造山期后盆岭伸展作用的运动学模式

拉夫特里弗(Raft River)伸展剪切带出露于阿尔比恩(Albion)-拉夫特里弗-克劳斯克里克(Grouse Greek)变质核杂岩中.韧性变形的研究表明,这个伸展剪切带与第三纪加厚的科迪勒拉地壳晚造山期塌陷作用造成的地壳伸展作用相对应.纯剪和简单剪切混合产生的递进变形形成沿剪切带的复合应变型式.我们提出了一个数字运动学模型,它能反映脆性伸展的上盘岩石与未变形的下盘岩石之间由伸展量不同而引起的沿剪切带的应变变化情况.关于造山后期地壳伸展作用假说必须包括韧性下地壳中弥漫的均匀伸展和流动以及中、上地壳中局部的伸展剪切带.     

新西兰菲奥德兰大陆伸展期间麻粒岩的形成

麻粒岩作为一种高压、高温岩石,传统上认为其形成源于在大陆碰撞带和岩浆弧深处的变质作用。而近来,许多注意力都集中在大陆裂谷期间形成麻粒岩的可能性,特别是目前麻粒岩是否正在北美贝森和兰奇省之下形成。报道的新西兰菲奥德兰与上述情形相似,但它具有更深的剥蚀伸展区中的温压资料和单锆石U-Pb年龄。在新西兰菲奥德兰,早白垩的麻粒岩在岩浆增厚的大陆伸展滑塌之后已位于地壳浅层次中,它们再一次经历了麻粒岩相的变质作用。资料表明,麻粒岩相的变质作用可以出现在大陆伸展期间,并指出在新西兰西部,在高构造层次中,麻粒岩相的变质作用常伴随有一个或多个变质核杂岩的就位,这与在贝森和兰奇省提出的模式一致。     

正常地壳与加厚地壳中麻粒岩的成因与演化

造山运动期间,埋藏于双重加厚地壳上部的岩石可能显示前进反应,具有从低级岩石直到麻粒岩相过渡的特征,它们能在一个造山旋回中出露于地表。例如:在英属哥伦比亚省出露的麻粒岩,其锆石U-Pb一致性年龄为65—85Ma.相反,埋藏于加厚地壳下部的岩石常常结晶成麻粒岩,它与较年轻的低级岩石间通常仅显示退变关系。造山运动停止时,这类岩石常常经历从高峰期变质作用开始的近等压冷却作用,并可能在正常厚度地壳的底部停留很长时间,只有经历第二次造山运动后,这类麻粒岩才能上隆而出露于地表.例如,南极洲恩德比地的太古代麻粒岩,是于3070Ma在1000℃、8—10kbar的条件下变质的,随后沿着等压轨迹至少冷却400℃。在隆起之前,它们在地壳底部附近停留了2 000Ma. 以上两种极端类型之间无疑存在连续区,但是可以认为,许多中压及高压麻粒岩形成于加厚地壳的下部,因此需要两个旋回的构造作用才能隆起出露于地表。尽管多数麻粒岩可能形成于活动板块边缘的加厚地壳内,但是,伸展作用期间,由地幔熔体造成正常(30—40km厚)地壳的板垫底托作用,也可能产生麻粒岩。这类麻粒岩也经历等压冷却作用,并且通过以后的造山运动才能出露于地表。澳大利亚东部古生代的Lachean褶皱带就是这样的例子,主要超变质作用是在约400Ma发生的,此后褶皱带只经历了局部的隆起.然而可以推测,这些极端类型的麻粒岩建造之间存在同位素、岩石学以及地球化学等方面的差异.     

挪威西部Sunnfjord Staveneset地区加里东期挤压构造和造山晚期伸展构造

研究区位于挪威西部,是Kvamshesten伸展剥离断层带(KDZ)上盘的一部分。KDZ下盘为含榴辉岩的下地壳岩石,上盘是一套前寒武纪基底-盖层对组合。盖层由志留纪大陆边缘沉积物,一套志留纪仰冲混杂岩和一套晚奥陶世蛇绿岩以及泥盆纪Kvamshesten盆地沉积物组成。盆地沉积岩系与前泥盆纪岩石为不整合沉积接触关系。蛇绿岩仰冲和加里东期Scandian造山运动发育一套绿片岩相条件下的倒向SE的挤压构造。随着造山垮塌的开始,中上地壳形成了伸展剪切带,使挤压剪切带与组构重新活化,继承性组构的运动方向逆转,从上盘向SE运动转为向NW向运动,区域伸展构造叠加在挤压构造之上。Staveneset地区造山垮塌早期阶段的主要构造特征是,不对称向西倾倒褶皱使主期挤压叶理发生反向褶皱作用,和混杂岩带中沿软弱岩层的NW和W向剪切和半韧性断裂。挤压组构与最早伸展组构之间不存在变质间断,然而,伸展构造发育在脆性逐渐增强的条件下。泥盆系沉积在Kvamshesten剥离断层上盘的一套岩石之上,该剥离断层在晚志留世—早泥盆世时就已经历了显著的伸展变形和构造剥露。直到现在,在讨论泥盆系盆地形成的构造控制作用时,大多忽略了西挪威伸展剥离断层上盘伸展变形的作用。     

构造地质学研究新进展

构造地质学家继续朝着现代的合作趋势发展.这种合作是把传统构造地质学研究方法和其它学科领域的研究手段相结合.区域构造学研究正用非构造学科资料评价造山带尺度的构造模式.比如,许多构造地质论文提出了用于解释伸展盆地的地球物理和构造证据.同时其它学科提供了构造、热力年代学、变质作用、资料支持伸展或者碰撞造山带的重力滑覆.     

造山期后及非造山背景下碱性花岗岩的岩浆作用

主要造山作用结束后,造山和非造山序列在时空上密切相关,构成岩浆序列,如钙碱性的岩基→抬升和揭顶作用,高钾钙碱火山活动(可有可无)→碱性深成火山杂岩体.从造山地球动力状态向非造山地球动力状态转化过程的持续时间在100Ma内.碱性花岗岩组合可分为两种类型:1.富Ba和Sr的造山期后红色花岗岩,以含富Mg、Mn的镁铁质矿物、碱性长石次溶线结晶作用及高Sr同位素比值为特征,表明其矿物绝大部分来自地壳,反映岩浆中心侵位发生在晚期造山岩浆作用幕后几百万年内.2.贫Ba和Sr的非造山浅绿色至浅灰色超熔花     

区域变质作用研究的新思路——对新英格兰阿巴拉契亚山的研究

在最近的10年中,查明造山运动期间的热过程,是地球物理学家、岩石学家和地质年代学家的基本目标。如果区域变质作用反映了岩石圈的热状态和性质的深部变化,那么,通过研究区域变质岩就有可能建立造山运动的热性状。沿着这条线索,地质年代学家与岩石学家密切合作,经研究表明,在变质作用过程中,变质作用的温度、压力随时间而变化。同时,地球物理学家利用理论热模式计算造山带热历史,结果表明,埋藏史、抬升和侵蚀、地幔热流以及地壳热形成之间具有一定的关系。以上两种方法目前都已引入到造山带变质作用和构造历史的研究之中。     

欧洲下地壳的性质——深源包体岩石学和地球化学证据

欧洲碱性火山岩中下地壳包体的研究揭示出,下地壳存在多种岩石类型,从榴辉岩、含或不含石榴石的镁铁质麻粒岩、长英质麻粒岩到高级变沉积岩。包体岩套及推测的下地壳的化学成分与矿物学变化非常大。依据一个包体岩套中不同岩石类型的比例估计出下地壳的组成可以从基性(SiO_2<50ω_B％)到中性(SiO_2≈55ω_B％)。下地壳的年龄尚未确定,但地壳包体中的锆石却常常比地表出露的最老岩石要年轻。这预示着较多的镁铁质下地壳已通过侵入或垫托作用加积到先存地壳的底部了。这种加积作用可能发生在俯冲、裂陷或造山塌陷的过程中。放射性和稳定同位素证据表明确实存在镁铁质岩浆被先存地壳广泛混染的作用。地震波速度限制显示在,欧洲的某些地区,如德国,镁铁质麻粒岩被限制于地壳底部,但在其它地区(苏格兰西北部,匈牙利)则占据下地壳的大部分。在波罗的地盾(科拉)的北部,厚地壳在30～48km深度上含有变化于退变质和变质之间的榴辉岩。     

地幔柱与大陆构造

地幔柱和板块构造是地球内部两种不同的对流模式,在很大程度上各自独立活动.虽然地幔柱在热传递上不是主要的,但它们在大陆地质中可能起着重要作用.一个新升起地幔柱有一个巨大的球状顶冠,可以引起地壳上隆和溢流玄武岩火山作用,并且可能造成区域变质作用或地壳熔融以及不同规模的地壳伸展.地幔柱顶冠拖着的狭窄尾部,会产生一个熟知的热点踪迹.地幔柱顶冠与尾部火山活动的综合作用也可能对大陆地壳产生重大影响.     

变质核杂岩中大规模低角度正断层作用的古地磁证据

对于沿低角度主剥离断层(正断层)是否出现大规模伸展变形还普遍存在争论.西部盆岭区出现的大量的新生代伸展变形以及与其有关的主剥离断层被普遍描述为沿地壳穹窿(即变质核杂岩)分布的近水平构造(MCCs).一类模式认为,MCCs代表由倾斜到近水平产状的原始高角度正断层圈定的地壳尺度的断块.较多的动力学模式指出,初始近水平断层由于均衡补偿而导致弯曲,到活动期的高角度正断层,最后转为近水平构造;这些模式均要求,MCCs主剥离层及其下盘具30°～60°的倾斜.我们认为,变质核杂岩剥离断层初始为近水平或低角度构造.我们利用南山未变形部分和南部盆岭区的标准新生代变质核杂岩(MCC)的古地磁资料对这些模式进行检验.对比均分时间间隔内古地磁场方向未能获得下盘倾斜的证据.因此,我们推断南山主剥离断层是以10°倾角的低角度伸展构造活动的.     

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.     

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。     

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.     

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。     

造山带中变形与热作用的相互依赖性

与相同深度的稳定大陆相比,碰撞造山带内地壳温度显得异常高,这是热作用的证据,这种热作用对造山作用来说是很重要的。这种温度特征可解释为富含产热元素(HPE)在下部俯冲板片向上覆板片增生和表层侵蚀过程中再分配的结果。利用地质上合理的参数通过模拟表明,在碰撞开始20～35 Ma后,上部板片浅部(20～40 km)温度可很高(超过600℃),且有地热梯度倒转(20 km以上约为100℃)。本文研究强调了变形作用、地表作用和热作用等的相互依赖关系。     

深成作用与变质核杂岩的成因

变质核杂岩的形成可能是由大陆伸展期间的深成活动引起的。韧性变形脉冲在由侵入的深成岩体、岩床或岩墙的热导入所引起的短期热事件期间已经发生。这种侵入作用可能是变质核杂岩构造剥蚀期间下盘差异抬升的根本原因。据~(40)Ar/~(39)Ar视年龄推断的快速冷却在岩浆到达期后可能已经发生,而并非快速侵蚀或者构造剥蚀的结果。~(40)Ar/~(39)Ar视年龄的不均匀性可以由形成于岩床(或岩墙群)的热晕内地壳浅层次的变形糜棱岩的快速冷却解释。在这种情况下,很清楚等温减压轨迹实际上可以连接在岩浆活动期以及期后的瞬变矿物生长记录的p-T点。     

俯冲隧道型折返模式特征与存在问题的探讨

造山带中的高压/超高压岩石(如榴辉岩)记录了物质向下俯冲到地幔深度发生高压/超高压变质作用而后折返到地表的一系列地球动力学过程。目前我们对矿物在俯冲和折返过程中的变质作用已经有了比较深入的了解,但是我们对俯冲带深部岩石的折返过程仍然存在一些疑问。文章对折返模式中的俯冲隧道型折返模式进行了简单的探讨,讨论了俯冲隧道型折返模式在地学研究中的作用,希望为俯冲隧道型折返模式的发展与完善做出贡献。     

内蒙古东部固里河花岗岩地球化学、年代学及地质意义

内蒙古东部扎兰屯西南固里河花岗岩主要由过碱质的钾长花岗岩和碱长花岗岩组成。LA-ICP-MS锆石UP-Pb定年显示,固里河花岗岩形成于131.9-135.3Ma的早白垩世。岩石地球化学研究表明:高硅,富碱,贫Ca O、Mg O,属过铝质(铝质)高钾钙碱性系列岩石;稀土元素总量较低,轻稀土元素分馏较强,富集Rb、K元素。钾长花岗岩,Eu弱负异常(δEu=0.69~0.82),87Sr/86Sr为0.711212,Sr初始比值(ISr)为0.7027,具有壳慢混源的I型花岗岩特征。碱长花岗岩,Eu明显负异常(δEu=0.22~0.75),贫Ba、Sr、Nb,显示壳源A型花岗岩特征。固里河花岗岩是伸展环境下,造山晚期和造山期后地壳底侵作用形成的。     

挤压造山带中地壳地震反射型式的构造模式

本文再现了沿纽芬兰阿帕拉契亚山脉走向的可能是奥陶纪—志留纪地壳地震反射率型式。在不对称挤压造山体系的砂箱模型中,产生了可对比的断层型式,在基底速度不连续面上出现了相对倾斜的阶梯状剪切带。这种反射率型式可通过力学上类似的作用模拟产生,在此过程上,因陆-陆碰撞期间地幔和下地壳岩石圈的拆离和下冲而产生了不连续的应力。这类地震反射率型式在阿帕拉契亚—加里东造山活动带的任何地方均可见到,也产出于更老和更年轻的挤压造山带,从而说明,拆离和俯冲形成的不对称地壳变形可能是挤压造山带的共同特征。     

煌斑岩能否解决中温热液金矿床的成因争议

钙碱性煌斑岩与中温热液金矿床(太古代到第三纪)之间的共生在世界范围内正日益被人们所认识。在中温热液金矿床中,煌斑岩不仅与矿化带共空间,而且与矿化同时间。我们提出的假说认为煌斑岩是从深地幔富Au源岩中搬运Au的载体,因为深地幔遭受广泛的地壳作用,生成长英质岩浆或将其金释放到中温变质热液系统。这种模式不仅可缓解现有中温热液矿床的岩浆模式和变质模式之间的矛盾,而且还可解决金矿床和长英质(斑岩-花岗岩类)侵入体之间的不确定关系,因为煌斑岩可能相当二者的母体。金矿床和煌斑岩的共生,意味着在碰撞后的造山带、岛弧、斜俯冲或地堑环境中,特深处的岩浆作用反复伴有金矿化作用。这对于矿化的太古代绿岩带的晚期演化具有特别重要意义,对于金矿床的成因也具有普遍重要意义。