基于定量古地理的BQART模型深时古地势重建方法

源—汇系统分析下的古地势重建是当前沉积学领域的一个热点方向。古地势重建对于理解区域构造演化、气候变化、地表风化、物源供给及其相互关系具有重要作用。BQART沉积通量模型提供了入海流域中沉积通量与地质背景B、水流量Q、流域面积A、最大地势高度R、年均温度T之间的经验关系,逐渐发展为深时尺度下古流域地势重建的重要工具。本文在综合层序—古地理、旋回地层学、古水文比例关系和古地貌比例关系等方法的基础上,提出基于定量古地理的BQART模型深时古地势重建方法,结合沉积体积回填法可进一步获得构造抬升幅度与速率。通过该方法获得峨眉山大火成岩省内带古地势在晚二叠世期间持续缓慢上升,至晚二叠世末达200余米,累计构造抬升幅度约500~750 m。该深时古地势方法适用于气候温暖湿润、构造相对稳定条件下的中大型外流盆地,对能源盆地的勘探开发具有重要意义。     

内蒙古中部西乌旗晚石炭世辉长岩-花岗岩系列:岩石成因与地球动力学意义SCIEI北大核心CSCD

辉长岩和花岗岩组成的双峰式火成岩系列通常产出于威尔逊板块构造旋回的诸多伸展周期。基于其岩石地球化学特征示踪伸展地球动力学过程与相关壳幔相互作用的独特视角,本文报道了中亚造山带东段内蒙古中部西乌旗地区新近识别的晚石炭世猴头庙辉长岩-花岗岩系列。SIMS锆石U-Pb定年揭示辉长岩和花岗岩的侵位年龄分别为~307Ma和~305Ma。辉长岩主要由斜长石、辉石和角闪石组成;SiO 2含量介于50.4%~53.4%之间,呈现镁质、准铝质和钙碱性特征;富集大离子亲石元素,亏损高场强元素;并具有OIB型全岩Sr-Nd(I Sr(t)=0.704249~0.704330,εNd(t)=+1.73~+3.81)和锆石Hf(εHf(t)=+4.58~+15.16)同位素组成,其锆石δ18 O介于5.75‰~6.61‰之间。这些特征指示辉长岩可能源于俯冲板片流体交代的亏损地幔楔部分熔融。同期花岗岩主要由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成;其SiO 2含量变化于76.3%~77.6%,高硅碱、贫铁镁、弱过铝、富钍铀、亏锶钡、Eu负异常,契合典型高分异I型花岗岩的元素地球化学特征;花岗岩具有中等放射性成因的全岩I Sr(t)(0.704923~0.704981)、εNd(t)值(-0.15~+0.57)和锆石εHf(t)值(-2.63~+7.40),以及高的锆石δ18 O(6.44‰~8.06‰)。鉴于元素和同位素特征指示的高分异特征和高演化源区,猴头庙高硅花岗岩可能衍生自中元古代和古生代多期增生物质所组成的复合中基性地壳的部分熔融及其后的结晶分异作用。综合区域石炭纪-早二叠世蛇绿混杂岩和岛弧岩浆岩时空展布格局,晚石炭世猴头庙辉长岩-花岗岩系列记录了内蒙古中部其时因洋脊俯冲引发的弥散性区域伸展事件。一方面,该事件既有别于建造西乌旗早-中石炭世弧-盆体系的板片回退阶段,又迥异于早二叠世大规模后碰撞伸展过程;另一方面,这些周期性伸展事件共同见证了中亚造山带东段晚古生代威尔逊造山旋回的完整历程。     

青藏高原南部及邻区深部碳释放规模与成因

不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO₂释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类：(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO₂释放通量介于18.7～52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区...     

再论台湾造山带构造格架与演化过程SCIEI北大核心CSCD

台湾造山带是中新世晚期以来相邻菲律宾海板块往北西方向移动,导致北吕宋岛弧系统及弧前增生楔与欧亚大陆边缘斜碰撞形成的。目前该造山带仍在活动,虽然规模很小,但形成了多数大型碰撞造山带中的所有构造单元,是研究年轻造山系统的理想野外实验室,为理解西太平洋弧-陆碰撞过程和边缘海演化提供了一个独特的窗口。本文总结了二十一世纪以来对台湾造山带的诸多研究进展,讨论了其构造单元划分及演化过程。我们将台湾造山带重新划分为6个构造单元,由西至东分依次为:(1)西部前陆盆地;(2)中央山脉褶皱逆冲带;(3)太鲁阁带;(4)玉里-利吉蛇绿混杂岩带;(5)纵谷磨拉石盆地;(6)海岸山脉岛弧系统。其中,西部前陆盆地为6.5Ma以来伴随台湾造山带的隆升剥蚀形成沉积盆地。中央山脉褶皱逆冲带为新生代(57~5.3Ma)欧亚大陆东缘伸展盆地沉积物由于弧-陆碰撞受褶皱、逆冲及变质作用改造形成的。太鲁阁带是造山带中的古老陆块,主要记录中生代古太平洋俯冲在欧亚大陆活动边缘形成的岩浆、沉积和变质岩作用。玉里-利吉蛇绿混杂岩带和海岸山脉岛弧系统分别为中新世中期(~18Ma)以来南中国海板块向菲律宾海板块之下俯冲形成的岛弧和弧前增生楔,其中玉里混杂岩中有典型低温高压变质作用记录,变质年龄为11~9Ma;岛弧火山作用的主要时限为9.2~4.2Ma。纵谷磨拉石盆地记录1.1Ma以来的山间盆地沉积。台湾造山带的构造演化可划分为4个阶段:(a)古太平洋板块俯冲与欧亚大陆边缘增生阶段(200~60Ma);(b)欧亚大陆东缘伸展和南中国海扩张阶段(60~18Ma);(c)南中国海俯冲阶段(18~4Ma);(d)弧-陆碰撞阶段(<6Ma)。台湾弧-陆碰撞造山带是一个特殊案例,其弧-陆碰撞并不伴随着弧-陆之间的洋盆消亡,而是由于北吕宋岛弧及弧前增生楔伴随菲律宾海板块运动向西北方走滑,仰冲到欧亚大陆边缘,形成现今的台湾造山带。     

内蒙古科右中旗两类基性岩的年代学、地球化学及其构造意义

兴蒙造山带东段晚古生代构造演化存在争议,基性岩浆作用是构造演化过程中的良好地质记录. 对贺根山缝合带东段内蒙古科右中旗构造混杂岩带内的杜尔基基性岩和甲哈达基性岩进行了系统的地质特征、岩相学、年代学和地球化学研究. 杜尔基基性岩岩性为枕状玄武岩和辉绿岩,辉绿岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为348.3±2.6 Ma,为低钾拉斑玄武系列,相对富集LILE,亏损Nb、Ta等高场强元素. 甲哈达基性岩岩性主要为玄武岩,锆石U-Pb年龄为317.6±3.0 Ma,为钙碱性系列,同样具有HFSE亏损和LILE富集的特点,与杜尔基基性岩相比更加富集LILE和LREE. 结合贺根山缝合带早石炭世蛇绿岩及洋内俯冲作用的研究成果,认为从杜尔基基性岩到甲哈达基性岩的演化,可能指示了古亚洲洋东段早-晚石炭世洋内俯冲的渐进过程,洋内弧从不成熟向逐渐成熟演化.      

南海西部晚中生代岩浆弧:KP1-1-1井碎屑锆石约束

晚中生代是古太平洋板块俯冲和南海北部岩浆弧发育时期,开展珠江口盆地KP1-1-1井钻遇的浅变质砂岩的近源沉积研究有助于揭示岩浆弧源区的构造特点.根据LA-ICPMS碎屑锆石分析,KP1-1-1浅变质砂岩中存在129~155 Ma、155~172 Ma和172~196 Ma三个年龄组分,这一特点与区域上构造岩浆事件一致.碎屑岩浆锆石流体活动性元素富集（如U和Th）,高场强元素亏损（如Nb、Hf和Ti）;元素组成U/Yb（0.34~3.92）、Sc/Yb（0.48~2.28）、Hf/Th（14.4~186.6）和Th/Nb（24.3~462.7）具有大陆岩浆弧特点;计算的锆石Ti温度为551~786℃,表明属于低温弧岩浆作用.碎屑岩中172~196 Ma锆石组分记录了东沙-大仑-雁荡岩浆弧向西南的进一步延伸,与侏罗纪早期古太平洋斜向俯冲到华南陆块之下有关.155~172 Ma岩浆锆石与古板块强烈俯冲有关,对应于华南165~150 Ma大规模花岗质岩浆活动.129~155 Ma时期板块俯冲减弱或俯冲带后撤,可与浙闽同时期板内强烈火山活动对比.碎屑岩中测得最年轻年龄为128.8 Ma,表明KP1-1-1钻遇浅变质砂岩形成时代晚于128 Ma,应属于白垩系,不是传统上认为的下古生界岩系.      

南海后扩张期大陆边缘闭合过程及成因机制

南海是西太平洋海域最大的边缘海,然而南海扩张终结后动力学过程研究仍较为薄弱.通过构造变革界面识别、褶皱冲断带沉积记录等方面的系统研究,揭示南海南部和东部陆缘在南海后扩张期的演化历程.研究表明南海南部和东部边缘经历了多个微板块从俯冲到碰撞的演变历程,形成了陆-陆碰撞、弧-陆碰撞、洋-弧俯冲等多个特征迥异的板块边界.南海南部陆缘属于古南海俯冲拖曳构造区,婆罗洲西北沙捞越-曾母地块率先碰撞,随后经历了婆罗洲东北沙巴-南沙地块碰撞、西南巴拉望-卡加延岛弧碰撞.南部多个微板块碰撞导致古南海呈剪刀式从西向东逐渐关闭和消亡,总体形成了以微地块碰撞、深海槽发育和造山带前缘巨厚沉积充填为特色的碰撞陆缘.东部陆缘属于菲律宾海俯冲-碰撞构造区,南海东部洋壳自中新世开始向菲律宾海板块俯冲,弧-陆碰撞仅局限于东部陆缘南北两端.澳洲-印度板块、菲律宾海板块与欧亚板块相互作用控制了南海边缘海闭合过程,南海正在进行的关闭过程主要集中在东缘和南缘,东缘呈现了以南海洋壳消亡为特征的闭合过程,而南缘则呈现以微陆块碰撞为特征的古南海闭合过程.显然,南部后扩张期陆缘演变可为边缘海闭合过程研究提供极佳的范例,同时对我国海洋权益保护和南海大陆边缘动力学研究具有重要意义.      

北山造山带南部晚古生代花岗岩?闪长岩的成因与构造意义

北山造山带位于中亚造山带南部,是中亚造山带的重要组成部分.为了进一步深入认识北山造山带晚古生代的构造?岩浆演化过程,选择北山造山带南部石板墩?白墩子地区的晚古生代花岗岩?闪长岩开展了岩石学、锆石U-Pb定年、Hf同位素、微量元素及岩石地球化学研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究限定了石板墩花岗岩形成于~304~ 302 Ma,石板墩闪长岩形成于~291 Ma,白墩子石英闪长岩形成于~270 Ma.它们的锆石Hf同位素均呈现较亏损的特征（ε_Hf（t）=-2.0~+15.7）,且由老到新,亏损程度依次增加.岩石学和地球化学特征暗示了亏损地幔来源岩浆在北山造山带晚古生代岩浆活动中的主导作用,亏损地幔来源岩浆与古老地壳部分熔融形成的岩浆以不同比例混合,形成了复杂的岩石组合.因此,晚石炭世?早二叠世花岗岩?闪长岩可能形成于后撤式增生造山作用导致的弧后伸展构造环境.      

湖南嘉禾大窝岭剖面晚二叠世吴家坪期-长兴期之交长英质火山作用记录

在华南地区,中-晚二叠世之交和二叠纪-三叠纪之交的火山作用已成为地学研究的热点. 相比较,地学界对晚二叠世内部的火山活动关注较少,以至对华南地区晚二叠世内部火山作用的喷发特征认识不够. 湖南省嘉禾地区大窝岭剖面大隆组中下部,即吴家坪阶-长兴阶界线附近沉积了3层粘土岩,自下而上分别为HD08、HD12和HD20.对这3层粘土岩进行全岩地球化学,锆石U?Pb年代学、微量元素和Lu?Hf同位素测试工作表明,这些粘土岩源自蚀变的火山灰,代表吴家坪阶-长兴阶之交的三期火山作用.全岩和锆石微量元素特征显示火山灰来源于流纹质或流纹英安质火山作用,具有钙碱系列的亲属性,形成于汇聚大陆边缘的后碰撞构造环境. 其中,HD08和HD20的ε_Hf（t）值为-6.4~7.1,范围变化较大,岩浆源于峨眉山/新元古代新生地壳物质和古老地壳物质的混合;HD12的ε_Hf（t）值为-12.0~-3.5,岩浆主要来源于古老地壳物质.这3层火山灰层的发现丰富了华南地区乐平统地层中火山作用的记录,综合前人研究成果,进一步证实了华南地块周边地区在晚二叠世中期发生强烈的、与Pangea超大陆汇聚有关的长英质火山作用.      

阿尔金造山带南缘晚奥陶世赞岐质闪长岩的发现及其地质意义

本文以阿尔金造山带南缘出露的高镁赞岐质闪长岩为研究对象,通过系统的野外地质工作、显微岩相学、年代学和全岩地球化学分析,探讨其成因类型和源区性质,限定了阿尔金造山带构造演化格架。闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明其形成年龄为(445±3) Ma,属晚奥陶世。地球化学数据显示:闪长岩Al₂O₃含量为15.11%~16.19%,且具有高MgO(3.93%~5.29%)和K₂O(1.68%~2.67%)含量的特征,属于高镁钙碱性准铝质岩石;闪长岩具有较高的Cr(29.3×10^-6~140×10^-6)、Ni(27.1×10^-6~43.5×10^-6)、Ba(606×10^-6~936×10^-6)、Sr(513×10^-6~734×10^-6)和Y(26.4×10^-6~31.1×10^-6)含量,与典型的高镁赞岐岩类地球化学特征一致;稀土配分图和微量元素蛛网图显示闪长岩样品富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb和K),而亏损高场强元素(如Nb、Ti和Zr),表现出与俯冲带环境岩浆岩相似的性质;高Ti/Zr比值(48~60)与Mg^#(46.74~53.06)、高Cr(29.3×10^-6~140×10^-6)与高Ni(27.1×10^-6~43.5×10^-6)含量等暗示闪长岩岩浆源区来自遭受俯冲组分交代过的富集岩石圈地幔。岩石成因分析表明,阿尔金造山带南缘晚奥陶世高镁赞岐质闪长岩是后碰撞构造环境下俯冲板片断离诱发地幔楔发生减压熔融而形成,代表了早古生代最强烈的区域性幔源基性岩浆侵入事件。