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。     

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.     

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。     

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.     

大型和超大型矿床有矿物学判别标准吗?

自1995年以来,IGCP354项目“岩石圈中金属经济超富集作用”已经完成。该项目的目的是建立大型—超大型矿床数据库,以定义其形成、分布地质因素和岩石学-矿物学判别标准。该项研究使我们明确了大型—超大型矿床的特征:受控于深部幔根构造(地幔柱、热点、线性交叉点处的地幔岩浆作用等)及来自幔源和壳源的金属和流体的混合作用;矿床形成于漫长的多期地质作用过程,在地球动力系统     

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。     

关于“洋脊俯冲作用运动学及其对地幔上涌作用性质指示意义”的讨论

0 引言 E.Farrar和J.M.Dixon在最近一篇关于“洋脊俯冲作用”论文中,讨论了被淹海底扩张中心的构造、岩浆作用问题。他们的论文汇集了几个洋脊-海沟碰撞带的有用的信息,并且阐明了一种所谓“离析作用”(eduction)的板块作用类型。但是,他们的分析存在许多缺陷,因为他们:(1)没有考虑俯冲板块和介于其间的板块窗口的几何形状;(2)没有正确表达板块窗口对仰冲板块中的构造、岩浆作用和对地幔流的重要性;(3)不正确地把板块窗口形成的概念和“被     

台湾周围弧-陆碰撞的构造特征

大约自10Ma以来,南中国海板块沿马尼拉海沟的俯冲作用,已经在台湾和菲律宾海板块之间产生了一个弧-陆碰撞系。吕宋火山弧从东南向台湾方向的斜向碰撞作用使得该区碰撞前的沉积环境和构造特征发生了显著的改变,并使东南亚被动大陆边缘在中生代末以来进入相对稳定的旋回式沉积作用。碰撞作用的结果。不仅使得台湾中部地区快速隆起,而且台湾东部纵谷缝合带以西的碎屑楔状体组成的逆冲-褶皱带也产生弯曲。在过去的1.1Ma期间,中央山脉隆起的速率已从每年6mm增加到大约10mm。在西部山麓带到中央山脉西边,软弱的第三纪岩层中,褶皱作用和逆冲作用尤为强烈,它沿西北方向一直向前几乎影响到最前沿,那儿由固结的燕山造山带形成的台湾海峡地区为代表。这个薄皮构造的波前缘已经明显地自东向西逐渐移动。     

非表层热流——构造活动沉积盆地的一个实例

在现在的表层热流模型中,有重要地球动力学意义的热异常并不总是可以认识的。假象的出现是因为表层热流响应地幔热、地壳放射性、岩浆作用、地壳变形、埋藏和/或剥露以及流体运动,其中任何一种都可能抵销其它的热效应。沉积盆地特别适合于将热流分成不同的组分。以新西兰 Taranaki 盆地为例。与构造活动的东部正好相反,该盆地西部的变形相对较弱(从中新世以来)。虽然穿过 Taranaki 盆地的表层热流值大致一致,但下地壳—上地幔模拟的基底受两个或更多因素中的某个因素的影响而变化。低热产量地壳结合东部地壳加厚产生的热沉降效应能解释基底热流异常。如果没有详细的盆地分析和热模拟的帮助,构造热异常就会被忽视。     

碎裂变形引起的角闪石中的核幔构造

普遍认为矿物颗粒中的核幔构造是在晶质塑性变形期间形成的.对怀俄明东南部Cheyenne带角闪岩中核幔构造的光学、扫描电镜和透射电镜的研究表明,类亚颗粒(本文称之为亚颗粒)是碎裂变形作用而不是晶质塑性变形作用的结果.支持碎裂变形作用的光学和扫描电镜证据有:(1)亚颗粒的外形是棱角状的,边界普遍平行于(100)劈理;(2)亚颗粒粒度变化大;(3)被镁角闪石次生加大的阳起角闪石内核的角闪石亚颗粒具有成分分带现象;(4)碎斑核中见到的一些波状消光是沿劈理面的滑移造成的.现在未查明角闪石颗粒中的位错是碎裂变形之前形成的(加工硬化),还是裂隙扩展中形成的.这些研究的意义是,至少在某些情况下,一些矿物的核幔构造形成于碎裂变形期间,而不是形成于恢复和重结晶作用期间.因此,光学显微镜下的核幔构造不是晶质塑性变形机制的标志性证据.     

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     

650km深处地震不连续面的新模式——地幔动力学及分异作用的意义

年青较薄的大洋板块在俯冲期间,由于化学浮力关系而被圈闭于600-700km之间的重力稳定层内,从而部分地脱离了下地幔的对流系统.但当壮年期较厚板块俯冲时,其上部较冷的分异层将会突破这个隔层,而被拖曳到下地幔的对流圈内.由此得出的混合对流模式就会对650km深处地震不连续面的性质以及地幔的地球化学演化提供一种大有希望的解释.     

阿拉斯加东南部朱诺金矿带流体循环、成脉作用、区域变形和深成侵入作用间的成因联系

朱诺金矿带中的含金石英脉系分布于阿拉斯加海岸山脉西部边缘一个长约160km、宽约5～8km的地带内。矿脉赋存于邻近岩带边界中白垩纪逆冲式剪切带内。据大量矿脉方位和剪切方向资料分析确定的应力特征为:最大主应力轴为NE—SW走向,近于水平,最小主应力轴近于垂直。这种局部应力特征与始新世远场板块的应力特征是一致的。矿脉形成的同位素年龄指示,流体发生循环的时代介于56.5～52.8Ma之间,说明矿脉形成与早始新世板块运动的变化有成因联系的结论一致。同时,成脉作用与较晚期的快速剥露作用和紧邻金矿带侧面的深成侵入活动是同步发生的。作者提出以下模式:相互作用的构造事件促进了断层阀的活动,并导致矿脉沿着现已剥露的剪切带发育。     

绿岩的幕式年代是打开地幔动力学大门的钥匙吗?

大部分绿岩通过俯冲作用再度进入地幔的2.5～2.2 Ga和1.65～1.35 Ga年龄段的极小值,可能与超级大陆的活动时代相关。根据绿岩的年代分布和新生大陆壳,地球历史可被分为3个阶段:(1)>2.8 Ga,虽然一直到3.0 Ga才形成超级大陆,但是在此时以前绿岩和微型陆块就开始形成并持续发生碰撞;(2)2.8～1.3 Ga期间绿岩喷发和碰撞就显示明显的幕式,并且两个绿岩年代极小值与超级大陆的年代一致;(3)<1.3 Ga,在此时期绿岩和大陆可能已经形成并发生了持续碰撞,这可能是对超级大陆的离散和聚合时期中重要超覆的反响。绿岩年代的峰值2.7 Ga、1.9 Ga和1.3 Ga,可能反映了冷岩石圈板块下沉穿过660 km不连续面进入D层而引起的地幔大规模翻转,启动了主要地幔柱活动期。地震层析成象资料证实最后1.3 Ga绿岩的连续产出和保存,并且可能说明板块平稳地沉降到了下地幔中。     

地质学家探测加拿大西部克拉通

前寒武纪克拉通保存了陆地演化过程的重要线索。然而,目前对显生宙沉积物之下的广大克拉通地区尚未进行过科学探测。加拿大岩石圈探测工程艾伯塔基底断面项目(ABT)的地质学家们正在研究加拿大西部富含石油的沉积盆地(WCSB)的演化。他们通过多种技术手段来分析沉积盆地内的特征,并解释下部前寒武纪地壳和上地幔的成因。这项工作提供了北美克拉通重要的未知部分的新看法。地震波反射测量揭示了由古老侵蚀山带组成的年代为1.8Ga 以上的加拿大西部克拉通构造。同期进行的大地电磁研究得到了地幔电性结构图象,这种结构首次证实了地幔的结构与地壳变化相关,例如岩石圈地幔随俯冲作用发生的化学变化。穿越沉积盆地2000多公里的区域地震反射网络使我们可通过显生宙期间克拉通激活的古地震记录来研究加拿大500 Ma 的沉积历史。获得的结果可望对前寒武纪大陆构成、地幔岩石圈的发展以及大陆内部的演化有更好的了解。     

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。     

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。     

花岗岩侵位及其相关构造的述评

花岗质岩浆是在重力和水平构造活动的综合作用下侵位于上部地壳的。自然界侵入体具有与其上升和侵位的动力学历史密切相联的各种构造型式。为了系统解释所包含的侵位机制,就必须将自然界的构造型式与实验和数值模型进行对比。根据对自然界的、实验的、数值模型和理论方面的研究,我们得到了有关地壳内花岗质岩浆上升和最终定位问题的重要结论。本文将评述有关文献曾提到过的主要侵位机制,即穹窿作用、底辟作用、气球膨胀作用、岩浆顶蚀作用、破火山口陷落和岩脉扩展作用。岩脉扩展是岩浆从地壳深部和上地幔向上迁移的最有效的作用。根据现代岩脉扩展理论,在地壳深部也能发育使岩脉扩展和岩浆上升的张性断裂。在造山区,如果在岩浆侵位期间有区域变形作用同时活动,岩浆将通过狭窄的通道或容脉裂隙到达上部地壳,并呈不整合的上地壳深成岩体或气球膨胀深成体的形式聚积于最终的储存库内。     

从一个早太古代片麻岩杂岩体的剖析看格陵兰西南部3900～3600Ma的地壳演化

格陵兰西南部早太古代杂岩由含火山岩、沉积岩、辉长岩和超镁铁质岩石包体的花岗岩质阿米佐克片麻岩及多期英云闪长岩质-奥长岩质-花岗闪长岩质(简称TTG)岩套构成.据U-Pb锆石定年,该杂岩中产状和成分相近的岩石具有不同的年龄.其中阿米佐克片麻岩有3 870Ma、3 820～3 180Ma、3 760Ma、3 730Ma和3 700Ma;TTG为3 625Ma;花岗岩有3 660～3 650Ma和3 625Ma的年龄值;片麻岩中的包体属几个年龄范围相似的上壳岩石序列.这些结果表明,该杂岩体是随着TTG岩套的幕式加入和把不同年龄的岩石焊合在一起而发育的.一个可能的板块构造发展概要是:约3 700Ma以前,俯冲的镁铁质(洋)壳发生熔融,形成了由含镁铁质包体为主的TTG岩套组成的微陆块.在3 650Ma,微陆块之间的碰撞作用引起地壳增厚、高度变质和淡色花岗岩的侵位.到了3 625Ma,沿大于3 625Ma的大陆块边缘发生的俯冲作用,导致由TTG和花岗岩组成的新地壳增长,而大量花岗岩则侵位于大于3 625Ma的大陆块.     

上地幔中绿泥石的稳定性

在上地幔条件下有斜方辉石存在时,绿泥石的稳定性已用模拟相系MgO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O(MASH)进行了热力学研究.假定MASH相系中的所有矿物都是纯的,反应曲线的计算考虑了热容(C_p)、热膨胀(αV)和等温压缩(βV)等因素.如果假定△αV=△βV=0,那么上地幔中绿泥石的稳定性与压力有轻微的依赖关系,其上部稳定曲线分别位于800℃、2.9GPa,650℃、4.2GPa以及500℃、5.0GPa处.另一方面,如果假定△αV≠0、△βV≠0,那么绿泥石的稳定性与温度有较大的依赖关系,其稳定曲线分别位于800℃、3.9GPa和700℃、5.5GPa处.目前的计算结果表明,在地幔楔状体底部俯冲的含水橄榄岩中的绿泥石在3.0～3.5GPa压力下发生分解,因此,绿泥石中H_2O的释放,对于位于俯冲板块以上约110km的火山前锋之下岩浆的产生,可能起部分的控制作用.