辽南梁屯-矿洞沟古元古代岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及岩石地球化学特征

辽南梁屯-矿洞沟古元古代岩体包括坎子岩体、卧龙泉岩体、学校后街岩体与梁屯岩体,岩性分别为中细粒二长花岗岩、中细粒似斑状黑云母二长花岗岩、细粒黑云母二长花岗岩、细粒正长岩。学校后街岩体与梁屯岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值为1 887.2±5.4 Ma、1 883.9±2.6 Ma,为古元古代。从坎子岩体到梁屯岩体岩石化学体现了一个偏铝-过铝型,钙碱性-碱性的演化序列,K及Mg O含量逐渐增高,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Sr,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf,稀土元素配分模式右倾,属具有负铕异常的轻稀土富集、重稀土亏损型。结合相关构造环境分析,古元古代岩体在辽河岩群沉积完成后存在着一个活动大陆边缘-碰撞造山-造山晚期,岩石类型由I型-S型-A型的演化过程。     

扬子克拉通及华北克拉通大陆岩石圈地幔碳同位素组成及其差异: 金刚石碳同位素原位测试证据

金刚石碳同位素组成和对比是了解克拉通大陆岩石圈地幔物质组成及其演化的窗口. 本文用二次离子质谱(SIMS)方法对产于华北克拉通(山东蒙阴和辽宁瓦房店)和扬子克拉通(湖南沅水流域)的11颗金刚石不同生长层的碳同位素组成进行了123个点高精度原位(in-situ)测试. 结果显示, 华北克拉通和扬子克拉通金刚石碳同位素组成存在一定差异; 华北克拉通金刚石早期生长“核心”碳同位素δ¹³C组成平均为-3.0‰(VPDB), 分布范围为-6.0‰~-2.0‰, 与全球橄榄岩型金刚石一致; 扬子克拉通金刚石早期“核心”δ¹³C平均为-7.4‰, 分布范围为-8.6‰~-3.0‰, 和榴辉岩型金刚石特点一致; 3个产地单颗金刚石不同生长层碳同位素变化不具有一致性, 与是否含包裹体无关, 但与金刚石是否存在溶蚀间断明显有关, 证实金刚石生长过程地幔流体碳同位素组成不均一, 碳储库(介质)不均一性对金刚石生长过程碳同位素变化的影响较分馏作用更为明显; 与此同时, 现有的测试结果显示, 华北和扬子克拉通金刚石中心-边缘生长层碳同位素变化与氮含量之间缺乏相关性, 反映我国两个克拉通金刚石生长过程中地幔流体碳和氮元素之间存在复杂的交换、地球化学环境可能相对开放. 上述结果暗示, 金刚石形成时扬子克拉通和华北克拉通地幔交代流体碳的组成及来源存在差异.     

扬子克拉通内存在太古代成熟陆壳:来自岩石学、同位素年代学和地球化学证据

前人研究表明,扬子陆块存在广泛的太古代结晶基底,但是目前除在宜昌黄陵穹窿一带有确切证据显示有太古代高级变质地体(崆岭群下部)以外,还未见其他地区有出露的报道.为进一步了解扬子克拉通的基底组成及其形成演化过程,本文对钟祥胡集地区杨坡群及侵入其中的钾质花岗岩进行了岩石学、同位素年代学和岩石地球化学研究.研究显示,胡集钾质花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2655±9Ma,属于新太古代中期.同时该套花岗岩主量元素富硅和碱,贫Ca,Mg,P和Ti;微量元素富Rb,Th,Ga,Y和Zr,亏损Sr,Ba,Nb和Ta,强烈亏损Eu,高FeO*/MgO(=32.0~58.7)和104Ga/Al(=3.19~3.41)比值,表现出明显的具有陆壳源区的铝质A型花岗岩特征.因此,杨坡群沉积岩石组合和侵入其中的高分异A型花岗岩均证明,在新太古代中期以前,扬子克拉通已经发育有较为成熟的陆壳了.这一突破性发现为深入研究扬子克拉通陆块基底的形成演化过程开辟了新的窗口.     

华北克拉通破坏机制与古元古代板块构造体系

在对华北克拉通岩石圈地幔性质发生变化的物理、化学过程和时空范围深入研究的基础上, 探寻其动力学作用, 需要对华北克拉通岩石圈及其周围的地幔状态和构造有整体的认识. 从地震学研究构建的华北克拉通地壳、上地幔速度结构出发, 分析研究了岩石圈厚度、壳-幔边界性质、上地幔结构和变形的构造特征和变化规律; 结合岩石地球化学研究结果, 提出了华北克拉通上地幔流动模型. 我们认为: 主要是太平洋板块俯冲使东亚大陆下方地幔流动呈现快速和不稳定的特点. 这一独特的区域地幔流动体系促进了华北克拉通上地幔中熔流体含量的增加和岩石圈软化, 导致了华北克拉通不同地区分别以拆沉和热侵蚀为主的不同方式被破坏. 同时, 根据华北克拉通地壳记录的东-西块体碰撞拼合、古洋壳消减以及古陆壳残留的证据, 揭示了地球在古元古代已经进入与现今相似的板块构造体系.     

克拉通岩石圈的生长和再造

华北克拉通岩石圈减薄研究已经成为近一个时期中国乃至世界固体地球科学研究的热点. 本文在讨论大陆地壳形成和演化的基础上, 概括了岩石圈地幔形成机制, 提出克拉通岩石圈减薄主要以两种方式发生在大陆岩石圈地幔下部, 一种是俯冲侵蚀(例如华北), 另一种是俯冲侵蚀与底垫消融相结合(例如扬子).     

华北地块南缘钼矿床黄铁矿流体包裹体氦、氩同位素体系及其对成矿动力学背景的示踪

以华北地块南缘东秦岭钼矿带的金堆城、东沟、石家湾和三道庄等钼矿床为例, 报道了东秦岭钼矿带成矿流体氦和氩同位素组成, 通过氦、氩和铅同位素的综合研究, 探讨了成矿流体来源、演化及其与秦岭造山带中-新生代陆内碰撞造山过程的耦合关系. 华北地块南缘东秦岭钼矿带钼矿床黄铁矿流体包裹体的3He/4He比值在1.38~3.64 Ra之 间, 40Ar/36Ar比值为295.68~346.39, 指示成矿流体系由不同性质和组成的两个端元流体混合而成, 即与壳幔混合成因斑岩体同源的高温深源流体和富含地壳放射成因氦但具有空气氩同位素组成特征的低温大气降水. 东秦岭钼矿带矿床铅同位素组成、斑岩体和区域地层岩石含矿性资料共同揭示, 矿床成岩成矿物质来自深部, 为下地壳和上地幔混合源.华北地块南缘钼矿床的形成可能与秦岭造山带碰撞造山后的陆内造山和伸展过程相伴的壳幔相互作用有关, 与钼矿化有关的斑岩属同熔型花岗岩类, 而非简单的陆壳重熔型花岗岩类或S型花岗岩, 因此具有深刻的深部和区域地球动力学背景.     

华北克拉通北缘典型高锶花岗岩区域锶型矿泉水分布特征及成因

华北克拉通北缘存在大量高锶花岗岩体,但其周边区域锶型矿泉水的赋存情况鲜有研究.首次以都山岩体作为典型高锶花岗岩,通过水文地质调查、水样采集、化验分析等方法,对其周边区域锶型矿泉水的分布和形成机理进行了分析.同时对寿王坟岩体、碾子峪岩体、小寺沟岩体、杨杖子岩体等四处高锶花岗岩体周边区域水体进行调查取样分析,以验证锶型矿泉水的分布规律.研究表明,都山岩体周边区域水体中均含锶元素,且距离岩体越近,水样中锶含量越高,最高达13.81 mg/L,远高于中国一般含锶矿泉水的锶含量,而外围长城系砂岩地层水样中锶含量最低.平面上,孔隙水中锶型矿泉水主要沿北东-南西向断裂带和南部挤压带分布;风化带网状基岩裂隙水和构造基岩裂隙水中锶型矿泉水沿北东-南西向断裂带分布;垂向上,孔隙水、风化带网状基岩裂隙水、构造基岩裂隙水中锶含量依次增加.区内高锶花岗岩为矿泉水形成提供了物源,地下水径流过程中地层中锶的不断溶出是形成高锶型矿泉水的内在机制,垂向三含水层可能存在水力联系,入渗过程中锶含量可能不断累积.深层构造基岩裂隙水水质、水量稳定,锶含量高,极具开发利用价值.其他四处高锶花岗岩体周边区域锶型矿泉水的分布与都山岩体区域呈现类似规律.该研究首次揭露高锶花岗岩区域锶型矿泉水的赋存规律,可为众多高锶花岗岩区域开发利用优质锶型矿泉水资源提供参考借鉴.     

辽宁海城炒铁河辉长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

对辽东海城地区的炒铁河辉长岩侵入体的锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明, 该辉长岩侵位年龄为(126±4) Ma, 说明它形成于早白垩世华北克拉通岩石圈大规模减薄背景下, 而不是长期认识的形成于古元古代裂谷环境. 该辉长岩体含有大量的年龄为古元古代(2.10～2.4和~1.87 Ga)和新元古代(747～969 Ma)的老锆石, 前者可能来源于华北地块本身, 而后者则可能来自俯冲到华北之下的扬子地块. 这些年龄信息对认识中生代华北地壳的演化具重要启示意义.     

陕北劳山林区华北落叶松引种育苗、造林试验初报

本文通过华北落叶松13年的引种育苗、造林试验结果,总结出陕北劳山林区引种华北落叶松育苗、造林技术以及和油松育苗、造林情况的对比分析,综合认定,华北落叶松在陕北劳山林区生长表现良好,是华北落叶松的适生区,可在生产实践中引进推广。     

华北板块北缘中段新太古代的陆-陆碰撞事件: 来自合教S型花岗岩的证据

通过对内蒙古达茂旗合教地区具有明显构造意义的新太古代S型花岗岩的主量元素、微量元素及SHRIMP锆石U-Pb年代学的研究, 为揭示华北板块北缘新太古代末的构造环境提供了进一步的证据。合教花岗岩的主量元素特征表明它是高分异的强过铝 S 型花岗岩; 其里特曼指数 σ为0. 54 ～0. 57, 属于低钾钙碱性岩石。稀土元素总量为 243. 8 ～427. 1 μg/ g。球粒陨石标准化分配模式显示 LREE 相对富集, HREE 相对亏损; ( La/ Yb)_N为 14. 88～18. 18, Eu 具有较大的负异常( Eu*/ Eu = 0. 31 ～0. 65); 模式图总体呈一右倾的海鸥型。微量元素显示Nb, Ta, Zr, Hf, Ti 等高场强元素相对亏损。合教花岗岩的微量元素组成表明其来源于正常厚度的大陆地壳, 形成于低压高温的后碰撞环境, 相当于澳大利亚拉克伦造山带的S型花岗岩。合教花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2556±8Ma, 属于新太古代晚期。合教强过铝 S型花岗岩反映在新太古代晚期华北板块北缘中段可能发生了一次陆-陆碰撞事件, 也表明固阳地区同时期的赞岐岩可能形成于后碰撞环境而非板片消减带。