巴西东北部伯南布哥州的新法曾达和伯南布哥剪切带花岗岩的岩浆侵位、剪切带的成核作用及演化

新法曾达和塞拉达岩基以及托里塔马侵入体在巴西东北博尔博雷马省的东部形成了一个巨大的花岗岩地块。NE—SW走向的新法曾达左旋平移剪切带(FNSZ)切割了3个花岗岩体之间的接触带,3个岩体的内部及靠近它们附近的岩石发生了变形。塞拉达Japeganga的南边是右旋东西向的东伯南布哥剪切带(EPESZ)。新法曾达的塞拉达Japeganga杂岩向上长英质单元组分逐渐增多,杂岩的内部构造反映了岩浆房中垂向上呈展状的原始岩层。局部强烈不协调的接触关系,围岩中普遍缺失与剪切有关的变形,以及在远离FNSZ和EPESZ处侵入体的内部岩浆组构不受剪切带控制,这些特征表明岩浆侵位先于剪切带的活动。但是,岩浆的结晶与剪切带的活动同时,这可以从在靠近剪切带处岩浆叶理发生旋转以及岩浆逐渐过渡到固态变形组构中看出来。在侵入体结晶期间或之后,剪切带控制了后续岩浆囊的上升和侵位,然后在FNSZ和EPESZ中形成了岩脉群。岩脉中的镁铁质岩脉占主导,表明在剪切带的活动期间,剪切带向下延伸到了上地幔。以前的观点认为,断层带控制着侵入体的上升和就位方式。但是,本文报道了一个用于解释花岗岩与走滑断层普遍共生的新观点。博尔博雷马省的几个陆内剪切带的成核作用是由于与先存岩浆房伴生的热异常的结果。不完全结晶的岩浆体造成了地壳流变的明显不均一性,这可能引发了应变局部化和剪切带的成核作用。     

根据岩浆弧内各种作用速率推断深成岩体侵位和围岩变形的时限和性质

岩浆弧建造和大多数深成岩体侵位主要发生在构造活动区.因此,要想了解岩浆弧及相伴的深成岩体-围岩系统的发展演化历史,关键是估算构造和岩浆作用速率.对地壳浅部到中等深度岩浆弧的各种作用持续时间和平均速率的最佳估算结果如下:(1)岩浆晶体生长速率为10~(-4)cm/a;(2)变质变斑晶的生长速率在10~(-5)～10~(-2)cm/a之间;(3)岩浆长期补给率10~(-1)km~3/a,短期补给率350km~3/a;(4)铁镁质深成岩体底辟上升速率1～3m/a;(5)深成岩体冷却到围岩的温度需10~5～10~6a;(6)深成岩体在短期内最终结晶需要完全冷却;(7)断层位移速率3cm/a;(8)在断裂带内产生劈理需小于10~6a的时间、10~(-13)s~(-1)或更高的应变速率;(9)产生区域劈理需要10~6a、10~(-14)s~(-1)的应变速率.从这些速率看出,出现在岩浆弧内的各种作用进行的相对较快:深成岩体侵位、劈理发育等仅用了几万年到几百万年的时间.然而,地壳浅部深成岩体的上升和结晶速率一般小于断裂大位移或普遍发育劈理所需的速率.在地壳深部或在经历了快速应变的带内,各种作用的时间间隔相接近.因此,侵位于经历过快速应变的地区或较深地壳层次的深成岩体与侵位于地壳浅层次或经历过缓慢应变地区的深成岩体相比,虽然在其它方面具有类似的特征,但构造型式则完全不同.对比这些资料发现,如果不考虑快速应变率或复杂变形机制,围岩交形速率是深成岩体侵位期间其它构造作用速率的控制因素.我们赞同岩浆在10~5～10~6a内缓慢迁移的侵位机制,但需要进一步考虑.最后,我们证明了深成岩体-围岩系的构造和其它特征与包含的各种作用速率有关,而这些速率对我们和他人共同提出的定时性准则影响很小或不影响.     

再考查深成岩体侵位作用

以前有关深成岩体的侵位研究都试图解释岩体侵位空间如何形成。事实上,幔源岩浆侵位期间在地壳中“制造空间”的途径不外乎:(1)莫霍面降低;(2)地球表面外移。其它的“岩体侵位机制”均是不增加地壳体积的物质迁移作用(MTPs)。得到广泛引用的“同心带状气球膨胀岩体”侵位时的MTPs是岩体附近围岩的韧性流动。这类深成岩体附近可能形成的构造和总应变与岩体的三维形态、接触变质带的宽度以及岩体是否为刺穿底辟有关。对于非刺穿底辟,还与岩体运移区半径有关。我们重新考查了几个这样的岩体,并计算了韧性流动引起的物质迁移总量。围岩流动需要的物质迁移总量没有大于40％的情况,多数为15％～35％。围绕这些岩体的接触带很窄,应变亦很低,反映这些深成岩体主要是一些具有较窄(0.1—0.4个岩体半径)的整合或不整合接触带的岩体。天然岩体接触带中的应变与底辟力学模型中的应变相比,至少小一个数量级。我们认为,球形体底辟上升模型与同心带状岩体之间的相似是表面上的,因为模型太简单了。事实上岩浆的上升和侵位需要多重近场和远场MTPs。MTPs将随深度、与岩浆之间的距离及时间等显示梯度变化。近场MTPs速率必定是快速的,而远场速率可能接近于造山作用的长期平均速率。     

火成岩侵入作用的物理机制

火成岩有两种主要型式:深成岩和火山岩.深成岩是在挤压构造应力状态下侵位的侵入岩,火山岩则是大量的岩浆在引张构造应力状态下经由断裂控制的岩墙构造而喷发的.那些典型的侵入现象可根据岩石圈动力学-热力学状态、浮力性质和起源以及岩石半固相流动的力学性质等物理参数加以讨论.根据典型参数的技术要求并借助于动力学-热力学结合的物理近似法提出了二维数字模型.采用浮力驱动式底辟侵入体的模拟,以推导出那些能够控制侵入体在不同粘度条件下上升和侵位的主要参数.提出了岩床型和岩基型构造,并讨论它们对力学和物理条件的依赖性.     

地壳伸展期的Ag-Pb-Zn矿脉、变质核杂岩和流体流动途径

科卡尼山脉的Ag-Pb-Zn脉型和交代型矿床形成于始新世地壳伸展期和瓦尔哈拉变质核杂岩揭顶期,位干穿壳的斯洛坎湖断层的上盘.矿脉矿物的δ~(34)S_(硫化物)、δ~(18)O_(石英)、δ~(18)O_(蔓铁矿)和方铅矿的Pb同位素比值显示了区域分带性,揭示了大规模古水热系统的流体流动轨迹.硫来源于周围围岩,而碳则来自深源,可能是上地幔,Pb则是来自于上地壳与下地壳及亏损的上地幔的Pb的混合物.区域性同位素的这种分带现象是受深部断裂带控制的,如斯洛坎湖断层.该断层将下地壳和地慢Pb以及地幔的CO_2运移到地壳上部,在那里与演化程度高的大气水混合并从围岩中淋滤出,硫从上地壳淋滤出Pb.这是第一个说明成矿作用与变质核杂岩揭顶具成因联系的Ag-Pb-Zn矿脉区.     

岩浆活动是否影响低角度正断层作用

人们很早就认识到,美国科迪勒拉西部经历强烈伸展作用的地体普遍发生了同伸展期岩浆作用。岩浆侵位对围岩的局部应力场能产生重要影响。由于断层上盘的重量造成低角度断层上正应力增大,使这类断层运动越来越难以发生;但是主应力方位偏离垂直和水平方位时,将易于形成低角度断层面。作者认为,当中地壳岩浆膨胀速率大于区域伸展速率时,地壳内的水平应力将会增加,并使主应力的大小和方位发生变化。均衡力与持续的岩浆活动的共同作用,可以形成科迪勒拉西部变质核杂岩内常呈背形或穹窿的拆离面。随着正断层作用的进行,岩浆的热软化作用使中地壳均衡效应趋于活跃。     

关于花岗岩侵位空间的新发现

花岗岩侵入体在地壳内所占据的空间从何而来呢?这个问题长期困惑着地质学家们.认为侵入体侵位时推挤开围岩而取得空间的证据常常是缺乏的或者很少,而弯曲作用则能很容易地提供所需要的空间。在岩体顶部存在被捕获的围岩碎块,说明岩块是破碎后与上升岩浆对穿而下沉的。要想看到岩浆如何保持熔融状态,而冰凉的     

芬兰西南的land地区瑞芬造山期后花岗岩类侵入体中玄武质与花岗质岩浆间的相互作用

Lemland侵入体是产于芬兰西南地区的四个造山期后花岗岩类侵入体之一,侵入体主要由斑状花岗岩和基一中性岩组成,它们显示出双峰式岩浆作用的性质,引起网脉化,形成混合岩. 近来对Lemland侵入体南边部分的研究揭示,基一中性岩形成一环状构造,在环状构造中,岩石可暂分为三个组合:(1)斑状花岗岩中的细粒镁铁质枕状体;(2)混杂基体中含镁铁质包体的混合岩;(3)中粒镁铁质岩。本文认为这种具不同单元的环状构造是从搅动的带状岩浆房中侵位形成的,而不同的岩石组合是由于岩浆的物化性质不同造成的. 岩浆间相互作用的过程,以基性岩浆侵入到上覆的酸性岩浆中,并在其中形成基性枕状体开始,在向上移动的过程中,在基性岩浆留在后面的地方,基性的和酸性的岩浆迅速地混染和混合,形成的混合岩浆侵入到镁铁质枕内,这种镁铁质枕在靠较冷的酸性岩浆一侧形成一隔离边。环状构造中部的中粒镁铁质岩被认为与细粒镁铁质岩为同一种岩石,其较粗的粒度取决于较长的结晶时间.这种岩石被混合岩浆回复脉入和角砾化,形成巨形角砾。在这之后,酸性岩浆继续活动,在镁铁质岩石和混合岩中形成切割的岩墙.     

瑞典东南部眼球状片麻岩与造山期后花岗岩之间的可能关系

瑞典东南部造山期后花岗岩体的东侧有眼球状片麻岩产出,它们一般与围岩协调一致地褶皱,但在几个地段,似乎转变为横切(围岩)的造山期后花岗岩.Finspang地区的眼球状片麻岩反映出该区可能是造山期后花岗岩的顶盖或向下变尖的倒钩构造,这种构造与Ramberg(1967)的离心模型实验中的一种相类似.几个要素表明,这类花岗岩是以凝结岩浆的形式侵位的,假想的演变模型与气球构造模式具有某些共同的特性(Ramsay,1981),然而,把它理解为由于岩浆扩张,使其外壳环绕成一个简单的气球状构造,不如认为是由于岩浆膨胀使其顶盖发生变形,造成向下变尖,形成一个弯曲的倒钩构造更为合理.如果假设的这种关系能够成立,那么就可以认为,在瑞典东南部发生的广泛的变质作用和变形作用,是由于Sm?land花岗岩侵入的边界影响造成的.     

板片脱落——阿尔卑斯山脉同碰撞岩浆作用和构造模式

板片脱落就是在大陆碰撞期间俯冲的大洋岩石圈在浮力趋动下同一起俯冲的较轻大陆岩石圈拆离。Davies和von Blanckenburg(1994)在他们近期的文章中通过热力学模拟估算了引起脱落的物理条件,并预言了造山带演化过程中的各种结果。脱落在涌升软流圈的作用下使得掩复岩石圈地幔加热,富集层熔融,形成了双峰态岩浆作用。脱落也导致俯冲地壳岩石圈的受热弱化,使得在地幔深部裂散的地壳碎片因浮力而上升。我们将板片脱落模式用于研究欧洲阿尔卑斯山脉在第三纪的演化。阿尔卑斯山脉玄武质和花岗质岩浆作用出现在42 Ma和45 Ma之间,是在俯冲和大陆碰撞引起洋盆封闭之后发生的。现在认为,花岗岩类是由玄武岩与同化的大陆壳混合而形成的。为了确定部分地幔熔体形成的构造决定因素,我们收集并分析了已发表的整个阿尔卑斯弧的大量镁铁质岩墙的地球化学和同位素数据。痕量元素和同位素成分表明,它们是通过力学上稳定的岩石圈地幔的低度熔融形成的。我们没有见到软流圈地幔熔融的证据。在不到50 km的深处,没有发生减压。板片脱落一旦开始,便迅速地侧向迁移,并在受热弱化的地壳处形成线式岩浆活动带。这解释了为什么所有的阿尔卑斯岩浆几乎同时沿环亚得里亚线性断裂带的走滑断层侵位。通过对俯冲到100 km深处的Penninic高压岩石年龄的分析,发现俯冲作用发生在约55～40 Ma间,隆升作用发生在40～35 Ma间。从隆升和岩浆作用开始的短暂时间间隔来看,我们推断这两个过程都是由脱落作用引起的。板片脱落模式在阿尔卑斯地区得到了验证,因此,也支持了建立在地质基础上设想的理论模式。我们认为,岩浆活动与高压岩石回升地表的特征性组合将可在地表造山带鉴别板片脱落作用。     

利用多阳离子参数对花岗岩系作成因解释

由de la Ronche 和他的同事提出的多阳离子图划分了不同构造环境的花岗质岩石的成分。该图表明,花岗质岩石在一个造山旋回从始到终有系统的变化,最终导致形成碱性岩浆。根据矿物成分向量分析研究了形成岩浆可能的来源物质和机制。这些研究说明,一些花岗质岩系是由两个阶段的作用形成的。首先,单斜辉石、橄榄石和钙质斜长石从拉斑玄武质的基性源中分离结晶形成一种中性成分的岩浆。这种岩浆再间或受到长英质岩浆混染,继而原地分离形成花岗质岩系中的独立侵入体。     

关于花岗岩内岩浆流面和构造面理区分准则的评述

花岗岩内的面理形成于岩浆流动,“准岩浆流动”、高温固态变形及中,低温固态变形.关于花岗岩内的面理是由岩浆上升期的流动和底辟侵位及侧向扩张时的流动形成的,还是在与区域变形同时,侵位过程或在侵位之后的区域变形中形成的,在过去的文献中,没有提出过有效的区分准则。然而由自形岩浆矿物定向排列而厘定的面理,尤其当这种面理平行于岩体的内外接触带时,可以证明是岩浆成因的。岩浆底辟的“气球膨胀”或扩张期间形成的面理,也可确定为岩浆成因的,虽然有些学者指出可能有固态变形出现。如果如此,我们将希望能找到晶体-熔体系的变形及高温条件下固态变形的证据。同构造面理的有力证据是岩浆流面与高温固态变形面理近于平行.这些面理与围岩中的区域面理一致,并在围岩内存在同构造变斑晶,火成矿物与伴随区域劈理产生的变质矿物同期生长。如果花岗岩内的面理是由变质矿物厘定的,而火成矿物无定向排列,且面理与侵入体接触界面局部以高角度斜交,而与围岩中的区域性劈理相连时,则说明该面理是构造成因的。     

元古代—白垩纪金伯利岩中的上地幔包体成分

上地幔岩石是基性、超基性和某些其它成分岩浆的来源。岩浆熔体熔出并从上地幔区迁移到地壳,这是地球演化的相当长时期内才得以实现的过程。无疑,熔体从上地幔岩石中熔出和分离出来,不可能不影响到剩余残体的成分:地幔物质被熔出、分离出去愈多,则在岩浆熔体形成带进行的演变愈深刻。因此,研究上地幔岩随时间演化的情况,对于解决许多岩理学问题是特别重要的。用地球物理方法研究地球的深层,能确定地幔区的现时状态,但不能推测它过去的演化     

碳酸岩和金伯利岩的相互关系及深部岩浆形成的某些问题

碳酸岩和金伯利岩是认识最深部地球化学作用的信息源之一.这两类岩石的研究关系着上地幔的结构、成分以及地幔岩浆的形成条件这样的基础问题研究的进展.在这些问题的研究中,碳酸岩和金伯利岩的比较研究法是最有前途的.人们将这种方法运用于这两个生成于最深部的岩浆建造发育的一般规律的研究,也运用于表现形式极不相同的地幔岩浆作用的每一种特征的研究.     

加拿大不列颠哥伦比亚省内斑岩铜-钼矿床的成因及其构造模式

不列颠哥伦比亚省的矿床成因研究是根据1200多个矿床的资料进行的.这些资料包括所记录的金属与金属矿物、沉积岩与火山母岩的年龄和岩性以及任何有关的花岗岩类侵入体的性质.对这些资料的分析确定了斑岩矿床金属的双峰态来源.铜、钼源于原生花岗岩类熔融体,铜/钼比值则反映了此熔融体的成分.铅、锌、银、金产于斑岩侵入体周围的脉中,这些脉的金属含量受脉围岩的岩性控制.岩百学的制约意味着花岗岩类主要是深源地壳熔融成因.这样,我们就运用斑岩的分布与各不相金属比值来确定地壳深部构造图,因此就构成了构造模式.两个主要的火山-深成弧(海岸的:侏罗纪-早第三纪;Takla:三叠纪)产于两个俯冲带上.伴生底板的深熔作用产出了含铜斑岩.山间带的铜-钼斑岩是由混合火山岩、火山碎屑岩及碎屑沉积岩的深熔作用而产生的.这些岩石是在侏罗纪时期沉积于由两个岩浆弧圈闭的洋壳碎片上的.     

高压—低温变质岩的抬升

高压低温变质岩的抬升,归因于浮力、底辟或者水动力驱动的回流的作用。只要俯冲作用缓慢或者停止,向下的牵引减弱,浮力就可以使俯冲到地幔的物质回复。由于高压矿物组合的密度增加,地壳内的浮力将倒转,俯冲物质因此不能上升到地壳基底之上。底辟和水动力流作用要求介质密度低、粘度低,所以只能解释被带入流动物质中的较小的岩石块体的侵位。相关地区高压低温地体的构造环境,能够用屈服强度可以忽略的增生楔形体的力学行为来解释,此时,板底垫托作用是增生的主要方式.板底垫托作用从底部加厚了楔形体,并增加了它的表面坡度.即使聚敛作用正在进行,板底垫托作用也导致了楔形体上部的水平扩张。连续的底部板底垫托作用和上部扩张作用可以使最老的高压岩石在1000万年内上升到中等侵蚀的区域。只要楔形体底部的俯冲作用持续进行,地热梯度就不会松弛到正常值。增生楔形体的动力学过程解释:(a)高压-低温岩石在聚敛作用过程中常被抬升的证据。 (b)许多情况下没有高温组合显著的叠加。(c)最古老最高压的岩石位于造山楔形体后上部。(d)上覆岩石的构造厚度不足以解释变质作用。(e)切割部分变质带的变质后断层的常见产状。     

金伯利岩岩浆作用物理学

本文提出了金伯利岩岩浆作用的一种深成阶段底辟-裂隙模式.在地幔中由于化学对流形成了垂向延伸的热底辟上涌.这种底辟提供了在高压条件下裂隙形成和扩展的必要条件,即产生高的差异张应力和足够量的熔体.裂隙扩展是从200-300公里深处底辟顶部的岩浆房开始的.但只有在软流圈底辟体上部没有高程度部分熔融的地区,即只有在地盾区,裂隙才能到达地表.裂隙宽度大约是1-5米,裂隙中岩浆粘度η～10-10~3泊时,岩浆流动速度约为10-30米/秒,这样的速度足以使金伯利岩中的金刚石保持准稳态.岩浆的多次爆发特别是金伯利岩岩浆多次爆发可以由岩浆房围岩应力衰减过程来解释.本文也讨论了金伯利岩的侵入机理中挥发份的作用及受剪切的捕虏体的形成问题.     

阿伯丁花岗岩同位素年龄及构造年龄

新的独居石U-Pb同位素数据表明,阿伯丁的"S"型花岗岩的侵位年龄为470±1Ma、该花岗岩体是在格拉姆期(加里东早期)造山运动晚期、于围岩达拉德组(Dalradian)角闪岩相变质高峰之后侵位的.从相关的脉状杂岩的野外关系来看,上述同位索年龄值也确定了达拉德超群(Daradian Supergroup)的局部D3变形发育的年代.以前发表的同位素年龄数据表明,这一花岗岩体主要起源于变质沉积物的熔融,而这些变质沉积物的最小地壳停留时间大约为1.2-1.8Ga.具有类似同位素特征的岩石形成了花岗岩体的混合岩化的围岩外壳,因此我们推测,岩体侵位深度(17～20km)之下不远的岩石具有广泛的同期熔融作用.     

变质核杂岩中岩浆源流体和大气水流体上、下运移渗滤前锋的鉴别

本文通过对Ruby-East Humboldt山脉变质核杂岩体的氧、氢、碳同位素变化特征的综合研究,确认了源于地表、地壳深部或地幔的水流体渗滤作用的存在。在深部构造层位,变质流体富含水中的向上运移具有类似于地幔的同位素组分,可能衍生于岩浆结晶作用过程,相反在浅部构造层位因快速上隆而发育了大气水热液主循环系统,大气水流体可往下渗透到距地表10～15km塑性变质岩中。本文鉴别了与上述两种过程有关的渗滤前锋,以使我们得以确定地壳中部层位水流体的流量以及水流体的几何形态。     

西班牙加利西亚华力西造山带中逆冲断层、伸展断层与花岗岩侵位之间的构造关系

Hombreiro深成岩体位于西班牙华力西构造带北部,是同构造期侵位的花岗岩.我们从岩体内获得了新的构造和岩组资料.该深成岩体表现出两期塑性变形特征:第一期变形与Mondonedo推覆体运动有关,其剪切方向为顶部向东;第二期变形与比韦罗断层(Vivero)有关,为顶部向西的伸展剪切.这两期变形均形成于高温条件下,接近于花岗岩的固相线温度,表现出石英[c]轴滑移组构特征.由此证明,伸展断层是在Mondonedo推覆体逆冲之后不久即开始活动的,因为Hombreiro花岗岩在逆冲作用期间侵位.我们认为比韦罗断层的形成位置是由一组花岗岩体侵位引起的地壳不稳定性控制的,并对这条断层的下盘地块进行了详细研究.