地壳生长的大地构造——以科迪勒拉和特提斯造山带为例

驱动板块的主要作用力是重力.大致以1400℃等温而限定的岩石圈倾斜底面导致岩石圈板块向下滑动.以大约100km的垂直梯度从扩张脊中轴的滑离,通常称为“脊推”(ridge push);大洋岩石圈以600km的垂直梯度潜入地幔,通常称为“板拖”(slab pull).脊推力,特别是当其方向与板拖力相反时,造成陆内变形或A型俯冲;板拖力造成洋壳的再循环或B型俯冲,为弧形岩浆作用和增生构造提供传送带体制,在科迪勒拉和特提斯造山带中展现了A型俯冲和B型俯冲之间这种动力学关系.     

俯冲缝合线向大陆板块方向快速后退过程中蛇绿岩的生成和侵位作用

在如何认识许多蛇绿岩的成因和意义方面,一个悬而未决的问题就是岛弧蛇绿岩的地球化学特征和强烈的地壳扩张构造特点是否相吻合。本文提出了一个假说,认为蛇绿岩的特征与蛇绿岩侵位的运动学过程有关。蛇绿岩的侵位,尤其是在被动大陆边缘上的侵位,很可能是由于洋内俯冲作用造成俯冲板块向大陆外侧方向倾斜,蛇绿岩就是俯冲带的上盘。如果大陆板块与俯冲岛弧后面的板块具运动学联系,在大陆和弧后大洋板块处于相对静止状态的特定条件下,表壳俯冲带的扩张将使俯冲缝合线以一定的俯冲速度后退。因此,在蛇绿岩产生的岛弧构造岩石环境中,由蛇绿岩侵位于大陆边缘上时板块形态所限定的强热扩张作用将会产生具独特构造和地球化学特征的蛇绿岩。含大陆板块和弧后板块之间的这种运动学联系可能是因为它们本身就是一个大板块,或是两个大板块,但它们的运动与蛇绿岩微板块插入以及大陆之下的粘性拖曳无关。     

深部的液态金

沿大洋中脊,构造板块正在分离,引人注目的水成火山(所谓的“黑烟”)正在活动。海水通过破裂或处于拉伸状态的岩石渗入到下伏灼热的岩浆中。在这样高的温度和静水压力下,海水变成了一种超临界的液体,成为极强的溶剂,它从岩浆中溶解了硫化物和其它矿物后,     

新南威尔士东部某些显生宙金刚石起源的俯冲成因模式

新南威尔士东部已出产了500000多克拉金刚石,大部分产于北部的科普顿—富加拉地区。这些金刚石具明显的种族特征,晶面少有损伤,且其碳同位素值和矿物包体的组成不同于那些传统金刚石产区出产的金刚石,如雅库特(西伯利亚)、卡普瓦尔(南非)或者阿盖尔(西澳),指示了其地方起源。新南威尔士东部的构造环境也不象“传统”金刚石的构造环境,包含一套显生宙增长俯冲地体及相对薄的热地壳。提出俯冲金刚石模式来解释新南威尔士东部金刚石的起源及其地质条件。该模式认为,由于成年洋壳的伸长俯冲,当下冲板块到达传统模式所需深度一半时,在金刚石稳定区内形成低湿度变质窗。金刚石保存于俯冲终止的深度上,被仰冲或合适的岩浆挟带到地表。形成的金刚石类型取决于原始源岩(金刚石同源性列于括号内):富碳和贫碳海沟沉积物(CaFeMgMn 硅酸盐,榴辉质),贫石墨玄武岩和辉长岩(榴辉质)以及二辉橄榄岩(橄榄质)。本模式预测,新南威尔士金刚石是年轻的(显生宙),而且其特征、形成年代、相关矿物和地理分析与新南威尔士区域构造有关。本俯冲金刚石模式把指示矿物范围扩大到包括粗粒金刚石、刚玉、钠石榴石,并包括一系列新的载体岩浆(碧玄岩、霞石岩、白榴岩)。以前在新南威尔士根据传统模式进行的勘探并不成功,但根据金刚石俯冲模式来重新解释时产生了一些有益的结果。据此,有理由对新南威尔士东部的金刚石潜力重新评估。     

上新世以来南极半岛Seal Nunataks地区俯冲后碱性玄武岩的地球化学演化

在南极半岛西海岸下部,太平洋地壳的俯冲作用在进行了大约200Ma后,由于一系列海岭—海沟的碰撞而停止下来.然而,岩浆作用仍在继续,板内碱性玄武岩从一些散布于整个半岛的喷发中心喷发出来.不到4Ma前,在半岛东北部Seal Nunataks地区喷发了一套组合为拉斑玄武岩—碱性玄武岩的板内玄武岩,这与本区俯冲作用的停止(4～6Ma)几乎是同时的.本区所有玄武岩中,轻稀土元素富集而重稀土元素丰度则保持不变.这表明它们是在地幔的石榴子石稳定域部分熔融的产物.许多微量元素的比值与同位素比值有某些相关性,它们可能在部分熔融分离中发生了分离作用.这些比值的变化可能受部分熔融和源区不均一性的控制.然而Th/Ta、La/Th及K/Rb的比值在本组合内也表现出相当大的变化,但却与~(87)Sr/~(86)Sr比值有相当大的相关性.微量元素与同位素的协变可以由大离子亲石元素(LILE)与~(87)Sr亏损端员组分的混合模型来解释.这在广义上与非Dupal型大洋岛玄武岩(OIB)、N型大洋中脊玄武岩(MORB)和具高LILE/HFSE(高场强元素)、~(87)Sr/~(86)Sr比值的上地幔物质的来源是类似的.高LILE/HFSE比值、高~(87)Sr组分可能代表了200Ma前南极半岛与俯冲作用有关的岩浆作用中被富集的地幔物质.本区明显缺失俯冲后高Mg安山岩,这与俯冲作用停止有关,可能是在俯冲作用停止之前或期间南极半岛板块汇聚作用与其它大陆边缘板块汇聚作用的差异造成的.     

内蒙古达青牧场岩体岩石地球化学特征与构造环境

研究区位于西伯利亚板块与华北板块大陆边缘增生和碰撞过渡区以及古亚洲洋构造域与古太平洋构造域叠加转换的关键部位,区内岩浆岩分布广泛。文章通过对达青牧场岩体地球化学分析,结合区域地质背景,应用岩石化学方法,通过主量元素、微量元素和稀土元素的含量分析,得出一些经典图解确定岩体构造背景。主量元素分析表明岩体基性岩浆和酸性岩浆之间有过较强的物质交换,指示岩浆混合作用的存在。岩体正长花岗岩3个样品具高Si,富Al和Na,低Ca、Mg和Fe2O3,K2O/Na2O值大于1,A/CNK值为1.34-1.49;轻重稀土元素分馏强烈,轻稀土富集,重稀土亏损,Eu异常明显,表明为偏铝质的高钾钙碱性A型花岗岩。在微量元素相关判别图中,达青牧场岩体基本落入火山弧花岗岩(VAG)和同碰撞花岗岩(Syn-Colg)范围,总体表现为与碰撞有关的岛弧花岗岩,反映出花岗岩形成于俯冲带的构造环境。     

环太平洋海沟结构与构造

为研究环太平洋海沟已将可供利用的深海资料,经过挑选的地震反射、地震折射、重力资料及卫星测高资料予以汇集。这项研究的目的在于描绘环太平洋海沟的结构,确定其系统的构造关系,评价控制沉积俯冲和(或)增生的因素。我们的研究揭示出:当海洋板块弯曲向下进入俯冲带时,在海洋板块中普遍形成了地堑和正断层,而且这些构造在仰冲板块的沉积俯冲作用和构造侵蚀作用中起着重要作用。我们在所有环太平洋海     

内华达大盆地中第三纪卡林型矿化与黄石公园古热点有关吗?

提出在43～34Ma 期间发生的岩浆作用、张性构造以及集中于内华达大盆地中的金矿化与黄石古热点的演化之间存在成因联系。该模式与新生代的区域构造相吻合,并提出了始新世一渐新世岩浆事件与卡林型金矿之间在空间上一致的一种可能解释。这些特点集中体现于大盆地的 Battle 山区,并与推测的40～30 Ma 以来黄石热点的位置恰好重合。黄石公园热点可能是一个起源于核幔边界的地幔柱,核幔边界被认为是一个异常富集金及与金矿伴生的中等亲铁元素的地区。由于60Ma 以来黄石公园热点逐渐被北美板块掩覆,在与近水平俯冲有关的岩浆作用宁静期,随着Farallon 板块的热点俯冲裂解,43～34Ma 期间产生了大规模的壳内熔融和变质去挥发分作用。同期进行的地壳扩张与热流在上地壳中的对流循环有利于构造和岩性对金矿的圈闭,而这正是典型卡林型金矿的特点。     

根据蓝片岩的退变质压力-温度轨迹推测俯冲带的构造历史

许多显生宙的会聚板块边界都以出现不连续的具有高压进变质轨迹的蓝片岩带为标志.常见的蓝片岩组合可以发生广泛的绿片岩和(或)绿帘-角闪岩组合的叠加.如西阿尔卑斯.对这种类型的高压变质带来说,退变质作用是非常快速的、近于绝热的降压作用;其中某些地体在降压的早期还经历了连续加热。抬升作用很可能是由于岛弧、大洋高原或陆壳碎块进入了俯冲带(碰撞带),俯冲速度骤降或停止,并由此导致受阻的重结晶俯冲杂岩在浮力的作用下近于绝热上升的结果.另一种类型的高压变质带,如加利福尼亚西部的弗朗西斯科带,保存有变质的文石,没有低压组合的叠加。退变质作用几乎就是沿进变质p-T轨迹回返.或对于原来的高变质级岩块而言,其退变质甚至可以出现于更高的p/T比率下。很显然,部分这种类型的变质带应是在板块连续俯冲和冷却作用进行过程中,受均衡作用的驱使沿俯冲带缓慢抬升的.其上升运动是以构造叠瓦岩片、混杂岩中的层间回流,部分也许是以底垫增生柱的侧向扩张形式进行的.由此可见,高压变质带的退变质p-T轨迹对会聚板块的构造历史可以提供重要的约束条件。     

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。     

俯冲带火山活动的氧和锶同位素研究——以Volcano岛弧和Mariana岛弧为例

为了确定岩浆的来源,我们分析了大洋区内的Mariana和Volcano岛弧近代新鲜火山岩的O和Sr同位素组成.为了比较,也分析了Mariana-Volcano岛弧外围地区的非岛弧新鲜火山岩和一些深海钻探计划沉积物(DSDP sediments).岛弧间熔岩的氧同位索比值显示出较小幅度的变化,这种变化无法完全用分离结晶作用来解释,但其锶同位素组成具显著的均一性(Mariana为0.70332-0.70394).为了解释观察到的同位素特征,我们考虑了三种模式:(1)MORB型地幔与(a)俯冲沉积物,(b)俯冲洋壳(不包括沉积物)的总体混合熔融;(2)沉积物衍生的流体与洋岛型或热点型地幔所组成的混合物的熔融.其中最后一种模式对已得资料吻合得最好.最后的结论是,需要有少许不等量的沉积物衍生流体(≤1%)来解释观察到的岛间氧同位素变异特征,这个观点与其它同行们应用不同的同位素和微量元素方法所得出的结论一致.Mariana-Volcano岛弧岩浆的形成过程中只有很少量的沉积物卷入,Mariana熔岩的源区在同位素方面与热点玄武岩没有什么差别.     

华北克拉通东部新生代碱性玄武岩源区研究概述

随着分析测试技术的发展,和有关项目的开展,国内外学者对华北东部新生代碱性玄武岩研究已日渐深入,并积累了较丰富的地球化学资料。本文从本区新生代碱性玄武岩的地球化学特征出发,对玄武岩的成因、源区性质和深部作用过程进行了较为全面的总结。玄武岩地球化学特征表明其源区经历过不同程度的富集作用,来自俯冲洋壳的熔体/流体改造可能为源区富集作用的主要机制,从而形成类似OIB特征的大陆玄武岩,结合本区所处的大地构造环境,太平洋板块的俯冲可能是华北克拉通东部地区新生代岩浆源区富集的主要因素。     

岩石成因学——水和固体地球

水的存在是地球作为一个行星最重要的特征之一,它对地球表层的海洋、大气和生物具有非常重要的作用。它也是固体地球活动的重要参与者——在洋脊火山周围通过水热蚀变进入洋壳,在俯冲带进入地幔造成了会聚边界的爆发火山作用。但是,在固体地球物质循环中水的作用还缺乏定量的了解。特别是水在地幔熔融中的具体作用以及同地幔平衡的含水流体的成分所知甚少,E.Stolper和S.Newman近来在这两个方面的研究中取得了重要的进展。他们的进展在于改进了基性岩浆中水的含量的     

根据大陆碰撞模式推断亚洲岩石圈地幔向西藏下部的俯冲作用

印度次大陆在与亚洲大陆碰撞后,其相对向北的运动引起了地壳的广泛变形,产生了世界最高山链——喜马拉雅山脉——和最高海拔地区的青藏高原。宽阔造山带的形成表明,与板块构造最初的理论相反,远离板块边界的岩石圈板块经历了广泛的变形。已提出几种模式来解释这种碰撞后变形分布于印度和亚洲板块岩石圈内部的方式。提出另外一种模式认为,亚洲岩石圈地幔俯冲开始于与印度板块碰撞后。地壳变形和增厚的数值计算支持这一模式,并且该模式与已有的地质和地球物理资料相吻合。此模式认为,岩石圈地幔并不随地壳一起变形,可能意味着大陆碰撞带与洋壳俯冲带比以前认为的更加相似。     

水分对与俯冲有关的火成岩成因的影响

溶解水的存在可以明显地改变不同矿物从硅酸盐岩浆中结晶的顺序,这将改变后来残留液相(即“下降液相线”)变化的成分路径,同时也改变堆积在冷却地带的晶体类型和成分。随着压力的降低,水在硅酸盐熔体中的溶解度突然减小,大量的溶解水在喷发前蒸发掉,所以很难直接测量喷发前岩浆中水的含量。这里我们报道了真正包含溶解水(高达6_(ω_Β)％)的玄武岩结晶作用的实验结果,并指出怎样用这一实验结果推测熔岩形成过程中溶解水的含量。这种熔岩记录了熔岩岩浆的下降液相线或岩浆固结后遗留下来的堆积矿物组合。大量岩浆水的存在是俯冲带火山作用的一个特征,通常它可以和会聚边缘、弧后或弧间等构造环境中的岩浆系列或火成堆积岩联系起来。     

流体在陆壳构造作用过程中可能起的作用

某些众所周知的陆壳地震反射率模式反映了特定构造地体的特征.本文研究了流体对促使这种:构造的发展或破坏这种构造所起的作用.地震率(seismicity)明显取决于流体的不同孔隙压.在板块内     

关于岛弧/弧后系列的新观点

"大洋钻探计划"(ODP)连续对西太平洋聚合板块迂缘的地壳演化进行了研究,其中包括Izu-Bonin和马里亚纳岛弧中的125和126航次(见《Geotimes》1989年6月和10月刊),瓦努阿图/新赫布里底岛弧中的134航次(见《Geotinles》1991年5月刊)以及最近汤加岛弧和拉乌盆地中的135航次.对洋内火山弧以及其相邻的岛弧和弧后盆地演化史的兴趣鼓舞了横过拉乌盆地及其相邻汤加海岭八个站位的钻探与钻取岩心.135航次开始揭示了弧后盆地及其与海沟中板块俯冲过程有关的演化.很多洋内系列演化的后期均以扩张并最后裂离火山弧附近的地壳为其特征.这些断裂区可以在弧前区的弧内、弧后或弧前形成.某些较老的(残留的)     

河南的宝玉石资源

河南在大地构造上横跨华北与扬子两大地质板块及其结合带——秦岭-大别山造山带。由于华北与扬子两大板块的俯冲碰撞,这里的地质构造极其复杂,岩浆活动及变质作用异常强烈,因而为各类宝玉石资源的产出提供了优越的地质条件,素有“玉石之乡”之美称。其驰名中外的玉石有独玉、梅花玉、密玉以及虎睛石、琥珀等。     

大洋钻探计划

大洋钻探计划(ODP)目前已完成了为期四年的,第一阶段24个航次的科学大洋钻探。ODP遵照“乔迪斯”(JOIDES)——“地球深部取样联合海洋研究所”的指示,在北大西洋、中大西洋、东太平洋和印度洋,其中包括南极东、西两侧的高纬度海区,对若干重要问题作了研究。 ODP的任务是更多了解:1.被动大陆边缘和活动大陆边缘的构造演化;2.洋壳的生成和演化;3.海洋沉积层序的形成和演化;4.大气圈、大洋、永冻圈、生物圈、地磁场等长期变化的原因。1988年的119—124航次集中研究大洋环流史、全球气候史、板块内构造、热点、被动大陆边缘和活动大陆边缘过程。“乔迪斯·决心者”(JOIDES Resolution)号在119航次(1987年12月—1988年2月)中,在     

南朝鲜早中生代碰撞期后的深成作用

朝鲜半岛最重要的地质特征之一便是著称干世的中生代钙-碱性岩浆的深成作用.由于该半岛与西太平洋活动边缘毗邻,已往的大多数学者都认为它是一种安第斯型的边缘环境.这种解释仅能反映晚白垩世至早第三纪因库拉和/或伊纳扎吉大洋板块俯冲而形成的花岗岩的总体特征.相反,早中生代的深成岩体表现出"地壳"来源特征,这与侏罗纪该半岛内的一次碰撞作用有关.事实上,中生代朝鲜半岛根本没有发生碰撞构造运动,晚古生代至早中生代的增生/碰撞带位于日本群岛.此外,深成作用发生时间也比已往提到的时间要早,近几年来的放射性年代资料表明,深成作用大约发生在200～150Ma前,这样,日本西南晚二叠世至早三叠世Akiyoshi碰撞造山作用有可能存在—个晚期期次.该区花岗岩的岩石特征和同位素特征与碰撞(喜马拉雅型)岩浆作用形成的花岗岩的岩石特征和同位素特征不同;其地球化学特征与火山弧花岗岩的相类似,比如两