“松科二井”邻域岩石圈精细结构特征及动力学环境——深地震反射剖面的揭示

为揭示"松科二井"邻域岩石圈精细结构特征,布设了一条过井近南北向的深地震反射剖面,采用多尺度药量结合的激发技术,长排列、重点段加密接收高次覆盖的采集方式,通过高保真、高保幅的处理流程获得高分辨率、高信噪比的叠前时间偏移剖面.结果显示:T4反射轴之下沉积岩层状反射与火成岩杂乱反射相间,有两处疑似上古生界地层,分别位于松科二井下方(双程走时,Two way travel time,TWT,3.5～4s)和任民—永安断隆下方(CDP,3500～4500,TWT,3～4s);中下地壳可观察到近平行的北倾反射,中和断陷下方存在上下关联的透镜状强反射,整体轮廓呈蘑菇云状,解释其为岩石圈伸展构造中发育的深部热流底辟体;北部莫霍面呈近水平连续强反射,南部徐家围子断陷区域莫霍面反射较弱,同时剖面上存在3种明显的岩石圈上地幔反射,包括倾斜地幔反射、近水平地幔反射和超深地幔反射,推断其分别为早期俯冲遗迹、早期增厚地壳底界面以及现今岩石圈底界面.本文利用过松科二井地震剖面的最新成果,揭示出古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋三大构造域先后作用下,保留在松嫩地块岩石圈内的结构特征,为探讨松辽盆地形成原因、构造背景及动力学因素提供新视野.

俯冲物质深地幔循环——地球动力学研究的一个新方向

地球上发生的各种地壳运动,大规模的火山喷发,不同深度不同规模的地震活动,规模宏大的山脉和高原的形成,以及地球历史上发生的大陆漂移运动,都被认为与板块构造活动密切相关。但这些运动的动力源究竟来自何方?如何去发现和证明它们的存在以及从理论上去认识和解释,是当今地球科学面临的巨大挑战,也是今后很长一段时间内地球科学的前沿和热点问题。近些年,人们通过各种方法,试图从更深部寻找板块作用动力学的证据。首先是地震层析研究取得了很大进展,获得了许多区域性和全球的高分辨率3-D地震地幔波速结构,使得我们得以认识地球深部的结构,探讨地幔的物质组成,流体的作用和动力学过程。证据显示,板块俯冲不仅可以到达地幔过渡带深度,而且可达到下地幔底部,堆积在核幔边界的上部,成为核幔边界产生的地幔柱的重要物质组成。其次是开展了大量的实验岩石学研究,模拟了一系列地球深部的高温高压矿物组合,被认为可能代表了地幔过渡带和下地幔的矿物组合,甚至核幔边界的含水矿物组合。另一方面,计算机模拟实验揭示了冷的大洋岩石圈发生深俯冲是可行的。尤为重要的是,许多来自地幔过渡带甚至下地幔深度的高压矿物已经在自然界陆续被发现,证明其中一些矿物是源自深俯冲的洋壳物质,记录了俯冲洋壳再循环的历史,如产在巴西、南非和加拿大等金伯利岩中的超深金刚石矿物包裹体。此外,洋岛玄武岩和大陆板内玄武岩的研究,也找到了早期俯冲下去的壳源岩石的同位素证据。近些年发现的蛇绿岩型金刚石是另一实证,其金刚石碳同位素和包裹体研究表明它们源自早期俯冲下去的壳源物质,被认为是研究俯冲物质深部再循环的一个新窗口。这些俯冲再循环的物质,被认为是通过地幔柱的活动从深部带至浅表。本文综述了地球深部物质循环的研究现状,强调了该研究的重要性,并认为俯冲物质深部循环是地球动力学研究的一个新方向。

藏南冈底斯岩基东段米林地区晚侏罗世-白垩纪侵入岩的岩石成因和地球动力学意义

冈底斯岩基东部的米林地区发育辉长质片麻岩和花岗质片麻岩近垂向相间排布的侵入杂岩体及东侧未变形闪长岩体。野外穿切关系和锆石SHRIMP U-Pb年龄结果表明:早期辉长质片麻岩(146.3±1.6Ma)被晚期花岗质片麻岩(141.7±2.0Ma)侵入,并一起经历了后期变质作用(~90Ma)和晚白垩世闪长质岩浆作用(87.8±1.1Ma)。辉长质片麻岩具有EMORB特征,经历了富Ti矿物相的堆晶作用,母岩浆主要来源于板片流体交代上覆亏损地幔楔物质(ε_(Hf)(t)=+9.9^+14.5;ε_(Nd)(t)=+3.0^+4.1)。花岗质片麻岩具有岛弧型岩浆岩的地球化学特征,同时伴有Fe-Ti氧化物的分离结晶,源区物质主要为部分熔融的初生下地壳(ε_(Hf_(t)=+10.9^+15.1;ε_(Nd)(t)=+4.1^+4.3)。闪长岩具有弱的Eu正异常,暗示源区存在斜长石的堆晶作用,其母岩浆来源于板片流体交代上覆亏损地幔楔物质(ε_(Hf)(t)=+12.2^+15.6),并在岩浆演化的过程中混入地壳物质。冈底斯岩基南缘发育晚侏罗世的辉长岩和早白垩世花岗可能是第一次新特提斯洋北向俯冲即将终止的产物。晚白垩世岩浆岩是与新特提斯洋再次俯冲引起的峰期岩浆活动的标志,可能是板块回撤引发软流圈上涌的产物。

汶川地震和九寨沟地震断层作用及动力学过程研究进展--纪念汶川地震十周年

2008年5月12日汶川地震(M_S8.0)发生后,各部门组织开展了一系列汶川地震相关的地学研究,包括国家科技专项"汶川地震断裂带科学钻探"项目.经过十年的持续探究,在地震地质、震源物理、地震实验、地震动力学、深部地球物理和长期监测等方面研究取得了一系列重大突破与重要成果.在汶川地震十周年之际,《地球物理学报》集中在2018年第5期刊发39篇文章作为汶川地震十周年专辑,专辑涵盖了汶川地震和九寨沟地震断层作用与动力学过程以及相关领域的一批最新研究成果.这些工作涉及汶川地震断层作用、地震参数及地震动力学数值模拟、汶川地震前地震活动性与多参数异常、晚第四纪构造与地震活动及其地表作用、青藏高原东部壳幔结构与龙门山断裂带深部构造和九寨沟地震等六方面的研究.本文将从这六个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作,呈现地震断层作用及动力学过程等研究成果,为深入认识大地震孕育和发生过程提供重要的基础.

新疆东准噶尔琼河坝地区绿石沟早石炭世岩体中基性岩墙群成因及其构造动力学背景

基性岩墙群对探讨岩石圈伸展过程、时空演化及深部动力学等方面具有重要意义。为了厘定东准噶尔琼河坝地区岩墙群的形成时代、源区地幔性质、成岩构造背景、岩石成因及其与区域上的其他岩浆作用的成因关系,揭示东准噶尔古生代的地球动力学背景,对侵入到绿石沟岩体花岗岩中的暗色岩墙群进行了遥感卫星影像解译,并从野外地质、岩石学、矿物学、年代学、锆石Hf-O同位素和地球化学等方面进行了系统研究。绿石沟岩体中岩墙存在闪长玢岩和辉绿玢岩岩墙的岩石组合,它们的锆石LA-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年结果表明,闪长玢岩、辉绿玢岩岩墙形成时代分别为346±1 Ma和~332 Ma。辉绿玢岩岩墙的锆石εHf(t)值为+10. 2^+15. 4,对应的二阶段Hf模式年龄为0. 35~0. 67 Ga,其锆石δ^18O值主要变化范围为5. 00‰~6. 41‰。这些同位素特征表明其具有亏损地幔源区的物质组成。矿物学研究表明,辉绿玢岩岩墙中的角闪石为浅闪石、铁浅闪石,其结晶温度范围为896~984℃,压力为41~88 MPa,对应结晶深度约1. 54~3. 31 km;辉石为透辉石,辉石-熔体平衡时的岩浆温度为1 092~1 099℃,压力为500~630 MPa,推测形成辉绿玢岩辉石岩浆房的存储深度为16. 5~20. 8 km。东准噶尔琼河坝地区大量中基性岩墙构成的岩墙群可作为区域伸展构造的重要标志,结合前人对该区构造背景认识,认为琼河坝地区在早石炭世时可能处于后碰撞伸展拉张环境,这为探讨东准噶尔乃至中亚造山带西段的古生代的地球动力学环境演变提供了新依据。

阿尔金断裂带东段地区深浅部构造综合分析

阿尔金断裂带东段地区的地质构造特征及其动力学机制一直是地学工作者关注的焦点。近年来小震资料越来越多应用到活动断裂空间展布、深浅构造分析及动力学机制研究领域。本文应用双差定位法获得研究区域2008~2017年间6013次地震事件的精确定位数据,通过多条小震深度剖面清晰刻画出断裂系统的空间展布形态。综合石油地震剖面、人工地震宽角反射/折射剖面、人工地震深反射剖面,充分利用小震精确定位信息以及浅表活动构造研究成果,建立研究区断裂系统的深浅部构造模型。研究区莫霍面由北往南逐渐加深,存在三处断错,呈阶梯状展布,地壳内存在一条厚约10km的低速层,在该层以上为地震多发区,断裂系统总体呈'Y'字型,上部为一系列叠瓦状逆冲断裂,造成祁连山的隆升,向下并入一条主干断层。最后探讨了青藏高原东北缘地区构造运动的动力学机制,亚洲板块俯冲至祁连山前,上地壳以逆冲推覆构造模式造成上地壳增厚现象,而中下地壳主要为亚洲岩石圈地幔下插,上地幔的拖曳作用下发生流动引起地壳增厚,上下地壳整体增厚。

青海共和盆地东北部干热岩岩浆侵位结晶条件及深部结构初探

秦岭、祁连、昆仑造山带结合处的共和盆地记录了复杂的构造、岩浆、变质和沉积作用事件,是研究青藏高原北部构造-岩浆演化的关键地区。近年来,共和盆地花岗岩类高温干热岩的发现使得该区成为新型地热资源的战略基地。然而,有关干热岩原岩的组成、侵位时代、结晶温压及其时空分布等特征仍不清楚,制约着干热岩地热能勘查开采及该区构造-热演化历史的认识。本文以共和盆地东北部恰卜恰地区3口干热岩钻井岩芯和野外露头样品为基础,结合区域地质调查资料,开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学和矿物温压计研究。研究发现,该区干热岩主要由花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩等花岗岩类组成,偶见闪长岩包体。电子探针分析显示,样品中多数角闪石为铁角闪石。角闪石-斜长石矿物对温压计研究表明,岩体的结晶压力属于中低压(1.91~3.52kbar),温度为中低温(681~693℃),其岩浆结晶深度约在7.2~13.2km。锆石Ti饱和温度计分析表明,该区岩浆结晶温度主要为643~804℃,而恰卜恰北部的沟后杂岩体相较干热岩钻井岩芯钻揭的杂岩体具有更高的结晶温度。锆石U-Pb年代学分析表明,共和盆地东北部恰卜恰地区干热岩原岩形成时间主要为243~236Ma和225~210Ma两个时期,存在不同时期、不同源区的侵入,与印支期青藏高原北部古特提斯洋盆的俯冲消减相关。之后,共和干热岩经历了至少4.2km的隆升剥露。结合前人多种地球物理研究资料,构建了该区深部四层结构构造剖面,干热岩热源可能与地幔上涌、中下地壳存在局部熔融体有关,且受多条隐伏断裂的影响,盆地基底下的干热岩地热藏具有分区性。

南岭—武夷交汇区的深部背景及地壳泊松比

为研究南岭-武夷交汇区深部动力学过程提供深部背景资料和科学依据,本文利用远震P波接收函数H-κ叠加和共转换点(CCP)叠加两种方法获取了研究区66个宽频带流动台站及24个固定台站下方的地壳厚度、泊松比和Moho面起伏形态,揭示了扬子地块与华夏地块地壳结构及泊松比变化特征,给出了南岭和武夷之间一条莫霍凸起带的高分辨图像.结果显示:(1)研究区内地壳厚度平均值为31.2km,泊松比平均值为0.23,总体呈现薄地壳、低泊松比的特点.地壳厚度从西北往东南由厚变薄,与区域地壳伸展特征相一致.(2)在韶关-赣州-吉安-南昌一线存在条带状薄地壳结构,平均值为28km,呈南西-北东向展布,对应的泊松比值略微升高.推测地壳减薄带的形成可能与来自南海方向的地幔热流上涌有关.(3)江南造山带的泊松比整体偏低,存在两处平均值小于0.21的区域.华夏地块内地壳厚度与泊松比之间存在弱的负相关,表示随着地壳厚度的增大,铁镁质的下地壳厚度在整个地壳厚度中所占的比例减小.

拉萨地体南部多金属矿集区构造样式——来自深地震反射剖面的证据

位于冈底斯成矿带中段的雄村、娘热地区,因近年来不断发现铁、铜等金属矿床,而逐渐被关注。但是由于缺少地球物理资料,该地区地壳精细结构未能取得清楚的认识。针对横过雄村-娘热矿集区130km深地震反射剖面及25km矿集区内部加密反射剖面的数据,进行了层析静校正、能量补偿、去噪、速度分析等数据处理,获得了雄村-娘热矿集区地壳结构的反射图像。结合本区地质资料,对矿集区深部结构进行了解释和推断,揭示了上地壳多条断裂及各类地质现象,认定断裂与岩浆流动上升方向有关,研究结果对矿集区成矿背景的研究具有一定价值。

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。

共和盆地东北部新生代沉积物源及其地质意义

共和盆地处于秦岭、祁连、昆仑造山系相互叠置的关键区域,盆地及周缘造山带记录的构造、岩浆、变质、沉积作用事件复杂多样,是研究青藏高原北部构造-沉积演化的关键位置。本文以多口钻井的岩心为基础,结合区域地质调查资料对共和盆地东北部进行了岩石组合、沉积类型和沉积相特征分析、碎屑锆石U-Pb年代学、砂岩组分和重矿物分析,明确了共和凹陷新生代的沉积特征、地层发育格架、沉积相类型、沉积物源及构造-沉积演化过程。碎屑锆石年代学分析结果揭示了共和凹陷新生代砂岩具有200~300Ma、400~500Ma、750~1000Ma、1800~2000Ma以及2400~2550Ma的年龄峰值,且主要集中在200~300Ma和400~500Ma,表明三叠纪的侵入岩及浅变质岩是其主要物源。砂岩组分和重矿物分析结果记录到共和盆地东北部在咸水河组和临夏组沉积之间发生过一次构造环境转变,其时共和凹陷的沉积物源发生变化,来自青海南山的物质供给增加。共和盆地东北部共和凹陷新生代沉积物在西宁组-咸水河组沉积时物源方向为NEE方向,而在临夏组沉积时物源方向为NNE方向。青海南山的隆起主要发生在晚中新世-上新世,分隔了青海湖盆地与共和盆地。

华南东部密集台阵接收函数成像与深部动力学机制

华南东部中生代构造格局主要受控于太平洋板块俯冲、转向和后撤过程.在岩石圈总体伸展的背景下,接收函数、背景噪声等成像结果揭示华南东部存在“Y”型地壳极薄区域,但其形成的深部动力学背景和机制尚存争议.本文利用近年来布设于华南东部的305个宽频带流动密集台站以及周边219个固定台站资料,使用H-κ-c叠加方法获得了研究区域内地壳厚度、泊松比分布的高分辨率图像,并结合关键部位两条P波接收函数共转换点(CCP)叠加剖面结果,讨论了“Y”型地壳极薄带形成的深部动力学机制.结果表明,研究区平均地壳厚度为33km,平均泊松比大小为0.24,整体表现为薄地壳、低泊松比特征,推测地壳总体向陆缘减薄与早白垩世华南东部处于俯冲板片后撤诱发的弧后伸展环境相关.“Y”型极薄带内地壳厚度小于30km,较带外薄3~5km,其右支沿南昌-吉安-赣州-韶关展布,其左支沿江汉-湘中盆地沿线展布,二者交汇于南岭地区;推测极薄带右支指示了太平洋俯冲板片断离的位置,形成机制可能与地幔热流通过板片窗上涌以及先存断裂带的张扭作用等深-浅部过程的交互作用有关.本文建议了一个新的古太平洋俯冲-板片断离-后撤及伴随深部流体上涌的动力学模型,以解释华南岩石圈区域伸展、地壳极薄带的形成和花岗岩体的分布.

汶川地震断裂带滑移行为、物理性质及其大地震活动性--来自汶川地震断裂带科学钻探的证据

断裂带物质组成、结构及其物理性质是理解断裂变形机制和地震破裂过程的基础和关键,断裂带地震(黏滑)和非地震(蠕滑)滑移行为不仅对了解地震活动性和山脉隆升过程具有重要意义,而且直接为防震减灾提供科学依据.我们以穿过龙门山映秀—北川和灌县—安县断裂带的汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)岩心和地表出露的断裂带为研究对象,通过对断裂岩组成、结构、显微构造和钻孔物性测井数据进行分析研究,确定了龙门山逆冲断裂带滑移行为和物性特征,初步探讨了大地震活动性和有关断裂带的隆升作用:(1)映秀—北川断裂带倾向NW,浅部倾角~65°,发育的断裂岩厚约180~280m,由碎裂岩、假玄武玻璃(地震化石)、断层泥和断层角砾岩组成.断裂带具有高自然伽马、高磁化率值、低电阻率、低波速等物理性质以及对称型破碎结构.断层泥普遍具有摩擦热效应的高磁化率值和石墨化作用特征,是古地震滑动的岩石记录.表明映秀—北川断裂带为经常发生大地震的断裂带,晚新生代以来类似汶川地震的大地震复发周期小于6000—10000年,具有千年复发周期特征.(2)灌县—安县断裂带倾向NW,浅部倾角~38°,发育的断裂岩厚约40~50 m,仅由断层泥和断层角砾岩组成,具有典型的"压溶"结构,表现出蠕滑性质.除压溶作用外,定向富集的层状黏土矿物和微孔隙的发育使断层强度变弱.断裂带具上盘破碎的非对称型破碎结构,除具低磁化率值特征外,其他物性与映秀—北川断裂带一致.(3)根据断裂岩厚度与断层滑移量相关经验公式关系,以及断层产状,粗略估算映秀—北川断裂带自中生代以来累积垂直位移量大于9km,灌县—安县断裂带累积垂直位移量小于3km.映秀—北川断裂带长期大地震产生的累积垂直位移量是龙门山隆升的主要贡献.

深反射大炮揭示的青藏高原侧向碰撞带地壳骨架结构

青藏高原东南缘处于印度板块与欧亚板块碰撞的侧翼,揭示该地区的岩石圈结构有助于完整理解青藏高原碰撞造山的动力学过程,对构建大陆碰撞成矿理论框架至为关键.本研究对横过青藏高原侧向碰撞带的一条深反射地震剖面的15个大炮资料,进行了针对性静校正、去噪等处理和单次叠加成像,结果剖面显示了侧向碰撞带岩石圈结构的骨架特征:(1)双程走时(TWT)8~10 s的强反射(Tc)将地壳分为上、下两层;Tc可能是大型滑脱构造的拆离面,其存在使上地壳的变形与下地壳解耦;(2)Moho间断面反射(Tm)为3~4个同相轴的窄带反射波组,横向不连续,与深大断裂交汇处被错断,但断距不大;(3)在兰坪—思茅地块下方TWT21 s和扬子克拉通西缘下方TWT22~24 s存在相向倾斜的反射波组(TL);以Tc、Tm和TL构成的骨架结构,定性地描绘出剖面下方岩石圈地幔以汇聚为主、地壳块体以侧向滑移为主和上地壳为薄皮逆冲或滑脱的分层动力学模式.该岩石圈变形样式明显不同于以正向碰撞挤压、地壳缩短垂向增厚为主的“冈底斯模式”.

西藏昌都赵发勇溶洞控矿MVT铅锌矿床地质特征与矿床成因

赵发勇铅锌矿床位于三江成矿带中段昌都地区,铅锌矿化发育在新生代区域逆冲推覆构造中,以逆冲断层相关的古溶洞构造为主要控矿构造,代表了逆冲褶皱系MVT铅锌矿床中一种新的成矿模式——溶洞控矿成矿模式。因此,笔者在对赵发勇矿区详细地质填图基础上,对其成矿流体特征、成矿期方解石和硫化物的同位素组成进行了系统研究,以期对逆冲褶皱系MVT铅锌矿床中这一新成矿模式的成因机制进行探讨。赵发勇铅锌矿床矿体呈漏斗状-筒状发育在逆(冲)断层上、下盘的下二叠统和上三叠统灰岩古溶洞中,以角砾状、块状和皮壳状为主要矿石构造,以方铅矿、闪锌矿为主要矿石矿物,经历了硫化物期(I)和硫化物-碳酸盐期(II)两期成矿过程。I期成矿流体总体具低温度(130~140℃)、高盐度(23%~24%NaCl eq.)特征,部分呈现中高温度(约高达400℃)、中低盐度(约低达8%NaCl eq.)特征;δDV-SMOW值介于–147‰~–94‰,δ18O流体值介于1.25‰~13.62‰;同成矿期方解石δ13CV-PDB值为–2.4‰~5.1‰,δ18OV-SMOW值为15.1‰~27.4‰。两期硫化物δ34S均为负值(–15.1‰~–1.6‰),206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb组成分别为18.703 0~18.966 2、15.638 9~15.687 2、38.554 8~38.924 0。研究表明,I期铅锌矿化由①封存在地层中的蒸发浓缩的海水或/和区域古近纪—新近纪盆地下渗的盆地卤水形成的低温度、高盐度的本地流体和②由区域或矿区地层释放的蒸发浓缩海水和变质基底释放的变质水混合而成的中低温、中高盐度的区域流体两种流体组成;两期矿化的成矿金属来自造山带中从基底变质岩到盖层灰岩或/和碎屑岩等在内的多套地层,还原硫来自古近纪—新近纪盆地卤水中的硫酸盐±灰岩地层封存水中的硫酸盐的细菌还原作用;富还原硫的本地流体和富金属物质的区域流体的混合是铅锌硫化物沉淀的主要机制。结合对三江带区域溶洞控矿MVT铅锌矿床研究认识,笔者初步建立了逆冲褶皱系溶洞控矿MVT铅锌矿床成矿模型。

内蒙古阿拉善地区二叠纪曼德林乌拉岩体年龄、成因及其地质意义

内蒙古阿拉善地块北缘及其邻区广泛出露早古生代—早中生代侵入岩,其时空分布、源区物质组成及成因对研究阿拉善北部地区构造演化乃至整个中亚造山带南缘晚期的演化具有重要意义。曼德林乌拉岩体位于阿拉善地块北部雅布赖-诺尔公-洪古尔玉林带西段,岩体以二长花岗岩为主,广泛发育岩浆暗色包体。这些镁铁质包体为岩浆结构,大多具有塑性外形,并具有多种不平衡结构和矿物组合,如斜长石环带、针状磷灰石等。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,曼德林乌拉二长花岗岩年龄为271±3Ma,花岗岩中发育的包体年龄为271±2Ma,表明该岩体形成于二叠纪,而非之前认为的中生代。二长花岗岩的锆石εHf(t)值为-18.4^-10.1,相应的二阶段Hf模式年龄为1.8~2.3Ga;暗色包体中的13颗二叠纪锆石相应的εHf(t)值为-23.6^-9.1,相应的二阶段Hf模式年龄为1.7~2.5Ga。锆石Hf同位素特征表明,形成花岗岩和镁铁质暗色包体的这2种岩浆均来自以古老地壳物质为主的源区,这与东段诺尔公—红古尔玉林地区的中酸性侵入岩相同。曼德林乌拉岩体花岗质岩和镁铁质暗色包体的岩石学、地球化学及同位素研究表明,它们可能也具有岩浆混合成因。这为阿拉善地块北缘区域在二叠纪发生广泛的壳幔相互作用提供了进一步证据。

地震研究进展与趋势——全球地震科学钻探研究综述

近年来大地震频繁发生,造成了巨大的人员伤亡和财产损失,认识地震和地震发生机制已成为地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。科学钻探是获取地下深部物质、了解深部信息的最直接、最有效、最可靠的方法,因此,科学钻探是认识和揭示地震断裂作用的最佳手段。本文介绍了目前世界上主要的地震科学钻探计划,包括位于环太平洋地震带的日本野岛(Nojima)断层科学钻探计划、台湾车笼埔断裂钻探计划(TCDP)、圣安德烈斯断裂深部观测钻探计划(SAFOD)、新西兰深部断层钻探计划(DFDP)、日本南海海槽发震带试验钻探计划(NanTroSEIZE)、日本海沟地震快速钻探计划(JFAST)和大陆内部地震的汶川地震断裂带科学钻探计划(WFSD),简要概括了这些科学钻探计划所取得的有关地震研究的重要进展与贡献,并且通过这些成果探讨了未来地震研究趋势。

世界上最快回应大地震的汶川地震断裂带科学钻探

2008年5月12日汶川大地震之后,在青藏高原东缘龙门山地区实施了汶川地震断裂带科学钻探,这是目前世界上最快回应大地震的科学钻探,为地学家探索地震成因机制提供了极好的机遇.汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)沿产生同震地表破裂的两条断裂带——龙门山的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂共实施了6口科学群钻.其目标在于对钻孔的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观察、测试和研究,揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出以及构造属性;探索地震过程中的岩石物理和化学行为、能量状态与破裂演化过程;认识汶川地震发生的应力环境、巨大的地震破裂产生及传播原因、地下流体在地震的孕育、发生、停止过程中的作用,从而检验和深入理解地震断裂发震机理.目前,汶川科钻项目已取得的部分重要成果如下:(1)查明了汶川地震断裂带结构、组成;(2)揭示了汶川地震过程中"热增压"为重要断裂弱化机制,提出断裂带内石墨可作为判断大地震发生的标志;(3)发现目前世界上最低的断层摩擦系数,并首次记录到大震后断裂带快速愈合信息;(4)重建龙门山的构造格架,提出汶川大地震发生的新的成因模式;(5)通过对汶川地震余震的精确定位、钻孔附近的地震台阵观测,确定了地震活动与龙门山断裂带不同区段的空间关系;揭示断裂带深部流体特征与地震活动的关系,为确定大震孕育过程提供深部流体活动行为的科学依据.

海南岛北部晚新生代玄武岩成分演化及成因讨论

板内玄武岩通常具有复杂的成分组成和成因过程。海南岛北部(简称“琼北”)自渐新世始逐渐发育了大量板内玄武岩,岩性跨度大,从石英拉斑玄武岩到橄榄拉斑玄武岩,再到碱性橄榄玄武岩和碧玄岩均有分布。对琼北晚新生代玄武岩虽已开展了广泛的研究,但“琼北晚新生代玄武岩的成分随时间演化规律”这一问题却未引起足够的关注。本文从晚更新世道堂组橄榄玄武岩入手,对其开展了细致的岩石学、矿物学和主微量及Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究;并结合文献中琼北其他时代(组)玄武岩的数据,阐述了琼北晚新生代玄武岩成分随时间演化的规律并对其成因进行了探讨。研究发现,自中—上新世到更新世再到全新世,琼北晚新生代玄武岩呈现从碱性玄武岩过渡到拉斑玄武岩再突变到碱性—强碱性系列的演化规律;中—上新世到更新世这一时期的碱性玄武岩和拉斑玄武岩可能形成于石榴子石二辉橄榄岩由低到高程度的部分熔融作用,而全新世碱性岩则更可能形成于石榴子石辉石岩的部分熔融。琼北晚新生代玄武岩的Sr-Nd-Pb同位素组成揭示其源区地幔以PREMA端元为主,但经历了来自古老陆壳的沉积物不同程度的改造作用。采用“海南地幔柱”模型可以较好地解释琼北晚新生代玄武岩的复杂组成和成因。

西藏列廷冈-勒青拉铅锌铁铜钼矿床硫化物Re-Os和Rb-Sr年龄及其地质意义

列廷冈-勒青拉矿床位于西藏冈底斯北缘多金属成矿带东侧,是该成矿带内一个独特的同时发育Pb、Zn、Fe、Cu、Mo五种元素矿化的典型矽卡岩型矿床。矿区的成矿作用均与东南侧的居布扎日复式岩体密切相关,目前已发现了位于岩体与碳酸盐岩地层接触带部位的Fe-Cu-(Mo)矿化和远离岩体外接触带部位的Pb-Zn-(Cu)矿化。因此,铅锌与铁铜钼矿体之间成矿关系的精确厘定,是明确这种具有不同来源属性的多金属共生矿床的成矿物质来源和成矿机制等科学问题的前提。文章通过辉钼矿Re-Os同位素和闪锌矿Rb-Sr同位素测年工作,从时间上对Fe-Cu-(Mo)矿体和Pb-Zn-(Cu)矿体的成矿时代进行限定。结果表明,与黄铜矿共生的辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄值为(59.4±4.5)Ma,闪锌矿Rb-Sr同位素等时线年龄为(58±2)Ma。空间上,近岩体部位Fe-Cu-(Mo)矿化和远端矽卡岩部位Pb-Zn-(Cu)矿化发育相似的钙质系列矽卡岩矿物。因此,从时间和空间上均表明Pb-Zn-(Cu)矿化与Fe-Cu-(Mo)矿化为同一成矿系统。5件辉钼矿样品中w(Re)为1.5121×10-5~7.4442×10-5,7件闪锌矿样品中初始87Sr/86Sr比值为0.71446~0.71471,指示Fe-Cu矿化成矿物质具有壳幔混合的特征,而Pb-Zn-(Cu)矿化的成矿物质则偏重于地壳来源的特征。对矿区内黄铁矿和闪锌矿成分分析结果显示:黄铁矿Co/Ni比值均大于1,闪锌矿Zn/Cd比值平均为292.11。结合前人资料分析可知,近岩体Fe-Cu-(Mo)矿化是在高温、高氧逸度的碱性环境下形成,远端外接触带Pb-Zn-(Cu)矿化是在中高温、还原碱性的环境下形成。列廷冈-勒青拉矿床形成于印-亚大陆碰撞的主碰撞阶段,该时期新特提斯洋板片的回卷可能是矿床形成的深部动力学机制。