活动性强、深部作用活跃——中国沉积盆地的两个重要特点

活动性强、深部作用活跃 ,是中国沉积盆地 ,特别是中、新生代盆地的两个重要特点。这由中国大陆本身的结构、动力学演化特征和所处的特殊大地构造位置所决定。如 ( 1 )组成中国大陆的诸多前晚元古代陆块面积小 ,稳定性差 ;( 2 )围绕诸陆块的边缘活动带规模大 ,活动性强 ;( 3)中国大陆在显生宙先后受不同动力学体系的作用和影响 ,动力学环境多变 ,演化历史复杂 ;( 4 )现今周邻被活动强度和特点明显不同、发展演化历史极为复杂的太平洋 -菲律宾板块、印度板块和西伯利亚等板块所围限 ,多个方向朝中国大陆汇聚等。以上两个重要特点 ,通过发生在诸多盆地及邻区的一系列地学现象不同程度地反映出来。如 ( 1 )陆内变形强烈而普遍 ,动力学条件因地而异 ;( 2 )构造运动期次多 ,各期次特征有别 ;( 3)充填速率一般较快 ,沉积中心多有迁移 ;( 4 )后期改造强烈 ,改造形式多样 ;( 5)岩浆活动频繁 ,分布广泛 ;( 6)地热场空间不均一 ,演化高度非线性 ;( 7)岩石圈结构严重不均一 ,低速、低阻夹层 (异常体 )发育 ;( 8)新构造运动强烈 ,今地貌出现尚晚 ;( 9)油气常含有或伴生有多种可能来自深部的气态或液态物质等。这两个重要特点 ,直接决定着中国沉积盆地的基本性质、总体面貌、演化过程及后期改造特点 ,从正、反两方面?

鄂尔多斯盆地东部紫金山岩体特征与形成的动力学环境——盆地热力-岩浆活动的深部作用典型实例剖析

在鄂尔多斯盆地动力学和热力作用讨论基础上,以紫金山岩体为代表,进行了鄂尔多斯盆地东部岩浆活动的深部地质背景、岩石学、地球化学、同位素年代学和构造演化等研究。认为盆地热力作用是盆地动力学研究的弱点和难点,盆地热力作用具明显非均一性,热力盆地特征复杂、类型多样,盆地热力构造可分为五类。针对盆地热力作用研究的薄弱性和其与深部圈层活动的复杂性及特殊性,提出了未来研究应注意的要点。中生代鄂尔多斯盆地为克拉通内改造叠合型盆地,盆地的形成演化和区域岩石圈深部具有明显多阶段或多世代沉降更替、演变迁移特点。紫金山岩体具有富碱、较富铁、贫镁、钙,SiO2不饱和,属碱性-过碱性系列;稀土元素含量高,无负铕异常;碱性岩微量元素构造环境判别属于大陆板内拉张区;岩浆活动有多期性;锶(87Sr/86Sr)、钕(143Nd/144Nd)同位素比值落入EMⅠ型地幔,岩浆物质来源较深;单颗粒锆石SHRIMP测年数据表明岩浆活动主期在125～132Ma间,为早白垩世。侏罗纪-白垩纪盆地东部及周缘存在着丰富的深部岩浆活动-热力作用,并发生了岩浆侵入或喷发活动。中生代深部背景是处于吕梁软流圈上涌区,在吕梁软流圈上涌柱软块区与西侧厚硬块区相间的上涌热浮物质聚集处,岩石圈破裂,造成盆地东部出现软流圈热浮物质底侵和岩石圈局部减薄,底侵物质再熔融上侵,形成了紫金山幔源岩浆侵入和火山喷发构成的碱性复式岩体,代表鄂尔多斯盆地与华北陆块在早白垩世经受过一期重要的热力构造事件,它是该盆地东部吕梁软流圈上涌、盆地东翼大面积抬升隆起、断隆带翘倾的表现,此与盆地构造动力体制转换期及岩浆活动-热事件对应。中生代是该盆地油气煤铀等多种能源矿产形成的重要时期。构造过程是:古生代属于大鄂尔多斯盆地,与华北地区一同升降;中生代早期(T-J)为连续沉积区,晚期(J3-K1)发生较强烈的构造转换,岩石圈减薄,地壳拉张伸展变形,伴随岩浆侵入和火山喷发,形成紫金山复式岩体;新生代为整体抬升剥蚀期。

华北东部中生代构造格局转换过程中的深部作用与浅部响应

华北晚中生代构造岩浆岩带作为一个新的构造格局,以其鲜明的NNE走向横跨在古亚洲域不同构造单元之上。在华北东部清楚地保留了标志早中生代格局转换过程的各种信息。本文所列举的晚三叠世超镁铁—镁铁质和碱性侵入岩、堆晶岩、麻粒岩就是下地壳底部壳幔相互作用的产物;早—中侏罗世的辉绿岩岩墙群、玄武岩及安粗岩系列的火山岩是中、上部地壳岩浆活动的表现,与此同时的受裂陷槽控制的含煤类磨拉石及火山—磨拉石建造则是地表的响应。由沉积—构造—岩浆岩带标志的NEE新格局在展布上受到新生性和继承性两类构造因素的控制。由此笔者认为,深部作用是构造格局转换过程的主导因素,地表的变形和建造是它的响应。

松辽盆地形成与演化的深部作用过程——中生代火山岩探针

松辽盆地中生代火山作用从一个侧面揭示了松辽盆地形成与演化历史。松辽盆地中生代火山岩的岩石地球化学研究表明,中生代火山作用的深部过程表现为岩浆源区从逐渐上升到下降的过程。晚侏罗世到早白垩世早期为降温降压过程,表现为等温面逐渐升高,岩石圈伸展速度增大,岩浆源区变浅,盆地演化由断陷向坳陷转化。从早白垩世早期到晚白垩世,则为升温升压过程,等温面下降,岩石圈伸展速度变小,岩浆源区加深,盆地演化进入坳陷期。

深部作用在华北中生代陆内造山过程中的主导性--对断块构造力源机制的讨论

本文结合笔者对大兴安岭和燕山中生代陆内造山作用的研究,对张文佑先生提出的"断块构造"的力源机制作进一步的探讨。大兴安岭中生代不同深度的两种作用同时控制着岩浆活动和构造变形,即软流圈底辟体上涌与陆缘剪切走滑的共同作用——可称之为构造—岩浆活动的二元机制,其中前者起主导作用。燕山地区中生代的断陷和隆起,是在岩石圈断裂继承性活动的基础上,在地幔物质上升和参与的背景下发生的,其中深部作用也是主导性的。

南海北部及邻区岩石圈地幔特征与深部作用过程初探

对新生代火山活动携带到地表的超镁铁岩捕虏体岩石的主元素、微量元素和同位素特征的研究表明，南海北部及邻区岩石圈地幔组成和空间变化与大地构造分区有密切联系；区域上的岩石圈地幔经历过多重地幔交代作用，而与南海北部陆缘活化和陆缘扩张更为密切相关的地幔交代作用可能主要为高温型富Ｆｅ－Ｔｉ交代作用；软流圈热物质上升是引起大陆地壳活化的重要的深部作用因素。

雪峰山东段—连云山杂岩区域变质特征及岩石圈深部作用信息

通过对新近发现的连云山杂岩空间分布特征、岩相学、变质作用期次等的深入研究,表明它们经历了五期变质作用,即吕梁运动导致初始的埋藏变质作用以及随后深埋到33km深度的近高压绿片岩相变质作用和角闪岩相作用。此后因基性岩浆多次底侵和基底活化,连云山杂岩在晋宁期和燕山期遭受过多期次的局部高角闪岩相的变质作用,最后随湘东北盆—岭构造的形成和发展而进入退变质阶段,整个过程为近顺时针方向演化的P-T轨迹。其P-Ttd轨迹揭示了湘东北地区壳幔间相互作用过程和热历史演变。

东北地区新生代火山作用、深部作用与大陆裂谷型盆地

新生代火山岩含有丰富的上地幔岩包休和高压巨晶，火山岩系列、岩石类型、痕量元素等特征以及空间分布特征和与俯冲作用有关的中生代火山岩截然不同，其岩石学特征及热力学研究等表明它们形成于大陆裂谷构造环境。根据出露地表的古老的变质岩系和新生代玄武岩中的上地幔岩包体的岩石学特征以及热力学计算，建立了陆壳一上地幔结构岩石学剖面，新生代岩石圈拉伸，软流圈上隆，为一减薄的陆壳结构，形成了下辽河等一些大陆裂谷型盆地。

胶东金矿集中区岩石圈结构与深部成矿作用

利用胶东及其邻区 1∶2 0万重力异常和 1∶10万航磁异常探测资料 ,结合地震各向异性研究成果 ,解析其三维岩石圈结构 .在此基础上 ,综合深部结构和矿床地质特征 ,探讨深部作用与成矿动力学 ,深化矿床成因认识 ,为科学找矿提供决策依据 .研究表明 ,壳幔结构的不均一性制约着成矿系统物质和能量的交换 ,反映在其结构、构造和演化等多个方面 .矿集区为地幔隆起带的坳陷区 ,幔坳与幔隆接触部位成矿强度大 ,幔隆区的局部隆起部位成矿强度小 ;金矿床主要分布于花岗岩变薄部位与变质岩的接触带上 ;印支中晚期郯庐断裂带深切上地幔 ,通过壳 -幔相互作用 ,将含矿流体系统输运到更高的层位 ,发生蚀变、矿化作用 .艾山岩体所处构造部位的特殊性 ,反映了它可能是壳幔岩浆对流侵位中心 .

长江中下游铜陵及邻区中生代中酸性侵入岩地球化学特征及其深部岩浆作用探讨

长江中下游铜陵及其邻区的中生代侵入岩极其发育,岩石类型多样。本文通过对该区已获得的高精度成岩年龄数据的综合整理,结合系统的岩石地球化学测试数据,对长江中下游铜陵地区中生代侵入岩进行了岩带划分并提出了可能的岩浆作用模型。铜陵地区中生代中酸性岩浆侵入活动时间集中分段、空间分带明确,从北到南依次分为庐枞带、铜陵外带和铜陵内带,岩浆活动从早到晚为铜陵内带到庐枞带再到铜陵外带。铜陵地区北侧的大别带与南侧的江南带中生代岩浆活动时间与长江中下游铜陵外带相当,但在其内部岩浆活动的空间分带性与时间周期性还不太明确。系统的岩石化学、微量元素、稀土元素分析对比表明,各带岩石地球化学特征区别明显,岩浆演化机制与岩浆成因也不相同。岩浆活动时间的分段性、空间展布的分带性以及岩石地球化学的差异性与深部岩浆作用和构造环境有关。铜陵内带中酸性侵入岩形成于以挤压为主的构造背景下,庐枞带形成于挤压—拉张转化阶段,铜陵外带则完全形成于拉张环境。长江中下游铜陵地区广泛发育的中生代中酸性侵入岩是我国东部岩石圈减薄事件的产物。

塔中奥陶系碳酸盐岩流体包裹体特征及其对成岩作用和深部流体作用的指示意义

塔中地区奥陶系碳酸盐岩经历了多期构造运动,具有复杂的埋藏史和地热史,且受深部流体作用改造,成岩作用比较复杂。本文通过对塔中地区6口井奥陶系碳酸盐岩样品开展详细的显微镜岩矿鉴定、流体包裹体岩相学研究及包裹体均一温度和盐度的测定,结合塔中地区构造、地层埋藏史及热演化史等资料,对塔中地区奥陶系成岩作用及深部流体作用进行了探讨。塔中地区奥陶系包裹体大致可以分为4期:第1期包裹体形成于晚加里东-早海西期早成岩期的同生-准同生或表生暴露阶段,温度接近地表温度,包裹体均一温度<60℃;第2期形成于晚海西期浅埋藏阶段,包裹体均一温度为90～105℃;第3期包裹体形成于波动埋藏-深埋藏阶段,包裹体均一温度变化范围较大,为120～186℃;第4期包裹体均一温度较高,多分布在192～235℃之间,这期高温流体包裹体的形成应该与岩浆-火山或深部热流体作用有关。另外,包裹体的盐度随均一温度升高而发生变化,这可能反映了塔中地区奥陶系在后期受深部热流体影响。

江苏省深部地质作用及其对资源环境的制约

从深部地质作用与资源环境关系的角度出发,总结了江苏省深部地质作用对自然资源和环境地质的影响与制约。认为省内大部分自然资源都分布在板块边缘及其边界效应范围内,越是深部地质作用强烈的地区,自然资源越容易富集。阐述了苏鲁造山带、长江中下游、苏北盆地等作为自然资源相对集中地区的深部地质作用过程,确认了深部地质构造对自然资源的形成和展布具有明显的控制作用。探讨了深部地质作用与地震、地面沉降、地裂缝等地质灾害之间的关系,认为岩石圈结构构造直接或间接地控制着地震带的空间展布,制约着环境地质的分区格局,故岩石圈和地壳深部结构探测、深部过程研究对资源环境勘查具有重要的理论与实践意义。

塔中地区奥陶系碳酸盐岩深部埋藏溶蚀作用研究

以岩心和岩石薄片观察为基础,对塔中地区埋藏溶蚀作用的类型、发育特征、成因机理及其对储层形成的影响进行了分析。综合研究表明,塔中地区奥陶系碳酸盐岩发育多期次、不同规模的埋藏岩溶作用,主要包括有机酸溶蚀作用和热液溶蚀作用等。其中有机酸溶蚀作用主要以组构的非选择性溶蚀作用为特征,并且其形成的溶孔多被烃类充填,有机酸溶蚀作用构成了该区深部的第一高孔隙带。热液溶蚀作用以选择性溶蚀为特征,多沿断裂、裂缝等分布,发育有萤石、绿泥石、闪锌矿、高温石英、重晶石等热液矿物,热液流体多来自地壳深部,与深部岩浆活动有关,热液溶蚀作用形成了该区第二高孔隙带。

花岗岩类源岩与深部地质作用关系研究的若干进展

花岗岩类源岩研究是成岩成矿物质演化过程研究的基础，各种各样花岗岩的存在归因于花岗岩源岩存在多样性，在不同层圈发生交代，熔融，同化，混染作用；同时，成矿元素亦存在不同深度层圈的多来源，在花岗岩成岩成矿过程中，岩石圈地幔起着重要作用。

地球科学研究的又一新成果——评《下扬子地区火山作用深部过程与盆地形成》

由中国地质大学出版社出版的《下扬子地区火山作用深部过程与盆地形成》一书,是根据国家“七五”攻关项目中“扬子地区区域地球物理场的综合地质解释和深部地质组成”课题的部分研究成果撰写而成的。它从新生代火山岩论述开始,通过中生代火山作用,一直追索到元古代,重建了下扬子地区大地构造格局,探讨了深部作用过程和盆地形成机理,是一部有新论点。

苏皖沿江火山岩盆地燕山期深部构造—热作用与无机气藏

苏皖沿江带展布的中生代火山岩盆地与燕山期构造活动所造成的大规模岩浆喷溢、侵入和火山作用密切相关。根据火山岩盆地勘探地球物理资料,关注盆地发育过程中的深部构造—热作用及其地质响应,探讨沿江一带火山岩盆地内部勘探、发现非常规新能源的可能性,进而展望火山岩盆地无机气藏勘探潜力。

岩浆铜-镍-铂族金属硫化矿床“深部熔离-贯入”成矿作用与模式--加拿 大伏伊希湾和中国金川矿床地质特征对比

通过对金川铜镍矿床地质、矿化特征与加拿大伏伊希湾(Voisey′s Bay)铜-镍-铂族金属硫化物矿床进行系统对比分析,总结出这2个世界级铜镍硫化物矿床形成演化方面的相似性、可比性及其共同特点,即深部岩浆房含矿岩浆沿通道脉动式上侵,到上部表现为"小岩体,成大矿"。成矿作用过程和模式表现为:①含矿岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程中曾发生熔离分异,形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构;②成矿作用是在富有动力的岩浆环境下岩浆不连续(脉动式)上侵过程中发生的,岩浆熔融体富含挥发组分,上侵活动剧烈,围岩角砾化;③含矿岩浆沿相同的通道或越位上侵,在先期侵入岩体下侧或上方不同空间成矿;④岩浆运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质的富集。深入阐明了含矿岩浆不连续(脉动式)上侵、后续岩浆补给和混合是镁铁—超镁铁岩体中硫化物被聚集在岩浆流动的通道内形成超大型铜镍硫化物型铂族元素矿床的重要机制。

盆地深部地质作用与深层资源——科学问题与攻关方向

向地球深部进军是我国重要的资源战略,同时也是地质学科发展的重要方向。随着油气勘探认识和技术的不断进步,全球范围内深层-超深层已成为油气勘探开发的重点领域,更是中国常规油气勘探的主战场之一。我国许多含油气盆地中都发现了与深部地质作用相关的H2、He、CO2、地热等共伴生资源的规模聚集。因而,探究深部地质作用及其对深层资源的影响具有重要的意义。分析梳理了盆地深部地质作用对深层烃源岩生烃与演化、储层发育与保存、油气运移与聚集及油气共伴生资源富集的控制作用,总结了研究进展和面临的科学问题,提出了进一步科技攻关的方向。盆地深部地质作用与深层资源形成分布面临的主要科学问题有:深部地质作用下有机质成烃化学动力学与多元生烃潜力;深部高温高压超临界体系流体-岩石-烃类相互作用机理及超深层储层的有效性;深部油气系统中烃类相态转化、运聚成藏及保存机制;深部特殊地质环境下油气共伴生资源的形成与富集。深入开展深部地质作用与深层油气资源研究,需要从沉积盆地深部构造演化入手,围绕深部地质过程与资源效应这一核心科学问题,选择深部流体活跃的典型盆地为解剖对象,揭示深部层系物理化学作用机理,阐明不同深部地质过程对不同类型资源(油气、H2、CO2、He、地热及干热岩)形成与聚集的控制机制,探索深部资源新领域。未来的主要攻关方向包括:深部地质动力学背景与地质作用机制;深层生烃动力学与生烃量估算;深层储层发育与保持机理;深层油气运移与聚集机理;深层共伴生资源差异性富集机理。通过攻关,丰富完善盆地深部地质作用影响下油气富集理论与评价方法,也为深部其他战略性共伴生资源的评价与勘探提供科学依据。

黄山东镁铁-超镁铁侵入杂岩中橄榄石深部结晶作用的发现

近年来,在新疆哈密黄山地区发现了一系列与铜镍硫化物矿床有关的镁铁超-镁铁侵入杂岩,构成了黄山铜镍成矿带。黄山东镁铁-超镁铁侵入杂岩为该成矿带重点岩体之一,其主要造岩矿物橄榄石深部结晶作用的发现对于丰富岩浆的成因理论、确切地解释杂岩体成岩成矿过程中岩浆的分异演化和成矿带内其它杂岩橄榄石深部结晶作用的确定均有重要意义。

苏鲁超高压变质带超镁铁岩深部碳酸盐交代作用的证据

中国大陆科学钻探工程第三先导孔(PP3钻孔),位于秦岭-大别-苏鲁超高压造山带的东部,赣榆岗上超镁铁岩体中。钻孔中超镁铁岩的岩性包括纯橄岩和石榴超镁铁岩等,该超镁铁岩的SiO_2含量均值在43.68%,变化范围为41.9%~47.11%;MgO均值在44.71%,变化范围为47.12%~48.62%;Cr_2O_3均值在0.39%,变化范围为0.30%~0.47%;CaO均值0.12%(变化范围为0.006%~0.34%);Na2O均值在0.05%(变化范围为0.005%~0.32%)。超镁铁质岩的Mg#(Mg/(Mg+Fe)×100)稳定在91.9~93.0之间,Cr#(Cr/(Cr+Fe)×100)均值在38,较高;变化在30~45之间,变化小。其中闪石化金云母超镁铁岩具有最低的值(Cr#=19)。Ni含量在2100×10^(-6)~2500×10^(-6),CaO含量均值为0.13%,Al_2O_3含量均值为0.41%。岩体成分均一,表现为高镁,低钙和低铝的特征。超镁铁岩的不相容元素和稀土元素总量很低,稀土元素总量均值在0.60×10^(-6)。(La/Yb)N比值在6.9~51.2,均值在16.1,重稀土元素严重亏损,是中国东部最亏损的地幔岩之一。超镁铁岩中橄榄石成分(Fo在88.7~93.1之间,Fa在6.8~11.1之间),从早期到晚期,岩石Fo值从93→91~92.4→88.7~89.1。铬尖晶石Cr#值从51到89变化,TiO_2和MnO_2值分别低于0.26%和0.46%,晚期铬尖晶石Cr#值增大,Ti含量减小。单斜辉石由透辉石(Wo_(45.9)8En_(47.89)Fs_(2.73)Ac_(3.39))和顽透辉石(Wo_(27.61)En_(68.78)Fs_(2.27)Ac_(1.34))两种,透辉石(Cpx_Ⅰ)在顽透辉石(Cpx_Ⅱ)中呈被交代的残余粒状。角闪石和金云母呈明显的条带状和脉状,局部发育。岩石具有弱的Na和K交代作用,较高的Sr和Ba等元素,亏损高场强元素(HSFE),以及特征的稀土元素和微量元素配分曲线;岩石中主要组成矿物橄榄石从早期到晚期,矿物Mg#指数下降(Mg#从93→88);单斜辉石中可看到透辉石被顽透辉石交代现象;次生角闪石和金云母的形成等特征都显示超镁铁岩经历了碳酸盐交代作用。在超镁铁岩矿物橄榄石中发现细小白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物更有力证明了苏鲁超高压变质带超镁铁岩经历了深部碳酸盐交代作用。PP3钻孔超镁铁岩属于强烈亏损地幔岩区域,单斜辉石和角闪石等含水矿物在超镁铁岩中含量低,交代作用的范围和规模有限,且交代作用在动力学上是快速的和不平衡的过程。