中国大陆地壳和岩石圈化学成分模型可信吗?——来自大地热流值的检验

大地热流值是大陆地壳和岩石圈 U、 Th、 K丰度的直接约束；根据地球化学元素丰度值推算出的大地构造单元的区域地壳热流值，必定不能大于该区域内的平均热流值。根据 700余个实测大地热流数据，对目前发表的中国大陆地壳和岩石圈的化学成分模型进行了检验。结果表明 ,多数模型不能满足大地热流约束，如黎彤等的关于中国大陆及其内部构造单元的地壳和岩石圈成分模型，倪守斌等提出的新疆北部地壳生热率模型，以及高山等提出的扬子地台北缘地壳成分模型。这些模型的 U、 Th、 K丰度值不太可靠，其他强不相容元素的丰度值的可信程度亦值得怀疑。而迟清华、鄢明才提出的华北地台地壳成分模型和高山等建立的中国中东部及华北地台和秦岭造山带的地壳成分模型通过了区域大地热流的检验。

中国东部燕山期强过铝质花岗岩的地球动力学意义——以冀晋辽地区和广东吴川-四会地区为例

强过铝质花岗岩的岩石化学特征可以提供地壳发生部分熔融时的温压条件的信息。在冀晋辽地区和广东省吴川 -四会地区均有燕山期强过铝质花岗岩出露。它们的岩石化学成分表现出高钾质的特征。冀晋辽地区燕山期强过铝质花岗岩的Al2 O3/ Ti O2 比值变化于 5 0到 2 5 0之间 ,暗示其熔融温度在 80 0到 90 0℃之间 ;而燕山期强过铝质花岗岩 ,其大多数的 Al2 O3/ Ti O2 比值较低 ,暗示其源区熔融温度在 875℃以上。它们的稀土元素配分形式指示其熔融源区的残留矿物组合中含有斜长石、单斜辉石、石榴子石和角闪石 ,表明这些强过铝质岩浆形成于 0 .9～ 1.7GPa的压力条件下。这表明中国大陆东部地区燕山期深部热背景存在南北差异。在造山作用特征方面 ,华南在燕山期表现出“热”造山带的特点 ,华北则表现出过渡型的特点。

中国大陆热流分布特征及热-构造分区

根据中国大陆 82 2个实测热流数据 ,研究了中国大陆主要构造单元的深部地热特征 ,包括 40km深度的地温值、热岩石圈厚度、岩石圈累积强度和有效弹性层厚度 (EET)等 .结果显示 ,中国大陆热流的空间分布以及岩石圈热状态和流变学特征均表现出明显的横向非均匀性 .这源于太平洋板块俯冲和印度 亚洲碰撞导致的新生代构造热活动 .根据热流值和深部地热参数 ,中国大陆可以划分为东部、中部和西部三个大尺度热 构造区 .

对中国大陆壳体的放射性生热元素丰度的大地热流检验

本文作者据《中国大陆壳体的区域元素丰度》一文给出的壳体放射性生热元素铀、钍、钾的丰度，计算出中国大陆三个主要壳体的平均热流值，将其与实测大地热流平均值进行对比。结果表明计算值不满足实测大地热流值的约束，这意味着该文给出的铀、钍、钾的丰度值偏高。我们认为，根据区域地震剖面地震波速推断岩性，再利用出露地表的相应岩石的成分估计地壳或地幔放射性生热元素丰度的方法，缺乏十分可靠的理论或实验基础。同时该文给出的中国大陆壳体的其他强不相容元素的丰度值是否可靠也值得商榷。

湘东北地区燕山晚期强过铝质花岗岩的岩石化学特征及构造背景探讨

根据岩石化学特征,湘东北地区燕山晚期花岗岩不属于A型花岗岩类,而是强过铝质的花岗岩。这些花岗岩可以分为两类。依据Frost等(2001)的定义,第一类为的镁质的钙碱性-碱钙质过铝花岗岩,属于高钾钙碱性系列;第二类为铁质的钙碱质过铝花岗岩,属于富钾的拉斑系列。第一类强过铝质花岗岩铁质含量低,Al2O3/TiO2比值低(<100);第二类铁质含量高,Al2O3/TiO2比值高(>100)。但大多数岩体的CaO/Na2O比值均小于0.3。这些特征暗示,湘东北地区燕山晚期第一类强过铝质花岗岩熔融温度较高(>875℃),第二类熔融温度较低(<875℃);而强过铝质花岗岩的源区主要为泥岩质成分。这些强过铝质花岗岩形成的大地构造背景是后碰撞阶段的造山崩塌环境,其深部热机制背景可能类似于欧洲海西造山带,形成花岗岩所需的能量来自软流圈地幔的平流热传递,以及基性岩浆对地壳的加热作用。

广西南部三叠纪强过铝质火成岩岩石化学特征的动力学意义

为深化对广西南部地区印支期造山运动深部动力学机制的理解,采用该地区三叠纪强过铝质火成岩的岩石化学数据提取其源区熔融温度以及成分特征方面的信息。结果显示:广西南部三叠纪强过铝质火成岩属于高钾钙碱性系列,形成于印支期后碰撞构造背景中。它们的Al2O3/TiO2小于100,CaO/Na2O多数大于0 3、少数小于0 3。同时,这些强过铝质火成岩的Al2O3/TiO2与其SiO2含量有正相关趋势,而CaO/Na2O与SiO2含量呈明显的负相关关系。这些岩石化学特征表明,强过铝质火成岩部分源于泥质岩的部分熔融,部分源于砂岩或正变质岩的部分熔融,但不排除后者可能是泥质岩部分熔融产物和玄武质岩浆相混合的结果;同时这些强过铝质火成岩形成源区的温度高(>=875℃)。因此,广西南部三叠纪时期的深部能量来自以底侵玄武岩浆加热作用所体现出来的软流圈地幔的平流热传递过程。

湖南白石峰岩体的年代学、地球化学特征及其构造背景

白石峰岩体位于湖南衡山,是衡山复式岩体的组成部分,侵入到新元古代板溪群及泥盆—二叠纪地层中,岩性为二云母花岗岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为157 &#177;2 Ma与151 &#177;2 Ma。白石峰岩体为强过铝质(A/CNK >1.1)、镁质、高钾钙碱性系列花岗岩。微量元素含量较低(∑REE = 50.4 &#215;10?6~197.6 &#215;10?6),轻稀土富集,Ba、Nb、Sr和Ti相对亏损,表现出明显的负Eu异常(δ Eu为0.32~0.62)。岩体的εHf(t)值分别在?13.14~?11.06与?18.76^+0.51之间,显示源区为壳源。综合分析表明,白石峰花岗岩形成时代为晚侏罗世,花岗岩类型属于S型花岗岩,可能为前寒武纪基底部分熔融形成。白石峰花岗岩形成于后碰撞环境,与华南地区晚中生代整体呈伸展的构造环境有关。

中生代燕山褶皱冲断带的构造演化——以河北省和辽宁省为重点的研究

从渤海湾和辽宁省开始 ,燕山山脉沿北纬 40°左右一直向西延伸到河北和内蒙古的边界。继续向西 ,以太古宙为基底的燕山山脉被上第三系所覆盖 ;因此 ,虽然内蒙古的阴山很可能就是燕山向西的延伸 ,但还缺乏有力的证据。中生代燕山褶皱冲断带以陆源沉积、岩浆作用和构造变形 (包括多期的褶皱作用 ,挤压、伸展及走滑断层作用 )为特征。对北京、冀北与辽西地区侵入岩及火山岩的野外工作及测年 (U Pb,40 Ar 39Ar方法 )研究揭示出该区中生代复杂的构造变形特征 ;而这种构造变形特征被归因于 :(1)中生代以前 (二叠纪到中生代早期 )复杂的早期变形序列 ,以及 (2 )中生代时期交替发生的主要构造形迹向南和向北的构造汇聚作用。燕山在中侏罗世之前 (早于 180 Ma)向南运动的低角度的逆冲断层发育在一条二叠纪三叠纪岩浆弧的南部 ,太古宙基底及元古宙和显生宙盖层均卷入其中。该次推覆作用可能是 (1)古生代时期蒙古弧与安第斯型的大陆弧沿华北板块的北部边缘发生碰撞的后果 ,或 (2 ) (北部陆块 )向南俯冲于华北太古宙“克拉通”之下时形成的 ,类似于美国科迪勒拉型的弧后、前陆褶皱冲断带。此次褶皱冲断发生之后 ,该推覆断层的上盘经历了广泛的剥蚀 ,随后中侏罗世火山沉积地层同时沉积在上、下盘之上。