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喜马拉雅淡色花岗岩比以前认为的更热

科学通报 2024年第18期69卷 2682-2694页

作者：高彭黄惠婵尹常青张健钱加慧中山大学地球科学与工程学院广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室珠海519080 香港大学地球科学系中国香港999077

喜马拉雅造山带新生代淡色花岗岩是纯地壳熔体的典型代表.它们主要是由变沉积岩在缺自由流体的条件下通过白云母脱水部分熔融产生,其熔融温度一般低于800℃.本研究利用3种独立的方法限定淡色花岗岩的初始研究温度,其结果一致表明,淡色... 详细信息

喜马拉雅造山带新生代淡色花岗岩是纯地壳熔体的典型代表.它们主要是由变沉积岩在缺自由流体的条件下通过白云母脱水部分熔融产生,其熔融温度一般低于800℃.本研究利用3种独立的方法限定淡色花岗岩的初始研究温度,其结果一致表明,淡色花岗岩形成于相对高的温度条件(>800℃).首先,通过对比变泥质岩来源的熔体与喜马拉雅淡色花岗岩间的成分,发现高温(820~900℃)熔体的A/CNK(Al_(2)O_(3)/(CaO+Na_(2)O+K_(2)O),mol)值与大部分花岗岩的一致(1.0~1.3),而低温(750~800℃)熔体则具有更高的A/CNK值(1.3~1.4).除此之外,高温熔体、低温熔体和花岗岩在其他主量元素组成上并无显著差别.其次,本研究数据和文献数据都证实,喜马拉雅淡色花岗岩的锆石饱和温度低于相应样品中很大一部分的锆石Ti温度值.这一观测结果表明,初始岩浆并没有达到锆石饱和,而锆石的饱和结晶主要通过贫Zr矿物的结晶导致.很多样品的锆石Ti温度最大值均超过了800℃.最后,对两件代表性二云母花岗岩样品的相平衡模拟计算显示,5 kbar(1 bar=10~5Pa)结晶条件下的液相线温度均约为800℃,且液相线温度随结晶压力的增加而增加.因此,如果淡色花岗岩岩浆起源于更深的地壳层位(8~10 kbar),它们的形成温度应更高.综上,我们认为,喜马拉雅淡色花岗岩的初始岩浆温度比以前认为的更高.通过地壳深熔产生的岩浆作用有助于开启高喜马拉雅结晶岩系的折返和藏南拆离系和主中央逆冲断层的活动.

关键词：喜马拉雅淡色花岗岩温度地壳深熔

粤西高州泥质麻粒岩变质P-T-t演化及其对华南早古生代构造背景的指示

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科学通报 2024年第18期69卷 2602-2617页

作者：钱加慧梁勇智尹常青高彭张健热孜亚·麦麦提中山大学地球科学与工程学院广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室珠海519080 香港大学地球科学系中国香港999077

华南陆块早古生代构造热事件的形成与演化一直是学界关注的热点议题.本文对地处华夏地块西南部的高州泥质麻粒岩开展了详细的岩相学、矿物化学、相平衡模拟和锆石年代学研究,综合华夏地块已有的早古生代变质作用资料,探讨了华南早古生... 详细信息

华南陆块早古生代构造热事件的形成与演化一直是学界关注的热点议题.本文对地处华夏地块西南部的高州泥质麻粒岩开展了详细的岩相学、矿物化学、相平衡模拟和锆石年代学研究,综合华夏地块已有的早古生代变质作用资料,探讨了华南早古生代时期的构造背景.高州泥质麻粒岩包含三阶段矿物组合:包裹体组合由石榴子石核部及所包裹的钾长石、黑云母、矽线石、石英、金红石和钛铁矿组成,相平衡模拟获得温压条件为~0.95 GPa/800℃(压力峰期阶段);基质矿物组合为石榴子石变斑晶和基质中的堇青石、钾长石、黑云母、石英、矽线石和钛铁矿,结合矿物组合在相图中的位置、基质黑云母的Ti含量和基质钾长石的Ab值,限定温压条件为0.57~0.69 GPa/815~865℃(温度峰期阶段);退变质组合以石榴子石周围或后成合晶中的堇青石、钾长石、黑云母、石英和钛铁矿以及晚期斜长石和矽线石为代表,指示降温降压的退变质过程.高州泥质麻粒岩的锆石U-Pb定年获得441±1.4 Ma的变质年龄.变质锆石的Ti温度计计算结果为693~759℃,与岩石的退变质冷却温度一致.华南早古生代变质作用整体上为中压相系条件,变质P-T轨迹均为顺时针样式,暂无高压相系蓝片岩或榴辉岩的发现.上述变质作用特征在大陆碰撞造山带和陆内造山带都可形成,但碰撞造山带的另一个特点是常伴生高压-超高压蓝片岩和榴辉岩.从目前掌握的变质作用数据和其他地质资料分析,华南陆块内部发育早古生代变质-岩浆-变形作用的构造域很可能并不是发生俯冲-碰撞的“第一现场”,引起该期构造热事件的应力来源于彼时华南的陆缘.

关键词：泥质麻粒岩变质P-T-t演化早古生代构造意义华南

新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征:来自矿石构造、3D成像技术与年代学的约束

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岩石学报 2024年第2期40卷 553-570页

作者：洪涛胡明曦唐俊林蒋泽立张璋高俊徐兴旺中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造... 详细信息

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造成矿过程解析有助于建立潜力矿集区勘查指标和部署找矿靶区。新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带是我国近年新发现的重要的稀有金属伟晶岩成矿带之一。我们通过细致的野外调查,发现了西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带较好地保存了晚期韧性变形细粒锂辉石伟晶岩-细晶岩和岩脉截切早期粗粒锂辉石伟晶岩岩脉的现象。通过岩芯CT三维扫描技术,本文揭示了强变形带相对于粗粒锂辉石伟晶岩中锂辉石整体体积含量较大的现象,并且发现韧性变形的锂辉石伟晶岩主体由“书斜”结构的锂辉石、“云母鱼”结构的锂云母和重结晶的石英流动带组成。韧性变形的锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿的U-Pb定年结果为~193±0.89Ma,具“云母鱼”结构的锂云母的原位Rb-Sr定年结果为~187Ma,指示区域上除了广泛存在的212~206Ma(铌钽铁矿U-Pb定年结果)的成矿事件,还存在193~187Ma左右的叠加改造成矿作用。结合区域上的大地构造背景,我们推测晚期岩浆穹窿造成的拆离断层是早期岩浆活动形成的伟晶岩和围岩发生二次韧性变形活化的可能成因,这对区域上的找矿勘查部署提供了一定的科学指导。

关键词：西昆仑伟晶岩型锂矿叠加改造成矿矿石结构

ALOS-2和Sentinel-1形变观测揭示的青藏高原西部郭扎错断层三维运动学特征

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科学通报 2024年第18期69卷 2648-2659页

作者：周宇黄自成张培震中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519080 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519080

龙木-郭扎错断裂系是青藏高原西部甜水海地块的南边界,其运动学特征研究程度较低.本文利用2014~2022年ALOS-2 PALSAR-2长条带雷达数据,采用小基线集时序处理方法,获取了该断裂系中东段的地表形变速率场,发现其现今应变积累主要集中于郭... 详细信息

龙木-郭扎错断裂系是青藏高原西部甜水海地块的南边界,其运动学特征研究程度较低.本文利用2014~2022年ALOS-2 PALSAR-2长条带雷达数据,采用小基线集时序处理方法,获取了该断裂系中东段的地表形变速率场,发现其现今应变积累主要集中于郭扎错断层,具有明显的左旋走滑特征,且该断层的中东段存在浅部蠕滑现象.随后,结合已发表的高精度Sentinel-1地表形变速率场所构成的雷达干涉测量数据集作为观测约束,通过使用弹性位错模型获取了郭扎错断层的三维滑动速率空间分布.结果表明:整个断层面的滑动速率具有空间异质性,在孕震层的深度范围内,由断层西段的一个长约40 km的强闭锁区和东段的一个长约100 km的无震蠕滑区所组成,其中无震蠕滑区内的平均速率从断层西侧的部分蠕滑区~2.8 mm/a向东逐渐增加至东侧的完全蠕滑区~5.6 mm/a.最后,进一步计算了郭扎错断层的地震矩积累速率,发现浅部蠕滑段内地震矩积累速率较小,约为(3.3±1.9)×10^(16)N m/a,这与地震台站记录的较低水平地震活动性相一致;而浅部蠕滑段以西的区域具有较高的地震矩积累速率,约为(1.2±0.2)×10^(17)N m/a,考虑到缺少微震记录,该段落的地震危险性需要重点关注.

关键词：郭扎错断层青藏高原西部合成孔径雷达干涉测量浅部蠕滑地震矩积累

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华南地区地幔过渡带结构及其动力学意义

地球物理学报 2024年第3期67卷 935-946页

作者：张晓青徐涛陈立春李喆祥桂林理工大学地球科学学院桂林541004 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质... 详细信息

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质、地球物理资料,讨论了华南地区深部构造单元划分及其浅部构造响应.研究结果表明:(1)扬子克拉通下方地幔过渡带结构接近全球平均水平,相对稳定;(2)海南岛地区地幔过渡带厚度偏薄,且410-km和660-km界面分别显著下沉和上升,可能与海南地幔柱密切相关;(3)太平洋构造域和特提斯构造域深部构造边界显著,青藏高原东南缘主要受特提斯构造域影响,其地幔过渡带中可能残留有拆沉的岩石圈板片;(4)雪峰山以东地区的地幔过渡带主要受太平洋构造域影响,但南北也存在局部差异,南部华夏地块下方可能不存在滞留板片,太平洋板块的俯冲、后撤与东南沿海地区地壳减薄和大规模出露的中-新生代岩浆岩密切相关.

关键词：华南地区接收函数板片俯冲地幔过渡带地幔柱

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活动断裂的断层结构特征和变形机制:以曲江断裂为例

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大地构造与成矿学 2024年第3期48卷 446-459页

作者：林浩汪意刘金锋崔亚王洋中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力与地质灾害重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

活动断裂出露于浅层或地表,其变形条件具有低温、低围压、高应变速率的特点,对于调节地壳变形具有重要意义。断裂带的结构与变形特征反映了岩石对脆性破裂的力学响应,这对于评价断裂活动性,揭示断裂带的形成与演化过程具有重要意义。本... 详细信息

活动断裂出露于浅层或地表,其变形条件具有低温、低围压、高应变速率的特点,对于调节地壳变形具有重要意义。断裂带的结构与变形特征反映了岩石对脆性破裂的力学响应,这对于评价断裂活动性,揭示断裂带的形成与演化过程具有重要意义。本文以滇西地区地震活动频繁的曲江断裂为研究对象,通过露头尺度、微观尺度的构造解析并结合有限元模拟,探究该活动断裂的结构特征及变形演化机制。野外观测表明基岩区发育的活动断层一般由断层核和破碎带组成,断层核内可见未固结或弱固结的断层泥和断层角砾,吸收和容纳了绝大多数应变;破碎带内广泛发育裂隙以及次级断裂。微观变形组构揭示基岩断裂形成过程中岩石矿物发生显著碎裂作用、细粒化和碎屑流动,导致岩石强度显著降低。本次研究使用有限元方法,采用理想弹塑性模型和库仑屈服准则,通过杨氏模量表征断层破裂程度,模拟了含断层岩体在固定的位移约束条件下应变分布情况。模拟结果结合不同尺度的构造观察指示,断裂带中杨氏模量相对较小的先存破裂会吸收较多的应变,进而发育成断层核;周缘的次级断裂和裂隙构成破碎带,起到调节应变的作用。断裂带在演化过程中经历了由应变分散向应变集中的转变。

关键词：曲江断裂断层结构变形机制构造解析有限元模拟杨氏模量

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锆石微破裂过程的离散元模拟

岩石学报 2024年第8期40卷 2574-2584页

作者：袁志煌田云涛高燕中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519080 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

锆石中富含放射性元素U和Th,其U-Pb、U-Th-He与裂变径迹分析方法是最常用的地质热年代计,但这些年龄均与锆石的辐射损伤程度有关。锆石中放射性元素U和Th衰变所导致的晶体自辐射损伤,会改变晶体的物理和化学性质,在微观上表现为蜕晶化,... 详细信息

锆石中富含放射性元素U和Th,其U-Pb、U-Th-He与裂变径迹分析方法是最常用的地质热年代计,但这些年龄均与锆石的辐射损伤程度有关。锆石中放射性元素U和Th衰变所导致的晶体自辐射损伤,会改变晶体的物理和化学性质,在微观上表现为蜕晶化,宏观上则表现为密度降低和体积膨胀。不同生长环带间的差异膨胀产生相对膨胀力,导致锆石发生微破裂。为了探究微破裂的发育过程与机制,本文基于锆石自辐射损伤-体积膨胀经验关系,利用离散元模拟方法,模拟核-边双层锆石自辐射损伤过程中内部应力分布;结合锆石的弹性模量与抗拉强度,模拟自辐射损伤与围压对核部高U、Th(模型Ⅰ)与边部高U、Th(模型Ⅱ)两类锆石微破裂发育的影响。结果显示随着自辐射损伤及体积膨胀的增大,锆石微破裂过程具有显著的阶段性:模型Ⅰ边部破裂对称发育,从单条逐渐发育成空心“十”字与“米”字形破裂网络;模型Ⅱ核部发育的多个同心状破裂是由早期放射状破裂随自辐射损伤增强而拓展并逐渐相连而形成。围压的影响效果与自辐射损伤程度有关:低自辐射损伤下,围压增加会抑制模型Ⅰ边部与模型Ⅱ核部破裂的发育与拓展;高自辐射损伤下,随着围压的增大,模型Ⅰ放射状破裂密度增大,而模型Ⅱ同心状破裂数目减少。锆石中微破裂的发育将晶体分割成若干亚颗粒,改变原子扩散出颗粒的路径与距离,因此本文对锆石微破裂过程的研究,对于理解锆石中元素的扩散及相关的地质应用具有参考意义。

关键词：锆石微破裂自辐射损伤蜕晶化离散元模拟

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中晚更新世以来南海中部深层流演化特征

科学通报 2024年第18期69卷 2660-2673页

作者：杨小强谢一璇吴双张庭伟商圣潭中山大学地球科学与工程学院广东省地质过程与地质灾害重点实验室珠海519080

太平洋西边界流是南、北半球间输送热量、营养物质等的重要大洋环流.南海深层环流起源于经过吕宋海峡进入南海的西太平洋中深层水,其在地质时间尺度与太平洋西边界流的关系还有待深入研究.本文选择位于南海中央海盆的沉积钻孔,在根据地... 详细信息

太平洋西边界流是南、北半球间输送热量、营养物质等的重要大洋环流.南海深层环流起源于经过吕宋海峡进入南海的西太平洋中深层水,其在地质时间尺度与太平洋西边界流的关系还有待深入研究.本文选择位于南海中央海盆的沉积钻孔,在根据地球磁场相对强度变化确定沉积物年代框架的基础上,对碎屑沉积物的粒度组成进行端元分解,同时结合磁化率椭球体参数的变化,尝试建立能够反映南海深层环流的指标,讨论其演化规律.结果表明,沉积物中可排序颗粒(10~63μm)的含量(SS%)、中值粒径约为17.26μm的端元2组分(EM2)含量以及磁化率各向异性度P均指示了较强的水动力条件,对此3个参数进行主成分分析后获得的PC1组分可以代表南海深层流活动.自250 ka以来,南海深层流活动与太平洋西边界流一致,在氧同位素阶段MIS6和MIS2活动强烈,波动幅度较大,其他时期活动较弱.深层流活动强度与西太平洋温跃层的温度变化密切相关,当温度降低时,深层流活动强烈.可能的机制是强烈的西边界流进入菲律宾海之后,翻转上升,使温跃层温度降低、密度加大,吕宋海峡两侧海水的密度差异增加,导致进入南海的水量和流速均增加,使南海深层流活动加强.

关键词：太平洋西边界流南海深层流碎屑沉积物粒度磁化率各向异性度

华南陆块东部中生代基性岩浆活动及其构造启示

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科学通报 2024年第18期69卷 2618-2631页

作者：甘成势钱鑫张玉芝王岳军中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519080 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519080

华南陆块东部在中生代时期主要受古特提斯和古太平洋两大构造域的影响,发育多期岩浆活动和大规模成矿作用,但两大构造域的转换时间及过程存在较大争议.基性岩是研究软流圈、岩石圈地幔和俯冲板片相互作用的理想对象,本文系统厘定了华南... 详细信息

华南陆块东部在中生代时期主要受古特提斯和古太平洋两大构造域的影响,发育多期岩浆活动和大规模成矿作用,但两大构造域的转换时间及过程存在较大争议.基性岩是研究软流圈、岩石圈地幔和俯冲板片相互作用的理想对象,本文系统厘定了华南陆块东部中生代基性岩(228~69 Ma)的时空格架及元素-同位素时空演变规律,取得了以下主要认识:(1)侏罗纪和白垩纪基性岩按照岩相学和元素-同位素地球化学特征均可分为OIB、类OIB和“岛弧”/岛弧型三类,它们来源于不同的地幔源区;(2)侏罗纪“岛弧”型基性岩的时空分布和元素-同位素地球化学性质明显有别于晚三叠世基性岩和白垩纪岛弧型基性岩,说明它们并非是与古太平洋板块俯冲相关的岛弧岩浆,其“岛弧”性质很可能是继承了源区的特征;(3)两大构造域转换的起始时间为早侏罗世早期(约200 Ma),完成转换的最终时间为中-晚侏罗世之交(约170 Ma);(4)古太平洋构造域自晚侏罗世以来对华南陆块东部的影响越来越明显,白垩纪时期的板片交代影响范围仅局限于赣江断裂以东地区;(5)白垩纪基性岩主要形成于两个峰期(约125和90 Ma),与古太平洋板块的两期俯冲-回撤作用有关.

关键词：中生代基性岩古太平洋构造域古特提斯构造域构造转换华南陆块