Numerical modeling of the formation of Indo-Sinian peraluminous granitoids in Hunan Province: Basaltic underplating versus tectonic thickening

The genesis of Indo-Sinian granitic plutons with peraluminous and potassium-rich affini-ties from Hunan Province, China has been investigated by numerical modeling using the numericalcode FLAC. On the basis of the regional geological evolution in South China, we employed a real-istic numerical model in an attempt to unravel the influences of basaltic underplating and tectoniccrustal thickening on the crustal anatexis. Heat production derived from basaltic underplating (e.g.ca. 220 Ma gabbro xenoliths) can result in dehydration melting of fluid-bearing minerals in crustalrocks such as gneisses and metapelites, but its effect is limited in a relatively short time span (5-15 Ma) and on a small scale, Accordingly, it is very difficult for basaltic underplating to generate thelarge-scale Indo-Sinian granitic bathliths unless voluminous mafic magmas had been underplatedat the lower/middle crust during this period. Alternatively, crustal thickening induced by tectoniccompression can also lead to geothermal elevation, during which the temperature at the boundarybetween lower and middle crusts can be up to or greater than 700℃, triggering dehydration melt-ing of muscovite in gneiss and metapelite. The proportion of melts from muscovite-induced dehy-dration melting is close to critical melt percentage (≥20%) once the thickening factor reaches 1.3.These melts can be effectively transferred to the crust-level magma chamber and form large-scalegranitic batholiths. In combination with the Indo-Sinian convergent tectonic setting in South Chinaas well as sparse outcrops of contemporary mafic igneous rocks, we consider that tectonic crustalthickening is likely to be the predominant factor controlling the formation of the Indo-Sinian per-aluminous and potassium-rich granitoids in Hunan Province.     

制约中国东部新生代上地幔物质组成的因素探讨

探讨了制约中国东部新生代上地幔物质组成不均一性和复杂多阶段演化史的主要因素。中国东部新生代上地幔物质组成特征主要为地幔部分熔融，地幔交代和软流圈底辟等作用所决定。这些深部地质过程与中新生低以来中国东部受相邻板块俯冲并导致岩石圈伸展，减薄等过程密切相关。     

大洋平板俯冲的数值模拟再现:洋–陆汇聚速率影响

利用地球动力学数值模拟方法探讨了洋-陆汇聚时,大洋岩石圈的绝对俯冲速率和上覆大陆岩石圈的向洋绝对逆冲速率对俯冲模式的影响,尤其是上覆大陆的向洋绝对逆冲速率与平板俯冲之间的关系。模型结果显示,对于年龄为40 Ma的含正常洋壳厚度的大洋岩石圈,在初始俯冲角度为现今洋–陆俯冲平均倾角的极小值(19°)条件下,低速大洋俯冲(绝对俯冲速率≤3 cm/a)且上覆大陆岩石圈向洋绝对逆冲速率≥1 cm/a时,具备形成平板俯冲的条件。当中–高速大洋俯冲(绝对俯冲速度3 cm/a)时,在上覆大陆的绝对逆冲速率不小于俯冲速率时可以形成平板俯冲。当增加初始俯冲角度到平均倾角的极大值(36°)时,仅在低速大洋俯冲(绝对俯冲速率≤3 cm/a)且绝对逆冲速率达到10 cm/a时(自然界中基本不存在),才有可能出现平板俯冲,其他情况均表现为陡俯冲。我们的模拟结果表明:(1)较高的大洋岩石圈绝对俯冲速率更容易克服板间耦合作用力而有利于陡俯冲形成;(2)较高的上覆大陆绝对逆冲速率更有利于俯冲板片弯曲而趋向于平板俯冲形成;(3)上覆大陆朝向海沟的逆冲速率会在俯冲板片下方产生水平向陆的地幔流,绝对逆冲速率越大该地幔流越强烈,导致作用于板片下表面的水平剪切分量越大而有利于板片弯折和平板俯冲发生;(4)初始俯冲角度的增加对平板俯冲的形成起到强烈抑制作用。这些能被现今平板俯冲,如具相似洋–陆汇聚速率条件的南美洲西海岸平板俯冲实例所验证。     

青藏高原中北部热—应力演化及隆升作用机制

本文以青藏简原地质、地球物理资料为基础,模拟了印度河－雅鲁藏布江缝合线至昆中断裂间高原自６０Ｍａ以来热异常形成、演化及珠动应力场分布格局。研究表明,青藏高原中北部（安多以北）在中新世以前以浅部地壳逆冲、叠覆、隆升为特征;而在中新世以后,中下地壳及岩石田底部高热异常的形成与演化及差异应力场格局的调整与变异导致高原整体快速隆升,并相应控制浅部构造样式、Ｍｏｈｏ面的错断、叠覆及岩浆岩时空分布;目前该地区基本维持２０Ｍａ时的应力场和热异常格局,但非稳态岩石田上的地壳正潜伏着发生后造山伸展作用的动力学机因,而安多以南现阶段的高热流特征则可能主要受制于断裂摩擦生热。     

云南六合地区新生代正长斑岩和包体的起源及其大地构造与成矿意义

新生代以来,印度-欧亚大陆碰撞致使青藏高原发生大规模隆升和岩石圈的东南向挤出。金沙江-哀牢山构造带和喜马拉雅构造带作为调整高原内部挤压应力的两个边界,发育有两条新生代富碱岩浆带,该带内富碱岩浆的成因及其成岩机制是了解印度-欧亚大陆碰撞过程深部动力学的关键钥匙。本文针对哀牢山-红河富碱岩浆岩带的云南六合正长斑岩及各类深、浅源包体开展了系统的锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素,全岩主量、微量元素和Sr-Nd同位素研究。年代学结果表明,六合正长斑岩形成于37 Ma,略早于金沙江-哀牢山带富碱岩浆作用峰期时间(36 Ma)。地球化学结果显示,六合正长斑岩具富碱、高钾、低镁特征,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr),亏损重稀土元素(HREE)和高场强元素(Ta、Nb、Ti),并具有高Sr含量和Sr/Y值,弱Eu负异常的特征。结合六合正长斑岩和部分深源包体的同位素组成与滇西下地壳起源包体相一致的特征,说明正长斑岩应该起源于加厚下地壳含石榴石斜长角闪岩的部分熔融,而非前人普遍认为的富集岩石圈地幔起源。正长斑岩内大部分浅变质包体是富碱岩浆上升过程从浅部地壳围岩所捕获,它们并...     

华北克拉通南缘早白垩世中基性火山岩成因及其地质意义

平顶山早白垩世大营组中基性火山岩样品为钾质和钾玄岩石系列,主要由粗安岩组成,属于偏铝质岩石。低MgO(2.25%~2.88%)和Cr(17.5~30.0μg/g)、Ni(17.4~23.3μg/g),高Al2O3(17.32%~17.56%)和K2O(4.43%~4.56%),K2O/Na2O>1。稀土表现出LREE富集的右倾平滑分布型式,(La/Yb)CN=14.0~14.7,HREE弱分馏,(Gd/Yb)CN=2.42~2.66,富集Rb、Ba、K、LREE和亏损Nb-Ta、Th,弱的Sr正异常。Sr-Nd同位素较富集87Sr/86Sr(t)=0.706877~0.707005,εNd(t)=-10.9~-11.6。大营组中基性火山源区岩的稀土、微量元素地球化学和同位素组成类似于晚中生代苏鲁造山带基性火山岩,北大别镁铁-超镁铁质侵入体和北淮阳中基性火山岩(Fanetal.,2001,2004;Wangetal.,2005),暗示其可能具有相似的岩石成因,即大营组中基性火山来自于古老陆下岩石圈地幔和深俯冲的扬子下地壳混合源区的部分熔融作用,说明华北和扬子陆块在三叠纪碰撞过程中,扬子陆壳深俯冲再循环进入华北岩石圈地幔,其形成与板块俯冲作用没有直接的动力学关系,而形成于陆内伸展拉张环境下。     

海南岛古元宙变质基底性质和地壳增生的Nd、Pb同位素制约

基于海南地壳各类型岩石的63个样品Nd和Pb同位素分析数据,研究了海南地块元古宙地壳变质基底的时代、特征和演化。研究结果表明,海南岛元古宙变质基底成熟度低,基底变质岩系的母岩物质来源于长期亏损的地幔源区,主要形成时代为古元古宙晚期－新元古宙;不同时代花岗岩具有较高的εNd(t)值和较低的Nd模式年龄,主要形成于幔源物质参与下的或含地幔成分较多的初生地壳再循环。地壳增生具幕式增生的特点,并在2．0Ga、1.7Ga、1.2Ga出现高峰;Pb同位素组成既不同于扬子地块又不同于华夏地块,介于两地块之间,和Nd同位素特征具有一致或耦合关系。结合海南岛地质特征,初步认为不能单纯地将海南岛基底理解为华南地块统一南延部分或是华夏古陆的部分,可能为不同的构造块体。     

哀牢山古特提斯洋盆闭合和印支造山开启的时限:来自中-上三叠统碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素约束

由于哀牢山古特提斯洋盆精确闭合时间一直存在争议,从而制约了我们对该区古特提斯洋演化及印支造山运动过程的完整认识。碎屑岩作为造山作用在地壳浅表响应的产物,保存了其物源区深部岩浆作用的重要信息,可有效地约束洋盆演化和造山过程的精细时空格架。本文选择对哀牢山构造带及其东侧地区中-上三叠统碎屑锆石年代学和Hf同位素开展了系统的研究,结果显示:构造带内部三叠统样品除了缺少240~325 Ma年龄群外,与东侧地区同时代碎屑岩样品相似,均具有480~560 Ma和900~1200 Ma两个主要年龄群,对应的εHf(t)值分别为?16.75~+17.00和?15.39~+19.20;而两地区上三叠统样品具有基本相同的年龄频谱特征,均显示250~330 Ma、480~580 Ma和920~1240 Ma三个主要年龄群,对应的εHf(t)值分别为?10.67~+12.15、?10.06~+9.57和?12.25~+15.62。综合本次研究结果与前人数据,表明哀牢山构造带内中-上三叠统及其东侧地区三叠系碎屑物质主要来源于构造带内的岩浆岩,有少量老地层再循环的贡献。进一步的源区分析指出,哀牢山古特提斯洋在早三叠世已闭合。此外,基于哀牢山构造带及两侧地区普遍缺失下三叠统地层和大量发育早-中三叠世碰撞有关的岩浆岩的特征,显示我国哀牢山地区与越北地区印支造山运动在二叠纪末-早三叠世同时开启,中-晚三叠世,哀牢山构造带进入碰撞后伸展阶段。     

活化构造与克拉通破坏的动力学机制研究

热能聚散交替、地幔蠕动是构造–岩浆活化理论创建初期提出的动力学机制假说。深部地质研究开拓了岩浆活化构造动力学研究的深度。许多地球化学家和地球物理学家对中国中新生代构造演化的研究,给热能聚散交替、地幔蠕动假说提供了科学证据。近20年来对华北克拉通破坏的动力机制研究,促进了构造–岩浆活化动力学机制研究的深入。构造–岩浆活化的动力学过程如同克拉通破坏一样,是一个复杂的地质过程:从稳定的地台区到地台活化区,其动力体制的转化既具有渐变到突变的特点,又是呈阶段性发展的;既有时间上的阶段性又有空间上的迁移性。在由地台阶段向地台活化阶段转化的过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化,地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。中国东部大陆岩石圈减薄的事实证明,控制岩石圈破坏过程中物质交换与能量转换的关键部位发生在壳幔过渡带。通过大陆岩石圈中孔隙波的产生和传播,地幔物质和热量通过壳–幔过渡带传输到地壳中去,导致东部大陆地壳的构造–岩浆活化。由于孔隙波造成物质和热流的向上运动,导致大陆岩石圈热结构发生调整。为了探讨这一机制所导致的上涌流对大陆岩石圈中热结构模式的可能影响,在岩石圈尺度范围内通过数学运算推导出了与上涌流有关的传热问题的理论解。由理论和数值分析获得不同上涌流条件下的大陆岩石圈不同热结构模式与依据地球物理、地质资料获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合。大陆岩石圈内传质传热模型与热能聚集、地幔蠕动是一致的。华北克拉通破坏(地台活化)的数值模拟实验与地质事实证明这是一种主动活化,反映了地幔传导热流与上涌流速率在华北克拉通岩石圈破坏过程中起着的重要作用,而华北克拉通边缘的板块活动是克拉通破坏的导火线。     

江南隆起带新元古代碰撞结束时间:沧水铺砾岩上下层位的U-Pb年代学证据

本文通过对江南雪峰沧水铺地区元古代砾岩及其上下层位的详细野外地质调查及相关样品的锆石U-Pb激光和SIMS年代学研究表明,江南雪峰地区新元古代地层自下到上包括冷家溪群、由林家湾组紫红色砾岩、银珠坝组陆相火山岩(或宝林冲组下部火山岩)构成的沧水铺群、及以横路冲组砂砾岩层开始的板溪群.下伏于银珠坝组陆相火山岩并角度不整合上...