关于发展洋板块地质学的思考

为揭示造山带物质组成和结构构造,发展洋板块地质学,阐明大陆形成演化过程和动力来源,应用板块构造理论和地质学方法,对造山带俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究,寻找俯冲带岛弧前弧火成岩组合;研究洋板块初始俯冲过程中,从前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩,再到弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩的岩浆作用分阶段递进演变历史,以揭示洋盆向大陆转化的原始弧性质和前弧火成岩组合及洋陆转换过程,为建立和发展洋板块地质学奠定科学基础.     

IBM型洋内弧的形成机制:以祁秦增生杂岩带为例

岛弧的形成和演化对于理解板块构造和大陆生长有重要意义.祁连山-西秦岭一带发育两条不同类型的弧岩浆岩带,其北侧为北祁连增生杂岩带,由蛇绿岩、高压变质岩和大陆型弧岩浆岩带组成,形成时代为520~440 Ma.岩浆岩以中酸性火山岩-侵入岩为主,部分地区发育典型双峰式火山岩.南侧为祁秦增生杂岩带,由寒武纪蛇绿岩（525~490 Ma）和奥陶纪IBM型洋内弧岩浆岩（470~440 Ma）组成,蛇绿岩以拉脊山-永靖洋底高原型蛇绿岩为代表,蛇绿岩的上部熔岩部分由夏威夷型苦橄岩、板内碱性玄武岩和板内拉斑玄武岩组成,为大洋板块内部地幔柱活动产物.洋内弧岩浆岩以高镁玄武岩、玄武安山岩、高铝安山岩、玻安岩为主,局部发育赞岐岩.祁秦增生杂岩带的蛇绿岩和弧火山岩组合很好地说明洋底高原与海沟碰撞和俯冲带阻塞是造成俯冲带起始和新的洋内弧形成和发展主要因素.      

鲁西泰山岩群变质玄武岩地球化学特征及地质意义

绿岩带记录了早期地球岩浆活动和表生环境的丰富信息,是揭示地质演化历史和规律的重要研究对象。鲁西地区的泰山岩群具有典型的绿岩带组合,其中雁翎关和柳杭岩组的变质玄武岩是新太古代火山岩系的代表,广泛分布于鲁西中部地区,对还原鲁西新太古代的地质演化过程具有重要意义。在七星台地区雁翎关岩组变质玄武岩中存在变安山岩夹层,对其进行锆石SHRIMP U-Pb定年,11颗岩浆锆石的207Pb/206Pb加权平均年龄为2744±12Ma(MSWD=1.6),表明区域内雁翎关岩组的变质玄武岩系形成于~2.7Ga。地球化学研究显示七星台地区泰山岩群雁翎关岩组的变玄武岩主体属于亚碱性高铁拉斑玄武岩系,它们的Si O2含量为48.2%~51.6%,Mg O介于3.22%~7.66%之间,Ti O2含量为0.63%~1.78%,主量元素Si O2、Ti O2、Al2O3和Fe O与Mg O都没有明显的协变关系。球粒陨石标准化稀土配分模式有两类,多数以轻稀土弱富集为特征,稀土总量为47.5×10-6~143.8×10-6,少数样品的轻稀土弱亏损,配分模式与N-MORB接近。七星台地区雁翎关岩组变玄武岩的主、微量元素组成和演化趋势与区域内柳杭岩组中低Ti和高Ti变质玄武岩都有差别。在Nb/Th与Nb/La、(La/Sm)CN和Ti/Ti*的协变关系图解中,雁翎关岩组一部分样品与现代和一些新太古代岛弧玄武岩的成份类似,另一部分具有接近原始地幔的Nb/Th、(La/Sm)CN和Ti/Ti*比值。这些地球化学特征暗示泰山岩群的雁翎关岩组很可能与北美、西澳和印度等新太古代早期形成的绿岩带火山岩系类似,由科马提岩-拉斑玄武岩和拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩及安山岩两类火山岩组合复合而成,鲁西在新太古代早期的演化历史比目前的认识更加复杂。     

华北克拉通中东部新太古代晚期变质火山岩及动力学体制

热状态和壳幔岩浆作用是理解早期地壳形成演化动力学机制的关键。华北克拉通是世界范围内为数不多的保存有大量新太古代晚期(约26~25亿年)变质火山岩记录的克拉通之一,对揭示全球新太古代晚期壳-幔动力学演化过程具有重要的指示意义。在我们研究组近期关于华北克拉通中东部中新太古代热状态和地壳厚度研究基础上,本文收集并整理了726个华北克拉通中东部(包括中部带)新太古代晚期变质火山岩样品的有效地球化学资料。按照现代通用岩石地球化学标准来分类,这些样品主要包括超铁镁质岩石(其中含苦橄岩、苦橄质玄武岩和科马提岩,~7%)、稀土未分异型玄武岩(~14%)、稀土分异型玄武岩(~27%)、玻安岩(~4%)、高镁安山岩(~12%)、低镁安山岩(~26%)和英安岩-流纹岩(~10%)。然而不同区块之间火山岩岩石组合及其量比存在较大差异,其中吉林南部和赞皇等地区以大量稀土分异型玄武岩、高镁和低镁安山岩为主,含有少量的长英质火山岩;胶东、登封和阜新等地区以稀土未分异和稀土分异型玄武岩占有绝对优势,存在少量安山岩和长英质火山岩;冀北、冀东北部、冀东南部(迁安-滦县)、五台-云中山、辽北、辽南和鲁西等地区岩石组合比较复杂,最突出的特点是出现不同比例的玻安岩,组合有稀土未分异和大量稀土分异型玄武岩、高镁和低镁安山岩,出现少量超铁镁质岩石和长英质火山岩。岩石成因研究揭示稀土未分异型和分异型玄武岩、高镁安山岩和玻安岩主要形成于俯冲板片流体、熔体和沉积物熔体交代地幔的部分熔融,而低镁安山岩、英安岩和其它长英质火山岩则大都经历了上述俯冲相关初始岩浆的结晶分异或地壳物质熔融和地壳混染等过程。新太古代晚期胶东地区表现为相对较薄的地壳厚度和较高的地热梯度(18℃/km),而冀东地区表现为厚的地壳厚度和低的地热梯度(最低8.7℃/km),满足现代俯冲地热梯度需求,其它区域的地温梯度介于热俯冲和现代冷俯冲之间。综合以上资料,我们认为新太古代晚期板块构造体制已经是最主要的壳-幔动力学体制,地幔柱构造体制和板块构造-地幔柱联合作用体制可能仍然在局部地区存在,但其作用范围和强度已经明显减小。因此,随着地幔温度的下降,中太古代到新太古代晚期地幔柱和板片俯冲的转化可能是相互关联、此消彼长的动力学过程,而不是一个突变过程。     

滇西洋拉矿区火山岩构造—岩浆类型

羊拉矿区的火山岩形成于石炭纪金沙江裂谷洋盆中段,其构造－岩浆类型有３：早石炭世羊拉岩组的富集型洋中脊拉斑玄武岩;晚石炭世里农岩组的洋岛钙碱性安山岩和洋岛碱性率武岩。各种构造－岩浆类型的形成均与地幔热性相关。     

大别山北部斜长角闪岩类的地球化学特征及形成构造背影

大别山北部变质镁铁－超镁铁质岩带中斜长角闪岩类的常量,微量稀土元素地球化学特征均表明,它们可划分为二类：Ⅰ类为洋岛型拉斑玄武岩;Ⅱ类为岛弧型玄武岩且其中大多数属钙碱性玄武质安山岩和少数属拉斑玄武岩。     

南澜沧江带北段上二叠统陆缘弧火山岩的厘定

从岩石组合、岩相学特征、岩石化学、稀土元素、微量元素、大地构造环境等诸多方面分析云县-临沧花岗岩东侧的小定西、崴里等地分布的上二叠统P2火山岩具有陆缘弧火山岩特征。火山岩组合以玄武岩-安山岩-英安岩为主,极少量的粗安岩-粗面岩;火山岩系列以钙碱性系列为主,拉斑系列及碱性系列较少;火山岩的化学成分以A l2O3低T iO2为特征,K2O含量显示极强的极性;稀土模式为轻稀土富集右倾斜型;微量元素大阳离子元素富集,亏损T i,C r和部分亏损P,N b;岩石化学投图绝大部分落在岛弧火山岩区,与南澜沧江带南段及北澜沧江带陆缘弧火岩投点相一致。厘定了南澜沧江带北段上二叠统P2陆缘弧火山岩的存在。该陆缘弧火岩带与昌宁-孟连带的洋脊/洋岛型火山岩、蛇绿岩构成了成对分布的洋脊火山岩、蛇绿岩-弧岩浆岩带,指示澜沧江洋壳向东俯冲。该成果对探讨澜沧江带古特提斯的演化具有极重要的作用。     

泰国北部清莱-南邦带弧火山岩特征研究

从岩相学特征、岩石组合、岩石化学、稀土元素、微量元素、大地构造环境等诸多方面分析清迈带洋脊/洋岛玄武岩的东侧分布的晚二叠世—早三叠世(P2—T1)火山岩认为其具有陆缘弧火山岩特征。火山岩组合为玄武安山岩-安山岩-流纹岩;火山岩系列以钙碱性系列为主,拉斑系列次之;火山岩的化学成分以高Al2O3为特征,稀土模式为轻稀土富集右倾斜型;微量元素大阳离子元素富集,普遍富U,Th亏损Ti,Cr和P;岩石化学投点均落在岛弧火山岩区,与中国澜沧江带陆缘弧火山岩投点相一致。该陆缘弧火山岩带与清迈带的洋脊/洋岛型火山岩构成了成对分布的洋脊火山岩-弧岩浆岩带,指示清迈带洋壳向东俯冲。     

三叠纪西秦岭西北部洋俯冲的记录:来自镁安山岩/高镁安山岩的证据

三叠纪以来,西秦岭地区构造-岩浆活动极为强烈,中酸性侵入岩呈北西向弧状分布,前人做了大量卓有成效的工作,但对出露较少的火山岩鲜有研究。本次工作选取青海省同仁县麦秀和甘肃省夏河县甘加、德乌鲁3个地区的安山岩,从岩石学、岩石地球化学、年代学等进行分析。结果显示安山岩均属于钙碱性系列,具有富钾火山岩的特征。其中,麦秀安山岩中既有高镁安山岩,也有镁安山岩,而甘加与德乌鲁安山岩属于镁安山岩,为洋壳俯冲作用形成的两种典型火山岩类型。西秦岭地区安山岩形成时间东早西晚,由西向东安山岩基性程度降低,K_2O、Na_2O、∑REE等含量增高,MF、FL、DI、La/Sm等值变大,SI、Mg~#等值降低,并且呈明显的线性特征,构成同仁—合作镁安山岩(镁闪长岩)岩浆弧组合,和北部隆务峡蛇绿岩带一起,组成岩性分布极性,从而判断出西秦岭西北部在三叠纪存在隆务峡蛇绿岩代表的洋壳板块向南俯冲作用。     

东天山中段不同构造环境火山岩地球化学特征

东天山中段分布有阿齐山岛弧区（Ⅱ＿２）安山岩类和海沟区（Ⅱ＿１）混杂岩带玄武岩类火山岩，不同构造环境形成的火山岩各自具有与其环境相对应的地球化学特征。在常量元素、微量元素及稀土元素特征方面，它们可与世界上典型构造环境区形成的火山岩相对比。从地球化学特征发现，Ⅱ＿２区火山岩主要与早石炭世吐鲁番洋壳向塔里木陆壳俯冲有关，形成了Ⅱ＿２区钙碱性安山质火山岩。Ⅱ＿１区混杂岩带内呈洋壳残片产出的玄武岩类与吐鲁番洋盆的扩张有成因联系，岩石属于大洋拉斑玄武岩类。     

华北克拉通阜平杂岩新太古代-古元古代多期地质事件及其构造性质

本文收集了阜平杂岩新太古代早期-古元古代晚期基底岩石的岩石地球化学、锆石U-Pb年代学、同位素地球化学和变质作用资料，以期对阜平杂岩早寒武纪演化历史进行初步总结.阜平新太古代早期~2.7 Ga片麻岩原岩为英云闪长岩，具有TTG质片麻岩的地球化学特征；其锆石ε_Hf（t）具有较高的正值（+5.44~+7.50），单阶段模式年龄为2 745~2 824 Ma，表明新太古代早期为阜平杂岩强烈的地壳生长时期.新太古代晚期片麻岩的时代集中于2 543~2 484 Ma，主要岩石类型为英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩（TTG），同时区域内还存在二长花岗岩.TTG质片麻岩的ε_Nd（t）值为-1.64~+0.96，单阶段模式年龄为2.76~3.04 Ga；锆石ε_Hf（t）值为-1.9~+7.91，单阶段和两阶段模式年龄分别为2 546~2 888 Ma和2 548~3 119 Ma.这些TTG岩石主要为新太古代早期岩石的部分熔融，并有少量中太古代地壳物质参与.近于同期具有岛弧性质的辉长岩和变质作用暗示阜平杂岩新太古代晚期可能经历了俯冲和弧-陆或陆-陆碰撞.古元古代中期（2.1~2.0 Ga）阜平地区花岗质岩浆活动强烈.该阶段花岗岩具有A型花岗岩特征，与同期的火山-沉积岩系形成于华北克拉通古元古代中期伸展的陆内裂谷环境中.阜平杂岩中基性麻粒岩包体记录的变质作用时代为1.89~1.85 Ga，并具有顺时针演化的P-T轨迹，其代表了古元古代晚期裂谷闭合的陆内造山过程，表明华北最终克拉通化.      

华北陆块基底构造格局及早期大陆克拉通化过程

依据区域构造分析及同位素年代娄数据库,华北克拉通普质基底主要可以区划为以处构造单元：１）鄂尔多斯陆块新太古代被动边缘沉积;２）恒山－－承德太古代末期构造带;３）太古代末期五台－－登封岛弧带杂岩及构造缝合带;４）鲁西－－冀东－辽吉新太古代活动大陆边缘岩浆杂岩带;５）胶辽陆块;６）冀北－－固阳古元代初造山带及内蒙－＝东再造麻粒岩要带;７）吕梁－－中条古元古代裂谷带;８）辽南古元古代裂谷带。华北克拉通早     

鲁西峄山岩体的形成时代——锆石SHRIMPU—Pb定年的证据

峄山岩体主要岩性为片麻状花岗闪长岩及斑状片麻状花岗闪长岩,根据新测的锆石SHRIMPU—Pb年龄结果,片麻状花岗闪长岩为（2526±10）Ma,斑状片麻状花岗闪长岩为（2514±18）Ma,其形成时代确定为新太古代晚期。该岩套出露于鲁西新太古代早期泰山岩群和英云闪长质片麻岩、条带状英云闪长质片麻岩组成的古陆核的西南部,是地幔岩浆侵入混入地壳物质形成的。     

东秦岭二郎坪弧后盆地双向式俯冲特征

二郎坪弧后盆地是北秦岭早生古代活动大陆边缘沟－弧－盆系统的重要组成部分,现今二郎坪岩群是古弧后盆地的物质残存,记录了盆地演化方式和过程,沉积建造和岩浆作用研究发同,在二郎坪弧后盆地南北两侧各发育一套活动型陆缘沉积体系和一系列府冲型花岗岩,变形构造解析反映出主造山期早期沿弧后盆地两侧各形成一套韧性推覆构造系,并具对冲型几何学样式,为俯冲带典型构造,综合分析表明,弧后盆地在造山早期分别俯冲于南部秦岭古岛弧和北部宽坪古陆之下,具双向式俯冲特征。     

Geochemistry of Mesoproterozoic Volcanic Rocks in the Western Kunlun Mountains: Evidence for Plate Tectonic Evolution

Mesoproterozoic volcanic rocks occurring in the north of the western Kunlun Mountains can be divided into two groups. The first group (north belt) is an reversely-evolved bimodal series. Petrochemistry shows that the alkalinity of the rocks decreases from early to late: alkaline→calc-alkaline→tholeiite, and geochemistry proves that the volcanic rocks were formed in rifting tectonic systems. The sedimentary facies shows characteristics of back-arc basins. The second (south belt) group, which occurs to the south of Yutian-Minfeng-Cele, is composed of calc-alkaline island arc (basaltic) andesite and minor rhyolite. The space distribution, age and geochemistry of the two volcanite groups indicate that they were formed in a back-arc basin (the first group) and an island arc (the second group) respectively and indicate the plate evolution during the Mesoproterozoic. The orogeny took place at -1.05 Ga, which was coeval with the Grenville orogeny. This study has provided important geological data for explorin     

山西新生代汉诺坝玄武岩成因探讨

根据区域地质调查资料,对山西新生代汉诺坝玄武岩的4个火山洼地、7条剖面进行研究。各个火山旋回底部先出现拉斑玄武岩,向上变为碱性玄武岩,岩石均富集大离子亲石元素和轻稀土元素。由东向西,火山喷发时间由早到晚,岩浆活动由弱到强,拉斑玄武岩减少,碱性玄武岩增多,亚碱性玄武岩的稀土元素和微量元素丰度降低,碱性玄武岩的稀土元素和微量元素丰度升高。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上,亚碱性玄武岩具Nb、Ta负异常(槽)或呈双峰式,为岛弧玄武岩; 碱性玄武岩呈“隆起”状,类似于洋岛玄武岩(OIB)。山西汉诺坝玄武岩是板块俯冲与地幔柱联合作用的结果,以地幔柱成因为主,板块俯冲成因为辅。亚碱性玄武岩向碱性玄武岩转变,可能代表玄武岩以板块俯冲成因为主转为以地幔柱成因为主; 碱性玄武岩由钾质向钠质变化、亚碱性玄武岩向富铁镁演化,可能分别代表地幔柱向浅、板块俯冲向深的演化过程。     

准噶尔盆地腹部陆西地区二叠系-石炭系火山岩地球化学特征及构造背景分析

通过对准噶尔盆地腹部陆西地区基底二叠系佳木河组-石炭系107个火山岩样品的全岩元素分析表明,其中38.7%属钙碱性系列,碱性系和强碱性系列占61.3%.该区火山岩不仅在纵向上分异、演化特征明显,在平面上也存在明显的分区分带性.研究表明,陆西地区火山岩喷发的构造环境具有岛弧体系特征,同时由于火山岩的主量元素和微量元素均具有明显的大陆稳定构造区派生的碱性火山岩特征,说明其岩浆源深度较大,可能为上地幔或洋壳物质在高等选择性熔融条件下形成.因此盆地腹部陆西地区火山岩的喷发环境应该是在岛弧发展后期,属于岛弧近大陆一侧、在地壳增厚的环境下喷发.     

三江地区义敦岛弧造山带演化和成矿系统

义敦岛弧是喜马拉雅巨型造山带中的一个复合造山带,它经历了印支期洋壳俯冲造山、燕山湖弧-陆碰撞和喜马拉雅期陆内走滑作用诸演化历史。可能由于洋壳板片俯冲角度不同,义敦晚三叠世古岛弧带(206～237 Ma)南北两段具有不同的发育历史,北段昌台弧以发育孤间裂谷为特色,具张性弧特征,发育扩张环境流体聚敛成矿系统,形成VMS型Zn-Pb-Cu矿床和浅成低温热液型Ag-Au-Hg矿床;南段中甸弧不发育弧后盆地,但广泛发育钙碱性弧火山岩-玢岩-斑岩杂岩系和挤压环境岩浆-流体成矿系统,形成斑岩型-夕卡岩型铜多金属矿床。在三叠纪-侏罗纪之交的弧-陆碰撞作用中,早期大陆板片俯冲形成同碰撞花岗岩带(约200 Ma),晚期造山后伸展作用,形成A型花岗岩带(75～138 Ma),伴随扬子大陆板片俯冲而发生的强烈剪切和推覆,在甘孜-理塘蛇绿混杂带发育挤压剪切环境流体聚敛成矿系统,形成剪切带型金矿。伴随造山后伸展和A型花岗岩侵位,发育伸张环境岩浆-流体聚敛成矿系统,主要形成夕卡岩型锡矿和构造破碎带热浪脉型银多金属矿床。印度-亚洲大陆碰撞在义敦造山带主要表现为陆内走滑作用,并控制碱性花岗岩和花岗斑岩的发育(50～30 Ma),伴随斑岩型金矿的形成。     

西南三江金沙江弧盆系时空结构及构造演化

金沙江(-哀牢山)弧盆系是西南三江多岛弧盆系的重要组成部分,恢复其时空格架及其形成演化过程对理解古特提斯多岛弧盆系的时空格局具有重要意义。根据新的地质调查资料、研究成果并结合分析数据,系统总结了金沙江弧盆系不同构造单元的物质组成及其构造属性,讨论了其构造演化过程及其对VMS型矿床的控制作用。金沙江洋壳发育时限主要为晚志留世—二叠纪,古洋壳地幔受到了早期俯冲带物质富集组分的影响,主体形成于弧后盆地的构造环境。江达-德钦-维西岩浆弧为一复杂的陆缘弧,经历了俯冲消减(300～260 Ma)、早碰撞聚合(255～250 Ma)、同碰撞伸展(249～237 Ma)和晚碰撞造山(236～212 Ma)等构造事件叠加改造,形成了不同类型、不同环境的岩浆活动及其盆地。金沙江带新发现的贡觉榴辉岩、维西退变榴辉岩等高压变质带,为恢复金沙江古特提斯洋的俯冲-碰撞造山的复杂演化过程提供了重要证据。在此基础上,结合区域地质资料,构建了金沙江弧盆系的演化历史,认为经历了晚志留世—早二叠世金沙江(-哀牢山)弧后洋盆扩张、早二叠世晚期—晚二叠世洋壳俯冲消减、早三叠世—晚三叠世弧-陆碰撞造山与盆-山转换、晚三叠世末期后碰撞陆内造山至陆内汇聚-走滑转换等阶段的演化过程,每个阶段控制着不同类型的VMS型矿床。