地球物理研究与古地球动力学

地质学家们常用的概念,诸如漂移着的岩石圈扳块、洋底扩张与俯冲、地幔对流以及现代地球动力学的其他一些问题,完全是根据地球物理研究,即地震、重力和磁力研究得出的.但是,当涉及我们这颗行星的地质历史时期板块的特性问题,亦即在解决古地球动力学问题时,地球物理学便退居次要地位,而最受欢迎的倒是地质的标志,即与这种或那种地球动力环境相对应的岩石组合.如     

新疆东准噶尔卡拉麦里地区古板块构造研究的新进展

卡拉麦里地区位于新疆东准噶尔南部,该区丰富多彩的地质现象吸引了许多中外地质工作者。任纪舜等认为,以横贯该区的卡拉麦里断裂为界,南为准噶尔拗陷,北为东准噶尔优地槽褶皱带;沿卡拉麦里断裂北侧出露的基性超基性岩可能为蛇绿岩;该带是古准噶尔洋盆最后的闭合线之一。李春昱等明确指出,卡拉麦里构造带是西伯利亚古板块和哈萨克斯坦古板块之间的石炭纪中期缝合带。笔者等1986年和1987年对该区进行了较为详细的地质考察     

埃达克岩成因回顾

埃达克岩最初是用来定义那些富硅、高Sr/Y和 La/Yb的源于俯冲带玄武质洋壳部分熔融形成的火山岩和侵入岩. 最初, 人们认为埃达克岩仅形成在年青且尚未冷却的大洋板块俯冲会聚带, 但随后的研究表明埃达克岩也可以形成于岛弧的一些特殊环境, 在这里某些异常构造条件可降低古老板片的熔融温度. 目前认为, 埃达克岩涵盖了一系列的岛弧火山岩, 包括原生俯冲洋壳熔体, 埃达克岩-橄榄岩混合熔体以及源于板块熔体交代后地幔楔橄榄岩的熔融产物. 近年来埃达克岩的研究产生了一些让人困惑的地方, 其原因包括: (1) 埃达克岩定义相当宽泛, 并依化学特征与其他岩石相区别; (2) 将含水体系下玄武岩的高压熔融实验结果作为板块熔融存在的确凿证据; 而且(3)存在有与板块熔融无关的埃达克质岩. 近期研究表明, 埃达克质岩和许多曾被认为是埃达克岩的岩石在岛弧和非岛弧环境下均可形成, 主要通过以下几种机制: 镁铁质下地壳的分熔或直接是幔源低侵岩浆; 高压下玄武质岩浆的结晶分异; 低压下玄武岩浆的结晶分异加上相关的岩浆混合过程. 这些机制在岛弧环境或非岛弧环境都有可能. 尽管对埃达克岩和埃达克质岩的成因解释比较混乱, 但对这些岩石的研究丰富了我们对俯冲带环境中物质循环、地壳演化和成矿作用的理解.     

中新世全球重要事件及其意义:数据挖掘的启示

GEOROC(Geochemistry of Rocks of the Ocean-sand Continents)是大陆和海洋岩石的地球化学数据库,利用该数据库着重研究了全球新生代汇聚边缘安山岩和玄武岩、裂谷安山岩和玄武岩、洋岛安山岩和玄武岩、埃达克岩等岩浆岩的时空分布特征.结果表明,全球岩浆活动或在中新世开始活跃,或在中新世达到巅峰状态.形成于不同构造环境的岩浆岩具有不同的地质意义:汇聚边缘岩浆岩发育,暗示板块俯冲作用强烈;裂谷岩浆岩大量喷发,表示发育与板块扩张有关的岩浆活动;洋岛岩浆岩迅速增加,指示下地幔异常活跃;埃达克岩广泛分布,表明许多地方受到构造挤压作用,导致地壳加厚.由此推测,全球在中新世可能发生了一次重大的、全球性的岩浆事件.除此之外,全球中新世还发生了一系列重要事件,如青藏高原的隆升及黄土高原的形成、安第斯的抬升、地中海的干涸、全球荒漠化以及西太平洋边缘海盆的发育等.岩浆活动与构造运动通常是相伴而生的,二者间的相互作用改变了古地理、古气候、古环境.中新世剧烈的岩浆活动与构造活动相互作用可能导致地壳加厚或隆起,形成的山脉、高原改变了原有的地形地貌,影响了大气环流,从而改变了地表环境.因此,研究中新世岩浆-构造-气候-环境之间的相互关系,可能是目前和未来一个需要地学工作者长期探索的课题.此外,随着大数据技术的不断发展,科学研究也逐渐步入大数据时代.从全体数据出发,探讨数据之间的关联关系,或许为今后的科研工作提供了一个新的思路.     

橄榄玄武岩的K-Ar同位素年龄是否应该重新审查

晚新生代橄榄玄武岩在中国有大面积出露,统计表明,中国仅晚新生代的火山就不下50群,其中含橄榄石的玄武岩主要分布在东北、东南沿海和大同地区,青藏高原及周边和台湾省也有少量分布.由于这些岩石新鲜,结晶颗粒细小均匀,年龄新,故在定年时多采用全岩的ＫＡｒ定年法.但是,许多从事新构造研究的地质工作者常常感到ＫＡｒ法所测定的玄武岩的年龄老于其他地质证据.Ｊｅａｇｅｒ等人[1]在大同地区建立ＢＢ6(ＢＢ24)第四纪火山岩ＫＡｒ标准样时,最早在我国发现了橄榄石斑晶中过剩Ａｒ的存在,并在其后对这一问题进行了详细的研究(即利用真空破碎的方…     

中亚造山带核心区蛇绿混杂岩中洋岛玄武岩成因探讨

中亚造山带核心区(哈萨克斯坦山弯及翼部)发育新元古代晚期至早石炭世数条蛇绿混杂岩带,它们大多发育典型的海山岩石组合,即枕状玄武岩、火山角砾岩、礁灰岩、滑塌堆积岩、陆源碎屑岩等.结合其特有的构造特征,初步重建了中亚造山带核心区古海山火山地层格架.在地球化学上,构成古海山的火山岩主要为碱性玄武岩,TiO_2含量高,富集轻稀土元素,无明显Nb,Ta,Ti负异常,具有典型洋岛玄武岩特征.Nd,Sr及Pb同位素组成显示岩浆源区有富集组分的参与并受到流体交代的影响.总体上与地幔柱有关的典型海山Louisville,Ontong Java及Hawaiian的玄武岩地球化学特征一致,但不发育高镁苦橄岩或科马提质玄武岩.中亚造山带核心区洋岛玄武岩的来源可能至少有两种:(1)海山在俯冲带被刮削保留在增生楔中;(2)直接来自地幔交代岩的部分熔融,也不排除循环洋壳部分熔融和陆源沉积物参与的可能.可见中亚造山带洋岛玄武岩的物质来源多并发生复杂的壳幔相互作用,这与现代大洋中地幔柱活动及海山的发展演化类似.     

甘陶河群形成时代和构造环境: 地质、地球化学和锆石SHRIMP定年

甘陶河群是华北克拉通中部带早前寒武纪基底的重要组成. 主要由中基性玄武岩、砂岩、白云岩等组成. 本文报道了甘陶河群变质玄武岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄和地球化学组成. 岩浆锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄为2087±16 Ma (MSWD=1.3), 其Hf同位素变化范围非常大, ε_Hf(t)值从-7.17到+0.45. 除岩浆锆石外, 岩石中还存在大量约2.5 Ga捕获锆石. 全岩Nd同位素变化范围为+4.0~-0.8. 在原始地幔标准化的蛛网图中, 所有样品都没有明显的Zr和Hf异常, 部分样品也没有Nb和Ta异常. 亏损地幔的部分熔融以及随后的地壳混染是这些玄武岩最可能的成因. 野外地质特征、大量捕获锆石的存在、同位素和微量元素地球化学都表明甘陶河群是在大陆基底上打开的. 结合前人对中部带其他古元古代火山沉积建造的研究, 本文指出华北克拉通中部带在古元古代时期为大陆裂谷环境, 在太古宙末期中部带地质体和东部陆块已经形成了统一的陆块.     

玄武质岩石中鳞英铁尖晶岩的发现

近年来,随着我国玄武岩及深源包体岩石研究的广泛开展,已充分肯定我国东部地区在新生代时期,是一个以碱性玄武岩为主、拉斑玄武岩为次的复合岩区。其中拉斑玄武岩有它独特的演化系列。现已在福建龙海牛头山拉斑玄武岩(含古铜辉石和易变辉石)系列中,找到二种少见的岩石包体:辉石斜长岩(Pyroxene Anorthosite)和鳞英铁尖晶岩(Tridymite     

中国东部新生代碱性玄武岩橄榄石斑晶中含CH_4熔体包裹体的发现及其地质意义

碱性玄武质岩浆起源于上地幔或者更深处,是了解地幔物质组成的重要窗户.熔体包裹体是主矿物在结晶过程中被捕获的,不易受到后期地质作用的影响,最早结晶的矿物橄榄石所捕获的熔体可以有效地记录原始岩浆的物理化学信息.在此次研究中,利用激光拉曼光谱(LA-Raman)对华北克拉通东部山东杨庄新生代碱性玄武岩橄榄石中,73个熔体包裹体内的气体组分进行了原位分析,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对寄主橄榄石的主微量元素进行了测试.结果显示,熔体包裹体中含有高含量的CH4等烃类,而且含有石墨和碳酸盐等矿物,这为CH4在上地幔高温高压条件下能够稳定存在提供了直接证据,也表明中国东部地幔存在低氧逸度的区域.橄榄石斑晶具有高Ni,高Fe/Mn比值的特点,指示源区可能存在辉石岩组分.结合其他地球化学和地球物理资料,西太平洋板块对中国东部岩石圈地幔的俯冲效应可以很好地解释玄武岩源区存在辉石岩组分和CH4富集特征的现象.CH4是深部碳的重要存在形式之一,太平洋板块俯冲作用可能是中国东部深部碳循环重要的动力学机制.     

中国洞穴石笋年代学和古气候研究

我国学者用高精度、高灵敏度热电离质谱(TIMS)铀系法测定第四纪地质年龄,并已在古气候、古环境、古海洋的研究中取得了一系列重要成果.本文介绍目前我们用MAT-262质谱仪对洞穴石笋的TIMS铀系定年法对贵州荔波董歌洞、龙泉洞、衙门洞以及贵州都匀七星洞洞穴的次生碳酸岩石笋进行年代学研究的一些成果.     

论攀西猫猫沟霞石正长岩与峨眉山大火成岩省的成因联系:年代学和岩石地球化学证据

猫猫沟霞石正长岩体出露于峨眉山大火成岩省的中部, 与峨眉山玄武岩呈侵入接触关系. 锆石SHRIMP U-Pb测年表明, 该岩体的结晶年龄为(261.6±4.4) Ma, 与攀西地区新街-攀枝花等层状侵入岩的年龄以及根据地层学资料制约的峨眉山玄武岩年龄相近. 岩石地球化学分析进一步揭示猫猫沟霞石正长岩具有与峨眉山玄武岩相似的源区, 可能是攀西地区下地壳底侵层中辉长质堆晶岩部分熔融的产物. 这些时间、空间和岩石成因上的联系为该地区玄武岩-基性超基性侵入岩-中酸性碱性侵入岩的“三位一体”特征提供了进一步的证据.     

东秦岭蛇绿岩稀土元素地球化学

沿东秦岭商县断裂南缘和商(南)-丹(凤)断裂北缘,断续出露一套由超镁铁质,镁铁质岩石和沉积岩组成的蛇绿岩套(图1)。这套岩石因其重要的构造意义而受到广泛的重视。在岩相学和主元素地球化学基础上,不同作者对这套岩石提出了不同的成因模式。就现实情况而论,洋脊玄武岩(MORB)和岛弧玄武岩(IAB)在主元素分布上具有较大范围的重叠,     

地球起源以及大陆的生长与破坏

早期的地球是45亿年前从太阳系星云中的较重元素所组成的星子非均匀吸积、增生而成的。陨击作用造成地表岩石撞碎,诱发地幔的超临界流体或岩浆上涌,造成剧烈的火山爆发,并使地幔上部硅酸盐中的气体挥发分在固体地球表面聚集,逐渐演化成水圈、大气圈。洋壳主要是由深部铁镁硅酸盐岩大面积喷出地表所形成的拉斑玄武岩所组成,可能是陨击作用所派生的片麻岩穹窿则造成了原始大陆地壳的核心。岩石圈板块在18~16亿年前开始形成。大洋与大陆板块间俯冲作用和陆陆板块间碰撞作用的应变速率都是极低的,它们可以造成岩石的局部破裂,但是韧性变形作用、变质作用,以及岩浆与超临界流体的贯入与冷凝却使岩石愈合,非但没有使大陆被破坏与撞碎,反而使大陆不断地增生。亚洲大陆板块就是从18亿年前或16亿年前到现代,由27个较大的古地块及上百个小地块,经过14次板块间的俯冲或碰撞而汇聚成的。至于大陆的破坏,则可能是地幔羽的隆升或巨大陨石撞击所诱发的。     

新疆阿拉山口地区玄武岩的Nd,Sr同位素研究

研究地区在新疆维吾尔自治区西北部的阿拉山口附近,约东经82°10′～82°40′,北纬44°50′～45°20′.构造上处在巩乃斯板块东北缘,北东以艾比湖断裂为界与准噶尔板块毗邻,走向北西的艾比湖断裂为上述两板块间的博罗霍洛山缝合线的一部分,前寒武纪结晶基底出露在研究区以西约100km的温泉县附近,研究区内主要出露泥盆系和石炭系地层,花岗岩类分布广泛.本区泥盆系玄武岩产于上泥盆统,与红色放射虫硅质泥岩互层,主要有两层,厚约0 .5和35m,岩石化学分析表明为海相碱性系列钠质类型玄武岩(刘因,1995),石炭系玄武岩产于下石炭统,夹于陆相碎屑岩和酸性火山岩中,厚15m,气孔构造发育,为陆相喷发产物,属低钾拉斑玄武岩,显然自晚泥盆世到早石炭世,玄武岩产出环境从深海变化到陆地.石炭系样品P154,~(87)Rb/～(86)Sr=0.0389,～(87)Sr/～(86)Sr(O)=0.70427±2,～(87)Sr/～(86)Sr(t)=0.7041;～(147)Sm/～(144)Nd=0.1159～(143)Nd/～(144)Nd(O)=0.513062±7,εNd(t)=±11.8,样品P201的相应值为:0.0799,     

辽西四合屯含化石层古地磁极性年龄的初步确定

对辽西四合屯剖面含化石层及其下伏和上覆玄武岩进行了较为详细的岩石磁学和古地磁学研究,结果表明含化石的沉积岩层段和下伏率武岩段具有正极性,上覆玄武岩则具有负极性,结合最新的同位素测年结果可知,含化石层段的古地磁极性年龄为早白垩性Barremian阶M3n极性时,岩石磁学参数测量结果揭示出该湖相沉积岩中夹有数层火山凝灰质沉积物,这可能说明由火山活动等地球深部动力学过程引起的剧烈环境变化与古湖区生物的剧生剧灭有关。     

用裂变径迹法研究沉积盆地的地质热历史

沉积盆地中石油生成与盆地的地质热历史即古地温史密切相关,裂变径迹分析为研究古地温变化规律提供了一种有效的新方法。磷灰石是沉积盆地中常见的重矿物,对于1—100Ma的地质时间,磷灰石中在地质年代里积累的~(238)U自发裂变径迹(可称为古径迹)的退火带是60—140℃,这与石油生成的时间-温度条件即所谓油窗十分吻合,几年前Gleadow等人已把磷灰石裂变径迹分析法用于沉积盆地的地质热历史研究并获得令人鼓舞的结果,在本文中,我们采用磷灰石裂变径迹表观年龄和不完整径迹投影长度随井深的变化给出我国临清坳陷地区丘3石油探井的退火带位置,分析了地质热历史。     

华北中生代玄武岩中地幔橄榄石捕虏晶: 对岩石圈地幔置换过程的启示

山东方城玄武岩(125 Ma)中发现罕见的具有明显环带结构的橄榄石. 橄榄石中心部分的组成(Mg# = 87.2~90.7)类似于华北新生代玄武岩携带的橄榄岩捕虏体中橄榄石的组成, 其边缘部分(Mg# = 76.8~ 83.9)接近于玄武岩中斑晶橄榄石的组成(75.7~79.0). 橄榄石的这种化学成分特征及其浑圆的晶体形态和较小的颗粒(300~800 μm)皆说明这些橄榄石是地幔矿物捕虏晶, 即地幔橄榄岩的解体矿物. 其中心部分能够代表地幔橄榄岩的组成. 橄榄石的环带结构是橄榄石捕虏晶与寄主玄武岩快速反应造成的. 这种橄榄石与玄武质岩浆的相互反应可能在华北中生代岩石圈地幔中普遍存在, 即为岩石圈地幔置换作用的重要方式. 从而使古生代主量元素亏损的高镁橄榄岩转变为中生代晚期的主量元素饱满同位素富集的低镁橄榄岩, 造成古老岩石圈地幔的消失.     

西藏羌塘中部蓝片岩青铝闪石~(40)Ar/~(39)Ar定年及其地质意义

羌塘中部蓝片岩分布于改则县的果干加年山、角木日和双湖办事处纳若、恰格勒拉等地,东西向断续分布300余公里。蓝片岩带北侧为龙木错—双湖板块缝合带。蓝片岩寄主岩石为晚石炭世的砂岩、粉砂岩、玄武岩夹少量灰岩,并夹多层冰海杂砾岩。     

晚中生代中国东部高原古高程定量研究

给出了利用晚中生代中国东部高原北缘的气孔状玄武岩定量研究古高程的结果.在厚约3m的熔岩流顶部和底部分别采集了2块玄武岩样品,将玄武岩切面数据化处理后,通过体视学转化法获取到气孔尺寸的大小,最后利用气孔状玄武岩古高程计法计算了晚中生代中国东部高原的古高程.结果显示,该玄武岩喷发时的古高程约4700±750m,表明晚中生代时期中国东部地区的确存在一个地理海拔较高的古地貌.     

西藏冈底斯-念青唐古拉地区中新生代火山岩的地球化学特征

西藏冈底斯-念青唐古拉地区中新生代岩浆弧的火山岩类岩石学,主元素岩石化学在某些论文中已有所叙述。本文主要讨论冈底斯-念青唐古拉地区中新生代火山岩的稀土和微量元素地球化学特点。元素系采用仪器中子活化法测定,样品采自本区中新生代各喷发阶段具有代表性的火山岩类,即念青唐古拉地区的侏罗白垩系的属钙碱系列的玄武岩(N-1)和安山岩(N-3)和冈底斯地区的白垩系安山岩(5-92),晚白垩-早第三系的流纹岩(5-51)和偏碱性的