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.     

陆壳的生成: 与赞歧岩类的联系

陆壳的平均成分为中性, 而某些典型岛弧岩浆岩也具中性的化学组成, 因而, 人们认为陆壳应产生于古老的会聚板块边界. 中性陆壳形成的一个可能机制是直接产生于上地幔的安山质熔体. 产于日本西南Setouchi火山岩带的赞歧岩类包括高镁安山岩(HMA), 是俯冲板片熔融及其后的熔体-地幔相互作用的结果. 该岩类形成于特殊构造环境(例如, 热的岩石圈俯冲进入异常热的上地幔), 这种环境可能在太古代时业已存在. 富水的高镁安山岩岩浆很可能在地壳内固结形成高镁安山质岩体, 然后这些岩体重熔产生了分异的赞歧岩类. 目前, 高镁安山岩岩浆的形成和分异可能正发生于Izu-Bonin-Mariana (IBM)弧-沟系. 这是因为: (1) IBM演化初始阶段以高镁安山岩岩浆作用为特征; (2) IBM中地壳的波速VP与总体陆壳的波速一致. 对具高镁安山质深成岩的VP估计也支持了这一点, 但也不能排除英云闪长质岩在该岛弧中部地壳的存在. 因此, 陆壳的形成也有可能由幔源玄武质岩浆分异而产生.     

西天山石炭纪火山岩SHRIMP年代学及其微量元素地球化学研究

西天山广泛分布的石炭纪火山岩(大哈拉军山组, 主要由粗面安山岩、粗面岩、流纹岩、中酸性凝灰岩和少量玄武岩组成)的岩浆成因一直存在争议. 该火山岩曾经被认为是裂谷作用的产物, 最近有人认为是“古地幔柱”的组成部分. 本文对此火山岩开展了详细的岩石学和地球化学研究, 结果表明, 该火山岩具有典型大陆弧岩浆的地球化学特征. 火山岩以粗面安山质岩石为主, 岩浆源区富集LILE, Th和Pb而亏损HFSE和Ce. 微量元素地球化学模拟计算表明, 玄武岩样品可以由石榴二辉橄榄岩发生7%~11%的部分熔融来模拟. 大哈拉军山组火山岩代表古南天山洋的火山岛弧, 既不是裂谷演化的产 物, 也不是“古地幔柱”的组成部分. 在比较漫长的岛弧演化过程中, 地幔楔被俯冲带熔体交代并发生部分熔融形成岩浆, 地壳物质(主要是洋底沉积物)通过俯冲带熔体加入到岛弧火山岩中. 不同地区的火山岩可能代表不同时期岛弧火山喷发的产物. 锆石SHRIMP定年结果表明, 西部最早喷发玄武岩中锆石的表观年龄在334~394.9 Ma之间变化, 其中13个测点的平均年龄为(353.7 ± 4.5) Ma(MSWD = 1.7); 东部最早喷发粗面安山岩中锆石样品的表观年龄在293.0~465.4 Ma之间变化, 所有年龄测定值落在U-Pb谐和线上, 并分成明显的两个年龄组; 其中8个测点计算得到的一个平均年龄值为(312.8 ± 4.2) Ma (MSWD = 1.7), 代表粗面安山岩中锆石边部的结晶年龄. 所获得的两个年龄(即354和313Ma)分别属于早石炭世早期和晚石炭世早期, 显然不是同一期岩浆活动的产物. 文中认为, 随着高精度定年结果和地球化学研究成果的积累, 大哈拉军山组火山-沉积岩将来可能会被解体成若干组.     

西太平洋中生代板块俯冲过程与东亚洋陆过渡带构造-岩浆响应

中生代期间,华北与华南地块受西太平洋的板块俯冲过程、东亚大陆边缘深浅部过程的影响,其构造、岩浆、成矿、地貌演化趋势表现出一些共性,但也存在显著差异,其动力机制一般认为由古太平洋板块俯冲所致,但是它们是如何关联的,长期未得到解决,是地质研究的难点和热点,存在巨大争论.本文系统评述了近十年来已有东亚大陆边缘的构造变形分析、岩浆岩年代学、层析成像等多学科成就,简要探讨了前燕山期的中国陆块的最终聚合、统一陆缘的形成,随后主要侧重综述侏罗纪、白垩纪东亚洋陆过渡带燕山期地质过程的新认识.本文将浅部构造变形规律、岩浆岩年龄分带和迁移、地形巨大反转,与深部过程紧密结合,提出:华北克拉通破坏过程总体受深部岩石圈早幕向西的分层回卷拆沉、减薄制约,导致早期构造、岩浆作用伴随西迁,中幕多向拆沉,晚幕拆沉向东回撤;同时,北部鄂霍茨克洋闭合与南部班公湖-怒江俯冲系统的同期联合作用使得东亚洋陆过渡带总体处于挤压背景下,且深部上涌的软流圈不断向东跃迁,带动岩石圈不断向东、幕式、交替性伸展和挤压.华南深部早期则经历了向西平板俯冲,导致变形和岩浆作用西迁;后期发生两幕拆沉,导致构造-岩浆作用向东跃迁.总之,华北与华南构造-岩浆差异的内因是深部过程,外因是东亚大汇聚的差异所致.     

大别造山带的去山根过程与机制:碰撞后岩浆岩的年代学和地球化学制约

系统的大别山碰撞后岩浆岩年代学和地球化学研究表明,大别山加厚镁铁质下地壳在143-131 Ma时发生部分熔融,生成低镁埃达克质岩;130 Ma左右加厚下地壳拆沉,引起了地幔上涌,产生了130 Ma以后的大规模镁铁质和花岗质岩浆作用.在大别山低镁埃达克岩形成同时,已折返至中地壳的北大别岩片也发生部分熔融,产生北大别混合岩.本文论证了在山根垮塌前,诱发大别山中、下地壳发生部分熔融需要造山带加厚岩石圈地幔根先期发生了减薄.根据克拉通岩石圈地幔的地温梯度(6.6℃/km)和玄武质地壳熔融温度(1000℃),可估计在发生造山带加厚下地壳部分熔融时,其下的岩石圈地幔厚度应减薄到小于45 km.据此,提出大别山两阶段去山根过程模型.岩石圈冷山根诱发的地幔对流导致在-145 Ma时岩石圈地幔突出部位被先减薄.它导致加厚镁铁质下地壳温度和地壳中下部地热增温率升高,并使其发生部分熔融.加厚下地壳的部分熔融导致了造山带下地壳弱化,加大其重力不平衡,从而引发加厚镁铁质下地壳的拆沉和山根垮塌.因此,软流圈对流侵蚀和加厚下地壳拆沉这两种岩石圈减薄机制具有因果关系.     

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.     

华北克拉通破坏对地表地质与陆地生物的影响

晚中生代古太平洋板块俯冲导致东亚古大地幔楔形成和华北克拉通破坏,该动力过程引发华北克拉通发生强烈伸展和岩浆活动,广泛形成裂谷盆地和变质核杂岩,并造成燕辽和热河生物群的繁盛与消亡.古太平洋板块俯冲角度的变化导致东亚大陆经历了三次短暂挤压事件和两次强烈伸展构造.多学科综合研究进一步揭示,晚中生代燕辽和热河生物群的演化与华北克拉通的破坏强度、岩浆活动强弱以及盆地发展存在明显的时空相关性.上述现象表明地球深部动力过程不仅控制了克拉通破坏和地壳构造演化,而且也极大地影响了地表环境的变迁和陆地生态系统的演变.因此,地球生命是与环境协同演化,并且共同受地球深部过程的控制.     

"珍珠塔"与杏仁玛瑙

你见过像珍珠一样的玛瑙吗?它就长在一块奇石上,这奇石,像极了锡剧《珍珠塔》里的" 珍珠塔". "珍珠塔"从何而来 这枚"珍珠塔"奇石,石质为安山岩.安山岩属于火山喷出岩的一种.根据二氧化硅的含量高低,地质学家将火山喷出岩划分为流纹岩、英安岩、安山岩和玄武岩.安山岩属于二氧化硅含量居中(52％～63％)的中性火山喷出岩,化学成分与岩浆侵入岩中的闪长岩相当.     

冈底斯地壳碰撞前增厚及隆升的地质证据: 岛弧拼贴对青藏高原隆升及扩展历史的制约

最近几年的调查发现, 与高喜马拉雅相似, 在冈底斯地块上广泛发育浅色花岗岩. 应用Th-Pb及⁴⁰Ar/³⁹Ar等定年手段分别对冈底斯浅色花岗岩的形成年代及热历史进行了限定, 独居石Th-Pb结晶年龄约为140 Ma, ⁴⁰Ar/³⁹Ar白云母冷却年龄约为130 Ma. 结合前人的构造变形研究及古地理分析, 认为冈底斯地块在约140～130 Ma发生地壳的缩短加厚及快速隆升作用. 与南美安第斯山高原类似, 冈底斯地块(高原)的早期加厚及隆起是新特提斯洋沿冈底斯地块南部俯冲及冈底斯地块北部班公-怒江洋逐渐封闭的结果. 印度板块与欧亚板块最后碰撞之前, 组成高原的各地块就有着增厚的地壳, 存在较高地形的山脉, 通过岛弧拼贴, 碰撞后高原可以迅速增厚、隆起、扩展. 高原的变形不是均匀的, 而是集中在地壳较薄的软弱带.     

地震空间分布特征及三大地震带

根据全球构造板块学说,地壳被一些构造活动带分割为彼此相对运动的板块,板块当中有的块大．有的块小.大的板块有六个,它们是：太平洋板块、欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极板块。全球大部分地震发生在大板块的边界上,一部分发生在板块内部的活动断裂上。经科学家研究,全球主要地震活动带有三个：     

五台地区滹沱群底界时代: 玄武安山岩SHRIMP锆石U-Pb定年

五台地区古元古界滹沱群底部砾岩层中发育浅变质的玄武岩-玄武安山岩. 详细的地质调查确认其与上下沉积岩层为整合关系. 对该岩层中玄武安山岩的锆石进行了SHRIMP U-Pb年龄测定, 主要年龄结果分为两组. 较老的一组锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄范围为2433～2558 Ma, 与五台-阜平地区地壳形成时代一致, 推测为岩浆穿过地壳时捕获或火山岩沉积时陆源碎屑岩带入的锆石; 较年轻的一组锆石13个点的207Pb/206Pb年龄非常集中, 其加权平均值为(2140±14) Ma. 该组锆石U含量极低(多数<50×10^-6), Th/U比值高(0.49～1.11), 为基性岩浆成因锆石. 因此, (2140±14) Ma就是玄武安山岩的岩浆锆石结晶年龄, 代表滹沱群的底界时代. 这一结果进一步证实滹沱群形成于早元古代中期, 是不同于五台运动的另一次地质事件的记录, 很可能与华北中部2.2～2.1 Ga的裂谷活动有关.     

滇东南建水岛弧型枕状熔岩及其对华南古特提斯的制约

滇东南建水地区的枕状熔岩构造岩块侵位于师宗－弥勒断裂带西段,以玄武和玄武质安山岩为主。地质,地球化学研究表明,该枕状熔岩形成于岛弧构造环境,指示扬子与华夏板块之间存在板块俯冲作用。     

长江中下游溧水盆地中基性次火山岩-侵入岩的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素

对溧水盆地8件典型的中生代次火山岩-侵入岩进行了详细的锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究.结果显示,老虎头角闪闪长玢岩年龄为130.5±1.6 Ma,大铜山角闪闪长玢岩年龄为136.0±3.4 Ma,大魏庄角闪闪长玢岩年龄为132.7±2.7 Ma,野山凹粗安斑岩年龄为127.0±1.9 Ma,砚瓦桥石英闪长玢岩年龄为129.4±1.7 Ma,西北山辉石闪长玢岩年龄为133.2±2.1 Ma,长山头黑云母安山玢岩年龄为131.1±2.3 Ma,尖山黑云母粗安斑岩年龄为127.4±1.8 Ma.所有岩浆岩均为早白垩世产物,指示了溧水盆地岩浆活动的峰期时代.岩浆岩的锆石?Hf(t)值变化于-3.54~-9.11,其中大多数变化于-3.54~-5.93,与长江中下游其他火山岩盆地中同时代火山岩和侵入岩的锆石Hf同位素组成相似,表明它们具有相似的源区组成.在分析长江中下游地区以及邻区同时代岩浆特征的基础上,提出俯冲太平洋板块后撤模式来解释中国东部晚中生代岩浆活动.侏罗纪中晚期-白垩纪早期(170~135 Ma),太平洋板块向欧亚大陆俯冲,总体处于挤压背景,岩浆活动呈现出由沿海向内陆年轻化的趋势,且多具壳源特征;白垩纪早期(~135 Ma)之后,太平洋板块的俯冲作用减弱,俯冲板片发生后撤,研究区总体转变为拉张背景,从而形成了一系列火山盆地,造成大量富集地幔和较少量古老地壳物质的熔融,形成大量中基性岩浆岩.     

扬子块体西缘新元古代双峰式火山岩成因:Hf同位素和Fe/Mn新制约

报道了扬子西缘新元古代苏雄组火山岩的高精度主量元素和Hf同位素数据. 苏雄组玄武岩具有较大变化范围的εHf(T)值(+4.3 ~ +8.0)和Fe/Mn比值(41.9~97.6), 其中分异程度低的样品具有较高的Fe/Mn比值和Hf-Nd同位素组成, 很可能是地幔柱中石榴石单斜辉石岩高压部分熔融形成的, 表明苏雄组玄武岩与新元古代(超级)地幔柱有直接的物源关系, 而少数εHf(T)值和Fe/Mn比值低的样品受到了岩浆结晶分异/地壳混染作用的影响. 苏雄组流纹岩具有非常一致的Hf-Nd同位素模式年龄1.3~1.4 Ga, 是大陆裂谷幔源岩浆底侵/侵入导致地壳浅部的前存年轻岛弧岩浆岩发生脱水熔融形成的.     

中国地震带分布情况

根据全球构造板块学说,地壳被一些构造活动带分割为彼此相对运动的板块,板块当中有的块大,有的块小。大的板块有6个,分别为太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度     

早三叠世-晚白垩世古太平洋俯冲:沙巴的弧前岩浆记录

厘定东亚大陆边缘中生代弧前岩浆记录以限定其俯冲边界及其时序,是解码古太平洋俯冲体系的关键.基于婆罗洲所处特殊大地构造位置且其具有弧前指示意义的基性-超基性岩石报道较少,本文选择菲律宾巴拉望构造带南延之婆罗洲沙巴地区开展了系统研究.对昔加麦火成岩、古达、特鲁比和达弗尔湾蛇绿岩基性岩及相关岩石的全岩Ar-Ar和锆石U-Pb年代学、全岩元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究表明:沙巴基底发育有前三叠系岩石,构造上亲缘于华夏陆块或地处巽他古陆东缘.原定义为“沙巴非蛇绿岩的昔加麦基底岩石”的安山岩和英云闪长岩等形成于251～179 Ma,具埃达克质岩石地球化学属性,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr₍(i))=0.70285～0.70307,ε_Nd(t)=+6.5～+7.7,具太平洋洋中脊玄武岩(Mid-Ocean Ridge Basalt,MORB)型Pb同位素组成,源自俯冲板片派生组分交代的地幔源区,是古太平洋俯冲体系的重要组成部分.限定出沙巴地区蛇绿岩的形成时代介于早-中侏罗世至晚白垩世(约185～85Ma),其中...     

大别山早白垩世花岗岩类斜长石成分:分离结晶对全岩Sr-CaO关系的影响

从高Sr/Y中酸性岩石中识别加厚下地壳熔体是利用其示踪地壳深部过程的重要前提之一.大别造山带早白垩世花岗岩类的研究表明加厚下地壳熔体应具有比普通花岗岩类更高Sr/Ca O,在Sr-Ca O图解上形成独特的高Sr演化趋势,可作为判别性指标之一.斜长石分离结晶在岩浆演化过程中普遍存在,可显著改变熔体的Sr和Ca O含量,但是否会影响熔体的Sr/Ca O尚不明确.本文测定了大别造山带早白垩世埃达克质和普通花岗岩类中斜长石的成分,并通过交换分配系数对斜长石分离结晶如何影响熔体的Sr/Ca O进行了讨论.结果表明大量斜长石分离结晶也不会显著改变花岗质熔体的Sr/Ca O,Sr-Ca O相关趋势的斜率主要由其初始岩浆组成决定.熔体高Sr/Ca O指示源区贫斜长石.因而,高斜率的Sr-Ca O相关趋势可作为判断加厚下地壳熔体的重要标志.     

大别-苏鲁造山带超高压变质岩原岩性质:锆石氧同位素和U-Pb年龄证据

对大别-苏鲁造山带榴辉岩和花岗片麻岩中的锆石进行了激光氧同位素分析、单颗粒U-Pb年龄测定以及阴极发光观察, 其中氧同位素分析样品覆盖面积达到大约20000 km². 结果表明, 大多数锆石具有大的岩浆成因核和窄的变质增生边, 岩浆成因核具有新元古代年龄(700 ~ 800 Ma); 氧同位素比值变化较大 (-10.9‰ ~ +8.5‰), 但是大多数具有比地幔锆石低的δ¹⁸O值. 由于锆石的氧同位素组成不受亚固相高温热液蚀变和麻粒岩相变质作用的影响, 因此这些低δ¹⁸O榴辉岩和花岗片麻岩的原岩分别为低δ¹⁸O的基性和酸性岩浆, 对应于扬子板块北缘与新元古代裂谷构造有关的双模式岩浆活动. 这种大面积新元古代低δ¹⁸O岩浆活动与Rodinia超大陆裂解和全球性冰川作用(雪球地球事件)具有准同时性, 因此具有一定的成因联系. 早期基性岩浆沿扬子板块北缘裂谷构造带侵位, 岩浆作为热源引起冰川融化并引起裂谷带内部地表水深循环和热液蚀变, 导致深部地壳酸性围岩和基性岩的氧同位素比值发生显著降低. 而水化岩石由于其熔点降低出现重熔, 结果产生了新元古代时期的扬子板块北缘的大面积双模式低δ¹⁸O岩浆活动, 然后从中结晶出低δ¹⁸O锆石. 因此, 大别-苏鲁造山带超高压变质岩中的大规模氧同位素负异常是从其原岩新元古代低 δ¹⁸O岩浆继承过来的, 其成因与Rodinia超大陆裂解、雪球地球事件和裂谷岩浆活动相耦合的高温大气降水热液蚀变有关.     

熊耳群火山岩锆石SHRIMP年代学研究:对华北克拉通盖层发育初始时间的制约

熊耳群火山岩广泛发育于华北克拉通南部, 它的形成标志着华北克拉通南部盖层发育的开始. 准确厘定熊耳群火山岩的形成时代, 对于揭示华北克拉通元古宙时期的构造格局与演化历史有重要意义. 应用SHRIMP U-Pb方法对熊耳群火山岩和同期的次火山-侵入岩共5个样品的锆石进行了84个测点的精确定年, 结果表明: 熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga. 因为熊耳群早于长城系, 推断长城系的底限年龄可能在1.75 Ga. 华北克拉通南部新近的SHRIMP U-Pb年龄资料, 表明华北克拉通南部有1.84 Ga左右热-构造事件的地质记录, 而熊耳群火山岩的发育标志着华北克拉通古元古代裂解事件的开始. 熊耳期岩浆岩中大量继承性岩浆锆石的存在(主要是2.20 Ga左右), 说明熊耳期岩浆可能来源于2.20 Ga左右的地壳, 或者是熊耳期幔源岩浆同化混染了大量的2.20 Ga左右的地壳物质.     

裂谷构造与成矿作用

本文由四部分组成。第一部分简单回顾了有关断裂的主要概念,如锯齿状断裂的形成、全球性断裂网格、断裂与断块的深度分类、三种断裂体系和五种断裂活动方式、褶皱对断裂的控制等。在此基础上,第二部分论述裂谷的特点。如全球性裂谷系的方向、裂谷在平面上的锯齿状或雁行状展布、裂堑在陆壳向洋壳转化中的意义、裂谷的发育方式等,着重阐明了断块构造学说对裂谷分类和裂谷形成机制等问题的看法。第三部分探讨裂谷中的矿产在空间和时间上的发育特点、裂堑和裂谷中的主要内生金属矿产,裂谷沉积剖面的二元结构及裂谷中的沉积矿产。最后一部分简单介绍了攀西裂谷的现有认识,包括该裂谷发育的大地构造背景及在南北向裂谷系中的位置,裂谷中的火山岩,侵入岩和沉积岩的特征及与奥斯陆裂谷岩浆事件的对比,裂谷区的地壳厚度变化等,在此基础上综合提出了裂谷的两阶段演化模式。