华夏地块古元古代陆壳再造: 锆石微量元素与U-Pb和Lu-Hf同位素证据

应用LA-ICPMS 锆石U-Pb微区定年和锆石微量元素及Hf同位素分析方法, 对浙西南景宁三枝树片麻状花岗岩进行了系统的研究. 花岗岩中几乎所有的锆石都显示典型的韵律振荡环带, Th/U比值较高(均大于0.1), 锆石稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈左倾型, 并显示明显的正Ce异常和负Eu异常, 表明这些锆石为岩浆成因. 锆石U-Pb定年得到花岗岩的成岩年龄为(1860 ± 13) Ma (MSWD = 0.084), 锆石εHf (1860)值均为较低的负值(-15.6 ~ -10.0), 二阶段Hf模式年龄T_DM2为3.1~3.4 Ga, 指示三枝树片麻状花岗岩为古-中太古代陆壳再造的产物. 主量和微量元素研究表明, 三枝树花岗岩为准铝质高钾钙碱性花岗岩, 具典型的铝质A型花岗岩特征, 形成于造山后的伸展拉张环境. 华夏地块古元古代陆壳再造事件(1.86 Ga)很可能记录了Columbia超大陆聚合向裂解转折的信息.     

大别地块北缘侏罗系花岗岩类砾石的Rb-Sr年代学特征

大别地块北缘、合肥盆地南缘的侏罗系凤凰台组()底部冲积扇砾岩中发现花岗岩类砾石, 占砾石体积的5%~10%. 对精选出的两个花岗岩砾石样品中钾长石、黑云母、角闪石和全岩进行Rb-Sr同位素测定, 利用等时线定年方法计算, 获得(428±20)和(430±54) Ma两个年龄, 表明侏罗纪大别山物源区曾发育早古生代花岗岩类岩浆侵入岩. 根据岩石地球化学分析判别它们具有碰撞后隆升花岗岩的成因特征.     

北京怀柔水峪韧性剪切带长英质糜棱岩氧同位素组成的变异及其地质意义

北京怀柔水峪韧性剪切带(F_1)由怀柔县北河防口至密云县黑山寺呈北东50°—60°方向展布,倾向南东,倾角30°—40°,主要发育在中生代冷水峪片麻状花岗岩(γ_5~3)、石门山片麻状花岗岩(γ_5~(3-1))南部边缘、太古代片麻岩(Ar)和震旦亚代铁岭组碳酸盐岩(Z_(2t))之中(图1),并被后期相同走向的陡倾的山前正断层切断。残存的近中心地带的界线以F_1表示,带宽1—1.5公里。该剪切带的宏观、微观构造特征及古应力值已有报道。本文着重研究该剪切带内外长英质岩石和若干单矿物的氧同位素变异特征及其地质意义。     

滇西北怒江早古生代片麻状花岗岩的确定及其构造意义

云南西部中缅边界的怒江一带被认为是青藏高原向东南逃逸的通道, 但位于通道之中、红河-哀牢山走滑剪切带与高黎贡山剪切带之间的贡山地块应属于哪一个大地构造单元的组分, 目前尚不清楚. 通过对云南福贡县马吉一带古当河片麻状花岗岩锆石SHRIMP年龄测定, 确定该花岗岩的岩浆结晶年龄为(487 ± 11) Ma, 并发现锆石具有773~794 Ma的残核, 该年龄可以与印度板块内部及喜马拉雅造山带中发育大量同时代的花岗质岩石相对比, 表明与印度大陆有非常密切的亲缘关系, 该研究对揭示滇西地区怒江流域的构造属性有重要意义.     

北祁连山变质杂岩中新元古代(~775 Ma)岩浆活动纪录的发现: 来自SHRIMP锆石U-Pb定年的证据

通过SHRIMP锆石U-Pb定年法, 获得来自北祁连山牛心山片麻状花岗岩与雷公山片麻状石英闪长岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄, 分别为776±10和774±23 Ma. 两者锆石皆有明显的岩浆振荡环带与较高的Th/U比, 代表锆石是从岩浆结晶形成. 上述结果可以解释为岩浆侵位年代, 代表北祁连地区在新元古代(约775 Ma)存在一期重要的岩浆活动. 我们认为这一次岩浆活动可能与同时期全球的Rodinia超大陆裂解有关. 这一发现与邻近地区(中南祁连与柴北缘)所发现的同时期岩浆活动时间(750~800 Ma), 对于理解Rodinia超大陆在中国西部的构造演化具有重要意义.     

华北克拉通西部孔兹岩带形成时代新证据: 巴彦乌拉-贺兰山地区锆石SHRIMP定年和Hf同位素组成

对华北克拉通西部孔兹岩带西段巴彦乌拉-贺兰山地区片麻状花岗岩和贺兰山岩群石榴云母二长片麻岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素组成研究. 片麻状花岗岩岩浆锆石年龄为(2323±20) Ma, 两期变质锆石年龄分别为(1923±28)和(1856±12) Ma. 锆石核、幔和边Hf同位素组成相近, 19个数据点TDM1(单阶段亏损地幔模式年龄)变化范围为2455~2655 Ma. 石榴云母二长片麻岩中大多数残余锆石年龄集中分布, 平均年龄为(1978±17) Ma, 另有少量更老残余锆石(2871~2469 Ma)存在. 变质锆石由于U含量很高导致强烈铅丢失, 未能获得准确年龄. 锆石Hf同位素组成变化范围较大, T_DM1为1999~3047 Ma. 结合前人研究成果, 可得出如下结论: (1) 贺兰山岩群孔兹岩系形成于古元古代, 而不是以往认为的太古宙; (2) 研究支持了华北克拉通西部鄂尔多斯陆块和阴山陆块之间存在一规模巨大的古元古代孔兹岩带的认识; (3) 孔兹岩带内大量存在的古元古代早期地质体可能是孔兹岩系碎屑沉积物物源区之一; (4) 鄂尔多斯地块、阴山地块和东部地块大致在同时发生相互碰撞拼合, 导致华北克拉通最终形成.     

鄂尔多斯盆地基底变质岩与花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年

通过对采自鄂尔多斯盆地基底西部石榴夕线黑云斜长片麻岩与东部片麻状二云母花岗岩的钻孔样品进行SHRIMP锆石U-Pb定年,分别获得了203110和203510Ma的207Pb/206Pb年龄.两件样品的锆石都显示清楚的韵律环带,具岩浆锆石特征.其中石榴夕线黑云斜长片麻岩中的部分锆石具有较薄的变质增生边,由3个增生边获得的年龄范围约为1850～1630Ma.该岩石的矿物组合显示原岩为泥质-长英质岩石,但其锆石主体为岩浆成因,可能说明其源区为单一的花岗质岩体或火山沉积岩区.因此,鄂尔多斯基底与邻近剥露区域一样,在古元古代2035～2030Ma左右曾有大规模的花岗岩浆侵位,表明存在古元古代活动构造带,这对揭示华北克拉通西部陆块的性质和特征具有重要的意义.     

龙木错-双湖-澜沧江洋的打开时限:来自斜长花岗岩的制约

报道了藏北羌塘中部驼背岭蛇绿岩中斜长花岗岩的锆石U-Pb定年结果和岩石地球化学资料以及锆石Hf同位素成分.斜长花岗岩的SIMS和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为504.8±4.2和491.6±1.5 Ma,相当于中-晚寒武世.斜长花岗岩中锆石具有正的?Hf(t)值(11.46~15.16),反映其源区为亏损型地幔.地球化学分析结果表明,斜长花岗岩具有高SiO2、富Na2O、贫K2O的特点,同时具有较低的稀土元素含量和平坦的稀土元素球粒陨石标准化曲线.综合地球化学资料以及野外观察结果可知,斜长花岗岩为洋壳运移过程中含水条件下辉长质岩石发生角闪岩相变质作用后部分熔融形成的,其形成年龄略晚于洋壳的形成时代.这一成果表明,龙木错-双湖-澜沧江洋的开启时限为中寒武世以前.     

正εNd(T)值的准铝-过铝花岗岩:新疆也布山岩体

新疆东准噶尔也布山花岗岩体属于准铝 过铝花岗岩 ,Rb Sr全岩等时线法确定的时代为 2 6 8± 4Ma ,是晚古生代后造山阶段的产物 .也布山岩体的87Sr/ 86 Sr初始比值为 0 .70 4 3± 0 .0 0 0 7,εNd(T) = 5.51～ 5.85,表明岩浆起源于亏损地幔 .推测亏损地幔经过交代作用后再发生部分熔融 ,所产生的基性岩浆发生强烈的分异演化 ,除分离结晶作用外 ,还受到很少量年轻地壳物质混染 ,使得εNd(T)值有所降低、TDM 值变大 .Sr Nd同位素特征表明 ,也布山岩体和乌伦古河碱性花岗岩都是导致显生宙陆壳生长的新生地壳物质 .     

华南晚古生代岩浆活动的新发现:岛弧还是陆内造山?

在福建省周宁县五凤楼村发现了一个形成于313±4Ma的片麻状花岗岩.该岩石具有高的K2O和Al2O3含量和低的SiO2和Na2O含量,其A/CNK比值高达1.22,指示其源区为经过化学风化的沉积岩,因此属于S型花岗岩.所含锆石为柱状自形形态,其U-Pb年龄变化于326～301Ma(加权平均年龄为313±4Ma),具有负的?Hf(t)值(?8.35～?1.74)和1.43～1.84Ga的二阶段Hf模式年龄.这是首次在华南发现有确凿同位素年代学证据的晚石炭世S型花岗质岩浆活动.该S型花岗岩最可能形成于陆内造山阶段,源岩主要为古元古代晚期生长的地壳.结合前人对岩相古地理、古生代盆地性质、早二叠世火山作用以及晚古生代-早中生代沉积岩中碎屑锆石的U-Pb-Hf同位素资料,本文推断华夏东部可能曾经存在一个晚古生代造山带.从晚石炭世(340～310Ma)的挤压造山阶段演化到早二叠世(285～270Ma)的后造山或板内伸展阶段,华南东部经历了一个较为完整的晚古生代造山旋回,所形成的晚古生代岩浆岩是陆内造山作用的产物,而不是岛弧岩浆作用产物.     

华南贵东杂岩体单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb定年及其成岩意义

系统的单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb同位素定年表明, 贵东杂岩体是印支期~燕山期多次岩浆侵入形成的复式杂岩体, 其中鲁溪岩体(239 ± 5 Ma)、下庄岩体(235.8 ± 7.6 Ma)是印支期花岗岩; 隘子岩体(160.1 ± 6.1 Ma)、司前岩体(151 ± 11 Ma)是燕山期花岗岩. 下庄岩体中1275~2137 Ma残留锆石的发现, 表明贵东花岗岩杂岩体的物质来源与华南元古宙陆壳基底有关. 详细的单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb同位素定年为研究该杂岩体的形成演化与构造作用、成矿作用的关系提供了重要的依据.     

淡色花岗岩岩石化学特征及蚌埠淡色花岗岩

淡色花岗岩具有相对窄的SiO₂变化范围(70.5%~75.5%), 且相同SiO₂时淡色花岗岩具有相对高的Al₂O₃(>13.5%)含量和相对低的TFeO+MgO含量(<2.5%). 这些岩石化学特征反映了淡色花岗岩较普通花岗岩具有较低的熔融温度和较少分离结晶作用影响. 据此, 提出有效区别淡色花岗岩与普通花岗岩的Al₂O₃-SiO₂和TFeO+MgO-SiO₂判别图. 本文报道了蚌埠地区荆山-涂山-蚂蚁山侏罗纪花岗岩侵入体的主要元素组 成, 并通过对比其与高喜马拉雅淡色花岗岩的矿物学和岩石化学特征, 判定蚌埠荆山-涂山-蚂蚁山岩体为一淡色花岗岩带. 蚌埠淡色花岗岩的Mg^#值较低, 与高喜马拉雅淡色花岗岩类似, 指示其源区为华南俯冲陆壳在地壳深度、低温脱水熔融的成因.     

内蒙古锡林浩特A型花岗岩的时代及区域构造意义

将内蒙古自治区锡林浩特市南约10 km处一面积约为45 km²的花岗岩体确定为晶洞A型花岗岩, 是苏尼特左旗-锡林浩特构造带内新发现的一种岩石类型. 该岩体具晶洞构造, 条纹、文象和蠕英结构, 主要组成矿物为条纹长石、石英和板柱状自形钠长石和钾长石, 晶洞矿物基本为石英．其化学成分显示高SiO₂(76%~77%)、 高K和Na (Na₂O + K₂O = 7.75%~8.15%)、低Ca (CaO = 0.20%~0.22%)、贫Fe和Mg; 稀土配分显示强烈负铕异常(δEu介于0.24~0.28之间)的“海鸥型”特征．岩相学和地球化学特征均显示其为A型花岗岩. 高精度SHRIMP锆石U-Pb测年结果显示该岩体的侵位年龄为276 ± 2 Ma, 属造山后伸展事件的产物, 该年龄与相邻构造带的A型花岗岩侵位年龄基本一致. 其成因很可能与中亚造山带内俯冲板片的拆沉有关, 该结果指示苏尼特左旗-锡林浩特构造带在早二叠世可能已进入造山后演化阶段.     

西秦岭甘肃温泉钼矿床成矿地质事件及其成矿构造背景

温泉钼矿床是一个与三叠纪花岗岩有关的斑岩型钼矿床. 温泉岩体地球化学特征上富集LILE和LREE, 贫化HFSE, 较岛弧火山岩有明显高的碱(K₂O+Na₂O)和Sr, Ba含量, 与高钾钙碱性系列的后碰撞花岗岩相似. 温泉岩体的常量元素、微量元素、稀土元素及年代学资料显示, 它们是在陆-陆挤压碰撞向伸展转化地球动力学条件下, 由富集的岩石圈地幔发生部分熔融产生的基性岩浆和其所诱发的加厚下地壳部分熔融形成的酸性岩浆混合的产物. 5件辉钼矿的Re-Os同位素定年结果显示, 辉钼矿Re-Os模式年龄在(212.7 ± 2.6)?(215.1 ± 2.6) Ma之间, 其加权平均值(214.1 ± 1.1) Ma, 由ISOPLOT程序获得的等时线年龄为(214.4 ± 7.1) Ma. 该年龄与前人报道的温泉岩体的K-Ar年龄(223~226 Ma)和SHRIMP U-Pb锆石年龄((223 ± 7) Ma)在误差范围内相近但偏晚, 反映Mo矿化主要发生在岩浆侵入-成岩的晚期阶段, 成岩成矿发生于华北与华南板块全面对接后秦岭造山带构造体制由碰撞到后碰撞的转折阶段, 并与南秦岭的变质变形、勉-略洋盆闭合及大别-苏鲁超高压岩石板片折返这一统一地质事件相对应. 中三叠世华北和华南发生大规模陆-陆碰撞并导致地壳明显增厚或俯冲板片折返, 印支晚期构造体制进入由碰撞到碰撞造山后伸展的转折阶段, 地幔软流圈物质上涌并底侵于下地壳底部而诱发的下地壳物质的部分熔融形成富Mo的花岗质岩浆, 岩浆冷凝分异出的成矿流体使成矿元素Mo富集成矿. 秦岭造山带的斑岩钼矿床主要形成于2个时期, 即220 Ma 左右和140 Ma 左右, 这两个成矿作用均发生于从挤压到伸展转变的构造环境, 但是它们发生在秦岭造山带不同的构造演化阶段. 温泉钼矿床的发现, 表明西秦岭三叠纪构造岩浆岩带是秦岭造山带又一重要的Mo矿化有利地带, 对西秦岭三叠纪花岗岩的含矿性评价研究应当引起今后重视.     

大别山北淮阳带西段新元古代浅变质花岗岩的发现及其大地构造意义

经过详细的野外地质调查和室内薄片观察, 在大别山北淮阳带西段原“定远组”变质火山岩中发现新元古代侵位的浅变质花岗岩. 对其中两个浅变质花岗岩样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和初步的岩石学研究. 结果表明, 这些浅变质花岗岩经过了强烈的构造变形和绿帘角闪岩相变质作用, 它们的形成时代分别为(726±6)和(758±12) Ma, 并且与北淮阳带东段庐镇关杂岩的形成时代一致. 结合前期发现的(635±5) Ma浅变质(橄榄)辉长岩, 证明北淮阳带至少存在两类新元古代侵入岩, 即726~758 Ma的变质花岗岩和635 Ma的变质辉长岩. 这些新元古代岩石出露于变质的奥陶纪岩火山岩带(原“定远组”)中, 二者之间为构造接触以及分别形成于不同的大地构造背景, 并且它们与华南陆块北缘湖北随州-枣阳一带发育的二期大规模新元古代中、晚期基性岩墙群和花岗岩的时代以及大别山超高压岩石的原岩时代一致. 这进一步证明, 它们可能是印支期华南陆块发生俯冲的初始阶段最早被拆离、解耦的岩片, 并在南、北陆块汇聚、碰撞及造山过程中被推覆到华北陆块南缘古生代浅变质岩系之上.     

再论南岭燕山早期花岗岩的成因类型与构造意义

中国东南部南岭地区广泛出露的燕山早期(侏罗纪)花岗岩与稀有金属成矿作用有非常密切的关系, 这些花岗岩以弱过铝质黑云母二长花岗岩和黑云母钾长花岗岩为主, 并和一些规模较小的含角闪石花岗岩和含白云母±石榴子石的浅色花岗岩在时-空上密切共生. 在以往的文献中, 这些黑云母花岗岩一般被认为是陆壳改造型(相当于S型)花岗岩, 是区域元古代变质沉积岩重熔的产物. 对南岭燕山早期一些代表性花岗岩的岩石化学特征和SiO₂-P₂O₅相关关系进行了系统的分析研究, 结果显示这些花岗岩的SiO₂-P₂O₅均呈明显的负相关关系, 表明南岭燕山早期的含角闪石花岗闪长岩-黑云母二长花岗岩-黑云母钾长花岗岩-二(白)云母花岗岩为准铝质-弱过铝质的I型/分异I型花岗岩演化系列, 其源岩主要为元古代火成岩, 少量新生地壳和/或地幔分异物质很可能参与了花岗岩的形成. 同时, 这些I型/分异I型花岗岩在时空上和A型酸性、基性火山/侵入岩以及碱性岩密切共生, 构成了一个比较典型的板内非造山火成岩组合, 反映了燕山早期南岭及邻区大陆岩石圈以伸展背景为主.     

含水花岗岩的低频衰减峰

用新疆博乐喀孜别克采集的灰白色花岗岩,加工成5mm×5mm×2mm的极条状试件,将其夹固在内耗仪上,使处于低真空状态.其测量装置及有关细节可参阅文献.由多功能内耗仪采用共振方法变温测量衰减和弹性模量取得图1中的结果,当升温到80℃左右时出现了衰减峰(曲线A),相应于该峰的模量M(曲线B)出现较大的亏损(图1中给出的模量是未经过试件尺寸因子修正的相对值),这说明该峰具有弛豫型特征.     

藏北中中新世淡色花岗岩及流纹岩的成因:对高原北部边界地壳加厚过程和隆升时代的制约

淡色花岗岩的研究对了解大陆碰撞造山带地壳增厚过程、陆壳深熔作用甚至高原隆升具有重要意义.野外调查表明,可可西里湖地区发育中中新世二云母淡色花岗岩和流纹岩.针对布喀达坂二云母淡色花岗岩和科考湖、马兰山、湖东梁流纹岩进行了锆石U-Pb、白云母和透长石40Ar/39Ar定年以及全岩地球化学分析.结果表明,布喀达坂淡色花岗岩的锆石U-Pb结晶年龄为9.7±0.2Ma,白云母40Ar/39Ar冷却年龄为6.88±0.19Ma.科考湖和马兰山流纹岩喷发年龄分别为14.5±0.8和9.37±0.30Ma.所有岩石富SiO2(70.99%～73.59%),Al2O3(14.39%～15.25%)和K2O(3.78%～5.50%),而贫Fe2O3(0.58%～1.56%),MgO(0.11%～0.44%)和CaO(0.59%～1.19%),属于强过铝质岩石(A/CNK=1.11～1.21),稀土元素呈现明显的负Eu异常(δEu=0.18～0.39),具有高87Sr/86Sri(0.7124～0.7143)和低εNd(9Ma)(-5.5～-7.1)的特征.可可西里湖地区中中新世二云母淡色花岗岩和流纹岩一致具有典型的S-型花岗岩特征.其岩石成因机制可能为:昆仑左行走滑断裂的活动引发断裂末端局部地区东西向伸展减压,导致增厚的中下地壳变泥质岩石白云母脱水部分熔融,形成可可西里湖地区壳源岩浆岩.可可西里湖地区淡色花岗岩的侵位或流纹岩的喷出表明,在15Ma之前,藏北地壳大规模的缩短加厚作用就已经完成.同时,暗示藏北至少在15Ma可能就已经达到或接近现今的海拔高度(～5000m).     

锆石U-Pb定年限制祁连山高级变质岩系的形成时代及其构造意义

连山高级变质岩系的形成时代至今尚未得到有效地限制. 利用激光等离子体质谱(LA-ICPMS)对祁连山化隆群副片麻岩中的锆石及侵入于化隆群中弱片麻状花岗岩中的锆石进行了U-Pb定年, 据此限定化隆群的形成时代. 结果表明, 化隆群副片麻岩中的碎屑锆石主要为岩浆成因类型, 其²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄主要集中于880~900 Ma之间, 加权平均年龄为(891±9) Ma, 该年龄代表副片麻岩沉积物源区火成岩的岩浆结晶年龄, 同时代表了化隆群形成时代的下限; 弱片麻状花岗岩的自形岩浆锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年加权平均年龄为(875±8) Ma, 代表了化隆群形成时代的上限. 因此, 将化隆群的形成时代限定在875~891 Ma之间. 上述2个样品中的锆石U-Pb年龄还显示有1000~1700 Ma的古老锆石, 同时还显示有早古生代变质事件的年龄信息. 锆石年龄结构反映了祁连山和柴达木北缘具有统一的地壳基底, 并且表明祁连山基底具有扬子型块体的构造属性. 结果还表明化隆群碎屑岩系是全球Rodinia超大陆聚合事件所导致的强烈造山作用, 地壳快速隆升与剥蚀, 并快速堆积的产物.     

宜昌圈椅埫A型花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素与扬子大陆古元古代克拉通化作用

对侵位于湖北宜昌崆岭杂岩中的圈椅埫花岗岩进行了主量元素、微量元素、锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析. 结果表明, 圈椅埫花岗岩富硅、碱, 贫钙、镁, 富集Ga, Y, Zr和Nb, 亏损Sr和Ba, 表现出后造山A型花岗岩(A2型)的特征. 圈椅埫A型花岗岩的锆石90%是谐和的, 并给出平均1854 Ma的古元古代岩体结晶年龄. 古元古代锆石初始(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_i比值为0.280863~0.281134, ε_Hf(t)均为负值(最低为-26.3), 亏损地幔模式年龄是2.9~3.3 Ga (平均3.0 Ga), 平均地壳模式年龄高达3.6~4.2 Ga (平均3.8 Ga). 表面年龄为中太古代(2859 Ma)的锆石有略高的亏损地幔模式年龄(3.4 Ga)但相似的平均地壳模式年龄(3.8 Ga). 这些数据表明形成圈椅埫A型花岗岩的初始物质非常古老, 至少老于2.9 Ga, 甚至可以追溯到冥太古代. 与圈椅埫A型花岗岩形成有关的古元古代地壳熔融事件记录着扬子大陆克拉通化过程, 可能与Columbia超大陆聚合后-裂解前的伸展作用所引起的深部太古宙地壳拉张垮塌有关.