势 ,初步提出构造 -流体 -成矿系统及其动力学的理论格架与方法体系 .突出构造和流体在成矿中的关键作用 ,强调多种组成与多重作用过程耦合和套合的整体性及其综合效应 ,并以这一理论为指导 ,提出将构造-流体 -成矿系统及其动力学作为一个整体 ,从流体与岩石 -构造环境相互作用及构造 -流体演化的角度探讨成矿系统的形成过程和动力学特征 ,遵循实践→认识→再实践→再认识的循序渐进原则 ,在多学科综合研究的基础上 ,以宏观整体性认识为指导 ,深入解析代表性典型中观成矿系统时 -空轨迹的规律性特色本质 ,具体指导微观成矿作用过程及机理的研究 ,实现研究的系统性、完整性和定量化 ,从更广、更深层次上认识构造 -流体 -成矿系统时 -空结构及本质属性 .

构造-流体-成矿体系的反应-输运-力学耦合模型和动力学模拟

建立了一个综合的构造流体成矿体系的反应输运力学耦合动力学模型。利用有限元方法求解岩石变形、断裂作用和断裂网络统计动力学、流体流动、有机和无机地球化学反应及成岩成矿作用、压力溶液和其它压实力学、热迁移的方程组 ,可以对构造流体成矿体系的动力学演化过程进行 1～ 3维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下描述构造流体成矿体系的主要变量的时空演化 :( 1)与成矿流体的形成和性质有关的变量 ,如地层中矿物 (包括成矿物质 )的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等 ;( 2 )与构造变形和流体运移有关的各变量 ,如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造 (断裂 )渗透率等 ;( 3 )与沉淀成矿有关的变量 ,如矿物 (金属矿物和脉石矿物 )的成核速率、各矿物的沉淀量等 ;( 4 )上述各有关变量间的时空耦合关系 ,如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。以湖南沃溪金锑钨矿床为例 ,应用该模型和方法对成矿动力学过程和动力学机制进行了初步的模拟与分析。

煤化作用与构造-热事件的耦合效应研究——盆地动力学过程的地质记录

煤是一种对温度、压力等地质环境因素特别敏感的有机岩。煤化作用实质上是煤与外界进行能量和物质交换的一个开放系统。地质历史演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤发生一系列物理、化学、结构和构造变化,煤中有机组分和无机组分在各种地质营力作用下迁移、分异和改造,从而影响煤层现今赋存状况、煤化程度和煤质特征,在一定程度上记录了沉积盆地动力学过程的地质信息。文中介绍了国内外在煤化作用与构造-热事件的耦合效应方面的研究进展,讨论了存在的问题,提出了重点研究课题。

新疆坡北镁铁-超镁铁质岩体地球动力学背景探讨

坡北镁铁-超镁铁质岩体位于塔里木板块东北缘的北山地区，主要由坡一、坡三、坡七和坡十等十几个侵入体组成，已发现坡一和坡十岩体赋存大型Cu—Ni硫化物矿床，目前对坡北含矿岩体成岩成矿构造背景存在不同认识。本文对坡一岩体各类岩石的矿物、主量和微量元素组成进行了系统分析，坡北岩体橄榄石FO值范围为83．17～90．2，斜方辉石主要为古铜辉石，单斜辉石主要为普通辉石和透辉石；铬尖晶石D#和Mg#值变化范围分别为0．45--0．69和0．11--0．41，具有由富铝、富镁向富铬、富铁方向演化的趋势。微量元素具有明显的Nb、Ta和Ti负异常，Pb正异常。岩体主量元素变化特征主要受橄榄石、辉石和斜长石分离结晶／堆晶作用控制。模拟计算表明，岩体母岩浆MgO含量为16．09％，FeO含量为10．38％，岩浆结晶温度为1331～1411℃，为高温苦橄质岩浆。坡北岩体是早期受俯冲流体交代的岩石圈地幔在塔里木地幔柱作用下发生较高程度部分熔融的产物。

亚洲大陆中部壳体东、西部历史-动力学的构造分异及其意义

从历史-因果论的角度,对亚洲大陆中部的演化-运动史,及其大地构造体制发展阶段的地质构造和成矿作用,进行了系统的阐述,重点阐述了东、西部构造差异的历史-动力学表现及其原因。研究表明:这种差异并非两个不同大陆壳体演化-运动上的差异造成,而是在同一大陆壳体形成与平向增生进程中东早西晚的历史背景条件下,由于东部与西部中生代、新生代陆内深部地幔热能聚集增强的上升流与热能发散衰减的下降流,共同组成的垂向热流环发生反转变化造成的结果,并得出了主导亚洲大陆中部东、西构造分异的主动性因素是陆内地幔热能聚散动力学机制的结论。同时指出,中新生代出现在亚洲大陆中部的东、西构造分异,是同一大陆壳体即东-中亚壳体自身历史-动力学构造分异的表现,它是亚洲大陆动力学中,与陆内克拉通活化及活化造山区的出现、青藏高原的隆升、东亚陆缘扩张带的形成并列的 4个重大事件之一,并在这些重大事件的动力学研究中占据关键性的核心地位。

安徽宁芜地区铁氧化物-磷灰石矿床中金云母Ar-Ar定年及其地球动力学意义

铁氧化物-磷灰石型铁矿床是长江中下游成矿带的重要组成部分,对其成岩成矿时限的精确厘定,是理解长江中下游地区中生代大规模成矿作用的动力学演化的关键。本文分别对宁芜盆地南部白象山、和睦山及中部的陶村三个大-中型铁矿床中与磁铁矿密切共生的金云母单矿物进行了Ar-Ar同位素测年,获得白象山矿床金云母Ar-Ar坪年龄为134.9±1.1Ma,对应的反等时线年龄为133±2Ma;和睦山矿床金云母Ar-Ar坪年龄为132.9±1.1Ma,对应的反等时线年龄为133.9±2.4Ma;陶村矿床金云母的反等时线年龄为128±14Ma。该区铁氧化物-磷灰石型矿床与该区火山-次火山岩具有密切的时间联系,成岩成矿时限主要集中于135～126Ma。综合研究表明,长江中下游第二期成岩成矿作用的时限为135～126Ma,对应于岩石圈的大规模快速减薄的地球动力学背景。

构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学

系统分析总结了构造活动与裂隙-脉体系统的分形生长,构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用以及具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成过程。以湘西金矿、水口山铅锌金多金属矿田等典型矿床为例,研究发现,水口山铅锌金多金属矿田地层及岩体内的元素含量分布均呈单分形关系,而断裂带内动性较强的Cu、Pb、Zn等成矿元素的元素具有双分形关系,产生了新的元素分布规律,指示断裂活动促进了成矿元素富集,湘西金矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度-厚度分维值a值先减小(对应着脉体的膨胀)然后增大(对应着脉体的伸长)的趋势发展演化的,且该矿床各中段金品位空间变化序列均为非线性演化序列,其成矿流体的演化及成矿元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程。这些结果表明,构造-流体-成矿作用具有分形结构特征,并具体表现为断裂体系的分形分布,矿床的分形分布,裂隙-脉体系的分形分布和品位分布的分形变化等。成矿元素活化、迁移及沉淀的复杂动力学过程中,构造活动控制了裂隙-脉体系统的分形生长与矿床的就位,且存在于构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用最终导致了具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成。

海南昌江-邦溪地区海西构造层的变形构造特征及其动力学成因

运用构造解析和流变学理论及方法,从宏观和微观上,对海南省昌江-邦溪地区海西构造层变形构造特征进行了较为详细的研究,认为海西构造层先后经历了顺层固态流变和逆冲推覆剪切两个重要构造变形阶段,其成因机制分别与晚海西期大规模花岗岩浆活动诱导的伸展构造背景和印支期压缩体制下的对冲式推覆作用息息相关.

盆地-山岭耦合体系与地球动力学机制

盆山耦合分析应该将地球动力学环境和板块运动学序列结合起来 ,根据地球动力学环境所提出的 :伸展构造体系、挤压构造体系、走滑构造体系和克拉通构造体系进行定性与定量分析 ;依照板块运动学序列所划分的主要旋回 :裂解阶段、俯冲阶段、碰撞阶段和后造山阶段进行定位与定时分析 .伸展构造体系在离散期为陆内裂陷盆地及伸展造山带 ;在聚合期为弧后裂陷盆地及张性岩浆弧造山带 ;在后造山期为后继裂陷盆地及晚期伸展造山带 .挤压构造体系在俯冲期为弧后前陆盆地及俯冲造山带 ;在碰撞期为周缘前陆盆地及碰撞造山带 ;在再活动期为再生前陆盆地及再生造山带 .走滑构造体系在伸展期为走滑拉分盆地及剪张山岭 ;在挤压期为走滑挠曲盆地及剪压造山带 .克拉通构造体系在裂解期为克拉通内部盆地 ;在拼合期为克拉通边缘盆地 .

蒙古-贝加尔裂谷区地壳应变场及其地球动力学涵义

蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10^(-9)/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0～40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一.

核-幔相互作用及其地球动力学意义

核-幔边界是地球内部反差最大的一个边界，也是最重要的边界。界区的核-幔相互作用过程在整个地球动力学系统中起着重要的作用。本文在概述了核-幔边界基本特征的基础上，系统地总结了有关核幔物质的化学反应和D”层的形成、核-幔间的质量传递和热量传递及其对地幔对流之贡献、核-幔耦合与动量传递等方面的研究成果及有关问题。

龙口-莱州断裂带中段韧-脆性构造变形特征及其动力学

初步总结了龙口－莱州断裂带中段的地质特征，论述了断裂构造岩的分类特征及其复合关系，概括了韧－脆性剪切带内的韧性变形构造、矿物塑性变形和岩石变形组构等构造变形特征，划分了韧－脆性断裂带的活动期次，探讨了断裂带的演化特点。通过岩组分析、差应力值估算及温压条件判断，笔者还对断裂带进行了动力学分析。

陕西凤太拉分盆地构造变形样式与动力学及金-多金属成矿

陆-陆斜向碰撞过程中形成的拉分盆地及构造变形史、变形样式及动力学、流体大规模运移与构造岩相学记录等是值得重视的大陆动力学问题,也有助于对西秦岭卡林型-类卡林型金矿和多金属矿成矿规律的深入研究。西秦岭陕西凤县—太白县晚古生代拉分盆地是热水沉积-改造型多金属矿床和金矿集中区。本文采用构造-岩相学研究方法,对该拉分盆地的构造-热流体变形历史、变形样式及动力学、盆地流体驱动力等进行了研究,认为该拉分盆地构造变形史复杂,构造变形序列为:(1)石炭纪—中三叠世构造反转与热流体叠加改造期(DS1)。(2)印支期陆-陆全面斜向碰撞挤压体制下拉分盆地发生挤压收缩变形、断裂-褶皱作用、岩浆侵位形成热叠加改造和脆韧性剪切变形(DS2)。(3)燕山期陆内造山期构造断陷、岩浆侵位形成热叠加改造与脆性变形(DS3)。石炭纪—中三叠世反转构造样式为泥盆系发生分层剪切流变构造、热流体角砾岩化叠加构造岩相和南部温江寺—留凤关拉分断陷盆地。印支期—燕山期,该盆地内部构造变形样式有复式褶皱与压扭性断裂构造、脆韧性剪切带、逆冲推覆构造、反冲构造与冲起构造。在该盆地南北缘形成了对冲式逆冲推覆构造。盆地流体运移受构造变形驱动,在该盆地东部,印支期西坝复式中-酸性岩浆侵入提供了区域性热流体叠加改造的稳定热源场。研究认为"M-W"型复式背斜和断裂带控制了多金属矿床后期改造富集和矿体定位。反冲构造与冲起构造控制了金矿和多金属成矿分带。"W-M"型复式向斜和脆韧性断裂带控制了卡林型-类卡林型金矿的形成,其中,倒转向斜和脆韧性剪切带对于八卦庙类卡林型金矿多期多阶段富集成矿具有显著控制作用,温江寺卡林型金矿受复式向斜和脆性断裂带控制。

长江流域中央造山系盆-山体系的构造样式分析及其动力学机制探讨

盆地和造山带是在空间展布和形成机制上具有密切联系的构造体系。盆 -山体系的构造样式分析 ,不仅可以重塑造山带及其邻区盆地的盆山耦合过程和景观演化 ,而且是探索造山作用对地貌、气候、资源、能源、环境和灾害等方面控制作用的基础。按照地球动力学环境 ,可以归纳为三种主要类型 ,即伸展、挤压、走滑盆 -山体系 ,结合其所处的大地构造体制和板块运动阶段 ,可以得出盆 -山体系构造样式的综合分类方案。长江流域的地质 -生态环境与自然灾害受到中新生代以来地壳运动和秦岭 -大别等造山作用的严格制约与影响。根据盆地原型和盆缘造山带之间的配置关系和成因联系 ,研究区长江流域中央造山系的典型盆 -山体系构造样式主要有桐柏 -大别造山带与中扬子北缘的江汉洞庭断陷盆地 ,秦巴边缘冲断造山带与上扬子北缘的四川前陆盆地。本文按同造山期、晚造山期和后造山期演化阶段 ,依此分析两个典型盆

攀西地区基性-超基性岩地球化学及嵌套韵律层的分形动力学研究

攀西地区层状基性 -超基性岩体从下到上具有套叠式韵律结构的特征 ,这种韵律由岩石的颜色、矿物的成分、结构等表征。在长期的地球重力作用下 ,物质的液态分异或固相结晶分异为层状岩体韵律成因的关键。提出用类似于 Cantor分形集合法构筑重力分异时空分形集合 ,结果以色谱条带图和直方图表达 ,并与攀枝花层状岩体的野外岩石观察的颜色韵律以及岩体实测的矿物成分、长石的 An号码进行了对比 ,表明岩体实测数据与构筑的重力分异时空分形理论图式很相似 ,揭示了攀西层状基性