大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围:以华北陆块东南部为例

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围是大陆动力学研究的核心问题之一,来源于大陆岩石圈地幔的火成岩为探索这一科学问题提供了重要资料.我们对华北陆块东南部朝鲜-辽东半岛以及辽南-吉南地区晚三叠世花岗质-镁铁质火成岩进行了详细的岩石学、同位素年代学和地球化学研究,结果表明它们是由华南与华北陆块俯冲碰撞后伸展过程中多元岩浆混合形成;相对亏损和富集地幔组分的识别标志着晚三叠世期间华北陆块东南部表现为亏损与富集岩石圈地幔共存的属性.鲁西-辽南-吉南地区早白垩世镁铁质火成岩Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成表现出与郯庐断裂距离有关的空间变化,结合吉南地区三叠纪变质锆石和新元古代岩浆锆石的发现,推测起源于深俯冲华南陆块部分熔融的熔体改造了靠近郯庐断裂带的鲁西一侧(如方城、费县、上峪)和辽南地区的岩石圈地幔,而起源于华北陆块加厚地壳部分熔融的熔体则主要改造远离郯庐断裂带的鲁西西北部(如济南、金岭)和吉南地区的岩石圈地幔.因此,华南大陆深俯冲作用对邻区华北岩石圈地幔影响的时间为晚三叠世-早白垩世,影响的空间范围约为200 km.     

松辽盆地基底变质岩中锆石U-Pb年代学及其地质意义

为了确定松辽盆地基底变质岩的形成时代, 对位于盆地南部基底中的6个变质岩和一个火山角砾岩中的变花岗岩角砾进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年. 松辽盆地南部基底变质岩包括变辉长岩(L45-1)、斜长角闪岩(SN117)、变流纹质凝灰岩(G190)、绢云片岩(N103)、绿泥片岩(T5-1)、黑云母阳起石石英片岩(Y205)和变花岗岩(角砾)(L44-1). 锆石阴极发光(CL)图像显示, 变辉长岩和变花岗岩(角砾)中锆石均具有岩浆成因的核和变质的增生边, 其核部定年结果分别为(1808±21)和(1873±13) Ma; 斜长角闪岩和绿泥片岩中的锆石具有生长环带, 显示基性火成岩中锆石的特征, 其定年结果分别为(274±3.4)和(264±3.2) Ma; 变流纹质凝灰岩和绢云片岩中的锆石均具有典型岩浆生长环带, 样品G190和N103的定年结果分别为(424±4.5)和(287±5.1) Ma; 黑云母阳起石石英片岩(Y205)中多数锆石呈浑圆状, 且吸收程度不同, 暗示其原岩应为沉积岩, 其定年结果显示多组谐和年龄, 包括(427±3.1), (455±12), (696±13), (1384±62), (1649±36), (1778±18), (2450±9), (2579±10), (2793±4)和(2953±14) Ma. 以上定年结果表明, 松辽盆地南部存在前寒武纪结晶基底(1808~1873 Ma), 其存在可能与构造推覆作用有关; 同时, 盆地基底中还存在早古生代(424~490 Ma)和晚古生代(264~292 Ma)岩浆作用. 上述认识与基底中黑云母阳起石石英片岩中碎屑锆石的定年结果相吻合.     

佳木斯地块东缘及东南缘二叠纪火山作用: 锆石U-Pb年代学、地球化学及其构造意义

对佳木斯地块东缘及东南缘晚古生代火山岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和岩石地球化学研究以便制约该区的区域构造演化. 研究区内8个代表性火山岩中的锆石均呈自形-半自形晶, 且发育典型的岩浆生长环带, 与高的Th/U 比值(0.33~2.37)一起, 暗示其岩浆成因. 测年结果表明, 研究区晚古生代火山岩可分为两期, 即早二叠世火山作用(峰期为288 Ma)和中二叠世火山作用(峰期为268 Ma). 前者主要由玄武岩-玄武安山岩以及次要的英安岩构成, 它们以相对低的SiO₂含量、高镁(Mg# = 0.40~0.59)、富钠(Na₂O/K₂O = 1.26~4.25)为特征, 同时显示轻稀土元素的相对富集以及重稀土元素和高场强元素的相对亏损, 上述特征反映了佳木斯地块东缘早二叠世具有活动大陆边缘的构造属性; 后者主要由流纹岩及少量英安岩组成, 它们以高硅(SiO₂ = 7.23%~77.52%)、贫镁(MgO = 0.11%~0.14%)、富钾(Na₂O/K₂O < 0.80)为特征, 同时具有强烈Eu, Sr, P和Ti的亏损以及Rb, Th和U强烈富集, 反映其壳源成因, 该期火山岩的形成可能标志着佳木斯地块与兴凯地块之间古亚洲洋的消失和两陆块的碰撞与拼合.     

华北克拉通东部岩石圈地幔的多期改造:鲁西纯橄岩捕虏体中锆石SHRIMPU-Pb年代学证据

华北克拉通破坏的时间一直是地质学家们争论的焦点问题之一.鲁西铁铜沟岩体中纯橄岩捕虏体的锆石SHRIMPU-Pb定年结果对此给出了制约.结果显示,4个纯橄岩样品的18颗锆石阴极发光图像中,15颗呈条痕状吸收,2颗具岩浆环带特点,结合它们的Th(49～3569μg/g,平均值为885μg/g),U(184～5398μg/g,平均值为1277μg/g)含量和Th/U比值(0.15～2.04),暗示岩浆成因特征.岩浆锆石的206Pb/238U表面年龄分成5组:131～145,151～164,261～280,434～452和500～516Ma.131～145Ma年龄与寄主岩浆(铁铜沟岩体)的形成时代相一致;151～164Ma年龄对应于华北克拉通东部中-晚侏罗世少量幔源岩浆和主体的酸性岩浆事件;261～280Ma年龄与峨眉山大火成岩省的时代相类似;434～452Ma年龄与华北克拉通东部古生代时期富硅质岩浆的时代相一致;500～516Ma年龄可能是全球泛非事件在华北克拉通东部的响应.华北克拉通东部岩石圈地幔经历了多期次不同程度熔体的改造,其中以中生代晚期(131～164Ma)的改造最为强烈.