软流圈的贯入和弧后拉张:来自日本东北部的同位素证据

从日本弧东北部的弧后一侧的第三纪火山岩中测定了 Nd 和 Sr 的同位素组份。在整个时期内 Sr 同位素由富集状态特征~(87)Sr/~(86)Sr=0.705437)到富集贫化状态~(87)Sr/~(86)Sr=0.70270)的线性趋势。Nd 同位素以互相消长的形式,从低值(∈Nd=-0.80)开始然后随年代的减少而渐增。Nd 和 Sr 从富集到贫化的同位素变化与日本海在15百万年前的张开是同时期的。这种相同现象表明:日本海张开是由软流圈贯入引起的。在张开期前,地幔楔是由双层结构组成的:即陆下岩石圈和下伏的软流圈。这一阶段的火山岩的特征是富集同位素的状态,此火山岩系来自具有较大比例陆下岩石圈的物源。弧后一侧的陆下岩石圈因同位素贫化的软流圈贯入而变薄,它加速了在弧后一侧地幔楔内 MORB(大洋中脊玄武岩)物源的长大,并形成了张开后期 Nd 和 Sr 同位素呈贫化状态的岩浆的生成。     

软流圈贯入——日本海弧后盆地张开机制

地幔楔底部被下曳的榄橄岩中闪石和绿泥石的脱水反应控制着岩浆弧中火山前锋的位置,这些脱水反应主要与压力相关(约3.5GPa)。这样,根据古火山前锋的位置就可以估计其下俯冲板块的深度。本文评估了日本东北弧自渐新世以来的火山活动,并参照火山前锋的迁移情况,探讨了日本海弧后拉张期间地幔楔中的物质运移。渐新世期间(约30Ma)火山前锋位于现代日本东北弧的西岸,在23Ma日本海弧后盆地张开之前它向海沟方向迁移了约2000km,因软流圈贯入地幔楔的触发,使俯冲带在30—23Ma间变得越来越陡,而在21—14Ma间日本海弧后扩张则是由于软流圈贯入动力作用的体现。所贯入的软流圈地幔的温度高于其周围的上地幔或岩石圈的温度。这就导致了23—22Ma的特征火山活动:(1)在近海沟地区发育高镁安山岩;(2)火山岩成分横跨岩浆弧不变;(3)火山岩总量向弧后方向增多。15Ma以来火山前锋向内迁移了一段距离(小于100km),这可能是由于地幔楔冷却的结果,因为闪石和绿泥石在较低温度下需要稍高些的压力才能分解。贯入地幔楔并引起弧后扩张的上地幔物质在Sr—Nd同位素组份上与洋中脊玄武岩源相同,因为30Ma以来日本东北弧弧后地区的火山岩的同位素组份具有一个从富集状态到亏损状态的长期变化特征。     

日本海海底岩石中Sr-Nd-Pb的同位素比

一、前言最近,迅速地累积了有关日本海扩张及弧后海盆发育过程的资料,因此,有可能对某些资料作较为详细的定量评述。由于从日本海海山所采集的同位素成分资料不受岩浆融熔和凝固过程的影响,所以,有可能对研究有关岩浆起源和形成物质有一定的制约。本文叙述了有关在大和海山系以拖网采集的火山岩样品和属于日本海火山岛的郁陵岛和独岛(竹岛)样品中 Sr-Nd-Pb 同位素成分的测定结果及由此而获知在弧后海盆发育阶段,岩浆活动时受同位素成分的制约。     

玄武岩的气孔率——弧后盆地火山作用的标志

弧后盆地玄武岩的化学成分与洋中脊的拉斑玄武岩非常相似,但它与后者的区别是具有高含量的挥发组分。因此在弧后盆地的剖面中观察到含大量气孔的岩石类型和较近似于岛弧拉斑玄武岩分异、鲍文方式岩浆分异。     

准噶尔盆地东北缘卡拉麦里构造带盆内延伸方式及其对盆地基底性质的影响

卡拉麦里构造带位于准噶尔盆地东北缘,对于其向盆内延伸的方向、与盆地内构造带的关系等问题目前认识仍不明确,制约了对该盆地基底性质以及盆内石炭系火山岩储层大地构造属性的认识。为此,对该盆地东部白碱沟地区石炭系巴塔玛依内山组火山沉积地层进行了地质填图及SHRIMP锆石U-Pb原位定年,结合前人的研究成果,从火山机构与火山岩分布、火山活动时限等方面,对比了盆内及卡拉麦里构造带石炭系火山岩的地质特征,探讨了该构造带在盆内的延伸方式及其影响。结果表明:①白碱沟地区巴塔玛依内山组出露的流纹岩其SHRIMP锆石U-Pb定年结果为距今300.8±4.9 Ma,表明该区火山活动时间为晚石炭世晚期;②陆梁隆起与卡拉麦里构造带属同一条构造单元,其基底原型为一套增生型造山带;③陆梁隆起发育的2条SEENWW向中基性火山岩带是野马泉岩浆弧和哈尔里克岩浆弧在盆内的延伸,2条火山岩带之间为卡拉麦里蛇绿岩带;④陆东—五彩湾地区石炭系火山岩储层发育在南侧火山岩带中,其形成的大地构造环境为岛弧环境。     

台湾的火成岩区:被吕宋和琉球俯冲系叠加的大陆裂谷作用的后果

<正>台湾的活动山脉带是由吕宋弧和亚洲大陆碰撞产生的。这种碰撞是琉球-台湾-吕宋地区(图1)的晚新生代地球动力史的重要事件。在台湾造山带中,晚新生代火山岩分布广泛,并以极多的岩石类型为特征,它们大概是在不同的构造背景中形成的,包括板内玄武岩、岛弧安山岩、洋中脊衍生蛇绿岩及碰撞后拉张形成的超钾质岩。 Yen(1958)、(1982)识别出了台湾三个火成岩区,即西区、东区和北区(图2)。Liu和Wang(1982)示出了这些区的地理分布并讨论了基本的构造含意。需指出,每个区反映了台湾周围的一种独特构造环境(表1)。最近十年中已进行了多次火山岩的地球化学研究,目的旨在了解台湾岛地球动力演化及岩浆形成过程。 本文首先提供了台湾的大地构造格架,其次将给出一张火山区简图,并概述火山岩的化学和同位素特征,最后,根据Teng(1990)提出的弧-陆碰撞模式,将讨论台湾的构造岩浆演化,重点在晚新生代岩浆作用和大地构造环境之间的时空关系。     

南堡凹陷第三系火山岩演化序列研究

裂陷盆地岩浆活动可以反映盆地形成演化与深部动力演变过程，因此建立裂陷盆地同裂陷期火山岩活动序列并对其进行地球化学示踪是伸展裂谷盆地动力学研究的有效途径之一。在对南堡凹陷第三系火山岩分布、类型及其地球化学特征分析的基础上，认为该区第三系发育两种类型的火山岩演化序列，即局部裂陷型火山岩活动演化层序和区域伸展扩张型火山岩活动演化层序。不同类型的火山岩演化序列具有不同的地球化学演化特征，代表了不同时期岩石圈减薄及演化过程的差异。图3表4参6     

渤海湾盆地中、新生代火山岩分布及油气藏特征

渤海湾盆地经历了中、新生代两个裂陷旋回,伴随了很强的中酸性和中基性岩浆活动。通过系统总结盆地内中、新生界火山岩分布及其油气藏类型,火山岩油气藏发育特征及规律,探讨了渤海湾盆地火山岩油气藏的勘探潜力。研究认为:区内中生界火山岩主要分布在盆地东部,以早白垩世为主;新生代岩浆活动可以分为4期,即孔店—沙四期、沙三期、沙二—东营期和馆陶期。盆地火山岩油气藏主要有3种类型:潜山型、断块型和地层-岩性。中生代火山岩主要发育潜山型油气藏,孔店—沙四期火山岩多发育断块型火山岩油气藏,沙三期火山岩所探明的油气储量最多,地层-岩性火山岩油气藏是新生界火山岩中较常见的油气藏类型,溢流相是最有利相带。除沙三期火山岩外,中生代、孔店—沙四期和海域的沙二—东营期火山岩也具有较大的勘探潜力。     

板块构造和岛弧(上)

60年代晚期快速发展起来的板块构造概念使得有可能认识岛弧。此前,活动论概念发展缓慢,停滞不前,特别在美国受到了保守的地学团体阻碍。岛弧火山岩带形成于俯冲板块之上约100千米处。会聚板块边界随时间复杂演化,时常沿其长度方向变化很大,地震活动确定了消减岩板的位置,但不能确定消减过程。岩板下垂陡干倾斜,并被推进的上部板块驮覆。俯冲作用每次仅发生在内部刚性的板块一侧之下。在地表加积楔后面的上驮板块内的一般体制是引张,但在碰撞的地方除外,弧后盆地岩石图形成于长度和曲率都在增长的迁移岛弧后面或附近。碰撞可涉及两个活动孤,在这种场合,相间的岩石圈沉降于弧之下,或活动边缘和被动边缘之下。任何类型碰撞一般在轻的地壳组成物质下继以出现新俯冲,在碰撞集合体的外侧形成新海沟,新的俯冲系通常是碰撞副产品。在很多场合,在前沿新海沟内,贴近碰撞集合体遗留着弧后盆地地壳带,成为弧前盆地的基底,由于混杂岩充填其下,其前缘被抬起。海沟内的沉积作用主要是纵向沉积,可来自很远源区。加积楔是动态的,在前端和底部因构造加积而加厚,并因重力向前流动而减薄。混杂岩大部分是构造叠瓦作用和这些作用导生的流动的产物,它不是海底滑动的产物。高压变质岩形成于上驮板块之下,而不发生于上驮板块前沿的楔形体内。弧岩浆通过岩石圈上升,从中并进了很多物质,并随所涉及的岩石圈的组分相应变化。弧壳因侵入岩和热膨胀而隆起成地背斜。海底岛弧火山岩是大规模溢出的,并因与海水发生热水作用使 Na 富集,Ca 亏损。成熟岛弧的下部地壳由镁铁质、中性和长英质—中性组分的麻粒岩相岩石组成。莫氏不连续面可能主要是一个构造界面,代表超镁铁质组分或缺斜长石矿物的巨大岩体结晶的上界限。     

雅浦海沟北段的地球物理观测：地震、重力和热流

雅浦海沟位于马里亚纳海沟西南(图1略,图2)。雅浦海沟的海底地貌与西太平洋的其他俯冲带明显相似。雅浦海沟的西邻是一个岛弧(雅浦岛弧)和一个弧后盆地(帕雷塞贝拉盆地)。尽管在雅浦海沟地区进行的地球物理工作很少,但已报道了一些有意义的特征。岛弧与     

日本海的新生代玄武岩类岩浆作用特点及生成问题

太平洋西部的研究工作表明,在该海域发育的玄武岩类的特点是成分非常复杂。在深海盆中,除类似于大洋拉斑玄武岩的玄武岩外,还见到与岛弧基性火山岩和大洋拉斑玄武岩有地球化学亲缘关系的玄武岩。作者建议将这类玄武岩划分为独立的建造-地球化学类型——边缘海新生盆地拉斑玄武岩(边缘海拉斑玄武岩)。在日本海中可划分出4种建造-地球化学类型的新生代玄武岩类:1.大陆拉斑玄武岩;2.岛弧玄武岩类;3.边缘海拉斑玄武岩及其分异物;4.大陆裂谷岩石类型的碱性玄武岩类。第一类岩石只形成于滨海区东南部的大陆坡上(图1)。它们的主要特点是橄榄石-斜长     

台湾东部海岸山脉弧─陆碰撞地区短命弧内盆地的构造

<正>1 绪 言 过去几年已积累了大量的资料,为吕宋弧和亚洲大陆之间斜向碰撞带的构造演化提供了新见识(图1,略)。在台湾东部,纵谷代表菲律宾海板块的海岸山脉和欧亚板块亚洲大陆的中央山脉变质岩之间的缝合带(图2)。此板块边界以具有左旋走滑分量的逆断作用为特征。 海岸山脉和纵谷由四个构造地层单元组成(图3)。从西至东,它们为:(1)沿板块缝合带的碰撞后磨拉石层(卑南山砾岩);(2)俯冲复合体(利吉混杂岩);(3)沉积在弧前盆地的沉积物重力流堆积(奇美组、水链砾岩和大港口组);(4)被港口和东河礁碳酸盐岩上覆的都峦山层的岩浆弧层序(图3)。弧-陆碰撞已使俯冲复合体、弧前盆地和火山岛变形并增生在亚洲陆缘,形成台湾东部的海岸山脉(图2)。火山作用和沉积作用的顺序终止导致了向南变年轻,这与弧-陆碰撞(图4,略)的向南推进一致。推进速率大约为85～90千米/百万年。目前,碰撞仍在20°N的台湾南岸外地区进行。 本文报道了发育在增生带的晚第三纪火山岛上的二个短命的上新世-更新世弧内盆地的演化,它们可以与邻近的弧前盆地相区分。弧内盆地(或地块内盆地)为狭长的充填着沉积物的位于沉降的、塌陷的岩浆弧上的地堑。所引证的弧内盆地发育机制包括:火口崩塌引起的沉陷、或与走滑运动、弧后扩张、斜向会聚和弧-脊碰?     

三塘湖盆地火山岩地球化学特征及晚古生代大地构造环境

三塘湖盆地晚古生代火山岩的稀土元素总量变化较大，球粒陨石标准化的稀土元素配分形式为右倾的富集型，Eu异常不明显；过渡金属元素球粒陨石标准化曲线高度一致，Ti到Ni总体递进亏损，Cr和Ni负异常明显；不相容元素中，Ba和Pb均具有明显正异常，Rb为负异常，Nb和P以负异常为主。据此分析，这些火山岩可能为同源岩浆演化的产物，部分幔源岩浆一定程度受到地壳物质的混染。据玄武岩地球化学特征判别，三塘湖盆地晚古生代岩浆活动为板内成因，与洋中脊和岛弧玄武岩没有明显相关性。图5表1参7（张映红摘）     

南菲律宾海残余弧和弧后盆地的间发性活动

从“格洛玛·挑战者号”59航次的钻探资料所推断的南菲律宾海岛弧—弧后盆地复合体的渐进演化对可能发生在具有弧后扩张体系特征的会聚板块边界上的构造过程给出了重要的边界条件。正如先前已认识到的,现代马里亚纳弧的前驱残余弧及介于其间的弧后盆地是自西向东渐进发展的,依次形成了帛琉—九州脊,帕里西维拉盆地和西马里亚纳脊,最后形成了现代马里亚纳海糟和马里亚纳弧。新的资料说明,弧后扩张的初始时期与其说如同先前认为的与岛弧火山活动的主要时期相一致,倒不如说与岛弧火山活动最小的时期相一致。依据火山碎屑岩岩屑的极快速堆积和在脊上的钻孔所穿过的岛弧拉斑玄武岩流可以识别出,32百万年前的渐新世末在帛琉—九州脊上发生了一次较大的火山脉动。其后不久,即30百万年前,岛弧火山活动减弱,似乎与岛弧沿其岩浆轴的分开及形成帕里西维拉盆地的海底扩张作用的开始相一致。在中新世早期到中期,在帕里西维拉盆地内的扩张作用停止以前,岛弧火山作用又一次开始影响老的帛琉—九州弧的向东开裂的弧前地段。这次火山活动产生了新的西马里亚纳弧,它是由一条新的活火山带连结在老的帛琉—九州弧前区的西沿上形成的,并继续到中新世的晚期。在西马里亚纳脊上的钻孔中发现的大量的火山碎屑岩岩屑表明,这第二次火山脉动在11—9百万年前达到了高潮。稍后,火山活动减弱,它再一次地与岛弧沿岩浆轴的分开和海底扩张作用的开始相一致。在这第二次扩张事件期间,在马里亚纳海槽内,另一条新的活火山带开始出现在向东开裂的弧前地段的盆地边上,这一次发生在西马里亚纳弧的东移弧前区后面。这一最新的活火山带与老的西马里亚纳弧前区一起组成了现今的马里亚纳弧。因此,虽说活动的马里亚纳弧的每个残余弧的西部都只包含着岛弧火山活动的部分记录,但是活动弧的弧前区(它合并了西马里亚纳弧的老的弧前区和老的帛琉—九州弧的弧前区)却包含了岛弧从大约40百万年前到现在的渐进演化和发展的全部记录。火山活动最小期的分布是与初始弧后扩张事件相一致的。对这种间发性活动的解释可能在于象对全球的弧后扩张体系不对称向东迁移的解释一样,是岩石图之下的一种向东流动过程。这种1—1.5厘米/年数量级的向东流动可能足以使西倾的板块变形,以至使板块断裂、俯冲、中断,并因此而需要一个恢复俯冲的时期,从而遣成了在岛弧火山活动和弧后扩张中观察到的间发性。     

中国大陆大中型油气田分布规律探讨

本文讨论了制约大中型油气田分布的一级控制因素:同位素地球化学急变带及太平洋型块体;并以渤海湾盆地(特别是辽河油田)、南方海相油气区为例讨论了上述关系;从Pb,Sr,Nd同位素证据论述了深源作用对油气生成的影响。根据上述观点,本文认为中蒙古地体边界将是中国大陆未来极有油气远景的地区。     

台湾─吕宋弧北部火山岩径迹年代测定:喷发年代和地壳混染证据

<正>响应南中国海板块俯冲于西菲律宾海板块下面形成的台湾-吕宋弧的北部现在正在与欧亚大陆板块碰撞(图1)。该弧的北部早已增生到大陆边缘,导致形成了台湾东部的海岸山脉,在那里所有火山活动已停止(Teng,1990)。在它的南端,此弧已与北巴拉望-民都洛陆区相碰,而俯冲作用和相关的岩浆作用在两碰撞带之间的区段内继续着。这种空间构造背景为研究与俯冲作用和弧-陆之间碰撞有关的岩浆活动提供了理想的地方。 本文讨论的是碰撞带北部。该区的火山岩喷发年代在过去已通过一些方法研究过。已获得了29.7～0.14Ma的K-Ar年代、9.4～0.9Ma的Rb-Sr矿物等时线年代,16.0～1.1Ma的Ar-Ar年代。在使用这些方法时有某些假设,即:残留的Ar没有问题,所研究的样品的初始同位素均匀和喷发后有封闭的系统同位素演化。然而,Lan等(1986)和Chen(1989)发     

辽河盆地东部凹陷天然气的地球化学特征及成因分类

本文通过对辽河盆地东部凹陷天然气组分、甲烷及其同系物碳同位素、稀有气体同位素特征的分析,认为该区存在两大类、三类、八种成因类型的天然气。在所有天然气类型中,除煤型生物气尚未证实外,其它类型天然气在东部凹陷均有分布,其中以油型气为主,煤型气次之,无机气仅占少量,且大部分天然气往往呈混合气形式出现。结合地质背景分析,得出东部凹陷下第三系煤层及煤系地层的广泛发育是本区煤型气形成的基础,深部断裂发育及构造强裂活动是无机气形成的关键条件的结论,提出了在目前的勘探状况下,东部凹陷下一步应围绕下第三系煤系地层发育区寻找煤型气,并在构造活动强烈、深大断裂发育区寻找无机气和复合气的勘探思路。     

弧后盆地形成时地壳引张程度的变化

智利南部的蛇绿岩杂岩代表白垩纪弧后盆地盆底镁铁质部分的残余,此盆地自北而南显著变宽,其长度超过600公里。对呈楔状的原始弧后盆底的北端(萨莱托杂岩)和南端(托图加杂岩)蛇绿岩的详细的野外及地球化学方面的研究表明,在盆地形成期间玄武岩浆侵位到先存的大陆地壳的方式,南北间存在着重大的差异。在原始盆地狭窄的北端,镁铁熔浆侵入到大陆壳的扩散构造带内,造成硅锅质大陆壳的广泛再活化和改造。而在原始盆地的较宽的南部,在所确定的海洋扩张中心的位置上看来已有镁铁岩浆侵入。所观察到的这种北—南变化,造成了从具有洋陆中间型地壳到典型洋壳特征的弧后盆地的形成。这些变化被解释为代表弧后盆地的不同演化阶段。它是由导致弧后盆地地慢对流的俯冲作用与会聚板块边界一边的应力释放之间的微妙作用而形成的,可能与洋脊俯冲作用有关。在应力释放前,热从地幔底辟体传递到地壳底部,引起了南美普遍的硅质火山作用。随着应力的释放,从地幔衍生的熔浆顺着构造通道喷发到地表,导致了岛弧后面断裂带广泛地玄武岩质火山活动和硅质火山作用的终止。起初,玄武岩浆侵入陆壳的扩散带中,引起硅铝质地壳岩石的改造。后来不断形成自地幔来的镁铁岩浆的侵入带,最终导致发育了大洋型扩张中心。在南部智利和另一些地方的观察表明,会聚板块边界一边的水平应力的变化,可能是确定大陆壳区域性响应引起弧后对流的俯冲作用的主要因素,因此是镁铁质地幔熔浆侵位到地壳的机制。可推测,在南部智利观察的各种岩石也可在大洋盆的张开阶段形成,而目前已下伏于大西洋型大陆的边缘。     

原生韵律型火山岩储层特征及主控因素

近年来准噶尔盆地火山岩勘探实践表明,石炭系火山岩储层类型除风化壳型储层之外,距石炭系顶面300 m之下仍有物性较好的火山岩储层发育。为进一步明确该类原生型储层特征并为勘探部署提供依据,开展了火山岩原生型储层的成因机理、岩石类型、物性特征、空间分布、韵律性特征及主控因素等方面的研究,提出有别于火山岩风化壳储层的“原生型层状多期韵律式储层”的概念,简称原生韵律型火山岩储层。原生韵律型储层分布具有大面积、大跨度、纵向分布不受埋深控制的特点,储集空间主要为多期次喷溢旋回中每个旋回的顶、底发育与挥发分逃逸有关的原生孔隙;岩浆演化和火山活动序列是主要控制因素。该成果使石炭系火山岩纵向勘探深度得到拓展,勘探目的层选择由单一风化壳型储层向多期次喷发旋回发育的原生型储层转变,指导发现了多个石炭系内幕油气藏。该研究对其他盆地火山岩勘探有借鉴意义。     

俯冲带的发生:对岛弧演化和蛇绿岩发育的涵义

海沟相对于大陆边缘的原始位置对弧前区性质及其后来的演化,以及对蛇绿岩的解释,都是关键性的因素。尽管近年来对古大陆边缘和已高度演化的岛弧的研究表明,一些宽广的洋壳带往往被捕获于海沟与火山弧之间,但对年轻活动岛弧的考察却并不支持这一结论。晚第三纪的海沟绝大多数是紧靠着洋壳与陆壳或较老的岛弧壳的分界面形成的。为数不多的岛弧是沿着转换带发育起来的,但没有一个可以认为是由于大洋板块破裂而成的。很显然,正常的大洋岩石目的强度很大,从而导致初始断裂只能沿着诸如被动边缘一带的下弯和破裂的地壳分界面而产生。因此,初始断裂作用形成园滑及半径很大的岛弧,并同时把洋壳捕获于凹部的说法看来并无物理基础。而且相邻于大陆或岛弧边缘产生的洋壳或蛇绿岩,应该由其上覆沉积物中陆源及火山碎屑成分含量很高而暴露出这种继承性关系。在大洋扩张带斜切弧前区而具有较特球板块几何形态的地区,可能发育一些堪称弧前板状体的席状大型蛇绿岩体。在许多情况下,破裂的蛇绿岩可能代表加积于大洋岛弧并引起大洋岛弧增长的洋壳和上地幔的板片。根据马里亚纳弧加积板片的形迹和大洋岛弧的各种弧前几何形态,可以确立一个演化序列,其中,初始的陡而窄的海沟形状被大洋壳片的断续加积分成了上下两部分。因此,就象在中美弧南部所表现出来的那样,上部海沟的坡裙向岛弧方向旋转,并可能上升而形成盆地。