俯冲带深海-岩石圈流体交换及其效应     

邢会林  王建超  逄硕  王瑞泽  刘冬豫  马子涵  张愉玲  谭玉阳 《地学前缘》2022,29(5):246-254

俯冲带是地球上构造活动最复杂、最强烈的区域,也是地球物质循环系统的重要组成部分,对俯冲带的深入研究有助于加深我们对地球系统科学的认识。通过系统地梳理分析国内外相关文献,大洋岩石圈通过在汇聚板块边界的俯冲将大量水带入到地幔中,并对俯冲带地震的发生、地幔的熔融、岩浆的产生、陆壳的形成乃至矿产资源富集都起到了重要的控制作用。弧前隆起区的岩石圈地幔在顺断层渗透的深海水作用下发生强烈水化作用并形成水化地幔,是水富集在岩石圈的主要方式之一。随着俯冲板片深度的增加,在一定的温压条件下,水化地幔(蛇纹岩)发生脱水相变,引发俯冲带中源地震。脱出的水则由于运移的差异,既可以产生板内的水压致裂,也会影响俯冲界面的耦合,进而导致慢滑移地震区的形成。由此可见,俯冲带地区深海-岩石圈流体交换及其在深部的效应是一个包含化学反应-温度-流体流动-应力变形/破坏的多物理场耦合的复杂动力学系统。然而,目前的相关研究工作主要侧重于对其中某个因素、现象或者某个特定条件下具体过程的探索性观测分析研究。因此,我们需要从地球系统科学的角度出发,将流体运移、化学反应与传统的固体地球研究相结合,着眼于多学科交叉的多场耦合动力学综合研究,对俯冲带地区深海-岩石圈流体交换及其效应进行多时空尺度定量化表征和分析。  相似文献   

西准噶尔乌什加嘎衣提金矿霏细斑岩脉及矿石等锆石U- Pb年龄、Hf同位素以及地球化学特征     

杨清茂  师志龙  杨文龙  王元元 《地质论评》2022,68(6):2115-2137

乌什加嘎衣提金矿床是西准噶尔谢米斯台—沙尔布尔提成矿带迄今为止规模最大的金矿床,金资源量2 t,品位8×10-6。霏细斑岩脉的地质特征、成岩年代、地球化学特征对该地区的找矿工作具有重要意义。金矿体产于中酸性岩体与地层接触剪切带中,与霏细斑岩脉密切共生,主要发育硫化物石英脉型和蚀变岩型两种矿石类型,工业类型属石英脉—蚀变岩型金矿床。笔者等测得不含矿的霏细斑岩脉成岩年龄为429. 1±1. 6 Ma以及两期含矿的霏细斑岩脉的成岩成矿年龄为426. 5±1. 7 Ma和426. 0±1. 6 Ma,认为矿床形成时代为中—晚志留世。矿区的安山岩、二长岩、霏细斑岩脉、蚀变岩型金矿石和硫化物石英脉型金矿石具有相似的稀土元素配分和微量元素演化趋势,从前往后具有递进性演化的关系。矿区所有岩石均表现出富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,轻重稀土元素分异明显,明显富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th,相对亏损高场强元素Ti、Nb,不具有Eu、Ce异常等特征,显示出俯冲带岛弧岩浆的特点。霏细斑岩脉εHf(t)同位素（+8. 86~+15. 41）与区域岩体（+5.0~15. 4）高度重叠,对应的二阶段年龄为429~844 Ma,略大于锆石年龄,表明成矿的岩浆热液来源于亏损地幔新增的年龄地壳,源区在地壳中存留时间较短。霏细斑岩脉和二长岩在岩石成因和构造判别图解上与区域I型花岗岩落入相同的区域,成因类型为高钾钙碱准铝值Ⅰ型花岗岩。综合地质、年代学、地球化学特征,认为矿床成因类型属岩浆热液型金矿床,是晚志留世古亚洲洋向南俯冲背景下与侵入岩同源岩浆活动演化分异的产物,并预测区域上具有寻找与I型花岗岩相关的多种类型的Au—Cu矿床。  相似文献   

嫩江洋闭合机制:来自内蒙古东南部扎赉特旗地区音德尔杂岩构造变形样式与时代的启示SCIEI北大核心CSCD     

马永非  刘永江  秦涛  冯志强  杨晓平 《岩石学报》2022,(8):2419-2441

嫩江洋闭合机制是大兴安岭地区一个争议较大的科学问题。音德尔杂岩为大兴安岭与松辽盆地盆山结合带上新发现的一套俯冲增生杂岩,岩石强烈韧性变形,其构造变形样式及时间较好的记录了嫩江洋闭合过程。该套杂岩基质由绢云片岩、绿泥石片岩及阳起石片岩等组成,岩块主要包括闪长岩、辉长岩、玄武安山岩及花岗岩。宏观变形样式观察和微观组构分析表明,音德尔杂岩发育两期构造变形:早期变形以倾向NW的片理、片麻理及糜棱面理为标志,并发育有NNW向倾伏的构造线理,线理倾伏角一般较大,指示NW-SE方向强烈挤压背景下形成的一期逆冲线理;晚期变形以NE向倾伏的低角度矿物拉伸线理为标志,石英及长石等矿物通过晶内位错滑移与膨凸式重结晶等塑性流变方式显著定向拉长,构造形迹指示一期NE-SW走向的左行走滑剪切作用,晚期线理普遍改造或置换早期线理。两期构造变形事件分别对应兴安增生地体与松嫩地块碰撞造山早期的强烈挤压阶段和造山晚期伸展走滑调整阶段。构造岩与围岩接触关系年代学研究限定音德尔杂岩构造变形发生于早石炭世末期(323Ma)之前。早石炭世早期嫩江洋开启双向俯冲模式,在兴安增生地体东缘和松嫩地块西缘形成大量增生楔。早石炭世末期嫩江洋闭合,兴安增生地体与松嫩地块碰撞拼贴并发生强烈挤压造山,两侧增生楔在NW-SE方向汇聚应力驱使下呈花状仰冲隆起,伴随斜向走滑形成早期高角度叶理与线理。造山晚期,兴安增生地体与松嫩地块之间发生显著的左行走滑剪切作用,形成了NE-SW走向的低角度矿物拉伸线理。嫩江洋闭合相关构造的解析表明其具有双向俯冲的特征。  相似文献   

南海北部陆架断裂系统特征及其对南海打开的启示意义     

惠格格  李志刚  王伟涛  胡立天  梁浩  张逸鹏  李冠华  闫永刚  孙闯  张培震 《大地构造与成矿学》2022,(3):501-516

南海作为西太平洋最大的边缘海之一,处于太平洋、欧亚以及印-澳三大板块的俯冲汇聚作用之下,具有复杂的形成机制和演化历史。白垩纪初期,受太平洋板块俯冲后撤的影响,南海北部和南部陆缘发育一系列NE-NEE向张性剪切岩石圈断层,渐新世以来断裂大多继承先存断裂继续活动。中新世晚期,菲律宾海板块向西持续俯冲,在南海北部陆缘出现大量的近EW-NEE向张性正断层和NWW-NW向剪性基底断裂。两期断裂在平面上相互交切,代表了不同时间板块间的相互作用,但这些断裂在垂向上经历了何种构造活动,如何控制南海北部盆地群的沉积分布,与周围板块的运动方式有何联系,这些问题仍未得到系统解答。最重要的是,这些断裂系统的形成过程对南海海盆的打开方式有何启示意义是一个值得深入探讨的问题。本文针对南海北部陆缘发育的NE-NEE向、NW向和E-W向断裂系统,选取NE-NEE向、NW向断裂系统最发育的珠江口沉积盆地,利用重磁异常、沉积地层和地震反射剖面资料,系统分析断裂结构特征及活动历史。结果表明,南海北部陆缘一系列NEE向的断裂带(如滨海断裂带),很可能为珠江口盆地内部控坳主控断层,且断裂活动经历了早期低角度滑脱,第二期高角度正...  相似文献   

华南陆块东部晚中生代岩浆作用的深部动力学过程     

郭锋  赵亮  张晓兵  吴扬名  张博  张峰 《大地构造与成矿学》2022,(3):416-434

本文总结和回顾了过去几年来本研究团队在华南陆块东部(主要是东南沿海地区)开展的火成岩岩石地球化学研究进展,并重点探讨了晚中生代(白垩纪)岩浆作用的深部动力学过程,取得了以下主要认识:(1)华南晚中生代镁铁质岩浆作用记录了古太平洋板块从俯冲到后撤-撕裂的深部动力学过程,其地幔源区的富集组分从进俯冲时期的板片上覆沉积物逐渐过渡到后撤-撕裂阶段的下部镁铁质洋壳;(2)长英质火山岩的地壳源区从俯冲阶段的低温(700～810℃)含水下地壳转变为后撤-撕裂阶段的高温(790～860℃)贫水陆壳;(3)东南沿海地区晚中生代经历了强烈的弧地壳增生和置换作用,形成了具有“等同位素效应”的双峰式侵入杂岩体。我们提出的板片俯冲-后撤-撕裂模式同样适用于解释华南陆块东部早中生代构造-岩浆演化的深部的动力学机制。  相似文献   

A Preliminary study on deep geodynamic process of Xar Moron tectonic belt in eastern Central Asia Orogenic BeltSCIEI北大核心CSCD     

宋时雨  田博雅  李庆洋  徐备 《岩石学报》2023,(5):1293-1304

板块汇聚边缘的陆壳厚度变化与构造和岩浆过程的动态相互作用有着错综复杂的联系,也是对深部地球动力学背景的直接响应。西拉木伦构造带是中亚造山带东部重要的汇聚板块边界,查明其浅部构造变形及深部动力学过程对于理解中亚造山带构造演化具有重要意义。本文通过野外地质工作查明晚二叠世-早三叠世西拉木伦构造带的上地壳发育一系列北东向、轴面向南东倾的宽缓褶皱以及向南东逆冲的断层,变形样式属于薄皮构造,显示出由北西向南东挤压的单向构造应力背景,平衡剖面恢复显示此时期构造变形造成地表~30%的缩短以及~4km的浅部地壳增厚。利用林西地区火成岩全岩La/Yb比值和锆石Eu/Eu*参数构建的年龄-地壳厚度曲线揭示,二叠纪早-中期地壳厚度从49km连续减薄到33km,反映此时期整体处于伸展环境。二叠纪晚期至三叠纪初期,地壳厚度增加了~15km,峰值厚度达~48km,这个迅速的地壳增厚过程可能是岩浆作用导致的地壳垂向增生和构造作用产生的造山带物质堆叠综合作用的结果。本文根据构造带同汇聚期岩浆岩面积和地壳厚度估算造山作用形成了~11%的新生陆壳。同时,两个时期的深部壳幔相互作用方式也有不同,二叠纪早期西拉木伦构造带火成岩锆石的εHf(t)值相对较高(6.1~19.9;均值10.1),δ^(18 )O值较分散(5.1‰~8.3‰),指示岩浆在形成过程中有幔源物质的加入,示踪了林西地区深部与软流圈上涌有关的伸展过程;而晚二叠世至三叠纪初期花岗岩锆石εHf(t)值相对下降(-1.1~17.2;均值9.3),δ^(18 )O值仍高于幔源值(>5.9‰),揭示同源地幔岩浆的持续重融改造过程。综合沉积环境、地壳厚度变化、岩浆岩同位素变化、地壳增生量及地表单向构造应力背景等特征,本文提出西拉木伦构造带可能经历了地幔俯冲;而早-中二叠世的软流圈上涌和晚二叠世-早三叠世的下地壳及岩石圈地幔密度增大,可能是发生地幔俯冲的深部地球动力学原因。  相似文献   

跳出南海看南海——新特提斯洋闭合与南海的形成演化   总被引：6，自引：5，他引：1  

孙卫东  林秋婷  张丽鹏  廖仁强  李聪颖 《岩石学报》2018,34(12):3467-3478

本文总结了笔者参与基金委重大研究计划"南海深海过程演变"的研究成果。我们发现南海和青藏高原都是新特提斯洋闭合的产物,而非前人所说的南海是由青藏高原碰撞导致的中南半岛逃逸所形成。与青藏高原碰撞隆升机制不同,南海是新特提斯闭合后期弧后拉张的结果。新特提斯洋位于北边的欧亚大陆与南面的非洲、印度和澳大利亚板块之间,呈东宽西窄的喇叭型。在西部,新特提斯洋向北的俯冲可能在侏罗纪就开始了,局部形成了弧后盆。约130Ma前,由于凯尔盖朗等大火成岩省的喷发,新特提斯洋脊也开始向北漂移。由于新特提斯洋东部宽度较大,弧后拉张明显,形成了古南海。新特提斯洋闭合过程中一个重大事件是洋脊俯冲:从菲律宾经福建及两广到青藏高原,均有100Ma左右的埃达克岩产出,是洋脊俯冲的产物。其中,菲律宾、福建、广东埃达克岩形成了斑岩铜金矿床;而在青藏高原,埃达克岩虽有矿化,但没有形成大规模的斑岩铜金矿床。同时期,华南出现了一次短暂的大规模挤压事件,与洋脊俯冲契合。这次挤压事件可能导致了古南海闭合的开始。与此同时,青藏高原冈底斯出现高温岩石——埃达克质紫苏花岗岩;其北面有～110Ma短时间内发生的大规模花岗岩事件。考虑到板块重建的结果,这些埃达克岩和华南短时间挤压事件的时空分布显示新特提斯洋脊在约100～110Ma,近似平行于俯冲带俯冲到了欧亚大陆之下;其前片下沉,扰动软流圈,形成大规模岩浆活动;后片则缓慢后撤,于～80Ma形成了A-型花岗岩。这些A-型花岗岩多属于A2型,受到了还原性板块俯冲的影响而普遍含锡,形成了全球60%的锡矿。俯冲板片的后撤,导致了拉张,可以合理解释南海北缘的"神狐运动"。随着俯冲板片后撤,俯冲角度加大,形成新的弧后拉张,于～33Ma出现洋壳,形成了南海。青藏高原碰撞引起的物质向东、南、北等各方向逃逸,对东亚大陆的构造格局也产生了重要的影响,但是并非南海拉张的主要控制因素。到～23Ma时,东经九十度海岭的俯冲阻挡了青藏高原下方地幔物质向东南方向逃逸,改变了东亚构造格局。同时,由于该海岭俯冲产生的向北东方向的挤压,造成印支半岛向西南挠曲,导致南海洋脊产生向南的跃迁。  相似文献   

华南东部陆缘侏罗纪岩浆作用特征及其构造背景——来自浙东南毛弄组火山岩的新证据     

张伟  吴鸿翔  朱孔阳  张科峰  邢新龙  陈东旭  陈汉林  章凤奇 《岩石学报》2018,34(11):3375-3398

华南东部内陆地区在侏罗纪处于陆内伸展背景已逐渐成为学术界共识,但对于该时期东部陆缘的构造环境仍存在争议。本文以浙东南毛弄组火山岩为对象,开展了岩石学、SHRIMP锆石U-Pb年代学、锆石微量元素、全岩元素地球化学和Sr-Nd同位素等研究,为认识华南东部陆缘构造背景提供制约。浙江侏罗纪火山岩以松阳毛弄剖面较具代表性,总体上是一套以英安质晶屑凝灰岩和流纹质玻屑凝灰岩为主的火山岩组合。本次研究在毛弄组下段获得的流纹质玻屑凝灰岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153±2Ma。综合前人研究表明,毛弄组火山岩主要形成于180～148Ma。毛弄组火山岩属于镁质钙碱性系列,且表现出明显的轻稀土元素富集特征,其中早侏罗世毛弄英安质凝灰岩Eu负异常不明显,而晚侏罗世毛弄流纹质凝灰岩具有显著的Eu负异常;两组凝灰岩均富集K、Rb和Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr和Hf等高场强元素。毛弄英安质火山岩的源区残留相组合可能为"斜长石+石榴石+角闪石",而毛弄流纹质凝灰岩则可能为"斜长石+角闪石",这一差异可能代表它们具有不同的源区深度。毛弄组火山岩的Sr-Nd-Hf同位素特征与华夏陆块古元古代基底岩体相似,其可能主要起源于基底地壳物质的部分熔融,并有少量地幔新生物质的加入。结合构造背景分析认为,毛弄组火山岩等陆缘岩浆岩形成环境为相对低温的"安第斯型"俯冲环境。通过不同时代区域岩体锆石氧逸度计算发现,早侏罗世东南海域岩浆岩的氧逸度比大陆陆缘更高,且大陆陆缘岩浆岩的氧逸度从晚三叠世至晚侏罗世不断升高,可能标志着陆缘地区俯冲流体的影响有着从东南海域向大陆陆缘扩散的趋势。综合分析认为,在侏罗纪华南东部陆缘可能发育一个与古太平洋俯冲有关的"安第斯型"陆缘岩浆弧,其时代可能最早可以追溯到早侏罗世早期,并持续扩大到中-晚侏罗世。这一时期浙闽沿海地区总体处于弧后挤压主导的构造环境,与同期内陆地区构造伸展背景形成鲜明对比。  相似文献   

兴蒙造山带中段锡林浩特跃进地区石炭纪岛弧型侵入岩:年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf同位素特征及其地质意义     

王树庆  胡晓佳  杨泽黎  赵华雷  张永  郝爽  何丽 《地球科学》2018,43(3):672-695

兴蒙造山带中段锡林浩特跃进地区出露一套石炭纪侵入岩,具有类似岛弧侵入岩的岩石组合（花岗闪长岩、英云闪长岩、石英闪长岩）和地球化学特征.锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年结果表明,这套侵入岩形成时代为310~330 Ma,属于石炭纪中晚期.岩石地球化学分析表明,跃进侵入岩属于钠质钙碱性系列岩石;A/CNK范围为0.86~1.17,大多属于准铝-弱过铝质系列;样品均具有较高的Mg#值,范围为47.5~55.8;微量元素分析表明,跃进侵入岩具有Rb、Ba、Th、U、K等大离子亲石元素的富集,Nb、Ta、P、Ti等高场强元素的亏损;稀土总量较低（3.62×10-6~172.33×10-6,平均值为118.33×10-6）,具有轻稀土富集的配分模式,（La/Yb）_N大于1,范围为2.48~9.44,重稀土分馏较弱,（Gd/Yb）_N范围为1.19~1.96,具有弱的Eu负异常（δEu值0.70~1.04）.跃进侵入岩均具有亏损的Hf同位素组成,176Hf/177Hf范围为0.282 651~0.282 870,ε_Hf（t）均为正值,范围为+2.0~+9.9,地壳存留模式年龄T_DMC范围为829~1 536 Ma,集中于900~1 200 Ma;（87Sr/86Sr）_i范围为0.703 7~0.704 8,（143Nd/144Nd）_i范围为0.512 320~0.512 401,ε_Nd（t）均为正值（+2.1~+3.6）,二阶段Nd模式年龄T_DM2较集中,为新元古代（793~918 Ma）.跃进侵入岩是在石炭纪活动大陆边缘的背景下,由中元古代晚期-新元古代早期的新生基性下地壳物质,在俯冲流体及岛弧基性岩浆的共同作用下部分熔融形成的,表明石炭纪中晚期兴蒙造山带中段仍然存在板块俯冲,古亚洲洋并未关闭.   相似文献   

大洋板块运动方向反转控制活动陆缘岩石圈张裂过程数值模拟          下载免费PDF全文

李付成  孙珍  张江阳 《地球科学》2018,43(10):3762-3777

为了更好的探究大洋板块运动方向反转与大陆岩石圈张裂之间的动力学关系,以数值模拟为手段来正演大洋板块的反向俯冲,同时考虑光滑洋壳、海山链、海底高原、薄弱带等构造单元加入先期俯冲时对大陆岩石圈张裂的影响.结果显示:大陆岩石圈在大洋板块反向俯冲的过程中会被拉伸减薄,并出现局部岩石圈的颈缩直至张裂、同时伴随有软流圈地幔的上涌和减压熔融等现象.此外,含有不同构造单元的洋壳参与先期俯冲会对陆缘造成不同程度的破坏,从而影响拖曳过程中大陆岩石圈的应变集中,并导致大陆岩石圈在不同时间、不同位置出现张裂.模拟结果可用于对比南海陆缘在新生代张裂中表现的穿时等特征,亦可为其他被动陆缘张裂的动力学研究提供借鉴.   相似文献