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红海及周边地质构造特征与地球动力学演化

岩石学报 2023年第3期39卷 731-741页

作者：余星许绪成李洪林韩喜球胡航何虎余娅娜自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所杭州310012 浙江大学海洋学院舟山316021 上海交通大学海洋学院上海200240

红海是地球上最年轻的大洋,其板块构造活动正处于威尔逊旋回的幼年期。红海南北两端分别连接着威尔逊旋回的胚胎期和终结期,即东非大裂谷和地中海。这一独特的地理位置和构造部位使其成为板块构造理论研究的圣地。本文通过对已有的地质... 详细信息

红海是地球上最年轻的大洋,其板块构造活动正处于威尔逊旋回的幼年期。红海南北两端分别连接着威尔逊旋回的胚胎期和终结期,即东非大裂谷和地中海。这一独特的地理位置和构造部位使其成为板块构造理论研究的圣地。本文通过对已有的地质、地球物理和地球化学资料进行综合分析,了解了红海地区的地形、重磁异常和沿脊的玄武岩地球化学组成等地质构造特征,探讨了红海裂谷的洋壳分布、地幔源区不均一性以及扩张演化历史等问题。红海地形中间深、南北两端浅,可以分为北、中北、中南、南等四段。重磁异常的条带主要出现在中南段,其他段不明显,因而限制了以往对红海扩张历史的认识。目前认为红海全段存在洋壳,红海两岸的沿岸悬崖是共轭扩张陆缘,呈向南开口的喇叭型扩张,而非对应红海岸线的梭子型。红海裂谷沿脊的地幔源区具有明显的不均一性,南段玄武岩显示E-MORB特征,表现为阿法尔地幔柱的影响。红海的发育经历了裂谷前火山作用(31~29Ma)、大陆张裂(29~13Ma)和洋底扩张(地球动力学过程将为揭示区域大地构造演化以及板块运动规律提供依据。

关键词：红海裂谷地质构造特征演化历史洋中脊玄武岩地球化学地球动力学

中亚造山带东部西拉木伦构造带深部地球动力学过程初探

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岩石学报 2023年第5期39卷 1293-1304页

作者：宋时雨田博雅李庆洋徐备河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室石家庄050031 河北地质大学地球科学学院石家庄050031 山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队临沂276006

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... 详细信息

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。

关键词：地幔俯冲西拉木伦构造带陆壳厚度三叠纪地球动力学中亚造山带

共和盆地干热岩形成的地球动力学过程与成因机制

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地学前缘 2023年第5期30卷 384-401页

作者：张保建雷玉德赵振唐显春罗银飞王贵玲高俊张代磊中国地质科学院北京100037 自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100037 自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心河北石家庄050061 青海省环境地质重点实验室青海西宁810007 青海省环境地质勘查局青海西宁810007 青海九零六工程勘察设计院青海西宁810007

共和盆地干热岩是我国首次钻获的干热岩,围绕其成因机制还存在诸多争议。基于前人资料和我们的热物性测试、地球化学及地球物理探测成果,通过综合研究,阐述了共和盆地干热岩成因机制与地球动力学过程:(1)印度与欧亚板块晚碰撞及后碰撞... 详细信息

共和盆地干热岩是我国首次钻获的干热岩,围绕其成因机制还存在诸多争议。基于前人资料和我们的热物性测试、地球化学及地球物理探测成果,通过综合研究,阐述了共和盆地干热岩成因机制与地球动力学过程:(1)印度与欧亚板块晚碰撞及后碰撞等一系列构造活动,导致了青藏高原北部的隆升和软流圈上涌、热侵等深部动力过程,在高原隆升蓄积的重力势能及其导致的重力浮力、青藏高原东北缘的侧向挤压应力、地幔拖曳力、软流圈热物质上侵热力等综合作用下,壳幔通道流沿岩石圈薄弱层(带)整体自西南向青藏高原东北部和共和盆地东北部流动。(2)板块(地块)缝合带、塑性流变韧性剪切带或高导低速体、深大走滑断裂带及其交汇部位等岩石圈薄弱层(带),是深部热物质自深至浅运移的壳幔通道。(3)深部地质结构的不均一使来自深部的热量在地壳浅部形成不均一性的聚集;岩石圈浅部的地下水活动、沉积/剥蚀作用与深部的岩石圈变形以及岩浆热对流等物质运动方式对热流的扰动;深部热流向热导率高的花岗岩类侧向运移等这些岩石圈热量自深至浅的不均一分配。本文突破了以往单因素和少数控热因素的共和盆地干热岩成因认识,阐明了由源(热源、力源)、通道到储、盖(层)的干热岩综合成因机制。

关键词：共和盆地干热岩综合成因机制地球动力学壳幔源通道流

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地球动力学第1版

地球动力学

2003年

作者：白武明等

本书共6章，论述和分析了岩石和矿物的力学性质、地球的结构和组成、岩石圈的应力状态、地球内部的热、重力、地幔流动，以及板块构造学基本概念等内容。

关键词：地球动力学

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地球动力学

地球动力学

吉林省南部集安大石湖-大台子铜矿化区中生代中酸性杂岩岩石成因与地球动力学背景

2001年

作者：傅容珊黄建华

研究生教学用书教育部研究生工作办公室推荐:本书从固体地球系统的观念出发，重点讨论了与地球动力系统有关的固体地球的构造，板块构造理论，地壳及上地幔应力状态，地球内部热过程及地幔动力学等。

关键词：地球动力学学科:研究生

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吉林大学学报（地球科学版） 2023年第3期53卷 920-945页

作者：常翔孙景贵陈旭刘艳鹏柏铖璘徐智恺吉林大学地球科学学院长春130061 吉林省区域地质矿产调查所长春130022

吉林省南部集安地区大石湖-大台子一带热液铜矿化发育,其矿化与该区二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩等中酸性杂岩有着密切的空间关系。为了确定其成矿时代下限和地球动力学背景,在野外调研的基础上,开展了中酸性杂岩的岩相... 详细信息

吉林省南部集安地区大石湖-大台子一带热液铜矿化发育,其矿化与该区二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩等中酸性杂岩有着密切的空间关系。为了确定其成矿时代下限和地球动力学背景,在野外调研的基础上,开展了中酸性杂岩的岩相学、锆石U-Pb同位素年代学、元素地球化学和锆石Lu-Hf同位素示踪研究。结果揭示:二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩均为中生代早白垩世岩浆作用的产物,锆石U-Pb结晶年龄分别为(122.7±1.8)(122.0±1.9)(120.1±1.5)和(121.4±1.9)Ma,矿化系统的岩浆就位发生在早白垩世(122.7~120.1 Ma),指示大石湖-大台子铜矿化区的矿化时代晚于或近似等于120.1 Ma;元素地球化学数据揭示它们均以轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs)富集,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSEs),Eu异常不明显为特征,均属高钾钙碱性准铝质系列岩石,是同源岩浆不同演化序列的产物;锆石Lu-Hf同位素分析结果表明,二长闪长岩的ε_(Hf)(t)值变化范围为-7.5~-5.2、T_(DM2)为1 647~1 500 Ma,正长花岗岩的ε_(Hf)(t)值变化范围为-13.1~-4.2、T_(DM2)为2 004~1 445 Ma,fLu/Hf为-0.99~-0.95,指示岩浆起源于中—古元古代古老地壳物质的部分熔融,在此过程中存在地幔端元物质的加入,且在正长花岗岩浆上升就位的过程中存在古老物质的混染。结合相关研究成果,认为研究区早白垩世花岗质岩浆作用形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲回撤形成的伸展环境。

关键词：集安大石湖-大台子铜矿化区锆石U-Pb年代学锆石Lu-Hf同位素地球化学中酸性杂岩岩石成因地球动力学

特提斯地幔域DUPAL异常成因及地球动力学意义

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中国科学：地球科学 2023年第12期53卷 2750-2766页

作者：刘希军许继峰肖文交刘鹏德桂林理工大学地球科学学院广西隐伏金属矿产勘查重点实验室有色金属矿产勘查与资源高效利用省部共建协同创新中心桂林541004 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室乌鲁木齐830011

地幔化学组成不均一性揭示了在空间尺度上位于南半球的印度洋-南大西洋地幔和北半球的太平洋-北大西洋地幔Pb同位素组成呈现规律性的差异,这一大规模的南半球地幔同位素差异被称为DUPAL异常,但其成因存在争议.通过系统总结特提斯地幔域N... 详细信息

地幔化学组成不均一性揭示了在空间尺度上位于南半球的印度洋-南大西洋地幔和北半球的太平洋-北大西洋地幔Pb同位素组成呈现规律性的差异,这一大规模的南半球地幔同位素差异被称为DUPAL异常,但其成因存在争议.通过系统总结特提斯地幔域Nd-Pb同位素演化特征,从时间尺度上揭示了特提斯地幔域自早古生代以来长期具有DUPAL异常,即地幔长时间的高Th/U演化特征.对比泛太平洋地幔域(古亚洲洋、古太平洋和现代太平洋)的Nd-Pb同位素组成,揭示了地球早期的壳-幔分异过程造成了地幔具有低Th/U特征而地壳具有高Th/U特征,因此地幔开始时具有统一的低Th/U特征,这一特征被整个泛太平洋地幔域继承.然而特提斯域大陆碰撞型的板块构造机制改造了其地幔特征,从而形成了特提斯地幔域长时间大规模的DUPAL异常,即特提斯洋域在洋盆打开和俯冲消减过程中,冈瓦纳大陆的裂解和频繁的陆-陆碰撞过程,造成了特提斯域长期且广泛的壳-幔相互作用和高Th/U特征的壳源物质不断加入而改造了地幔,这一过程不仅形成了独特的特提斯地幔域DUPAL异常,而且形成了以大陆碰撞型为主的特提斯构造域.另外,原、古特提斯地幔呈现极高DUPAL异常揭示了LLSVP(大型剪切波低速省)深部物质上涌的地幔柱作用对特提斯域地幔的影响,这一作用可能主要发生在特提斯域演化早期超大陆裂解和原、古特提斯洋扩张过程中.因此,地幔域属性与构造域板块构造机制存在内在的耦合成因联系,为理解特提斯域板块构造和地球动力学机制提供了重要的启示.

关键词：特提斯地幔域 DUPAL异常 LLSVP 蛇绿岩地球动力学

华北克拉通岩石圈减薄机制的地球动力学模拟研究

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华北克拉通岩石圈减薄机制的地球动力学模拟研究

作者：胡宇峰中南大学

学位级别：硕士

华北克拉通(North China Craton,NCC)作为我国古老的构造单元,因其低密度、坚硬等特点,长期漂浮在软流圈之上并长期保持其稳定。近年来,在华北地区开展的大量研究结果表明,华北克拉通在中新生代遭受了破坏,克拉通岩石圈底部发生了显著... 详细信息

华北克拉通(North China Craton,NCC)作为我国古老的构造单元,因其低密度、坚硬等特点,长期漂浮在软流圈之上并长期保持其稳定。近年来,在华北地区开展的大量研究结果表明,华北克拉通在中新生代遭受了破坏,克拉通岩石圈底部发生了显著减薄。目前研究提出的克拉通减薄机制主要包括:拆沉、热侵蚀、机械拉伸、水化作用等,而古太平洋板块向华北地区的俯冲被认为是造成华北克拉通破坏减薄的首要动力学机制。目前古太平洋板块俯冲动力学模型的研究较少,且俯冲板块如何造成古老克拉通破坏的机制仍存在争议,需要进一步深入研究。本文利用最新开源地球动力学数值模拟软件ASPECT,采用二维数值模拟技术,研究燕山期古太平洋板块俯冲华北克拉通的全过程,分析华北克拉通破坏的动力学机制。论文首先从建立二维洋-陆俯冲动力学模型出发,探究俯冲海洋岩石圈地幔的屈服应力、粘度、初始俯冲角度、挤压速率、是否存在双向挤压和弧后区域等因素对俯冲过程的影响。研究发现:(1)增大屈服应力和粘度能够增大俯冲板块的强度,(2)俯冲角度影响上覆板块的侵蚀范围和板块俯冲形态,(3)弧后区域的存在加剧了上覆板块的破坏速度。(4)双向俯冲模式则能够诱发上覆板块发生俯冲。结合已有的地质资料,论文针对华北克拉通地区建立古太平洋板块俯冲模型,并以此分析华北克拉通岩石圈减薄机制。在太平洋板块俯冲的模拟过程中,华北克拉通的稳定性在下覆太平洋板块的应力影响下遭到破坏。古太平洋板块携带的水与软流圈下的熔融体汇聚到大陆岩石圈底部,发生交代和水化反应,改变了大陆岩石圈地幔物质的性质。同时,冷的板块的向下俯冲,打破原有的温度平衡,产生地幔对流。高温物质随着对流圈运移至大陆岩石圈底部,造成热—机械侵蚀。更为重要的是,如果俯冲的太平洋板块存在密度较轻的大洋高原时,太平洋板块由向下俯冲转变为紧贴大陆岩石圈地幔,能显著减薄上覆克拉通的岩石圈根。由此可见,华北克拉通减薄是一个非常复杂的过程,是由古太平洋板块俯冲带来的多种因素所构成的多种破坏减薄机制相互作用产生的结果。本论文研究成果能为进一步认识华北克拉通破坏提供地球动力学依据。图26幅,表7个,参考文献149篇

关键词：华北克拉通古太平洋板块板块俯冲减薄机制地球动力学数值模拟

内蒙古安家营子金矿与侵入岩的关系及其地球动力学意义

同方学位论文库评论

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岩石学报 2003年第4期19卷 808-816页

作者：李永刚翟明国苗来成朱嘉伟薛良伟中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 河南省地质科学研究所郑州450053

位于华北陆块北缘金矿成矿带的安家营子中型金矿属赤峰-朝阳金矿化集中区。金矿体主要赋存于安家营子花岗岩岩体内。区内广泛分布着与金矿化相伴生的流纹斑岩脉。与金矿化密切相关的安家营子花岗岩具有轻稀土富集、重稀土亏损、较低的^(... 详细信息

位于华北陆块北缘金矿成矿带的安家营子中型金矿属赤峰-朝阳金矿化集中区。金矿体主要赋存于安家营子花岗岩岩体内。区内广泛分布着与金矿化相伴生的流纹斑岩脉。与金矿化密切相关的安家营子花岗岩具有轻稀土富集、重稀土亏损、较低的^(87)Sr/^(86)Sr初始比值、Ba-Sr含量高等特点,暗示该花岗岩浆形成深度较大。这些特点与我国胶东地区与金矿有关花岗岩的特征非常相似,但区别于较早期的喀喇沁花岗岩和成矿后的流纹斑岩脉。锆石U-Pb年龄表明,安家营子花岗岩侵位时代为132～138 Ma,而穿切矿体的流纹斑岩岩脉的成岩时代为124.9～126.5 Ma,进而金矿成矿时代可以限定在126～132Ma。这一年龄结果与华北克拉通中生代动力学体制发生转折的时间相吻合。研究表明,早中生代前后华北东部曾发生了动力学机制的重大转折,如挤压向伸展转变和岩石圈的减薄达到高峰导致岩浆作用增强等。华北克拉通绝大多数金矿床集中形成于这一转折时期暗示成矿作用可能与深部作用过程有关,即早白垩世地幔物质-能量强烈上涌的同时,使金等成矿元素活化迁移至地壳层次,并在有利的构造部位富集成矿。

关键词：金矿床侵入岩地球动力学内蒙古安家营子