辽东半岛早白垩世伸展构造组合、形成时代及区域构造内涵

辽东半岛地区广泛发育了多种不同类型的伸展构造,包括伸展断陷盆地（通远堡、本溪和丹东）、拆离断层（大营子）和变质核杂岩（辽南和万福）,它们具有宏观一致性但却表现出一定的差异.西部地区,结伴发育了两个共用同一下盘的变质核杂岩—辽南和万福变质核杂岩;中东部地区发育了大营子拆离断层系;东部地区广泛发育了多个伸展断陷盆地.对于伸展构造相关的同构造侵入岩与伸展断陷盆地火山岩的年代学分析揭示出伸展构造总体发育于135～106Ma之间,但是各个伸展构造发育时间有一定的差异.伸展构造具有运动学统一性、几何学上的不对称性和构造-岩浆共同活动性;它们在形成时间上具有差异性与跨越性,区域产状变化与切割深度的不一致性;伸展构造宏观上构成共轭组合,但单个伸展构造却具有不对称性.华北、东北、华南乃至蒙古和俄罗斯远东地区的早白垩世伸展构造与辽东半岛地区伸展构造的发育具有统一的组合规律,可以认为辽东半岛地区伸展构造的发育是东亚早白垩世伸展构造域的缩影.Izanagi板块与欧亚板块之间的交互作用以及东亚地区岩石圈结构调整、深部流体活动性和壳幔拆离作用是制约东亚地区早白垩世伸展构造发育的重要因素.     

辽东半岛晚中生代伸展构造——华北克拉通破坏的地壳响应

位于华北克拉通东部的辽东半岛记录了大量的晚中生代的伸展构造,其中包括：（1）具有氧化条件下沉积的陆相碎屑岩和溢流喷出的火山岩作为充填物质的半地堑盆地;（2）低角度拆离断层;（3）同构造花岗岩;（4）变质核杂岩.上述伸展构造在区域尺度上均具有NW-SE向的伸展方向.拆离断层具有NW-SE向的矿物拉伸线理和上部指向NW的剪切变形;同构造花岗岩的矿物拉伸线理也为NW-SE向,但表现为上部指向NW或SE的剪切变形.同位素年代学的测量结果指示了变形的时间在130～120Ma.这些伸展活动导致了同构造花岗岩和核部杂岩的快速隆升和折返.根据岩浆岩发育特征和辽东半岛伸展构造、岩浆作用的时空关系判断,华北克拉通破坏可分为侏罗纪地壳弱伸展和白垩纪强地壳伸展两个阶段.     

胶东东部鹊山变质核杂岩结构、演化及区域构造意义

自晚中生代以来,华北克拉通岩石圈在伸展机制下经历了剧烈的减薄,位于胶东东部华北克拉通南东缘的鹊山变质核杂岩是该时期地壳伸展的一个重要实例.鹊山变质核杂岩具有典型科迪勒拉变质核杂岩构造的三层结构:上盘由早白垩世上叠盆地及其古元古代基底组成,下盘为太古代深变质杂岩与中生代侵入体,上下盘之间被一条主拆离断层所分隔.一系列NNE走向的后期脆性断裂,使得变质核杂岩被肢解和改造.岩石学、几何学、运动学、宏观和显微构造以及石英c轴组构分析表明鹊山变质核杂岩经历了递进剥露过程,即在WNWESE区域伸展作用下,发育于中-下地壳,之后经过中-上地壳,最后到达地壳表层次.通过构造和年代学证据分析,限定鹊山变质核杂岩的剥露时代为135~113Ma.综合分析辽东半岛和胶东半岛这一时期发育的不同型式的伸展构造,厘定了胶-辽早白垩世伸展省,同时确定了该区域伸展作用开始于约135Ma,结束于105Ma,并将其划分为两个阶段.第一阶段伸展表现为中-下地壳强烈的流动,第二阶段为中-上地壳的伸展作用.结合区域构造背景,胶-辽早白垩世伸展省可以作为一个在东亚地区伸展作用下壳-幔拆离作用及其响应的典型案例.     

组构对花岗质岩石流变影响的实验研究

正华北克拉通减薄是近年来地学界的热点问题,拆离断层形成与地壳伸展减薄是华北克拉通岩石圈减薄的浅部响应,而拆离断层内岩石的流动及变形机制直接受控于岩石流变学状态。对于华北克拉通地壳流变研究,流变实验和天然样品流变分析多数集中在下地壳,对于与拆离断层对应的中上地壳流变实验研究比较少。目前为止,有关于地壳伸展和拆离断层形     

西太平洋板片俯冲与后撤引起华北东部地幔置换并导致陆内盆-山耦合

华北中生代构造-岩浆活动频繁,深部岩石圈地幔性质发生变化,即克拉通发生活化作用.活化作用大致可分为三个阶段:(1)晚古生代至早侏罗世(至~170Ma),(2)中侏罗世至早白垩世早期(160~140Ma),(3)早白垩世至新生代(~140Ma以来).其中后两个阶段与古太平洋板片俯冲及后撤导致华北东部深部的岩石圈地幔置换并引起陆内浅部的盆山耦合过程是本文讨论的重点.在第一阶段,古亚洲洋俯冲和关闭引起华北北缘经历弧后拉张、碰撞挤压及碰撞后伸展等构造-岩浆活动,而且造成陆块边缘完整性的机械破坏和地幔性质的化学改造,成为后续软流圈物质上涌的通道和岩浆活动的优先发生区;受华南陆块俯冲的影响,华北南缘也发生了类似的过程.在第二阶段,蒙古鄂霍次克洋闭合及古太平洋板片俯冲剪切,引起华北北缘的两次近S-N向的挤压作用(燕山运动的A、B幕),近E-W向分布的陆缘盆地被晚中生代岩体和NE-SW断裂肢解为零星分布的盆岭省,岩浆作用由东北角向西迁移进入地块内部,同时郯庐断裂的性质由左行走滑转换为正断层,华北由早期的近S-N向的压扭性背景进入NW-SE向的弧后拉张阶段.第三阶段是华北克拉通破坏和岩石圈地幔增生的关键时期,深部难熔的克拉通型地幔被饱满的大洋型地幔置换,实现岩石圈大幅度减薄后的小幅增生增厚过程;浅部的表现是岩浆作用持续向东南迁移,陆内岩石圈薄弱带优先发生伸展变形,包括在早白垩世(140~110Ma)中部带侏罗纪逆冲断层反转为正断层、郯庐断裂的持续拉张引起中地壳拆离和大渤海湾盆地的沉降;晚白垩世至今(110Ma~),中部山带发生断陷作用形成汾渭盆地和沁水盆地,大渤海盆地内部断陷形成盆-山相间的地貌特征,苏鲁造山带则发育莱阳盆地等.华北克拉通规模小并发育陆内薄弱带,是克拉通容易破坏的内因.具这种特性的克拉通容易受周边多个俯冲构造域和上涌软流圈物质的共同影响.晚中生代(~160Ma)以来,华北克拉通破坏主要表现为周边块体的俯冲导致软流圈物质上涌、岩石圈减薄和浅部地壳滑脱,岩石圈薄弱带处(如中部山带)出现褶皱和逆冲,实现伸展背景下的局部挤压;俯冲板块后撤(~140Ma)则使上涌的软流圈回落形成岩石圈并实现地幔小幅增生置换(~125Ma)与伸展背景下浅部地壳断陷和成盆过程.因此,西太平洋板片俯冲和后撤是引起华北东部深部岩石圈地幔置换并导致陆内浅部盆-山耦合的外在动力来源,表明华北克拉通破坏是地块内部与地块边缘、深部过程与浅部盆-山耦合响应的综合地质记录,我们认为这也是燕山运动的本质.     

华北东部中生代构造体制转折的关键时限

华北东部中生代构造体制发生了以挤压为主到以伸展为主的转变, 形成北北东向的盆岭格局, 岩石圈快速减薄, 岩浆作用活跃, 引发了爆发式成矿. 确定中生代构造体制转折的时限是理解构造转折机制的核心问题之一. 报道了多方面研究的最新成果. 重点对包括华北陆块南北缘、燕山、胶东等典型地区的构造分析确定了由挤压构造到伸展构造的峰期; 东部沉积盆地热史恢复结果判明华北东部中、新生代岩石圈厚度的变化和热体制的变更转换的时代; 盆地分析揭示了中生代-新生代时期华北东部盆地由挤压挠曲型到伸展断陷型的转变期; 通过火山岩喷发、与伸展构造有关的花岗岩类的形成, 克拉通内部和边缘的金矿爆发成矿期, 以及通过火山岩中的下地壳包体研究等限定了岩石圈减薄和壳幔置换的峰期. 以上研究结论一致, 即华北东部构造体制转折的峰期时限起于约150~140 Ma, 结束于约110~100 Ma, 峰值是120 Ma.     

华北克拉通早白垩世地壳变形规律与动力学

华北克拉通破坏峰期出现在早白垩世.综合分析这期间的地壳变形规律是揭示其破坏过程与动力学的重要途径.华北克拉通破坏峰期发生了强烈的伸展活动,代表性的地壳变形产物为变质核杂岩、伸展穹窿与裂谷盆地.变质核杂岩集中在克拉通的南、北边缘,是强烈伸展与岩浆活动共同作用下的产物,在诸多方面有别于经典的造山带核杂岩.在相对较弱的伸展与隆升状况下,变质核杂岩被伸展穹窿所取代.这期间的裂谷盆地呈面状分布于克拉通东部,皆为中、小型盆地,有别于西部稳定背景下的大型拗陷型盆地.在渤海湾以北,东部的裂谷盆地具有主动裂谷特征,而以南则呈现为被动裂谷性质.破坏峰期所发育的各类伸展构造一致指示NW-SE向拉张的应力状态,在空间上十分稳定,反映了板缘驱动的应力场特征.破坏峰期的伸展构造分布指示了宽达1800 km的弧后伸展区,与平板块俯冲之后的板片后撤背景相吻合.而峰期伸展与火山活动起始时间的空间变化规律也支持平板块俯冲后的板片后撤驱动模式.地壳变形演化表明,华北克拉通峰期破坏发生在早白垩世初燕山运动B幕挤压事件(平板俯冲结果)之后,又因晚白垩世初C幕挤压事件的出现而结束.     

华北克拉通破坏的时间、范围与机制

华北是全球古老克拉通遭受破坏最明显和最典型的地区.自国家自然科学基金委员会设立＂华北克拉通破坏＂研究计划以来,通过不同学科间的有效交叉融合,围绕该克拉通破坏的时间、范围和机制等重要科学问题,进行了大量的工作,并取得了诸多新认识太行山东西两侧地壳与岩石圈厚度空间变化以及地球化学属性的异同显示,华北克拉通破坏主要集中在东部,而西部主要表现为克拉通的改造.克拉通化之后的沉积建造、岩浆活动和构造变形等特征表明,克拉通破坏发生在中生代,其峰期为125Ma左右.通过对比发现,岩石圈减薄在全球其他克拉通中也多有发生,但大多并不伴随克拉通的破坏;只有当受到大洋板块俯冲作用的强烈影响时,克拉通破坏才有可能发生.具体到华北地区,在早白垩世全球地幔整体升温背景下,太平洋板块的俯冲使华北克拉通东部地幔对流系统失稳,导致了华北克拉通东部破坏;岩石圈拆沉或热-化学/机械侵蚀是地幔对流失稳所产生的不同表现形式.     

燕山地区承德盆地下白垩统磁性地层学研究 及其对华北克拉通破坏的制约

华北克拉通破坏的重要标志是岩石圈减薄、地幔性质转变以及伸展构造活动.长期以来这一重大地质事件发生的时代备受关注,目前已有大量地质、地球物理和地球化学研究结果,但对于华北克拉通破坏的准确时代,尚存争议.本文试图从地磁学的角度为华北克拉通破坏时代提供可靠约束.选取位于华北克拉通北缘的燕山造山带中段-承德盆地作为研究对象.磁性地层学研究结果表明研究剖面记录了三个磁极性段:下部正极性段(N2)、中部负极性段(R1)和上部正极性段(N1),与2004年地磁极性年表对比并结合129～128 Ma的火山岩同位素年龄(与B. Schoene 私人通信),认为剖面下部正极性段(N2)对应于M3n,负极性段(R1)对应于M1r,上部正极性段(N1)对应于M1n,由此得出承德盆地袁家庄剖面沉积作用起始年龄约为128 Ma.作为华北克拉通重要断陷盆地之一,承德盆地的沉积年龄可以为华北克拉通破坏时代提供有力约束.岩石磁学研究结果表明,研究剖面火山岩的剩磁载体十分复杂,可能与伴随华北克拉通破坏峰期出现的地壳变形、岩浆活动、地幔上涌、下地壳重熔等深部动力过程密切相关.综合分析结果表明,华北克拉通破坏的峰期为128～125 Ma.     

数值模拟华北克拉通岩石圈减薄的一种可能机制 ——下地壳榴辉岩重力失稳引起的拆沉

通过数值模拟研究,论证了中生代华北拉通岩石圈受挤压,下地壳玄武岩相变为密度较大的榴辉岩,榴辉岩重力失稳能够引起下地壳的拆沉,造成岩石圈的大规模减薄的可能性.通过对比不同规模的榴辉岩减薄方式发现,当榴辉岩规模较大时可能发生双管道拆沉,而规模小时发生单管道拆沉.计算结果表明当榴辉岩的水平尺度为100 km, 200 km, 300 km时,岩石圈拆沉减薄后厚度分别可达92 km,105 km,136 km.对比中生代华北克拉通岩石圈热侵蚀减薄和拆沉减薄机制,从力学机制上都能造成岩石圈减薄,但它们的结果对应着不同的地表地质特征.热对流减薄,中心区域变热变薄,中心区域是一个伸展区域,发展一个大的变质核杂岩区,岩浆的发展时序是从中心向两侧对称分布,并且向两侧减弱拆沉减薄结果中,中心区域受到挤压加厚,反而变冷.在中心区域的两侧发生两个减薄伸展区域,可能对应两个变质核杂岩区域,岩浆的发展时序是从两侧向中心减弱发展.     

伸展构造与华北克拉通破坏——花岗岩磁组构和变质核杂岩的构造分析

中生代以来,华北克拉通岩石圈发生大规模减薄,岩石圈地幔的物理、化学性质发生显著改变,这一过程通常被称为华北克拉通破坏.目前在华北克拉通东部大规模发育的岩浆岩是岩石圈深部减薄过程在浅部的重要响应,也是克拉通破坏在浅部的直接表现.岩体侵位机制和侵位过程与大地构造背景密切相关,并记录同期区域大地构造信息. 15年来,通过对华北克拉通东部不同岩浆发育阶段(晚三叠世、早侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期及早白垩世晚期) 22个花岗岩体开展磁化率各向异性(AMS)的研究,反演岩体的就位过程;结合早白垩世早期广泛发育的变质核杂岩,探讨岩体侵位的构造背景,进一步约束华北克拉通在不同阶段的构造背景及其与克拉通破坏的相关性.其中,晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体均具有一致的N(E)-S(W)向的磁线理,早白垩世早期岩体和变质核杂岩以NW-SE向(磁)线理为主,早白垩世晚期岩体的磁线理则比较分散.结合区域构造,我们推断晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体侵位受区域N(E)-S(W)向弱伸展构造体系的控制,早白垩世早期岩体侵位则受区域NW-SE向伸展构造体系的控制,而早白垩世晚期岩体就位与先期浅表弱伸展已经产生空间相关.总而言之,华北克拉通中生代伸展构造经历了从N(E)-S(W)向NW-SE的转变,并体现出阶段性由弱渐强的表现.上述伸展构造发育方向的转变可能代表蒙古-鄂霍茨克带和古太平洋板块与欧亚大陆东部相互作用过程.     

排山楼金矿韧性剪切带演化过程

野外地质调查、室内显微构造及石英EBSD组构分析等综合研究表明,排山楼金矿区发育了三期韧性剪切活动,并先后形成了东西向、北东向延伸的韧性剪切带.前者主要表现为右行压扭活动,后者切割了前者,先后经历了左行压扭、左行走滑-伸展等多期构造活动.东西向韧性剪切带中发育大量多晶石英条带与云母的显微构造分层现象,形成于较深的地壳层次及中高温的环境下,石英结晶学优选(CPO)表明石英以柱面a、柱面c滑移为主,该剪切带可能形成于印支期,是蒙古带与华北太古宇克拉通沿索伦-林西缝合带拼合作用在排山楼地区的一种构造表现.北东向韧性剪切带早期的韧性剪切活动可能发生于~160 Ma,是燕山运动早期活动的结果,该期韧性剪切形成于中低温环境及中浅层地壳层次,显微构造以多晶石英集合体和石英的亚颗粒旋转为代表,石英以菱面a滑移为主.晚期的韧性剪切以韧性变形为主,叠加了后期脆性变形,主要表现为低温变形的左行走滑-拆离伸展,发育石英低温颗粒边界迁移、膨凸重结晶和方解石机械双晶,形成于地壳较浅层次,可能与130~120 Ma期间华北克拉通岩石圈大规模减薄与破坏作用有关,该期韧性剪切与拆离伸展运动可能直接导致了排山楼金矿的形成.     

五莲拆离断层带的结构、应变及运动学涡度特征

五莲拆离断层带发育于胶东半岛,作为五莲变质核杂岩的重要构造单元,分隔了作为下盘的苏鲁造山带超高压变质岩与上盘的早白垩世诸城盆地与盆地基底.断层带走向由南向北总体由NNE转为NE向,倾向W或WNW,平面上具有"波瓦状"延伸特征,主要由断层角砾岩、糜棱岩组成,向下过渡为糜棱岩化片麻岩.拆离断层带总体具有上盘向W或WNW向伸展运动.调和平均值法计算获得断层带中弗林指数K取值范围0.98～2.0,平均值约为1.35.极摩尔圆法、伸展褶劈理法、Rs/θ法、石英光轴法等多种方法获得糜棱岩、初糜棱岩的平均运动学涡度值分别为0.64～0.97、0.76～0.93、0.6～0.92、0.63～0.98,均值分别为0.83、0.80、0.78和0.86;应变测量与运动学涡度估算的结果共同说明五莲拆离断层带是在伸展拉伸条件下形成的一般型韧性剪切带.运动学轨迹显示,从NW向SE方向运动学涡度值总体存在递减的趋势,在剪切带的中上部,简单剪切作用更为明显,表现为较高的涡度值(涡度值>0.75,最大可达0.98)、低的减薄率和较低的K值;向下盘方向,纯剪切应变的成份明显增加,表现为较低的涡度值(涡度值<0.70,最小可达0.64)、相对高的减薄率和较高的K值.结合大地构造背景,五莲拆离断层带的形成与演化是华北克拉通岩石圈减薄与破坏作用在其东部边缘的一种反映.五莲断层带可以被厘定为形成于地壳伸展环境的减薄型一般剪切带,是地壳伸展引起断层带简单剪切、下盘快速抬升及岩浆上涌引起垂向施加在断层带的纯剪切联合作用的结果.     

辽东半岛晚侏罗-早白垩世挤压-伸展构造转折及金成矿意义

由于缺少沉积、岩浆和变质作用记录,挤压构造向伸展构造的转折过程是研究的盲点和难点.东部华北克拉通东缘的辽东半岛,在经历早中侏罗世褶皱-逆冲挤压构造作用后,至早白垩世转变为区域性的伸展构造.其间晚侏罗世-早白垩世早期至少有约13Myr构造活动性较弱,理解程度较低,是区域构造演化与构造动力学分析的盲点.本文选取辽东半岛北部通远堡-爱阳地区进行了详细的构造调查与解析,识别出一系列小规模SN向逆冲-左行走滑为主、NW向右行逆冲-走滑为辅的断层和相关褶皱.根据断层及其擦痕线理与构造运动学关系分析,恢复的构造应力场以走滑机制为主,最大主压应力场为NW-SE向.区域上这些近SN向逆冲-走滑断层组合表现为右列排列,控制了断层桥区的局部挤压抬升和剥蚀,切割分解并在相邻岩桥之间保存了早中侏罗世大型火山-沉积的残留盆地,在随后的演化中,在通远堡、方家隈子等上覆形成早白垩世小型火山-沉积盆地.通过对盆地性质和形成时间的分析,结合区域岩浆作用年代综合分析,辽东半岛的构造转折开始于156～153Ma,结束于约140～139Ma.我们提出上述逆冲-走滑断层组合是晚侏罗世-早白垩世早期郯庐断裂带持续左行走滑和沿渤海湾地区向北扩展过程中形成的R-R′破裂组合,是古太平洋板块俯冲方向由向NW转向NNW的过程中,构造应力场逐渐减弱导致,从而提出了挤压构造向伸展构造转折的构造模式,并认为这个过程可能为金元素活化和含金流体开始迁移提供有利条件,从而开启了新一次金成矿富集过程.     

用接收函数方法研究华北克拉通中部造山带及其邻域地壳方位各向异性

华北克拉通是中国东部的重要组成部分,近年来众多研究结果表明,华北克拉通东部在中生代以来发生了明显的岩石圈减薄和破坏.深部岩石圈破坏过程必然伴随地壳构造变形.因此,详细的地壳变形信息可为认识华北克拉通东部的破坏过程和方式提供基本观测依据.文章采用远震接收函数集约束地壳方位各向异性结构的方法,对华北克拉通198个流动地震台站的莫霍面Ps转换波进行谐波分析,获得了其中23个台站下方稳定可靠的地壳平均方位各向异性结构信息,并进一步分析判断了这些台站所在的渤海湾盆地边缘、阴山-燕山造山带及太行山地区的地壳变形特征.研究结果显示,华北克拉通中部造山带邻域台站下方地壳的S波快慢波分裂时间从0.05到0.68s不等,平均值为0.23s,说明在研究区域存在明显的地壳方位各向异性.分析认为,华北克拉通破坏峰期中国东部强烈的NW-SE向伸展变形事件对该区域地壳方位各向异性的贡献很大.除此以外,渤海湾盆地边缘台站下方近E-W向的快波方向,说明该区域可能还受到ENE-WSW方向的现今地壳最大水平主压应力场的作用;阴山-燕山构造带附近地壳各向异性特征还受到侏罗纪到早白垩世多期主要为N-S向的缩短变形运动的影响;太行山地区的台站分裂时间较大,快波方向呈现一致的NW-SE向,与远震SKS波分裂方法得到的快波方向的一致性较好,推测该区域地壳变形可能主要与晚中生代到新生代以来的岩石圈改造和上地幔物质底侵有关.     

胶东地区晚中生代伸展构造与金成矿:短周期密集台阵背景噪声成像的启示

晚中生代以来,华北克拉通东部经历了以岩石圈减薄作用为主要特征的大规模岩石圈破坏.在此背景下,位于华北克拉通东部的胶东地区形成了大规模的伸展构造、广泛发育的花岗岩类侵入体和巨量的金矿化.为揭示胶东地区控矿构造在上地壳层次的发育特征及其与金成矿之间的联系,本文基于跨胶东半岛的NWW-SEE向短周期密集地震台阵剖面,开展了背景噪声成像研究,获得了胶东地区8km以浅的上地壳S波速度结构,其主要特征为:(1)胶东地区沉积层较薄,基底平均深度为1～2km左右;(2)垂向速度梯度显示胶西北基底/浅层高速间断面错断特征显著,与主要拆离断层对应关系良好,且相对速度扰动显示沿主要拆离断层发育SE倾向的条带状低速异常;(3)牟乳成矿带下方S波速度具有横向分块特征,与五莲—烟台等控矿断裂的陡倾特征吻合,且东部苏鲁造山带上地壳平均速度较胶西北地区明显偏高.综合本文成像结果及已有地质、地球物理资料,我们认为胶西北成矿带的控矿构造深部以大规模拆离断层为主要特征,而东部牟乳成矿带则以高角度的脆性(走滑)断裂为主,故控矿断裂构造的差异可能是胶东成矿区域性差异的主要控制因素.     

中国东部大地幔楔形成时代和华北克拉通岩石圈减薄新机制——深部再循环碳的地球动力学效应

地震P波速度成像显示,西太平洋俯冲板片滞留在地幔过渡带,在中国东部形成"大地幔楔"结构.中国东部大陆玄武岩的Mg同位素调查揭示了该俯冲滞留板片携带大量碳酸盐交代地幔过渡带上覆的对流地幔,形成了碳酸盐化橄榄岩,它是中国东部晚白垩世和新生代大陆强碱性玄武岩的源岩.该玄武岩的Mg-Sr同位素组成与年龄关系显示自106Ma以来,该地幔源区的碳酸盐种属为菱镁矿+少量白云石,发生初熔的深度为300~360km.因此,该地幔源区的碳酸盐化交代作用应发生在大于360km的深度,即在106Ma以前俯冲板片已经开始滞留地幔过渡带,形成了大地幔楔结构.这一时代支持大地幔楔的俯冲板片后撤形成机制.根据高温高压实验结果,碳酸盐化橄榄岩熔融产生的含碳酸盐硅酸盐熔体在到达至华北克拉通初步减薄的岩石圈底部(180~120km)时仍可以有高达25~18wt%的CO_2含量,其SiO_2和含量及类似于强碱性的霞石岩和碧玄岩,并具有较高的εNd值(2~6).该熔体向上渗透并交代底部岩石圈地幔可形成碳酸盐化橄榄岩.由于克拉通地热增温线与碳酸盐化橄榄岩固相线相交于130km深度,则华北克拉通岩石圈底部的碳酸盐橄榄岩将发生部分熔融导致其物理性质类似软流圈且较容易被对流上地幔置换.其新生成的碳酸盐-硅酸盐熔体又可以向上渗透交代上覆的岩石圈地幔.如此重复这一碳酸盐化交代-熔融过程,可以使岩石圈减薄,而碳酸盐-硅酸盐熔体也转变呈较富硅和具有较低εNd值(低至-2)的碱性玄武岩.随着华北克拉通岩石圈的减薄,其地热增温线逐步向大洋岩石圈靠近,岩石圈碳酸盐化橄榄岩的初熔深度可小于130km和逐步接近70km.因此,富碳酸盐熔体与岩石圈相互作用是华北克拉通岩石圈减薄过程在晚白垩世和新生代的一种可能机制.据中国东部低玄武岩的年龄统计,106~25Ma区间岩石圈的碳酸盐化交代-熔融引发的减薄过程仅零星存在,而在25Ma以后才大规模发生.因此,华北克拉通岩石圈的减薄可能存在两个峰期:与克拉通破坏峰期(135~115Ma)同时发生的岩石圈减薄,和25Ma以后由富碳酸盐硅酸盐熔体与岩石圈相互作用引发的岩石圈进一步减薄,它使得华北克拉通东部岩石圈减薄至现今的约70km左右.     

大别地块超高压变质期后伸展变形及超高压变质岩石折返过程

详细构造分析证明 ,现今观察到的大别地块内部超高压变质地体的区域构造样式 ,主要是在印支期 ( 2 40～ 2 1 0Ma)扬子与中 朝克拉通陆 陆碰撞及超高压变质作用期后形成的 ,具有变质核杂岩和多层伸展拆离带的组合格局 .通过鉴别挤压和伸展组构可知 ,超高压变质岩石由地幔深处折返和剥露于地表 ,至少经历过 3个不同的减压退变及构造变形阶段 ,其中 ,角闪岩相条件下的中下地壳近水平的伸展流动是一个重要的折返动力学过程 ,而且可能受到增厚的岩石圈地幔的拆沉及岩浆底侵作用的驱动 .     

燕山-太行山北段中生代收缩变形与华北克拉通破坏

燕山-太行山中生代收缩构造变形主要表现为基底卷入的逆冲构造、基底为核的大型纵弯褶皱构造,以及韧性逆冲推覆构造.构造形迹展布方向主要有近WE,NWW和NE-NNE向.在总体构造线呈NNE向展布的太行山构造带和辽西燕山东段,均发现有近WE向和NWW向收缩构造变形.收缩变形发生在二叠纪晚期、三叠纪、侏罗纪及早白垩世.它们的发生已经使克拉通遭受破坏.燕山中部近NS向构造剖面复原表明,在135Ma之前的构造变形缩短率约为38%.华北东部晚古生代和早中生代岩相古地理研究显示,收缩变形前的地壳厚度约为35km.如果将上述地质历史时期韧性剪切收缩变形反映的变形深度（20～25km）作为卷入收缩变形的地壳厚度,并假定水平缩短变形量由垂向地壳加厚所调节,则在南北向缩短变形之后地壳厚度可达47～50km,已经接近拆沉构造模型下地壳榴辉岩化所需的地壳厚度.同时,加厚地壳均衡抬升产生的重力势能差,与地壳加厚期间持续不断的岩浆活动导致的岩石圈强度弱化,为在区域构造应力状态不发生改变的情形下产生中浅部地壳的伸展垮塌创造了充分条件.因此,燕山太行山中生代收缩构造变形,一方面直接导致了克拉通岩石圈浅层稳定状况的破坏,另一方面为在深部可能发生的拆沉作用和在浅部产生强烈伸展变形创造了有利条件.拆沉作用和伸展变形可能同是早期收缩变形导致地壳强烈加厚的结果.伸展变形既可以与拆沉作用相伴发生,也可以单独出现,不宜将浅层伸展变形作为深部拆沉作用曾经发生的直接证据.     

大盛群中的震积岩:郯庐断裂带强构造与地震活动新证据

首次从郯庐断裂带马站和郯城断陷盆地的下白垩统大盛群中识别出了80多层震积岩.它们所记录的地震事件发生在早白垩世约110~100 Ma,当时该断裂带正发生拉张-伸展且间有挤压-走滑的强构造活动,引发了一系列5~8.5级的强地震事件.地震触动大盛群洪积-湖泊相饱和-半固结的沉积物发生液化、触变、坠落、断裂、裂开、充填及褶曲等层内同沉积变形,从而形成了各种各样的震积岩,包括液化砂墙、液化砂脉、液化角砾岩、液化均一层、负载构造、火焰构造、球-枕构造、布丁构造、底辟构造、震裂缝充填构造、巨型砾岩楔及同沉积断层等.显然,这些震积岩是郯庐断裂带早白垩世强构造与地震活动的新证据;由它们记录的一系列强烈地震事件也是对当时华北克拉通破坏的同步响应.