松辽盆地国际大陆科学钻探:白垩纪恐龙时代陆相地质记录

过去一百年地球的气候持续变暖,未来地球可能进入两极无冰的温室气候状态。白垩纪是深时典型的温室气候时期,认识白垩纪气候对于理解过去和预测未来气候变化均有重要意义。松辽盆地国际大陆科学钻探以研究白垩纪陆地气候与环境演变、探索大规模陆相有机质富集机理为科学目标,在国际大陆科学钻探计划ICDP框架下,成为全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻探井。项目历时16年,以超97%的取心率获得连续完整的8187 m岩心,建立了松辽盆地陆相白垩系高精度年代地层框架,重建了松辽盆地白垩纪多时间尺度陆地气候旋回与气候事件,揭示了白垩纪湖海平面波动机理,确认了松辽盆地发生过海侵事件。松辽盆地国际大陆科学钻探推动了全球地质学家合作研究白垩纪温室气候,带动了一系列高水平学术成果的产出,为松辽盆地油气勘探可持续发展提供了重要科学支撑,产生了显著的社会效益和重大的国际与国内影响。松辽盆地国际大陆科学钻探代表了探索深时的一个具有里程碑意义的阶段。可以预见,未来借助科学钻探,人类会不断增强对深时气候环境演化等方面的认识。

岩石磁学方法在海洋样品研究中的多解性讨论

岩石磁学是研究自然以及人工合成磁性矿物性质变化的应用型学科.海底岩石和海洋沉积物等海洋样品中含有不同成因及来源的磁性矿物.这些磁性矿物蕴含了全球气候变化、微生物矿化、地球动力学演化等关键地质信息.岩石磁学可以快速解析这些海洋样品中磁性矿物种类、含量、磁畴等特征的变化,为提取相关地质演化信息提供丰富的指标记录.然而,由于磁性矿物循环和海洋内部过程的固有复杂性,岩石磁学参数解译在海洋样品研究中存在多解性,在一定程度上制约了相关地质信息的深入解读.解决这一问题的关键在于对样品中载磁矿物的准确识别和量化.为此,本文首先简述了海洋样品中主要的磁性矿物类型,随后系统论述了应用岩石磁学方法评估海洋样品磁性矿物种类、含量以及磁畴状态等方面的多解性和注意事项.本文同时对岩石磁学的局限性、新兴技术和未来研究思路进行了展望.

岩石圈地幔分层性对克拉通稳定性的影响

克拉通是大陆岩石圈中长期稳定存在的古老构造单元,通常被相对年轻的活动带所包围,二者之间岩石圈厚度的横向差异会诱发边界驱动地幔对流.近年来,越来越多的证据显示克拉通岩石圈地幔内部存在成分和结构的垂向分层性.在边界驱动地幔对流的环境中,岩石圈地幔分层性如何影响克拉通的稳定性仍然不清楚.本文利用二维热-力学数值模拟方法,系统探讨了在边界驱动对流作用下,克拉通岩石圈地幔密度和黏度的垂向分层性以及中岩石圈不连续面(MLD)的分布样式对克拉通稳定性的影响.模拟结果显示:(1)当克拉通岩石圈内部不存在MLD时,即使克拉通具有密度分层的岩石圈地幔,克拉通岩石圈减薄的水平范围也是有限的(<100 km),且主要发生在克拉通边缘处;(2)当克拉通岩石圈内部存在一层连续的MLD时,克拉通岩石圈减薄的水平范围随着克拉通下层岩石圈地幔密度的增加而增大,岩石圈地幔的减薄方式随着其强度的增加从缓慢丝状剥离转变为快速块状拆沉;(3)当克拉通岩石圈内部存在一层不连续分布的MLD时,分段MLD之间的间隙可以有效延缓岩石圈地幔的减薄,间隙越稀岩石圈减薄越快,反之亦然,减薄方式表现为:早期缓慢丝状剥离,中后期快速块状拆沉.华北克拉通破坏持续时间长(>100 Ma),破坏的峰期集中在早白垩世(130~120 Ma),且现今东部陆块岩石圈破坏的前缘位置与华北中部造山带下方MLD的东端对应.根据模拟结果,我们推测华北克拉通破坏的时空范围主要是由岩石圈地幔分层性和MLD不连续分布引发的岩石圈地幔逐段拆沉所导致.

腾冲火山起源的地球物理和地球化学研究进展

腾冲新生代火山位于印度板块与欧亚板块碰撞边界上.该区域构造活动强烈,火山具有潜在的喷发性,研究腾冲火山起源对于认识板块俯冲过程、火山活动规律具有重要意义.本文总结了近年来腾冲火山起源的最新进展,包括地球物理和地球化学的新成果,探讨了火山岩浆来源和火山形成的深部动力学机制.这些研究发现腾冲火山的形成主要与板块俯冲有关,早期俯冲形成的残余大洋板片和现今俯冲的印度板块都可能是交代物质的来源,大洋板片在深部释放融流体形成富集软流圈地幔和岩石圈地幔.后期岩石圈的伸展作用可能诱导了富集软流圈地幔的部分熔融,导致岩浆物质喷出地表.根据^(87)Sr/^(86)Sr与SiO_(2)的相关性,得到腾冲玄武岩遭受到地壳混染作用不明显,而安山岩和英安岩遭受地壳混染作用明显.地球物理成像显示腾冲火山下方地壳中有不同尺度的岩浆囊,其中上地壳有若干小岩浆囊,在中下地壳有大岩浆囊.地震成像显示地壳中的低速体向下延伸至上地幔,很可能反映地壳中的岩浆囊有地幔热物质的持续供给.

中国陆地热岩石圈厚度及其地球动力学意义

依靠最新的中国大地热流数据、精细的地壳分层结构,通过求解一维稳态热传导方程获得各个热流测量点对应的热岩石圈厚度,通过克里金插值法绘制中国陆地热岩石圈厚度分布等值线图.计算结果表明,中国陆地各构造区的热岩石圈厚度差异较大,稳定的克拉通地区最厚,可达200 km以上,造山系次之,多在100~200 km之间,破坏的克拉通地区岩石圈最薄,可以低于100 km.通过对比三大克拉通地区的热岩石圈厚度和地震岩石圈厚度,得出了四点认识:(1)塔里木克拉通西部、中上扬子克拉通、华北克拉通西部以及南华北基本保留了稳定的克拉通巨厚岩石圈特征,而华北克拉通东部的渤海湾盆地、下扬子克拉通以及塔里木克拉通东南部则发生了大规模的减薄;(2)华北克拉通西部从鄂尔多斯向东北的银川—河套凹陷及向东南的汾渭凹陷的岩石圈厚度和流变边界层厚度逐渐变薄,主要受控于地幔对流强度的增强;(3)华北克拉通东部的南华北依然保持稳定,而渤海湾的岩石圈厚度减薄显著,体现了华北克拉通破坏在空间上的不均匀性;(4)扬子克拉通自西向东岩石圈厚度和流变边界层厚度逐渐变薄,可能受控于太平洋板块的俯冲,和华北克拉通东部经历了相似的地球动力学过程.

华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论

华北岩石圈减薄是近十年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的具体时间、减薄幅度、空间分布范围、机制及其构造控制因素,多有争论。本文对上述问题进行了全面的回顾与讨论,内容包括:(1)是克拉通破坏还是岩石圈减薄;(2)古生代以来华北克拉通岩石圈地幔时代与壳幔解耦;(3)岩石圈减薄与克拉通破坏发生的时间;(4)岩石圈减薄的垂向幅度;(5)克拉通破坏在中国东部的空间分布;(6)克拉通破坏机制;(7)克拉通破坏的地球动力学原因;(8)华北克拉通破坏在世界上的特殊性等。文后,汇编了近10余年来华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的重要文献。

中国东部及西秦岭地区新生代岩石圈地幔中的相转变带及其温压条件

五相(橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+石榴石+尖晶石)共存的地幔橄榄岩捕虏体是来自岩石圈地幔相转变带的直接样品。中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的少量五相共存的地幔橄榄岩捕虏体为探讨这些地区新生代岩石圈地幔中相转变带提供了宝贵的样品。本文根据地幔橄榄岩捕虏体中石榴石和尖晶石的产出状况,将这些橄榄岩捕虏体分为三类:第一类橄榄岩中尖晶石为粒状残核,尖晶石外缘被石榴石的反应边包围。这种橄榄岩捕虏体代表尖晶石一石榴石相转变带的上限,故称为尖晶石带橄榄岩;第二类橄榄岩中尖晶石和石榴石以单颗粒零散分布为特征,二者共存但未见明显的相转变关系。这类橄榄岩多位于相转变带中部,拟称为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩;第三类橄榄岩中以石榴石为主,尖晶石和辉石等微晶构成石榴石反应边。这类橄榄岩代表尖晶石-石榴石相转变带的下限,故称为石榴石带橄榄岩。因此,根据不同类型橄榄岩捕虏体中矿物的组成,结合温度压力估算即可确定岩石圈地幔中相转变带的深度和厚度。本文通过对中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩捕虏体的温度压力估算来进一步厘定中国东部新生代岩石圈地幔中的相转变带深度和厚度。

右江盆地卡林型金矿成矿年代学研究进展

右江盆地是全球仅次于美国内华达地区的第二大卡林型金矿床集中分布区。由于成矿时代的不确定性,盆地内卡林型金矿床的成矿动力学背景一直不清。为准确确定这些金矿床的成矿时代,近四十年来国内外矿床学家进行了孜孜不倦的探索,从早期以石英裂变径迹和流体包裹体Rb-Sr等时线法为代表的定年,到中期以硫化物Re-Os等时线法为代表的单矿物溶样法定年,再到最新以热液金红石、独居石和磷灰石U-Th-Pb法为代表的微区原位定年,其定年对象和方法见证了同位素地质年代学的发展历程。现已基本明确,右江盆地主要发育两期卡林型金矿成矿作用,分别为215~200 Ma和155~140 Ma,相当于印支期和燕山期,其动力学背景分别对应于印支-华南-华北地块碰撞后的印支期陆内造山过程以及燕山期软流圈上涌诱发的岩石圈伸展作用。

安徽女山地幔橄榄岩捕虏体的同位素组成:中国东部新生代岩石圈地幔时代制约

位于安徽省境内的女山新生代碱性玄武岩中含有大量而且类型丰富的地幔橄榄岩包体,主要类型有尖晶石相、石榴石相、尖晶石-石榴子石过渡相二辉橄榄岩以及少量的方辉橄榄岩,其中部分尖晶石二辉橄榄岩样品中出现富含挥发分的角闪石、金云母和磷灰石。本文选择该区的尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩包体进行了较为详细的岩石学、矿物学、地球化学研究工作。结果显示,除2个方辉橄榄岩表现难熔特征外,其它25件尖晶石相二辉橄榄岩均具有饱满的主量元素组成。二辉橄榄岩样品的Sr-Nd-Hf同位素均表现为亏损地幔的性质,不同于古老克拉通型难熔、富集的岩石圈地幔。富含挥发份交代矿物的出现以及轻稀土元素不同程度的富集,表明女山岩石圈地幔经历了较为强烈的交代作用,然而Re-Os同位素及PGE分析结果表明交代作用并没有显著改变Os同位素组成。二辉橄榄岩样品均具有较高的Os同位素组成,结合其饱满的主量元素组成,亏损的同位素特征,表明女山地区岩石圈地幔整体为新生岩石圈地幔。但1个方辉橄榄岩样品给出了较低的Os同位素比值0.1184,其Re亏损年龄为1.5Ga,它可能来自于软流圈中残留的古老难熔地幔。

大数据正在引发地球科学领域一场深刻的革命——《地质科学》2017年大数据专题代序

摘要本文针对目前国内大数据研究的现状，着重分析了在地球科学领域大数据研究落后的原因，指出大数据正在引发地球科学领域一场深刻的革命，大数据的关键不在于数据的大，而且在于思维的新；从数据出发，让数据说话，依靠人工智能方法，让机器学习、深度学习、可视分析等大数据技术逐步成为必需。利用大数据方法研究玄武岩构造环境判别图以及中新世岩浆事件的意义所取得的成果即是极佳的研究范例。文中指出，面向未来，大数据对于地球科学界来说，决不是可有可无的，它将创造奇迹。大数据作为第四科学范式的研究领域十分宽广，它将改变地球科学家的思维方式，从逻辑思维方式转变为由数据驱动的关联思维方式，文中呼吁科学界对大数据给予更多的关注和支持。

大别山超高压变质岩带的岩石磁学和磁组构研究及其地质意义

本文对采自大别山碧溪岭、新店、石马、花凉亭和朱家冲等地点的102块定向超高压和高压变质榴辉岩、片麻岩和大理岩等样品,进行了岩石磁学和磁化率各向异性(AMS)研究。磁化率和磁化强度随温度变化以及磁滞回线参数的分析结果表明,岩石剩磁载体以假单畴-多畴磁铁矿为主。新鲜榴辉岩和大理岩的磁化率很低,经过退变质作用的榴辉岩具有最大磁化率值,片麻岩的磁化率变化范围较大。这表明这些岩石中的磁性矿物含量主要受退变质作用和原岩成分差异的控制。磁化率各向异性度(P)主要受磁面理(F)的控制,显示出在其发育期以挤压构造环境为主;新鲜榴辉岩、退变质榴辉岩和片麻岩的 F 和 P 值依次增大。榴辉岩和片麻岩的 AMS 椭球的展布近似。在地理坐标下,这些 AMS 椭球的最小主轴(K_3)以向北倾为主,最大主轴(K_1)多为南倾。

华北中-新生代大陆岩石圈转型的研究现状与方向——兼评“岩石圈减薄”和“克拉通破坏”

对我国大陆岩石圈的持续热点研究领域——华北中-新生代大陆岩石圈巨厚减薄研究中所涉及的问题再次进行了评述,特别是将对问题认识过程与克拉通陆内造山研究相联系。综述了岩石地球化学、地球物理、构造地质等不同学科对中生代华北大陆岩石圈演化特征研究的最新进展,以及对大陆岩石圈诸多学科不同定义内涵及由此产生的讨论。在分述了国际大陆岩石圈研究背景,岩石圈转型的空间特征及时间特征,新技术方法的应用,地表构造体系转折的再认识,以及几种可能的转型机制基础上,再次建议以大陆岩石圈全面转型,即一系列大陆岩石圈地质、物理及化学参量的系统变化,来描述这一大尺度东亚地球动力学过程,并提出目前以"克拉通破坏"作为大陆岩石圈改造研究的提法应予修正。呼吁大力鼓励及进行多学科交叉综合研究,重视各学科新技术新方法的引进及应用。在相关研究中高度重视地球深部圈层相互作用,将中生代全球深部地幔事件对中国东部岩石圈地幔全面转型的影响作为今后研究重点。

斯里兰卡地质演化研究的进展与评述:岩石组合、变质演化及其与冈瓦纳大陆的关系

地球表生环境的演变及生命演化过程,与地球构造过程密切相关,新元古代-寒武纪时期的冈瓦纳大陆汇聚过程见证了一系列剧变。东非造山带(ca.650~620Ma)和Kuunga造山带(ca.600~500Ma)是冈瓦纳大陆块体汇聚过程中形成的两条主要造山带,二者在斯里兰卡所在的区域十字交叉。因此斯里兰卡地质演化历史的准确梳理,对理解新元古代时期全球构造过程的重要意义不言而喻。斯里兰卡的四个前寒武纪地质体(Wanni、Kadugannawa、Highland和Vijayan杂岩地体)中,中部的Highland杂岩地体最古老(ca.2000~1800Ma)、变质程度最高(普遍麻粒岩相,局部为超高温麻粒岩相),其余三个地质体主要岩石的形成时代为中元古代晚期-新元古代(ca.1100~700Ma),岩石记录的变质级别略低于Highland地体,为角闪岩相-麻粒岩相。现有研究表明斯里兰卡几个地质体在新元古代-寒武纪时期(ca.610~500Ma)的变质作用记录最为显著,并伴随有广泛的陆壳重熔再造。该构造热事件晚于东非造山带的变质时代(ca.650~620Ma),与Kuunga造山带活动时间(ca.600~500Ma)吻合度较高,这与前人提出的莫桑比克缝合带(东非造山带)穿过斯里兰卡的认识相矛盾。斯里兰卡的高级变质作用究竟是单次造山作用的结果,还是代表了两期造山事件的叠加效应,目前尚无定论。高温-超高温变质作用是斯里兰卡前寒武纪基底岩系的显著特征,其中超高温麻粒岩具有假蓝宝石+石英、紫苏辉石(Al2O3含量可达~13%)+夕线石、尖晶石+石英等的矿物组合,不同研究者给出超高温峰期变质温度在950~1150℃的范围内,峰期变质压力在10~16kbar的范围内,多显示顺时针演化P-T轨迹。斯里兰卡中东部地区的基性麻粒岩,发育由斜方辉石+斜长石、角闪石+斜长石或单斜辉石+斜长石组成的环绕石榴石的蠕虫状后成合晶结构,指示近等温降压的P-T演化样式,以及峰期变质作用之后地体相对快速抬升的演化过程。紫苏花岗岩在斯里兰卡不同地体中都很常见,与所有的高级变质岩(如泥质、基性麻粒岩和钙硅酸盐岩等)密切伴生,是研究斯里兰卡地质演化不可忽视的岩石类型。紫苏花岗岩的原岩成因较为复杂,其最古老部分的形成时代可能为太古宙或古元古代(~1850Ma),但是没有很好的年代学限定。部分紫苏花岗岩原岩时代为ca.1100~750Ma,具有钙碱性弧岩浆的地球化学特征,并记录ca.580~500Ma的变质作用,还有一部分紫苏花岗岩时代与区域麻粒岩相变质作用的峰期时代相当,为ca.580~550Ma。在一些地区的角闪片麻岩中,还可以观察到补丁状分布的初始紫苏花岗岩,其形成时代多被认为晚于峰期麻粒岩相变质时代。斯里兰卡四个前寒武纪地质体在岩石组合、变质级别、地质年代学格架等方面的差异被普遍认同,暗示这些地质体具有不同的演化历史。但是斯里兰卡不同地质体的汇聚过程是否对应于莫桑比克洋的闭合,以及Kuunga造山带如何改造斯里兰卡的基底岩石,目前并不清楚。本文综述了前人发表的研究结果,主要从斯里兰卡不同地质体岩石组合、高温-超高温变质作用(Highland地体)、变质地质年代学及其对冈瓦纳大陆重建的启示等几个方面,对斯里兰卡地质演化研究进行归纳和小结。在此基础上提出,在斯里兰卡基底构造框架、新元古代晚期-寒武纪高温-超高温变质作用、紫苏花岗岩成因、地质演化的年代学格架、斯里兰卡在冈瓦纳大陆重建中的位置和作用、下地壳热状态和热源机制等诸多方面,还存在问题和争议,是值得未来开展深入研究的方向。

燕山期重大地质事件关键廊带的地球物理探测

伴随着中生代全球构造格局的重大转变,东亚大陆发生了多旋回地壳变形、大规模岩浆活动和爆发式金属成矿作用等重大地质事件,长期以来备受地学界关注,但迄今燕山运动的动力学机制、深部过程与大规模成矿作用机理等重大科学问题尚未根本解决。在国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点专项项目"燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应"的资助下,本课题拟横跨中国东部郯庐断裂带南段和东海陆架区,组织实施综合地球物理剖面海-陆联测,结合徐淮及邻区宽频带流动地震台阵探测和区域重力/地磁异常分析,系统构建华北南缘及扬子陆缘地区深部结构的大深度、高精度、多参数地球物理探测体系,揭示太平洋俯冲作用关键区段的壳幔精细结构与物性特征,为探讨燕山期重大地质事件的深部过程和时空演化提供系统的地球物理约束。

祁连造山带中生代古地磁新结果及其地质意义

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学及岩石磁学研究.实验结果显示,三叠纪样品分离出了稳定的高温特征剩磁并在样品水平下通过了倒转检验,白垩纪样品分离出的高温特征剩磁通过了褶皱检验.代表了岩石形成时的原生磁化,相对应的古地磁极为:(T2:82.3°N, 223.6°E,A95=4.8°;K1:65.9°N, 188.3°E,A95=6.2°).对比同时代阿拉善、华北古地磁数据表明:中三叠世之后,天峻地区相对于阿拉善参考极发生了20.2±6.8°的顺时针旋转.早白垩世之后,祁连地区相对于华北参考极没有发生明显的块体旋转(0.3±8.6°).结合前人的研究成果,我们认为晚侏罗世-早白垩世拉萨/欧亚碰撞的远程效应造成祁连造山带东西两侧发生差异性构造缩短活动(西段以逆冲推覆构造缩短为主,东段以走滑活动为主),从而造成祁连整体发生顺时针旋转.早白垩世之后,祁连西段阿尔金断裂附近及东段西宁—兰州盆地发生区域性构造旋转,祁连主体以NE向构造缩短为主.

黄土高原靖边剖面岩石磁学性质及其古环境意义

中国黄土在东亚第四纪气候环境变化研究领域占有重要地位,靖边黄土剖面位于黄土高原北部边缘,对东亚季风变化敏感.本文对靖边黄土剖面进行了详细的岩石磁学和环境磁学研究.剖面沉积物中的主要磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿以及赤铁矿,黄土中的碎屑磁铁矿普遍经历了低温氧化作用的初始阶段,形成磁赤铁矿外壳包裹磁铁矿内核的结构,导致矫顽力大幅增加.磁化率随温度变化曲线(X-T)指示成壤作用生成的单畴颗粒的亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)的含量在L15(约1.25Ma)后整体减少,表明东亚夏季风强度发生阶段性减弱.黄土层中的磁化率与非磁滞磁化率比值(X/X_(ARM))与来自物源区粗粒磁性矿物含量相关,冬季风增强则X/X_(ARM)值越高,靖边剖面黄土层X/X_(ARM)在L14以后整体增加,L6以来逐渐增加,表明东亚冬季风发生过两次增强.矫正后磁化率与非磁滞磁化率((X-X_(0))/X_(ARM))指示了来自物源区磁性矿物含量,靖边剖面自2.6Ma以来,(X-X_(0))/X_(ARM)逐渐增加,源区的磁性矿物含量增多表明冬季风逐渐增强.非磁滞剩磁与饱和等温剩磁中值退磁场比值(MDF_(ARM)/MDF_(SIRM))与样品相关,样品磁性矿物粒度越粗,低温氧化作用越弱,矫顽力越高,MDF_(ARM)/MDF_(SIRM)越高,靖边剖面MDF_(ARM)/MDF_(SIRM)分别在L14和L6后整体升高,表明磁性矿物粒度整体变粗,代表了沙漠两次向南扩张.综上磁学参数一致表明,靖边黄土剖面有效地记录了东亚季风演化过程,对研究亚洲内陆干旱环境演变有重要意义.

大兴安岭东北部侏罗纪花岗质岩石的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成因

大兴安岭东北部花岗岩锆石的LA-ICPMS U-Pb年龄测定结果表明,前人划分的元古代、早古生代和晚古生代的花岗岩有相当一部分是侏罗纪花岗岩。根据时间先后关系,可将本区侏罗纪花岗岩的侵位顺序划分为早、晚两期,其锆石U-Pb年龄分别为188～190Ma和171～181Ma,这些侏罗纪花岗岩的年龄数据与东北其它地区侏罗纪花岗岩完全可以对比。在地球化学特征上可以将这些花岗质岩石划分为低Sr高Yb型和高Sr低Yb型两类,它们有相同或相似的源岩组成而起源的深度不同,早期侵入的花岗岩为低Sr高Yb型,起源于压力较低的中地壳,而晚期侵入的花岗岩为高Sr低Yb型,类似于"C"型埃达克岩,起源于压力较高的下地壳。锆石Hf同位素成分特征表明,侏罗纪花岗岩的源区物质主要为新元古代和显生宙期间增生的地壳物质及两期增生地壳物质的混合物。本区侏罗纪花岗岩以花岗闪长岩-二长花岗岩为主,为准铝质或弱过铝质、高钾钙碱性系列的Ⅰ型花岗岩,具有类似于活动大陆边缘花岗岩的岩石组合特征,属于呈北北东向带状展布的中国东北地区侏罗纪花岗岩带的一部分,其形成与古太平洋板块的俯冲作用有关。

胶东文登长山南花岗闪长岩体的岩浆混合成因:闪长质包体及寄主岩石的地球化学、Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素证据

胶东昆嵛山杂岩文登长山南花岗闪长岩体中广泛分布具有火成结构的闪长质包体,这些包体主要为椭圆形或纺锤形,定向排列,大小不等(几cm至几m),颜色较寄主岩深,粒度较细。包体具有与寄主岩石相似的矿物组合,但铁镁质矿物及斜长石含量明显比寄主岩石高,而石英和钾长石含量低于寄主岩石;镜下包体具有明显的不平衡反应结构,广泛发育针状磷灰石。在地球化学特征上,包体和寄主岩石部富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,并具有相近的Sr、Nd同位素组成,ISr为0．70784-0．70818,εNd为-15．0--15．5。然而,包体和寄主岩石的主量元素在相关图上呈明显的线性关系, 并且岩石学和锆石Hf同位素特征也明显表明文登长山南岩体在成岩过程中发生了镁铁质岩浆和长英质岩浆的混合作用。在岩浆混合作用过程中,全岩Sr、Nd同位素和晚期生成的矿物组成比较快速地达到了均一化,而主量元素和高温矿物锆石Hf同位素组成则残留了原始岩浆的部分特征。研究表明,锆石Hf同位素在岩浆混合作用过程中不容易达到同位素平衡,其同位素组成比全岩Sr、Nd同位素更能有效地示踪混合岩浆的源区特征和岩浆混合过程。

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(^(87)Sr/^(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。

华北东部中、新生代岩石圈地幔的不均一性:来自橄榄石的组成填图结果

华北中、新生代玄武质火山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和/或橄榄石捕虏晶系统的组成填图显示华北东部中、新生代岩石圈地幔存在明显的时空分布规律和不均一性。这与通过岩石圈地幔源基性岩石的地球化学反演获得的华北中生代岩石圈地幔的时空不均一性及其块体特征完全一致。太行山和鲁皖地区新生代岩石圈地幔的差异演化主要反映古老地幔橄榄岩与熔体相互作用时熔体性质和来源的不同。同时,橄榄石 Fo 填图还揭示了郯庐断裂对华北东部中、新生代基性岩浆活动及其岩石圈地幔演化的重要制约作用。而且,华北东部中生代岩石圈减薄后尚存古老岩石圈地幔残留。因此,华北东部岩石圈减薄的整体拆沉模式很难成立。