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岩石探针与全球构造 栏目所有文章列表
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1.
同位素填图与深部物质探测(Ⅰ):揭示岩石圈组成演变与地壳生长
王涛,侯增谦
地学前缘 2018, 25 (
6
): 1-19. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.21
摘要
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固体地球科学的一个重要任务是探测地球深部过程与不同圈层协同演变。深部物质探测、地球物理结构探测和深钻一起构成深部探测的三大途径。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)示踪填图是深部物质探测的主要手段,可以用来揭示深部物质组成特征及时空变化,确定不同类型地壳省,划分大地构造边界,估算大陆地壳生长量、方式,分析区域成矿规律。这一技术广泛应用后,有望实现深部结构探测与物质探测结合,开展深部物质填图。中国大陆是深部物质探测的良好实验室,需要解决的重大问题包括:多块体拼合的岩石圈及陆壳深部物质组成架构,不同类型造山带地壳生长与深部物质组成结构,不同构造单元深部物质组成与成矿作用及其浅部成矿制约。文中重点总结和探讨了岩浆岩全岩Sr-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素区域填图以及捕获锆石信息填图的思路、方法和注意的问题,以及可以解决的重大地质问题,并探索性提出今后开展的重点研究方向。
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2.
同位素填图与深部物质探测(Ⅱ):揭示地壳三维架构与区域成矿规律
侯增谦,王涛
地学前缘 2018, 25 (
6
): 20-41. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.19
摘要
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地球深部是大规模成矿作用的“驱动机”、“供应源”和“传输带”。深入揭示深部物质组成与分布、物质循环与能量转换、三维架构与动力过程,对理解成矿作用至关重要。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)填图是探索深部物质组成与演化过程的主要手段,可以探测地壳深部物质组成的三维架构,揭示新生地壳/古老地壳/再造地壳的空间分布与时空演变,从而为提升区域成矿规律认识提供深部物质制约证据,有助于成矿潜力的定量半定量评价及其区域成矿预测。文章重点总结和探讨了岩浆岩全岩Nd同位素和锆石Hf同位素区域填图在解决地壳三维架构与成矿规律方面的应用成果,深入探讨了巨量岩浆岩发育的深部驱动机制及其成矿制约,对比总结了不同类型造山带(如中亚增生造山带、青藏高原碰撞造山带、秦岭复合造山带等)和不同克拉通的地壳深部组成结构与成矿制约特色。研究显示:不论是什么造山带和克拉通,深部年轻地壳分布区制约了铜金、铜镍等矿床的形成分布;古老地壳控制了大型钼矿、铅锌矿、稀有金属等矿产;两者过渡地带常常发育铁矿等。这些研究不仅揭示了区域成矿规律,而且对成矿预测与成矿潜力评价有潜在的应用价值,有可能成为成矿规律研究特别是深部物质探测及成矿背景研究的新方向。
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3.
英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩(TTG)岩石构造组合及其亚类划分
邓晋福,刘翠,狄永军,冯艳芳,肖庆辉,刘勇,丁孝忠,孟贵祥,黄凡,赵国春,吴宗絮
地学前缘 2018, 25 (
6
): 42-50. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.10.3
摘要
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TTG岩石构造组合(或岩类)表征洋壳俯冲作用。本文提出TTG岩类的4个亚类:(1)镁安山岩系列(MA)低压型TTG亚类,形成于非常年轻和很热的洋壳俯冲,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km,例如活动洋中脊俯冲的板片窗的边缘;(2)镁安山岩系列(MA)高压型TTG亚类,形成于比较年轻和较热的洋壳俯冲,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km;(3)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)低压型TTG亚类,形成于洋内弧下地壳,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km;(4)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)高压型TTG亚类,形成了大陆边缘弧山根带,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km。对TTG岩类4个亚类的研究,并结合对无TTG形成的老的冷的俯冲带洋壳和冷的弧地壳以及幔楔有无岩浆产生等方面的研究,可以重建岩浆弧的壳幔结构和热结构,进而可为与洋俯冲有关的成矿作用提供地质背景。
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4.
俯冲带形成机制的可检验假说和检验方案
牛耀龄,沈芳宇,陈艳虹,龚红梅
地学前缘 2018, 25 (
6
): 51-66. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.7
摘要
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五十年前板块构造理论的诞生是地球科学领域的一场革命,它为理解地球如何运作构建了基本框架。过去五十年对该理论的进一步研究告诉我们地质过程最终都是地球热损失的结果。例如,大洋岩石圈板块在洋中脊形成,其运动和增生以及最终通过俯冲带进入地幔导致地幔冷却降温,从而导致大规模的地幔对流。亦即,板块构造的直接驱动力是俯冲大洋岩石圈板块的下沉力。因此,没有俯冲带就没有板块构造,但是俯冲带如何开始仍然有争议。对俯冲起始的研究从未中断,有数值模拟也有地质推断。2014年在西太平洋用三个IODP航次(350、351和352)来检验“自发”和“诱发”俯冲开始的想法。所有这些努力都值得肯定,但这些是无法检验的想法。无法检验意味着没有结果。本文介绍至今唯一可用地质学方法检验的假说,亦即“岩石圈内横向物质组成差异导致的浮力差是俯冲带形成的起因”。这种浮力差位于海底高原的边部和被动大陆边缘,因此这些部位是未来俯冲带起始的必然轨迹。在远离这些部位的正常洋盆内因缺乏浮力差而俯冲带不可能起始。换句话说,“所有岛弧一定有大陆(或海底高原)基底”,这可以通过采集和研究岛弧基底岩石来验证。
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5.
大陆边缘弧岩浆成因与大陆地壳形成
朱弟成,王青,赵志丹,牛耀龄,侯增谦,潘桂棠,莫宣学
地学前缘 2018, 25 (
6
): 67-77. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.11
摘要
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大陆地壳如何形成是国际学术界长期关注并正在持续攻关的一个重大基础科学问题。活动陆缘弧的岩浆成因和密度分选过程是理解大陆地壳形成机制和演化过程的关键。北美白垩纪Cordilleran大陆边缘弧的形成可能经历了与底侵幔源岩浆有关的下地壳部分熔融和岩浆混合,或幔源初始玄武质岩浆的两阶段成分分异过程,以花岗质成分为主的北美内华达地区垂向地壳成分剖面结构可能与榴辉岩相残留体或堆晶岩的拆沉作用密切相关。目前并不清楚亚洲大陆南部以约200 Ma和约90 Ma两个时间断面为代表的中生代冈底斯弧,为何出现大量角闪石岩并具有玄武安山质的平均成分。探究中生代冈底斯弧的岩浆成因、地壳垂向成分结构和地壳形成机制可能有助于或多或少地解决这一问题。
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6.
冈底斯弧的岩浆作用:从新特提斯俯冲到印度亚洲碰撞
张泽明,丁慧霞,董昕,田作林
地学前缘 2018, 25 (
6
): 78-91. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.14
摘要
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位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧形成于中生代新特提斯大洋岩石圈的长期俯冲过程中,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,已经成为研究汇聚板块边缘岩浆作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于对现有研究成果的总结,我们将冈底斯岩浆弧的岩浆构造演化划分为5个阶段:第1阶段发生在晚白垩世之前,以新特提斯洋岩石圈长期正常俯冲和钙碱性弧岩浆岩的发育为特征;第2阶段发生在晚白垩世时期,以活动的新特提斯洋中脊发生俯冲和强烈的岩浆作用与显著的新生地壳生长为特征;第3阶段发生在晚白垩世晚期,以残余的新特提斯大洋岩石圈俯冲和正常弧型岩浆作用为特征;第4阶段发生在古新世至中始新世,以印度与亚洲大陆碰撞、俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离,及其诱发的幔源岩浆作用、新生和古老地壳的强烈再造为特征;第5阶段为发生在晚渐新世到中中新世的后碰撞阶段,深俯冲印度岩石圈的回转和断离,或加厚岩石圈地幔的对流移去导致了加厚下地壳的部分熔融和埃达克质岩石的广泛发育,同时伴随幔源钾质超钾质岩浆作用。冈底斯弧岩浆作用与岩浆成分的系统时空变化很好地记录了从新特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的完整构造演化过程。
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7.
滇西北羊拉地区金沙江古洋盆的穿时碰撞闭合:来自花岗岩年龄的制约
曾普胜,王彦斌,麻菁,王兆全,温利刚
地学前缘 2018, 25 (
6
): 92-105. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.12
摘要
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202
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金沙江缝合带是特提斯东段重要的缝合带之一,羊拉地区的金沙江缝合带处在青藏高原东构造结东侧,是研究金沙江古洋盆的碰撞闭合过程等构造事件的重要窗口。在前人工作的基础上,通过野外系统观察取样,结合花岗岩侵入体的锆石SHRIMP U-Pb年龄测定结果,对金沙江古洋盆的碰撞闭合过程做初步研究。结果表明,从南部加仁岩体的通吉格花岗闪长岩(加仁岩体之一部分),经中部的路农—里农—江边岩体的花岗闪长岩,到北部的贝吾花岗闪长岩,岩体的侵位年龄分别为通吉格(246.1±3.5) Ma、路农花岗闪长岩(238.1±5.3) Ma、里农花岗闪长岩(239.0±5.7) Ma、江边岗闪长岩(227.9±5.1) Ma和贝吾花岗闪长岩(213.6±6.9) Ma,表明金沙江缝合带的碰撞关闭是从南向北逐渐闭合的,闭合的时限可达33 Ma,但闭合碰撞不是连续而是幕式的,碰撞闭合作用主要发生在约246 Ma、239 Ma、228 Ma、213 Ma 4个幕次。里农大沟还出现222 Ma的辉绿岩脉,与江边岩体时间上较为接近,似乎表明江边岩体侵入时期本区处于局部拉张的构造背景。
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8.
塔里木克拉通东北缘Columbia超大陆裂解事件:库鲁克塔格地区辉绿岩床的地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素证据
张健,李怀坤,张传林,田辉,钟焱,叶现韬
地学前缘 2018, 25 (
6
): 106-123. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.15
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研究塔里木克拉通东北缘库鲁克塔格地区发育的中元古代早期基性岩浆活动,对深入了解Columbia超大陆裂解过程具有重要意义。本文报道了库鲁克塔格地区侵入于兴地塔格群的阿斯廷布拉克辉绿岩床SHRIMP锆石U-Pb年龄,结合岩石学、地球化学和Nd-Hf-O同位素资料,对该基性岩的形成时代、岩浆起源和源区类型以及岩浆作用的动力学背景进行讨论。研究表明:辉绿岩锆石具有高Th/U比值(>1),CL图像带状分区,显示基性岩浆锆石特点,207Pb/206Pb 加权平均年龄(1 551±8) Ma代表辉绿岩的形成时代,锆石δ18O值为5.52‰~6.53‰(正态分布的峰值为5.8‰),略高于地幔锆石的变化范围。辉绿岩高FeOT(11.4%~13.4%),低MgO(5.46%~7.11%)和TiO2(1.51%~2.45%),具有拉斑质属性,轻、重稀土元素分馏明显((La/Yb)N=4.6~5.4),具弱的Eu正异常(δEu=1.05~1.27),富集大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta等高场强元素(HFSE),微量元素组成与大陆溢流玄武岩(CFB)类似,全岩Nd(εNd(t)=-3.8~-1.8)和锆石Hf(εHf(t)=-3.7~1.9)同位素均显示岩浆来自富集地幔。阿斯廷布拉克辉绿岩是被交代的大陆岩石圈地幔部分熔融的产物,形成于板内的拉张环境,与该时期全球构造演化体制相吻合,属于中元古代早期Columbia超大陆裂解事件。
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9.
锆石微量元素及其揭示的深部过程
赵志丹,刘栋,王青,朱弟成,董国臣,周肃,莫宣学
地学前缘 2018, 25 (
6
): 124-135. DOI:
10.13745/j.esf.sf.2018.11.20
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1146
)
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1428
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近十年来对锆石研究已从早期的U-Pb放射性同位素定年和锆石同位素分析,发展到大量研究锆石的微量元素。锆石微量元素不仅可以作为锆石Ti温度计估算岩浆温度,也可以用来识别锆石及其母岩的岩石类型和成因,区分岩浆熔体或者流体控制的岩浆作用、变质作用、成矿作用等深部作用过程。文中在归纳总结岩浆锆石、变质锆石、热液锆石、碎屑锆石等不同类型锆石的微量元素成分基础上,以青藏高原碰撞后超钾质岩石中产出的锆石为例,系统介绍了超钾质岩石中各类锆石的结构、年龄和微量元素特征,并应用于解释超钾质岩石成因、岩浆源区成分、岩浆演化和上部地壳物质的混染、下地壳加厚和高原隆升之间的关系。
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