华北东部盆山耦合与内生成矿作用

盆-山耦合关系是当今地学研究的前沿课题。但是,在几何学上,成对盆山耦合论述较多。而华北东部裂陷盆地则西与太行造山带、北与燕山造山带、东与胶辽山地、南与大别造山带均构成盆-山耦合,即中心裂陷盆地与外围各造山带均为耦合关系。研究表明:中心裂陷与华北地幔亚热柱的形成密切相关,由于地幔亚热柱强烈上隆,在岩石圈底部受阻,使华北东部岩石圈发生热减薄-断陷的同时,向外拆离的地幔岩在盆地外围形成一系列次级隆起(太行、燕山、胶辽、大别造山带),即地幔热柱多级演化的第三级单元———幔枝构造。各幔枝构造(造山带)间具有明显的可比性,并共同与中心裂陷盆地构成盆-山耦合关系。与此同时,随地幔热柱-亚热柱-幔枝构造向上迁移的成矿元素,亦以气态-气液混合态-含矿流体的形式向上迁移,并最终在幔枝构造的有利聚集部位成矿,形成张宣、冀东、辽东、胶东、鲁西、小秦岭、阜平等幔枝构造成矿集中区。     

太行山中段麻棚岩体的成因探讨

麻棚岩体位于太行山中段，阜平幔枝构造核部。侵位于太古界阜平群中-深区域变质岩系。岩体内部分带明显，划分出五个单元。岩石矿物特征、化学特征、微量元素和稀土元素均说明其来源较深，推测为上地幔物质，熔融混染了大量壳源物质，属脉动式同熔型花岗岩类。并据此，建立了岩体成因模式。     

华北东部盆岭区的形成与演化

中生代以来，华北地幔亚柱的强烈上隆，导致华北地台解体并形成典型的盆岭区。在亚热柱的上部，由于地幔物质的强烈上隆，使上部地壳发生热减薄裂陷，并进一步发育成大型断陷盆地；而当向外拆离的地幔软片被外围陡倾韧性剪切带所切割，断裂的切割导致减压释荷形成岩浆源地，并可热熔上部地壳形成壳源岩浆，上侵的岩浆尤其是花岗质岩浆的侵入，带动围岩一起上隆，上部盖层岩石则大幅度向外拆离滑脱，形成一系列幔枝构造。     

华北克拉通东部岩石圈破坏与幔柱的成因

华北克拉通东部是指大兴安岭—太行山重力梯度带以东的地区。该地区与东北及华南地区一样,也存在着岩石圈减薄和岩石圈破坏的现象。华北克拉通古生代与新生代的橄榄岩包体地热值分别为40mW/m~2和80mW/m~2,地热增高是岩石圈破坏的重要因素。中国东部—朝鲜半岛的GRACE卫星布格重力异常呈巨型环状展布,可能是地幔亚热柱所致。区内郯庐断裂带呈NNE向纵贯切割,最新的地震反射剖面成果反映,该断裂带以走滑为主,兼有逆冲和正断层,所组成的大型"花状"复杂断裂构造带,切穿地壳、莫霍面,直至岩石圈地幔,起到破坏岩石圈的作用。S波速成像结果证实,在苏鲁造山带下方,分布的碎块状波速扰动带延伸300km,应是中生代扬子板块走滑俯冲、断离、折返的产物;而在渤海湾盆地下方,下地幔也存在陡倾的破碎带,延伸300km,在岩石圈76km处及其深部,S波速降低,扰动很剧烈,可能是地幔柱头部呈粗大状的反映,故可认为渤海湾盆地是由蘑菇云状的地幔柱形成。再从华北克拉通的大陆根来看,东部为A型反时针pT轨迹麻粒岩分布,而中西部则为B型麻粒岩,这是因为东部新太古代绿岩带中赋存有科马提岩,其岩浆温度可高达1 600℃,如用幔柱构造模型解释成因最为合适。通过研究近年大量地震反射P波和S波层析资料,华北克拉通的东部在晚侏罗-早白垩世及新生代期间,受太平洋板块俯冲和地幔热柱上隆的相互作用,深部的地幔流体常沿构造破裂带运移,促使岩石圈拆沉,并发生热侵蚀作用,形成酸性大火成岩省(SLIP)、裂谷型盆地的广泛分布和成矿成藏作用的"大爆发"。由此认为,建立区域构造模型将有利于指导深部找矿工作。     

不同构造环境下的壳─幔过渡带结构

位于中国西北部的天山造山带与准噶尔盆地是典型的盆岭构造。通过对横跨天山造山带与准噶尔盆地的沙雅-布尔津地学断面地震宽角反射、折射资料进行小波分析,获得了天山造山带与准噶尔盆地壳-幔过渡带的详细结构。结果表明,天山造山带的壳-幔间是以多个薄层过渡的。这些薄层的层厚度2～3km不等,层速度高低相间,总厚度约20km,平均速度较低,接近塔里木盆地下地壳的速度。塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳-幔间不具有这种特点,其壳-幔间主要表现为一级间断面。而位于中国东北部的间阳-海城-东沟深地震测深剖面所揭示的辽东台隆-辽河盆地-燕山台褶带壳-幔过渡带的结构似乎具有完全相反的特征：辽河盆地的壳-幔过渡带比较复杂,它由数个薄层叠合而成,总厚度达15km;辽东台隆与燕山台褶带壳-幔过渡带结构十分简单,皆以一级间断面过渡为主。研究认为,造成二者差异的主要原因是它们所处的构造环境不同：前者为挤压环境,而后者为伸展环境。在挤压环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于造山带的下面;而在伸展环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于盆地的下面。壳-幔过渡的复杂程度与构造活动性相联系,在一定程度上反映了岩石圈目前的构造活动水平。     

不同构造环境下的壳─幔过渡带结构

位于中国西北部的天山造山带与准噶尔盆地是典型的盆岭构造。通过对横跨天山造山带与准噶尔盆地的沙雅-布尔津地学断面地震宽角反射、折射资料进行小波分析,获得了天山造山带与准噶尔盆地壳-幔过渡带的详细结构。结果表明,天山造山带的壳-幔间是以多个薄层过渡的。这些薄层的层厚度2～3km不等,层速度高低相间,总厚度约20km,平均速度较低,接近塔里木盆地下地壳的速度。塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳-幔间不具有这种特点,其壳-幔间主要表现为一级间断面。而位于中国东北部的间阳-海城-东沟深地震测深剖面所揭示的辽东台隆-辽河盆地-燕山台褶带壳-幔过渡带的结构似乎具有完全相反的特征：辽河盆地的壳-幔过渡带比较复杂,它由数个薄层叠合而成,总厚度达15km;辽东台隆与燕山台褶带壳-幔过渡带结构十分简单,皆以一级间断面过渡为主。研究认为,造成二者差异的主要原因是它们所处的构造环境不同：前者为挤压环境,而后者为伸展环境。在挤压环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于造山带的下面;而在伸展环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于盆地的下面。壳-幔过渡的复杂程度与构造活动性相联系,在一定程度上反映了岩石圈目前的构造活动水平。     

八达岭基性岩和高Ba—Sr花岗岩地球化学特征及成因探讨：华北和大别—苏鲁造山带中生代岩浆岩的对比

八达岭杂岩侵位于华北北部，由辉长闪长岩岩、石英闪长岩、石英二长岩、二长闪长岩、二长花岗岩、碱长花岗岩和石英正长岩等组成，主要属高钾钙碱性系列。除了含V-Ti磁铁矿的堆晶辉长闪长岩，整套岩石的主量元素变化范围较大，SiO2=46.5%-75.3%,MgO=5.6%-0.2%，中酸性岩石的K2O/NaO为0.59-1.09。碱长花岗岩和少数石英二长岩Ba和Sr含量较低，且具有明显（Eu）负异常。大多数中酸性岩石（高Ba-Sr花岗岩）具有如下显著的微量元素地球化学特征：Ba,Sr和轻稀土（LREE）富集，Y和重稀土（HREE）亏损，LREE/HREE强烈分离，Sr/Y和La/Yb比值较高；在原始地幔标准化的蛛网图中具有显著的Nb,Ta和Ti亏损，不具明显的Sr和Eu亏损。在Harker图解中，基性岩石和高Ba-Sr花岗岩的主量元素相关性明显，两者还具有相似的微量元素和稀土（REE）分配特征，并且，REE,Y,Sr,P和Ti含量从基性到酸性逐渐降低。辉长闪长岩和高Ba-Sr花岗岩的Sr-Nd同位素初始值呈EMI特征（Isr=0.7051-0.7068,εNdi=-8.2-20.2），大致呈负相关。地球化学特征表明基性岩浆为富集的大陆岩石圈地幔部分熔融形成，而高Ba-Sr花岗岩则为基性岩浆通过陆壳混染和结晶分离形成；富P和Ti的副矿物（如磷灰石和的榍石）的分离结晶导致了REE,P和Ti丰度的逐渐降低。另外，华北板块内部和大别-苏鲁造山带基性岩和高Ba-Sr花岗岩分别具有相似的地球化学特征，这表明，上述地区燕山期大规模岩浆活动具有相似的地球动力学机制，大别-苏鲁造山带岩浆岩的地球化学特征并不反映其地幔源区一定受到过来自深俯冲的扬子板块的流体的富集作用。岩石圈的拆沉和减簿作用可能导致了华北板块和大别-苏鲁造山带下古老岩石圈地幔的部分熔融，岩石圈地幔的富集作用可能主要性发生于元古代。