南非科拉斯---辛克莱尔---杭济裂谷——一个中元古代晚期裂谷系的火山作用、沉积作用、年代关系及其地球物理学特征

沿卡拉哈里克拉通的西缘和北缘呈线状排列着许多中元古代晚期轻微变形的火山沉积盆地。尽管许多学者对这些盆地组合进行了比较,并在岩性上进行了对比,但部分放射性年龄与这些解释相矛盾。很少有人从区域构造上来解释这些盆地。Watters的火山弧假说与火山岩总的地球化学特征、粗碎屑大陆红色岩系以及构造样式相矛盾。沉积坳槽是一些狭窄的以断裂为边界的大陆裂谷地堑,其构造样式与沉积作用方式受强烈的垂直构造作用控制。本文提出,这些盆地是沿扩展着的大陆裂谷系,即科拉斯-辛克莱尔-杭济裂谷系(KSG裂谷)的两个分支发育的。放射性年龄数据表明,盆地年龄沿着裂谷从南支向北支明显变新。裂谷的地球物理特征以布格正重力异常为主,两侧重力值呈线形降低。盆地中含有特征的双峰式火山岩,在辛克莱尔盆地中含有中性火山岩。与火山喷发同时,有浅成花岗岩沿裂谷侵位。本文认为KSG裂谷可能存在一个北部沿岸分支,并讨论了三联点的位置。裂谷作用可能是连续发展的,并且导致西南非洲纳米比亚达马纳裂谷的发育。非洲板块(卡拉哈里与刚果克拉通)在1050Ma～950Ma前向南迁移,可能有一固定地幔柱导致KSG裂谷与达马纳裂谷的发育。并与肯尼亚的裂谷迁移作了对比。KSG裂谷的区域走向和构造经历了拉张与挤压几次反复活动。其中最突出的事件是达马纳造山带的形成,其延伸方向与中元古代晚期裂谷的区域走向一致,但是断裂构造却一再活动至今。     

大陆裂谷盆地演化的流体驱动力动态研究

本项研究是应用连续压实作用、变密度地下水流动和热传导/对流交换等的二维有限元模型,定量反映大陆裂谷初始断陷和挠曲坳陷阶段的流体动力学。分析过程中为了确定地质上相关的盆地沉降和基底热流的边界条件,也结合了两个阶段裂谷下岩石圈热演化的伸展/冷却地球动力模型。在确定盆地演化期主要的流体驱动力(压实、密度和地形)方面,通过该模型获得的动态研究能反映渗透性和地下水位结构的控制作用。动态分析中考虑了许多代表性拉张地区的水文状态和岩石性质。假定裂谷盆地的沉降和基底热流能用地球动力模型表示,则在盆地演化期大陆裂谷内形成两个独立的地下水流动系统。裂陷初始(伸展)阶段,沉降受断块运动控制,在渗透性冲积扇沉积内形成地形驱动的地下水流动系统。位于盆地中心的低渗透性湖相沉积以压实驱动的地下水流动为主。在这里,由于两种环境间存在着相对较大的渗透性差,压实的湖相沉积使孔隙流体横向上从盆地中心集中流向冲积扇沉积。由传导热交换形成的热异常局限在盆地格架断层附近的冲积扇相带内。在盆地演化的热冷却(挠曲)阶段,横向上沉积了广泛的超覆相层系。在渗透性冲积扇沉积内以密度驱动的地下水流动为主,而在湖相和超覆相层系内继承了压实驱动的流体流动。超覆相层系内发育的渗透性含水层,引起流体远距离输导到盆地边缘。在盆地演化的两个阶段,湖相和冲积扇沉积之间地下水流速分别在10~(-5)～10~(-1)m/a之间变化。在某些大陆裂谷系,如安哥拉白垩纪裂谷盆地,冲积扇沉积内所观察到的矿化作用支持了本项研究的一些发现。     

古构造在东非裂谷形成和演化中的作用

通过对比东非裂谷与古构造的发育位置发现,各裂谷区段通常位于与岩石圈缝合线相关的前寒武纪地壳韧性前缘陡冲断层之上.地壳深部糜棱带的韧性伸展活化形成拆离断层,产生初始盆地.最初的断裂发生在岩石圈地幔的缝合带之上,地壳和地幔变形之间没有联系.转换断层带是由代表古横向陡冲断层的NW-SE向大型横推剪切带演化而成.而其它一些NE-SW向深部古老构造的活化形成了相当于大型张裂隙的盆地.自渐新世以来,因阿法尔热点引起的岩石圈大陆破裂(组成东非裂谷)自其起点逐渐向南扩展.从几个原始盆地开始的大陆破裂的扩展在时间和空间上是不连续的.这些原始盆地随后相互连接,形成横穿古前缘或横向陡冲断层及表层走滑断层的裂谷主干分支,当被切割的古大断裂与近NW-SE向的区域运动方向平行时,交会带就发育转换断层.     

中国新生代地壳裂谷系的演化

新生代期间,太平洋板块的运动方向由北北西转为北西西,俯冲带更向东移,中国东部的构造环境发生了显著变化。弧后盆地开裂又被充填。在亚洲板块与向西运动的菲律宾海和与太平洋板块相互作用的广阔构造体制下,发生了中国东部的裂谷作用。裂谷作用可以分为早第三纪裂谷作用和晚第三纪—第四纪裂谷作用两期。在中国西部,尤其是在青藏高原,裂谷作用是在会聚板块运动占主导的造山环境下产生的,并与陆内大型走滑断层相关。于是,中国东部可以划分出11个裂谷,中国西部可以划分出四个裂谷。控制中国东部地壳裂谷系形成的关键因素是先存构造要素的相互力学作用,构造环境和应力场的     

世界大型钾盐矿床形成与地壳运动和板块构造活动有关

据《化工矿产地质》世界大型、超大型钾盐矿床的形成与地壳运行和板块构造活动有关。地壳运动和板块活动可营造大型坳陷、断陷盆地、地堑和裂谷 ,为钾盐成矿场所和物质来源提供条件。地壳运动之末期又造就了钾盐矿床形成有利的干旱气候和海退环境。世界大型钾盐矿床形成与地壳运动和板块构造活动有关@林耀庭     

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     

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。     

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.     

关于超级大陆旋回的探讨

超大陆旋回(supercontinent cycle)的含义是指古大陆曾经在地质历史时期经历过多次的聚集和裂解。自新元古代以来,在地球历史进程中先后历经了的罗迪尼亚(Rodinia)-冈瓦纳(Gongdwanalan)-潘基亚(Pangea)等几次超级大陆的拼合与解体。但超级大陆的拼合与解体都是相互关联,相互影响的,并非毫无联系的独立发展与消亡的。每个超级大陆旋回都包括了旧大陆的分裂,裂谷带的发育,单个克拉通的无序偏移导致的多个克拉通随机组合、碰撞、缝合形成新的超级大陆这两个重要阶段。然而这些过程中对板块的运动,矿床的演化,生物的进化成长都有着重要的研究意义。     

亚拉巴马上白垩统泥灰岩-灰岩层序——可能是海平面变化的产物,而非气候所致

亚拉巴马Arcola灰岩段(坎佩尼阶)中的泥灰岩-灰岩层序一直被引证为受气候迫使而沉积的重要实例.该沉积是由产率和稀释旋回引起的.然而,本文描述的Arcola段的沉积学和地层学资料表明,在短期海平面变化和泥灰岩-灰岩层序的成因之间存在着更可能的联系.无论由板块内变形引起的相对海平面变化,或者短期水动型海平面变化都被提出作为泥灰岩-灰岩层序沉积的成因机理.     

裂谷系的含油气丰度评价

对美国、加拿大、东欧和苏联以外的裂谷系的研究表明:这些裂谷系往往与有利的油气聚集区有关。如北海裂谷系、锡尔特盆地和苏伊士湾等大型含油区,其油气丰度受沉积和构造因素相互作用的控制。因而,这些地区具有独特的油气地质结构。已知的一些裂谷系,如上莱茵地堑,所含油气藏的商业性开采价值很小,而目前正处于勘探阶段的红海,还尚未有油气发现。富含油气和贫油气裂谷系的特性及其共性一直是许多勘探者想要搞清楚的问题。裂     

大陆裂谷盆地演化的流体驱动力动态研究

3 动态分析本项动态研究的目的是为了阐明与大陆裂谷盆地形成的初始断陷和挠曲坳陷阶段相当的热流体状态的分布范围。该数学模型通过改变同裂谷沉积岩相水文地质性质以及附加的地球动力模型的构造和热边界条件,来预测盆地流体动力的动态变化。动态研究分为两部分。第一部分数学模型是以盆地形成初始阶段的热流体动态为特征,盆地沉降是沿线状裂谷系由断块运动产生的。第二部分模拟研究是以盆地形成     

论喜马拉雅西段的大地构造

在喀喇昆仑山、喜马拉雅山和冈底斯山获得的令人振奋的新资料,正在影响印度板块和欧亚板块相互碰撞并引起喜马拉雅山造山运动的流行观点.这些事件的时间顺序自新特提斯海封闭开始,延续到第三纪中期,以广泛的岩浆作用和地壳挤压作用为标志的喜马拉雅造山作用达到高潮,而以喜马拉雅西段及冈底斯地区第四纪和现代的构造活动而告结束.     

东非裂谷和北东向线性构造是大陆扩张-转换系统?

海底扩张和转换断层作用在大陆裂谷作用中也很可能起作用.与大陆裂谷作用方向呈高角度相交的古老大陆软弱带,可以通过转涣断层作用而再度复活.这些在大陆裂谷作用之前已经存在并随裂谷作用而调整的古老的大陆转换断层,将随裂谷发展成海、洋而继续扩展成年轻的海底转换断层.这个模式应用到被认为是大陆扩张中的东非裂谷,东非裂谷则由北北东向重新活动的顺古老的地壳缺陷的大陆转换线性构造进行调整.根据南大西洋转换断层的方向与非洲大陆各种北东向构造直观上的充分一致性,至少可以初步确定五条大陆转换线性构造:(1)开普敦-马普托(CT-LM);(2)奥兰冶河-贝拉(OR-B);(3)吕德里茨-林迪(L-Li);(4)沃尔维斯湾-蒙巴萨-摩加迪索(WB-M-Mo);(5)罗安达-阿法尔(Lu-Af)).因为这些推断性的线性构造带长期深深地扎根于地壳软弱带,因此它们也控制了金属矿床的发育.     

以成熟作用为基础的地球动力学——地球化学的沉积盆地分类

地球动力学的原理和作用可以与大陆边缘类型、盆地的板块位置以及地壳类型结合起来,对沉积盆地进行大地构造形成的分类。然而这种分类并没有改善沉积盆地油气或矿床的发现率。为此,建议将现有的地球动力学盆地分类与有机(石油)或无机(金属)地球化学的分类体系结合起来。有机地化的盆地分类有三项分类标准:充注因素、运移因素和遮挡因素。类似的处理也适用于矿床预测,为此提出了无机地化的盆地分类。它也需识别三项成熟作用标准:金属溶解度因素、运移因素和矿物沉淀的环境潜力。这种地球动力学与地化成熟作用相结合的盆地分类方法,应能提高资源勘探的效率。     

上地幔剪切带——以阿尔卑斯二辉橄榄岩地块研究为例

意大利西北部的Erro-Tobbio上地幔二辉橄榄岩侵位于欧洲与亚德里亚板块碰撞过程中的阿尔卑斯缝合带,它保存了一组大型剪切带,这组剪切带形成于Picmonte-Ligurian洋盆的侏罗纪裂谷、裂解和发展过程中,温度为800～1000℃.这些构造清楚地表明了岩石圈伸展和裂解过程中Picmonte-Ligurian上地幔中的变形部位.     

岩石内发现的生命

形成生命的微生物大量出现在地球的内部,这已由地壳的化学作用得到证实.根据Cornell大学Thomas Gold的观点,在太阳系中其它行星内部也生活着类似的微生物.利用瑞典的深部岩石钻井证据和其它研究资料,Gold认为地球包含有一个深部的热生物圈,在那里细菌依靠象氢、甲烷这样的化学能而繁衍,通过地球内部的裂隙向上迁移.这些细菌不象地球上已知的其它生命那样依靠太阳能而生存.假如这是正确的话,Gold的论点将使传统的地质观点、世界能源和生命演化的观点发生革命化的改变.Gold是国家科学研究院成员,也是一位地球物     

聚敛边缘的成矿演化

聚敛边缘岛弧的成矿型式与弧壳的厚度及其岩石演化有关,其本身受岛弧岩石平均硅氧含量和弧壳平均厚度之间的正相关关系影响。一般来说,较厚地壳区的锡、汞、锑和氟含量极高。虽然矿床的组成主要受深部地壳和地幔特征的控制,但许多矿床的实际形状和类型,却受控于上地壳特征,特别是碳酸盐和硅酸盐围岩的相对丰度。浅成热液贵金属矿床通常与陆地、硅质火山作用有关,一般形成于岛弧演化的较晚期。如果岛弧火山作用过早中止,那么这类矿床就不存在,或者如果增厚的或热的洋壳的俯冲作用造成岛弧上部剧烈隆起及随后发生侵蚀,那么这类矿床就会被剥蚀而消失。同样,交代石灰岩的筒状-层状铅-锌-银矿床往往只赋存于有大面积厚的石灰岩单元的地体中,它们通常形成于浅水陆架环境。对聚敛边缘有些重要类型的矿床仍是知之甚少。原始海洋火山弧中的酸性硫酸盐矿床伴随形成于岛弧演化早期阶段的双峰火山岩套出现。虽然碱性斑岩铜矿的形成似乎更远离海沟,形成于斜俯冲期或岛弧回返期,但是它与钙-碱性斑岩铜矿密切相关(通常在同一火山岛弧中)。块状氧化铁矿床和相关的贱、贵金属矿化与岛弧演化后期形成的硅质岩浆有很大关系。除构造和岩石特征外,成矿型式还可反映出全球挤压机理,最主要的是全球海水缺氧性和板块重组。全球海水缺氧形成了缺氧底部水补给下伏含水层的深水环境,它有利于沉积喷气矿化,并能引起地下成矿作用。板块重组在上地壳造成拉伸环境和因早期俯冲板块而变化的洋壳有利于部分熔融的条件下,可引起成矿作用。     

威特沃特斯兰金矿床(南非共和国)和巴列伊成矿区(外贝加尔,俄罗斯)对比分析

主要是对威特沃特斯兰金矿床(南非共和国)和巴列伊成矿区(外贝加尔,俄罗斯),在区域构造位置、裂谷构造发育特征、裂谷基底特征、矿床成因矿化特征等11个方面进行了对比分析。由此揭示了两个矿床存在着一系列共同特征。首先矿床分布的区域规律性相似,它们都受大型裂谷带和裂谷带周围与构造岩浆活化有关的断裂带控制;同时构造岩浆活化两次发育的特点相似,早期形成了由双峰喷发岩岩层充填的火山洼地,及比较晚发育并叠加在火山洼地之上的陆源裂谷盆地本身。由此总结出寻找与不同时代裂谷构造有关的巨大型金矿床的三个找矿标志:①基底标志,绿岩带发育的前寒武纪深变质杂岩体;②两次形成的裂谷洼地,第一阶段形成了由双峰式喷发岩充填的洼地,第二阶段形成了以陆源杂岩体为主体的裂谷带本身;③由深大断裂和与深大断裂相交的使裂谷基底、裂谷边缘和裂谷中心具有块状结构的断裂构成的裂谷构架。本文特别强调指出,这两个金属矿床在矿床成因和年龄上存在很大差别的同时,也表现出了许多共同点。     

裂谷边缘断层的向盆迁移——对相分布和储集性的意义

半地堑活动边缘的向盆迁移在活动的爱琴海伸展区普遍发育,它对全球性同裂谷充填物的相分布和储集性具有重要意义。认识这种现象对预测裂谷盆地中油气藏的保存和分布状况特别重要。西土耳其Gediz地堑的研究实例表明,裂谷活动边缘的向盆迁移可以揭示侧向沉积体系的相分布,严格确定它们的储集性以及提供一个易侵蚀物质的方便来源。同时,它导致了伸展的裂谷活动边缘沉积体系的产生,该体系通常使轴向水系对着向上盘倾斜的斜坡迁移。