华北板块边缘深地壳构造岩的基本特征和变形环境

本文描述华北板块南缘构造混杂岩带和北缘构造堆叠带中深地壳构造岩的结构构造和主要造岩矿物的变形特征,讨论了变形残斑和新晶的化学成分变化以及变形条件;并强调指出,在变形过程中辉石的同构造新晶和残斑的化学成分基本相同,其塑性变形条件高于斜长石、钾长石和角闪石。辉石参与塑性变形的深地壳构造岩形成于下地壳麻粒岩相环境。

闽西北加里东期混合岩及花岗岩的成因：同变形地壳深熔作用

本文选取闽西北前寒武纪变质基底中的混合岩和花岗岩为研究对象,以探讨两者之间的成因联系。详细的岩石学和主量、微量元素地球化学以及锆石 U-Pb 年代学研究表明,闽西北混合岩是同变形地壳深熔作用的产物,基底变质岩中的黑云母在较低温(约800℃)、H_2O 不饱和的条件下发生脱水熔融反应产生熔体,构造变形作用在熔体的分离和迁移过程中起到了重要作用。闽西北基底变质岩可能为形成混合岩和花岗岩的源岩,其深熔产生的初始熔体发生结晶分异作用,堆晶产物形成了混合岩的浅色体,而残余熔体继续演化形成花岗岩。混合岩和相关花岗岩形成基本同时,其成岩年龄为437～441Ma,它们均为华南加里东期构造热事件的产物。

喜马拉雅造山带新生代花岗岩中两类石榴石的地球化学特征及其在地壳深熔作用中的意义

在喜马拉雅碰撞造山带中,石榴石是变泥质岩的主要造岩矿物,也是花岗岩或淡色体的重要副矿物,保存了有关地壳深熔作用的关键信息,是揭示大型碰撞造山带中-下地壳物质的物理和化学行为的重要载体。在喜马拉雅造山带内,新生代花岗质岩石(淡色花岗岩和混合岩中的淡色体)含两类石榴石,大多数为岩浆型石榴石,自形-半自形,不含包裹体,但淡色体中含有港湾状的混合型石榴石。岩浆型石榴石具有以下地球化学特征:(1)从核部到边部,显示了典型的"振荡型"生长环带;(2)富集HREE,亏损LREE,从核部到边部,Hf、Y和HREE含量降低;(3)显著的Eu负异常;(4)相对于源岩中变质石榴石,Mn和Zn的含量显著增高。岩相学和地球化学特征都表明:变泥质岩熔融形成的熔体(淡色体)捕获了源岩的变质石榴石,熔体与石榴石反应导致大部分元素的特征被改变,只在核部保留了源岩的部分信息。同时,在花岗质熔体结晶过程中,形成少量的岩浆型石榴石。这些石榴石摄取了熔体中大量的Zn,浓度显著升高,在斜长石和锆石同步分离结晶作用的共同影响下,石榴石中Eu为明显负异常,Hf、Y和HREE浓度从核部到边部逐渐降低。上述数据和结果表明,花岗岩中石榴石的矿物化学特征记录了精细的有关花岗岩岩浆演化的重要信息。

地壳深俯冲与富钾火山岩成因

富钾火山岩是一类兼具壳幔双重地球化学特征的特殊岩石组合 ,它们不可能由亏损或原始地幔所派生 ,成岩过程中必须有地壳物质的参与 ,将地壳物质引入富钾火山岩成岩过程的主要动力机制即是深俯冲作用。洋壳和陆壳均可以通过俯冲进入地幔 ,俯冲地壳物质析出流体对地幔岩石的交代作用是导致富钾火山岩具特殊地球化学特征的主要原因。根据对大别—苏鲁造山带南北两侧晚中生代富钾火山岩的实例研究 ,表明该区火山岩的形成均受到了俯冲洋壳析出流体的交代作用 ,但造山带北侧富钾火山岩的形成还叠加了俯冲的扬子陆壳析出流体的交代作用 ,是多次富集事件综合作用的结果。文中还对富钾火山岩成因研究中值得进一步深入探索的问题进行了讨论。

柴北缘超高压地体折返过程中地壳深熔的岩石学研究

宏观、微观岩石学、地球化学和年代学研究表明,柴北缘锡铁山和绿梁山单元富含斜长石的浅色体和富含钾长石的浅色体是超高压地体折返过程中榴辉岩和片麻岩部分熔融的产物。阴极发光图像显示富含斜长石的浅色体中锆石具有明显的核-边双层结构,锆石核部无明显分带特征,并呈现出重稀土平坦和无Eu异常的稀土配分模式,~450Ma的年龄结果与区域上榴辉岩峰期变质时代一致;发光较弱的锆石边部具不明显的环带结构和较低的Th/U比值,~426Ma年龄结果代表了熔体的结晶时代。富含钾长石的浅色体中的锆石U-Pb定年结果记录的~910Ma、~450Ma和~426Ma三组年龄分别代表了片麻岩原岩结晶时代、高压-超高压变质作用时代和熔体结晶时代。富含斜长石的浅色体具有高SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、Sr和LREE,而低MgO、FeOT、K2O、Y、Yb和HREE的英云闪长岩-奥长花岗岩的地球化学特征;而富含钾长石的浅色体具有高的SiO2、Al2O3和K2O+Na2O,而较低的CaO、MgO、REE的花岗岩地球化学特征。黝帘石和少量的多硅白云母的脱水分解是触发超高压榴辉岩发生部分熔融形成富含斜长石的浅色体的主要机制;而多硅白云母的脱水分解则是触发超高压片麻岩部分熔融形成富含钾长石浅色体的主要机制。这些浅色体显著的促进了柴北缘超高压地体的快速折返,并对大陆俯冲隧道中的元素迁移和壳-幔作用具有重要的影响。

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。

哀牢山构造带晚渐新世地壳深熔与熔/流体迁移:锆石U-Pb年龄与微量元素证据

哀牢山构造带是青藏高原东南缘重要的边界构造带,其内出露的深变质岩系一直被认为是古老的变质基底岩石。利用LA-ICP-MS原位微区分析技术对哀牢山深变质岩系锆石进行U-Pb年龄、微量元素分析。结果表明深变质岩系的原岩有728±8Ma、727±3Ma、231±4Ma的花岗质岩石和其它年龄的碎屑岩,变质时代为27.8~23.7Ma。综合野外地质特征和分析结果,我们认为哀牢山深构造带在晚渐新世27.8~23.7Ma发生了大规模的地壳深熔作用,现今所见深变质岩系是由不同时代、不同岩性的原岩在晚渐新世(27.8~23.7Ma)变质形成,不全是古老的变质基底岩石。深熔过程中熔/流体发生了明显的迁移。哀牢山变质带具有混合岩化特征的岩石很可能是峰期变质作用后减压熔融的产物。晚渐新世地壳深熔作用与左行走滑剪切是哀牢山深变质带折返过程中近似同时发生的两种不同变质表现形式,两者相互影响、相互制约。

西藏南部南迦巴瓦地区中新世-上新世地壳深熔作用

位于喜马拉雅东构造结的南迦巴瓦地块经历了复杂的构造变形、强烈的变质和深熔作用,是研究碰撞造山过程中地壳深熔作用的重要对象。完整地厘定新生代晚期岩浆作用期次对于揭示南迦巴瓦地区的构造演化历史和深部过程具有重要意义。南迦巴瓦地块3件淡色花岗岩样品的锆石U-Pb定年结果显示该地块经历了11.30±0.16Ma和2.59±0.04Ma两期地壳深熔作用,可能与南迦巴瓦地块晚新生代快速隆升和剥蚀相关。南迦巴瓦地块保存了大量的~11Ma变质作用和地壳深熔作用记录指示该时间段为构造活动剧烈期。上新世晚期的淡色花岗岩表明,穹窿的隆升和剥蚀所导致的岩浆作用至少持续到了~2.59Ma,代表了南迦巴瓦地区一次年轻的构造岩浆事件。

海原8.5级大震区地壳结构探测研究

对西吉 -中卫剖面深地震测深资料进行处理和解释 ,得到了海原 8 5级大震区的壳幔速度结构和深部构造。结果表明 ,震区南北两侧壳内存在着明显的速度结构差异 ,南侧呈高、低速相间的结构特征 ,北侧为正的速度梯度层 ;在震区的下方存在着M面断裂或构造异常带。

中拉萨地块南缘孔隆晚白垩世火山岩成因及对地壳演化的约束

拉萨地块晚白垩世岩浆岩的研究集中于南北两缘,中部的岩浆-构造演化对班公湖—怒江洋或新特提斯洋演化过程的响应及地幔贡献度仍然缺乏精确约束。本次研究报道了中拉萨地块南缘孔隆地区发现的一套流纹质火山岩。锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Hf同位素分析结果显示,孔隆火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(88.0±1.7)Ma,形成于晚白垩世早期。主量元素SiO_(2)及Al_(2)O_(3)含量较高,Mg^(#)较低;轻、重稀土分馏明显,表现为轻稀土相对富集,重稀土相对亏损;相对富集Rb、Th、K,相对亏损Ba、Eu、Sr、P、Ti;与周缘埃达克岩区别明显。锆石ε_(Hf)(t)在-10.2~-5.3之间,T_(DM2)模式年龄为1492~1804 Ma,结合Nb/La平均值(0.21)及Nb/Ta平均值(10.1)分析,认为孔隆火山岩可能直接源于古老的下地壳深熔,未经幔源物质混染而形成,其主要驱动力为新特提斯洋壳北向俯冲。本项研究为印亚大陆碰撞前拉萨地块演化提供了新的约束。

甘肃及其邻域地壳中间界面的某些性质

本文根据地壳中间界面上反射波的运动学和动力学参数,探测了地壳中间界面的埋深、复盖介质中波的传播速度、温度、压力、反射性、透过性、弹性等性质。 甘肃及邻区地壳中间界面与莫霍面具有相似的形态—埋深由东向西逐步增大。

藏南错那地区空布岗中新世淡色花岗岩的成因机制

空布岗位于特提斯喜马拉雅带东部、桑日-错那裂谷系内,发育二云母花岗岩、白云母淡色花岗岩、含石榴子石淡色花岗岩以及混合岩淡色体。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年显示,空布岗白云母淡色花岗岩结晶年龄为16.9±0.1Ma。全岩元素地球化学分析表明:二云母花岗岩为过铝质富钠花岗岩,具有较高的Sr(107×10^(-6)~141×10^(-6))和Ba(230×10^(-6)~311×10^(-6)),较低的Rb(108×10^(-6)~221×10^(-6))和Rb/Sr比值(0.78~2.07),Ba与Rb/Sr比值没有相关性,指示其为白云母含水部分熔融作用的产物。白云母淡色花岗岩为过铝质富钾花岗岩,具有较高的Rb(>270×10^(-6))和Rb/Sr比值(5.2~9.5),但是其Sr(<58.5×10^(-6))和Ba(<167×10^(-6))含量较低,Ba与Rb/Sr比值呈现明显的负相关关系,表明它是白云母脱水部分熔融作用的产物。含石榴子石淡色花岗岩具有显著的Ba、Th、Nb、Ta、P、Sr、Eu、Zr、Ti负异常和高度相关的微量元素变化,是花岗质熔体经历斜长石、锆石、云母等分离结晶作用的产物。混合岩淡色体具有较高的SiO_(2)、K 2O、TiO_(2)、Ba、Nb、Ta、Zr、Hf,部分样品富集轻稀土或重稀土,存在显著的正Eu异常,指示了淡色体形成过程中捕获了源岩中的锆石、独居石、石榴子石等副矿物以及转熔钾长石。结合错那地区已发表的数据,可以推断:空布岗中新世花岗岩与桑日-错那裂谷的开启相关,低喜马拉雅岩系变质脱水产生流体,流体通过裂谷系上升促使了高喜马拉雅结晶岩系发生白云母含水熔融,桑日-错那裂谷的开启时间应该不晚于22.5Ma。

大容量气枪震源特征及地震波传播的震相分析

利用大容量气枪震源在陆上水库进行地震波激发试验,研究陆上水库环境下激发气枪震源所产生的地震波特征及传播距离.试验结果表明,大容量气枪震源是具有丰富的10Hz以下低频信号的低频震源,其激发的地震波具有传播距离远,穿透深度深的特点.在185km长的测线上均记录到了气枪信号,成功检测到Pg,Pc,P2,PmP和Pn等多组震相,并在此基础上对地下深地壳结构进行了一维速度结构正演,讨论了该区域壳幔过渡带的低速结构.气枪震源还具有一般炸药震源不具有的特征,如长期定点重复激发和有效转换S波的优点,是陆上进行长炮检距深穿透地下结构研究的一种优良人工震源.

藏南定结地区早中新世淡色花岗岩的形成机制及其构造动力学意义

定结日玛那穹窿位于高喜马拉雅带中段,由花岗片麻岩、变泥质岩、变基性岩及大量淡色花岗岩等组成,经历了角闪岩-麻粒岩相变质作用。为厘定淡色花岗岩的形成机制以及与高级变质岩的关系,我们对淡色花岗岩和高级变质岩进行了全岩元素和Sr和Nd同位素组成和SHRIMP锆石U-Pb地质年代学测试。全岩元素和Sr-Nd同位素测试结果揭示淡色花岗岩具有以下特征:(1)高SiO2(>72%),高Al2O3(>12%)和高A/CNK比值(>1·0);(2)高Rb,低Sr,高Rb/Sr比值(>1·0);(3)高∑REE和明显的负Eu异常;(4)高Sr同位素初始比值(0·7621~0·8846)和低εNd(t)值(-13·0^-20·2)。淡色花岗岩的高Rb/Sr比值和Sr-Nd同位素系统特征表明其形成机制为主要为白云母脱水部分熔融作用,源区为由花岗片麻岩和变泥质岩组成的混合源区。SHRIMP锆石U-Pb年代学研究揭示出定结地区淡色花岗岩具有21·0±0·7Ma和15·8±0·1Ma2期年龄,花岗片麻岩的锆石变质增生边年龄为22·2±1·4Ma,与该区的榴辉岩退变质年龄一致。这些数据共同表明,花岗片麻岩和变泥质岩在22~21Ma发生高级变质和深熔作用,形成早期淡色花岗岩岩浆,在~16Ma进一步深熔,形成晚期淡色花岗岩岩浆。

湘东北早中生代花岗闪长岩地球化学特征及其构造意义

湘东北早中生代花岗闪长岩 (约 16 5Ma)SiO2 =6 5 .4 %～ 6 9.6 5 % ,K2 O +Na2 O =6 .0 %～ 7.17% ,K2 O≈Na2 O ,A/NKC =0 .96～ 1.13,为弱过铝质钙碱性岩石。该花岗闪长岩 (La/Yb) CN=12 .75～ 37.5 0 ,(Gd/Yb) CN =1.2 8～ 2 .90 ,Eu/Eu =0 .6 2～ 0 .90 ,以富集LILE和亏损Nb Ta、Ti、P为特征。初始87Sr/ 86Sr =0 .7114 5 8～ 0 .7174 6 1,εNd=- 9.0～ - 12 .3,其同位素组成明显有别于被认为其成因与地幔派生岩浆有关的湘东南高钾花岗闪长质岩石。暗示湘东北早中生代花岗闪长岩可能是在华南早中生代伸展构造背景下中 /下地壳物质深熔作用的产物。湘东北早中生代代表性花岗闪长质岩石不能与湘东南同期花岗闪长质岩石一起构成一条连续的高εNd、低TDM钾质岩石带。

扬子板块西北缘碧口地块南一里花岗岩成因研究

本文对扬子板块西北缘南一里岩体进行了系统的地球化学研究,探讨了该岩体的岩石成因、成岩物质来源及其地质意义。该岩体具有高SiO2(70.27%～71.21%)、Al2O3(14.97%～16.19%)、K2O(3.11%～3.83%)含量,A/CNK=1.04～1.08,以低Y(<10.01×10-6)和HREE(e.g.Yb<0.70×10-6)为特征,富集Rb、Th、U、K、Sr,亏损Ba、Nb、Ta、P和Ti,稀土总量73.55×10-6～93.86×10-6。Eu异常不明显(0.67～0.83)。具有较高的Sr/Y(33.01～50.53)和(La/Yb)N(15.30～23.04)比值及强分异的稀土元素组成。结合岩体产出的时空位置,表明南一里岩体形成于典型的后碰撞构造环境,可能是三叠纪华北和扬子板块的碰撞作用导致该区地壳明显增厚,在伸展-减薄的构造体制下,地壳中变玄武质和泥质岩石通过角闪岩脱水发生部分熔融形成。

碧口地块王坝楚花岗岩成因及其地质意义

目的探讨扬子板块西北缘碧口地区王坝楚岩体的岩石成因、成岩物质来源及其构造环境。方法对该岩体进行详细的野外地质、岩相学及全岩地球化学分析。结果该岩石具有高的SiO2（71.55%~72.04%）、Al2O3（14.96%~15.19%）含量,高场强元素（Ta,Nb,Ti,P等）明显负异常,大离子亲石元素（Rb,Ba,Sr等）正异常,有弱的Eu负异常;具有高的Sr/Y比值（20.75~42.49）、低Y（Y=8.28~9.13μg/g,平均8.89μg/g）和低的HREE（eg.Yb=0.49~0.61μg/g）的特征,并具有强分异的稀土元素组成模式（La/Yb）N=20.18~29.41。结论该岩体的时空位置及地球化学特征显示,其形成于典型的后碰撞构造环境,可能是在印支期华北和扬子板块碰撞导致地壳加厚的环境下,以砂屑岩为主和角闪岩为辅组成的源区部分熔融,产生的熔体进行不同程度的混合而成。在增厚地壳的条件下,下地壳角闪岩的部分熔融可能是导致碧口地区缩短增厚—伸张垮塌转换、发生拆沉作用的重要因素之一。

藏南确当地区高Sr/Y比值二云母花岗岩的形成机制及其构造动力学意义

最近的研究表明,喜马拉雅造山带普遍经历了大于30Ma的高温变质和部分熔融作用,形成了不同规模的混合岩或花岗岩。厘定这些地壳深熔岩浆的地球化学性质及其形成机理对于深化认识大型碰撞造山带的岩浆作用及其构造物理效应具有重要意义。在雅拉香波穹隆核部及其南部发育一系列类似的二云母花岗岩岩体,其中确当花岗岩侵入到二叠纪(?)复理石地层内。全岩地球化学测试结果表明,确当花岗岩具有与雅拉香波花岗岩、打拉花岗岩类似的特征,即①高SiO2(68.2%～69.3%)和铝(Al2O3>15.14%),低铁(TFeO<2.0%)和镁(MgO<1.5%),为富钠过铝质花岗岩;②富集LREE,亏损HREE,平坦的Ho到Lu稀土元素分布样式(Ho/Yb)N=1.2～1.4),无或微弱Eu负异常(Eu/Eu*=0.9～1.0);③较低的Y(<8.1×10-6)和Yb(<0.7×10-6)含量,较高的Sr/Y(>37.5)和La/Yb(>29.3)比值。这些特征表明,确当花岗岩是以角闪岩为主和变泥质岩为辅组成的源区发生部分熔融的结果。

下地壳地震深反射的可能载体:来自层状辉长岩组构和高温高压波速实验的证据

通过对四川攀西地区层状辉长岩中斜长石和普通辉石晶格优选方位(LPO)的测量, 发现矿物定向主要表现在斜长石的[010]极密与辉石的[100]极密分别与面理垂直, 显示出一种与晶体结晶习性有关的生长组构, 与晶体在岩浆中结晶并受到一定的压实作用有联系. 利用矿物组构数据计算的地震波速度结构反映出较强的各向异性, Vp, Vs的各向异性分别为5.81%和5.54%. 高温高压条件下波速的测定结果显示出相似的特征: 层状辉长岩的纵波速度介于6.44～6.97 km/s, 纵波最大各向异性值为5.22%, Poisson比介于0.28～0.31. 通过对攀西层状辉长岩组构和波速结构的研究, 推断该区下地壳可能存在较大规模的层状辉长岩体或类似的层状地质体, 这种具有明显地震波各向异性的层状似层状介质是下地壳地震深反射的可能载体.

高喜马拉雅黑云斜长片麻岩脱水溶融实验：对青藏高原地壳深熔的启示

通过对高喜马拉雅块状黑云斜长片麻岩进行高温高压实验（T＝770－1029℃，P＝1．0－1．4GPa，无外加自由水），初步研究了脱水溶解过程和溶体结构；模拟了高喜马拉雅淡色花岗岩的形成，实验结果表明：（1）即便在初熔状态下（熔融速度<5％），溶体也主要以溶体薄膜的形式分布于矿物的相边界上，熔体的连通性不仅取决于熔体结构，还受到溶融程度的控制；（2）“脱水熔融”实际包含了亚固相脱水作用、流体迁移、含水和缺水溶融等一系列子过程；（3）实验产生出过铝的花岗质溶体，其成分与高喜马拉雅淡色花岗岩成分相似，残留相矿物组合为Pl+Qz+Gat+Bio+Opx±Cpx+Ilm(Rut)±(Kfs),化学成分中偏基性，可与在喜马拉雅地区发现的麻粒岩对比。实验证实黑云斜长片麻岩是喜马拉雅淡色花岗岩的源岩之一，脱水熔融是形成高喜马拉雅淡色花岗岩和下地壳麻粒岩的重要方式，并为确定源区的温压条件提供了实验约束。