辽西早白垩世义县组火山岩的起源及壳幔相互作用

对燕山造山带辽西早白垩世义县组火山岩的Nd,Sr,Pb同位素分析,作者认为义县组火山岩起源于岩石圈地幔的部分熔融,岩浆在上侵过程中发生了结晶分异和同化混染作用,即AFC过程.与新生代汉诺坝玄武岩中的中生代镁铁质麻粒岩捕虏体和太古代片麻岩对比研究,发现义县组火山岩与这些镁铁质麻粒岩捕虏体有许多地球化学相似之处,而与长英质麻粒岩捕虏体和太古代各种片麻岩差别较大.作者认为早白垩世燕山板内造山带发生了强烈的岩石圈伸展作用,辽西义县组火山岩和汉诺坝新生代玄武岩中的镁铁质麻粒岩捕虏体均为这一构造背景下的产物,它们属于幔源岩浆喷发与大规模玄武zh质岩浆底侵作用形成的"同质异相体".     

辽西早白垩世义县组火山岩的地质特征及其构造背景

早白垩世义县组火山岩虽辽西地区分布最为广泛的中代火山岩。岩石学、元素－同位素地球化学研究表明，义县组火山岩主要为高钾钙碱性系列，相容元素（Cr,Co,Ni,V等）和大离子亲石元素（如Rb,Sr,Ba等）相对富集，市场强元素（如Nb,Ta,Ti,Zr,Hf等）和放射性元素（U,Th）相对亏损，轻重稀土元素分 馏明显，δEu弱负异常，放射成因的Nd,Sr,Pb同位素较低， 具有板内和活动大陆边缘弧地球化学特点。作者认为辽西早白垩世义县组火山岩起源于富集的岩石圈地幔的部分熔融。岩浆在演化过程中以结晶分异作用为主，伴有少量的地壳混染作用，即AFC过程。结合区域构造，作者认为义县组火山岩形成于板内岩石圈的不均匀拉伸环境，是燕山板内造山作用的产物，与中生代古太平洋板块向欧亚板块俯冲没有直接关系。     

辽西中生代的壳幔过渡带的形成、破坏与改造

利用火成岩及其携带的捕虏体的岩石学、年代学等研究成果,反演辽西中生代时期的壳幔相互作用,重塑这时期的壳幔边界组成。对应于中生代活跃的壳幔相互作用,辽西义县．北票一带理论上应该存在一个发育的壳幔过渡带。然而现今的各种地球物理研究显示辽西的莫霍面是清晰的间断面,其上、下地震波速变化从6．5—6．7km／s截然变成8．0—8．1km／s。壳幔过渡带到那里去了？围绕这一问题,本文依据火山岩及其捕虏晶的研究,探讨了在软流圈底辟体上涌背景下,壳幔过渡带被破坏和改造的原因。最后从演化角度将辽西与张家口和西藏高原的壳．幔边界进行了比较。     

地壳与弱化岩石圈地幔的相互作用:以燕山造山带为例

燕山造山带中生代发育4期钙碱性火山活动,它们的源区组成都是受壳幔相互作用的制约,其中髫髻山组和义县组分布广泛,具有代表性．髫髻山组岩性比较单一,地球化学参数变化范围小,岩浆的AFC作用不强烈,源区成分不复杂．依据Kay et al．(1991)的方法,估算了早-中侏罗世燕山地区的地壳厚度为40-45 km.髫髻山组粗安岩是在加厚的地壳 (40-45 km)条件下,源区是含角闪石的石榴石麻粒岩 底侵的基性岩的壳幔过渡带熔融形成．义县组火山岩的源区为下地壳 岩石圈地幔,地幔组分较髫髻山组增加．研究区中生代早期地壳开始加厚,发生下地壳拆沉,进入流变学性质改变了的“弱化的岩石圈地幔”,二者发生作用．岩石圈地幔在中生代晚期受到流体、熔体、地幔矿物中活化的分子水、剪切构造作用,以及温、压条件改变的影响,导致岩石圈地幔发生不均一的局部弱化,为容纳拆沉的下地壳提供了优化场所．推测弱化岩石圈地幔出现于135 Ma以后燕山地区发育的小型拉伸盆地之下,以及对应的小型软流圈底辟体之上．上述模型可以与俯冲带的楔形地幔与俯冲洋壳的相互作用相对比．     

大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融与壳幔相互作用研究进展

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一.经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲地壳岩石的折返机制、深俯冲岩石的原岩性质、大陆碰撞过程中的熔/流体活动与元素活动性、俯冲隧道内...     

记载了早中生代壳幔演化的赤峰-凌源地质走廊

本文从内蒙赤峰至辽西凌源南北近200km的地质走廊中,选择早中生代(237～206 Ma)形成不同深度、不同产状的8种火成岩作为研究对象,探讨早中生代华北克拉通北缘的地质演化.这8种岩石包括:火山岩、岩墙群和闪长岩、碱性花岗岩、碱性杂岩、镁铁质麻粒岩、堆晶岩及其捕获的地幔岩包体.研究表明,在底侵作用的背景下,华北早中生代发生了强烈的壳幔相互作用和岩石圈地幔富集过程,伴随早中生代大陆地壳的增生和深部结构的调整,地表相应出现快速的差异抬升和剥蚀.     

造山带橄榄岩记录的大陆俯冲带多期壳幔相互作用

俯冲带是地壳与地幔之间物质交换的主要场所.前人对大洋俯冲带壳幔相互作用进行了大量研究,但是对俯冲带壳幔相互作用的物理化学过程和机理仍缺乏明确认识.在大陆俯冲带出露有造山带橄榄岩,它们来自俯冲板片之上的地幔楔,是解决这个问题的理想样品.通过对大别-苏鲁和柴北缘造山带橄榄岩进行系统的岩石学和地球化学研究,发现地幔楔橄榄岩由于俯冲地壳的交代作用而含有新生锆石和残留锆石,它们能为地壳交代作用时间、交代介质来源、性质和组成提供制约.地幔楔橄榄岩在大陆碰撞过程的不同阶段受到了俯冲大陆地壳衍生的多期不同性质流体的交代作用.地幔楔橄榄岩还受到了陆壳俯冲之前古俯冲洋壳衍生流体的交代作用.深俯冲陆壳衍生熔体与橄榄岩反应形成的石榴辉石岩具有高的水含量,能提供高水含量的地幔源区.      

造山带橄榄岩起源和大陆俯冲带壳幔相互作用

俯冲地壳衍生流体交代地幔楔,是产生俯冲带岩浆作用的重要机制.但是,目前人们对俯冲大陆物质改造地幔楔的岩石学过程和机理仍缺乏深入认识,造山带橄榄岩是解析这一问题的直接样品.通过对大别-苏鲁造山带橄榄岩进行系统的矿物学、岩石学和地球化学研究,发现橄榄石Ni/Co比值可有效区分幔源和壳源造山带橄榄岩,揭示幔源造山带橄榄岩起源于华北岩石圈地幔.苏鲁李家屯纯橄岩在进入俯冲带之前就已在地幔内部经历了碳酸盐熔体交代.大别毛屋和苏鲁蒋庄橄榄岩及其交代脉体记录了约170~200 km深度的俯冲带壳幔相互作用过程.深俯冲陆壳释放的富Si-Al质熔体可不同程度地改造地幔楔底部,形成富石榴石和富辉石的交代岩,并引发强烈的Os同位素分馏效应.该过程不仅改变地幔楔岩性和化学组成,还能够改变交代介质成分,为俯冲带各类深部地幔岩浆提供源区物质.因此,大陆深俯冲是导致上地幔不均一的重要途径.      

辽西黄半吉沟早白垩世义县组高镁安山岩的成因

利用橄榄石和熔体包裹体,结合全岩的方法对辽西地区早白垩世义县组黄半吉沟火山岩的成因进行了研究。黄半吉沟火山岩SiO_2=53.41%~53.74%,MgO=8.15%~8.23%,Mg#=~70(Mg#=mol Mg/(Mg+Fe2+)),为高镁安山岩;全岩在TAS图解上,落在玄武安山岩范围内,属于亚碱性系列;它们具有较高Ni(119×10-6~125×10-6)和高Cr(467×10-6~521×10-6),显示幔源岩浆特征;在微量元素组成上,黄半吉沟高镁安山岩Sr=920×10-6~930×10-6,Y=16.1×10-6~16.4×10-6,Sr/Y=57~58;在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,黄半吉沟高镁安山岩显示轻重稀土分异,明显的Nb-Ta-Ti和弱的Zr-Hf负异常,Ba、Sr和Pb正异常,这些特征与大陆下地壳非常相似。熔体包裹体MgO为6.5%~9.7%,SiO_2为51%~53%,不符合典型高镁安山岩的定义;在TAS图解上它们落在玄武粗安岩内,属于碱性系列;MgO与其它主量元素成分呈明显或者弱的负相关关系,说明它们的成分主要受控于橄榄石结晶分离过程。黄半吉沟高镁安山岩的橄榄石Fo值为75~91;CaO含量为0.10%~0.18%,NiO为0.05%~0.41%,Fe/Mn比值为60~80。黄半吉沟高镁安山岩的全岩和熔体包裹体成分存在显著差异,如熔体包裹体具有更高的Al2O3和更低的SiO_2。结合全岩微量元素特征,我们认为黄半吉沟高镁安山岩在地壳深度的岩浆演化过程中加入了来自下地壳的酸性熔体,是壳幔相互作用的结果。全岩较低Ni高Mg#,熔体包裹体低CaO并落在CATS-Olivine-Quartz相图的热障碍边界线富硅一侧,以及橄榄石低Ca和陡倾的Fo-Ni关系,指示黄半吉沟高镁安山岩的幔源岩浆是来自以斜方辉石为主辉石岩的源区。我们认为广泛发育于辽西地区的早白垩世义县组高镁安山岩可能经历了壳幔相互作用,因而不能作为拆沉作用导致岩石圈大规模减薄的重要证据。     

辽宁凌源-三十家子一带义县组火山岩地球化学及构造环境分析

凌源-三十家子一带,晚侏罗—早白垩世时期火山活动强烈,火山岩堆积面积较大,特别是早白垩世义县旋回时火山岩堆积厚度大于666m.玄武岩属碱性玄武岩系列,钾质偏高.岩浆由基性—中性—酸性演化,具多期次喷发特点.火山岩成分主要为中基性亚碱性火山熔岩及碎屑岩.义县组火山岩为活动大陆边缘靠近大陆一侧的火山喷发,具有陆壳加厚的特征.     

辽宁阜新乌兰木头盆地义县组地质特征及火山构造

阜新北部乌兰木头盆地早白垩世义县组火山岩为贫稀土钾质钙碱性系列岩石,具有中性→酸性演化特征.火山岩为处于拉张条件下断陷盆地内的火山喷发产物,岩浆来源于地壳.火山机体构造为破火山,具多口中心式喷发的特点.火山喷发韵律明显,喷发活动由强→弱.古火山活动恢复划分出5个发展演化阶段.     

辽宁阜新地区义县组火山岩特征及喷发旋回划分

阜新地区早白垩世义县组火山岩为一套钙碱性系列的基性—中性—中酸性—酸性火山岩组合,是拉张条件下断陷盆地内的火山喷发产物,岩浆来源于地壳.喷发韵律发育,具多期次喷发特点,岩浆演化明显,由基性→中性→酸性演化.由于火山喷发中心的迁移及火山作用时间、方式等因素影响,在各盆地中火山喷发产物具有明显的差异.在阜新-义县盆地内火山喷发产物发育最为完全,它代表了义县组火山岩岩浆演化的全过程.以岩浆演化特征的差异,可划分三个Ⅱ级旋回.     

义县组底部层位发现恐龙化石

义县组是一套中生代火山-沉积地层,含有丰富的以热河生物群为代表的生物化石.20世纪80年代以来,在义县组沉积夹层中陆续发现珍稀鸟类、小型兽脚类恐龙中华龙鸟,以及原始被子植物辽宁古果等珍稀化石,但是有关珍稀化石沉积层的空间分布、上下层位关系、沉积环境和时代归属等问题,一直悬而未决,中国地质调查局东北地区地调中心从1999年10月开始,对辽宁省北票市-义县之间的义县组进行了1：5万区域地质调查填图,不仅确定了珍稀化石沉积层在地层层序中的确切位置,而且在珍稀化石沉积层以下,即义县组底部发现了大量恐龙化石.     

辽西建昌盆地下白垩统义县组的划分及其介形类化石

以要路沟上平房-青石岩、上白庙-罗家沟和小郎家沟-三门店剖面为代表的建昌盆地义县组,自下而上分为5段：第一段主要为砂砾岩（要路沟层）;第二段为砂泥岩、页岩夹凝灰岩,其中包括上白庙层含Cypridea（C.）biventricostata-Yumenia luojiagouensis介形类亚组合带,罗家沟层产介形类Cypridea（C.）luanpingensis-Yumenia unidorsalta-Djungarica camarata亚组合带以及爬行类和鸟类等多门类化石,后狮沟里层以鱼类和介甲类化石为主;第三段岩性是中酸熔岩及其火山碎屑岩;第四段亦称前狮子沟层,以砂页岩为主,夹安山岩,含介形类Yumenia luojiagouensis-Jianchangella dorsicostata亚组合带;第五段为酸性火山岩.上述各层介形类亚组合统归该盆地义县组Cypridea（C.）biventricostata-Yumenia luojiagouensis-Djungarica camarata组合带,其时代属早白垩世早期.文中描述了介形类化石1新属7新种.     

辽宁北部秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩生物标志化合物特征及意义

应用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩的生物标志化合物特征,对烃源岩有机质来源、沉积环境、热演化程度等进行了分析.结果表明,秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于成熟演化阶段;（C20+C21）/（C23+C24）三环萜烷为0.66~5.06,C24四环萜烷/C26三环萜烷为0.38~2.25,具有典型湖相烃源岩特征;烃源岩Pr/Ph主要介于0.5~1.0之间,指示还原环境;伽马蜡烷/C30藿烷比值为0.05~0.41之间,指示处于强还原性沉积环境,并且烃源岩沉积时水体的盐度较低以及可能存在水体盐度分层;Pr/nC17、Ph/nC18关系表明有机质类型主要为Ⅱ1型,C27-C28-C29甾烷的相互关系反映有机质来源应为低等水生生物和陆生高等植物的混合来源;Ts/Tm比值为0.45~1.82,C31αβ22S/（22S+22R）比值为0.41~0.62,表明烃源岩处于低成熟-成熟演化阶段,并且具有义县组中、下部烃源岩成熟度较义县组上部高的特点.综合认为秀水盆地早白垩世义县组烃源岩形成于水体盐度较低的还原-强还原环境,有机质来源为混合来源,有利于有机质的富集,义县组具有较好的油气勘探前景.     

辽西阜新地区义县组的喷发旋回特征

通过581.64km的路线地质调查和对20.16km的实测剖面的研究,将辽西阜新地区义县组自下而上划分为喷发旋回Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ;每个喷发旋回的下部为火山碎屑岩组成的爆发相、中上部为熔岩组成的溢流相;熔岩类型主要是玄武岩、玄武安山岩、安山岩及部分英安岩、流纹岩、珍珠岩、黑曜岩、粗安岩;各喷发旋回内部及不同喷发旋回中,具有熔岩的酸性或碱性程度向上逐渐增强的总体变化规律。义县组在紫都台—七家子地区较老河土—十家子、后新秋—苇子沟地区的火山碎屑岩的总厚度偏大,而玄武岩的发育厚度偏小,且老河土—十家子地区缺乏喷发旋回Ⅴ等,空间分布有差异性。     

辽宁北部秀水盆地义县组地层划分的地球物理响应特征

通过采用地表地质调查、钻孔岩心编录、地球物理测井、二维地震等多种技术手段,综合运用岩石地层、测井曲线、二维地震和钻井资料标定相结合的研究方法,将以辽法地1井、秀D1井为代表的义县组划分为4个岩性段,即：一段（K₁y¹）基性火山岩段,二段（K₁y²）火山岩夹沉积-火山碎屑岩段,三段（K₁y³）沉积岩段,四段（K₁y⁴）酸性火山岩段.4个岩性段和界面在露头、钻井岩心、测井曲线、地震等资料上的特征明显.重、磁、电剖面联合反演综合解释推断及井震标定后的地震反射特征均表明下白垩统义县组4个岩性段在空间上具有一定的展布特征和分布规律.     

四合屯-义县地区义县组火山活动的旋回性特征

在岩石学特征分析的基础上,结合本区广为发育的火山间歇期沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩以及其中的古生物化石特征等,作者将四合屯-义县地区义县组火山活动分为早、中、晚3个火山活动旋回,即早期以玄武岩、玄武安山质火山岩类为主的基性、中基性旋回;中期以流纹质及英安质火山岩类为主的中酸性旋回;晚期以玄武岩为主的基性旋回.义县组火山活动早期的基性、中基性旋回还可进一步分为4个亚旋回,在其中的沉凝灰岩中发育有以鹦鹉嘴龙为主的古脊椎动物化石.各旋回或亚旋回的底部不同程度地发育有爆发-沉积相的沉凝灰岩或内陆湖泊相沉积岩.包括珍稀动植物在内的热河生物群化石则产于义县组火山活动中期的沉凝灰岩以及钙质页岩之中.