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.     

华北地台地壳的增长速率——一种壳幔质量平衡原理的估算方法

至今,已提出地壳生长的三种基本模式:(1)陆壳增长的速率呈指数增加,即现今二分之一以上的陆壳是在显生宙形成的;(2)地史早期陆壳快速增长,而后陆壳物质通过地幔或地壳内进行再循环使地壳增长减慢或停止;(3)陆壳呈线性速率增加并伴随着地壳内的再循环。以上三种模式是根据以下几方面的研究得出的:(1)同位素地球化学;(2)岩石同位素年龄值的区域分布;(3)沉积物的化学成分对比等;(4)自太古宙以来大陆厚度与海平面的相对不变性。本文将提出一种利用地壳与地幔之间质量平衡原理的方法来估计地质时期地壳的增长速率。     

大陆深俯冲对邻区陆壳结构的影响与调整方式

华北克拉通东南缘胶北地体和蚌埠地区的中生代花岗岩具有相似的岩浆锆石和继承锆石U-Pb年龄分布.继承锆石主要为三叠纪和新元古代U-Pb年龄,它们不仅在U-Pb年龄上而且在Hf-O同位素组成上与苏鲁造山带变质岩的锆石相同,说明它们来源于俯冲的扬子陆块陆壳.一些花岗岩的岩浆锆石具有低的δ18O和相对较高且变化大的εHf(t)值,落在三叠纪和新元古代继承锆石的δ18O和εHf(t)组成范围内,说明它们主要来源于俯冲扬子陆块陆壳的部分熔融.由此可以判定,在华北克拉通东南缘深部陆壳中存在俯冲的扬子陆块陆壳,这些俯冲的扬子陆块陆壳参与到了中生代花岗岩的形成作用中.徐淮地区早白垩世高Mg#埃达克质岩石中发现的榴辉岩包体的形成条件为760-1060℃和1.50 GPa,指示了加厚陆壳的存在.这些榴辉岩捕虏体中变质锆石的U-Pb年龄介于219-227 Ma,表明榴辉岩相变质作用(即陆壳加厚的时间)发生在中晚三叠世,这与苏鲁-大别超高压变质的时代相吻合,暗示华北克拉通东南缘陆壳加厚过程应是扬子陆块俯冲于华北克拉通之下的结果.早白垩世高Mg#埃达克质岩石本身则是来源于拆沉陆壳物质的部分熔融随后与岩石圈地幔相互作用的产物.     

西天山阿吾拉勒adakite型钠质中酸性岩及地壳垂向增生

西天山阿吾拉勒二叠纪钠质英安岩和钠长斑岩具有与adakite一致的岩石地球化学特征: 富Na_2O和Al_2O_ 3; 高Sr, 低Y, Yb和亏损HREE, 且Sr/Y＞40, La/Yb＞20; Eu具正异常. Nd和Sr同位素组成特征: (143Nd/144Nd)i为0.51236~0.51248, εNd(t)为正值(+0.79~+3.11); (87Sr/86Sr)i为0.7052~0.7054, 显示其岩浆可能起源于弱亏损地幔, 或亏损地幔受到地壳物质混染. 结合北疆二叠纪属后碰撞阶段构造背景, 认为本区adakite型岩浆最有可能由新底侵的玄武质下地壳在角闪岩相向榴辉岩相过渡或榴辉岩相的条件下部分熔融形成. 这些adakite型岩石不仅是底侵玄武质岩石熔融形成的新生陆壳物质, 而且可能是西天山晚古生代后碰撞阶段地幔玄武岩浆底侵作用和地壳垂向增生的重要岩石标志.     

岩石探针和地震探测手段约束华北深部地壳结构组成及演化

厘清大陆深部地壳形成、演化及其动力学过程,对于了解板块构造、揭示壳幔相互作用至关重要.针对华北深部地壳物质组成、结构及演化等问题,本研究在限定其地震学结构特征基础上,结合深部地壳岩石捕虏体的来源深度(定深)、化学和物理性质(定性)和形成年龄(定年)的研究成果,构建了华北深部地壳多维度物理、化学结构模型.结果表明:华北陆块地壳厚度变化于30～48 km,全地壳和地壳内部各层均呈现东薄西厚特征.东、西部地壳虽然厚度上有明显差异,但内部结构特征有一致性,即整体上较少典型的高速基性下地壳,平均P波波速(～6.3 km/s)、密度(2.72～2.78 g/cm3)并呈中性岩石特征.深部地壳岩石捕虏体除斜长角闪岩外主要成分包括基性和酸性的麻粒岩.中生代时期华北陆块部分地区地壳存在榴辉岩捕虏体,指示了当时局部地区曾存在厚达45 km的地壳,但现今地震学剖面并未显示;此外,有些地区(如汉诺坝)基性岩石捕虏体揭示出新生代基性岩浆底侵,难以在地震学模型中识别.因此,岩石探针与地震探测结果的结合,将更有助于全面认识深部地壳结构组成和演化.     

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 .     

湖南丫江桥花岗岩中锆石的Hf同位素地球化学

在丫江桥过铝花岗岩中, 锆石可以分作两期, 分别形成于岩浆定位前的深部岩浆房内和岩浆定位后的侵入部位. 这两期锆石的原位Hf同位素分析揭示, 该花岗岩浆主要来自地壳物质的深部熔融. 然而, 部分较高的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf数据表明, 这些花岗质锆石中可能包裹了形成于幔源岩浆的细小锆石(其粒径小于激光束斑). 事实上, 背散射电子图像和电子探针分析显示, 在部分第1期锆石内部存在着另一种形态和成分不同的锆石晶体, 它们可能是在花岗质岩浆形成初期混入的幔源岩浆中的结晶产物. 因此, 推测丫江桥过铝花岗岩的产生与地幔岩浆的底侵作用有联系.     

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.     

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.     

发展板块构造: 从洋壳俯冲到大陆碰撞

大陆地壳深俯冲与超高压变质的研究不仅带动了中国固体地球科学的发展, 而且为发展板块构造理论提供了契机. 根据俯冲地壳的性质, 已经认识到俯冲和碰撞分别以两种类型出现. 就地壳俯冲来说, 存在洋壳俯冲型(例如太平洋周边)和陆壳俯冲型(例如阿尔卑斯造山带). 就大陆碰撞来说, 则存在弧-陆碰撞型(例如喜马拉雅和青藏造山带)和陆-陆碰撞型(例如大别-苏鲁造山带). 大陆俯冲带深部化学变化与差异折返、洋壳俯冲与陆壳俯冲之间的时空转换, 将是今后一个时期大陆动力学研究的重点.     

湖南印支期花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其成因启示

针对湖南印支期花岗岩3个典型代表性岩体(沩山、关帝庙唐市超单元岩体和白马山龙潭超单元岩体)系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄测定表明: 上述3个黑云母二长花岗岩体的代表性样品分别给出了244±4, 239±3和243±3 Ma的谐和年龄, 代表了区内印支期典型花岗岩体的形成时代. 表明区内传统上被认为属印支期的过铝质花岗岩有着更局限的形成时代. 结合其他年代学资料认为华南内陆印支期花岗岩很可能是同一次构造热事件的产物, 其空间分布整体上似面状展布, 其形成与陆内地壳物质叠置加厚作用有关, 这为深入理解华南印支期花岗岩的精细时空格架及早中生代演化的动力学机制提供了重要依据.     

超高压变质与大陆碰撞研究进展: 以大别-苏鲁造山带为例

大陆深俯冲研究已经成为21世纪发展板块构造理论的前沿和核心课题. 大别-苏鲁造山带出露有世界上最大的超高压变质构造单元, 地球科学家以此作为天然实验室, 在超高压变质和大陆碰撞的一些重要领域取得了国际上有影响力的系列成果. 本文概括了其中12个方面的突出进展, 主要包括超高压变质岩的空间分布范围、超高压变质作用的年龄、超高压变质作用的持续时间、深俯冲陆壳的原岩性质、大陆碰撞过程中的俯冲侵蚀和地壳拆离、大陆地壳俯冲的可能深度、大陆俯冲带深部流体活动、大陆碰撞过程中的部分熔融、大陆俯冲带深部元素活动性、俯冲大陆地壳物质再循环、碰撞后岩浆作用的地球动力学机制、碰撞造山带岩石圈结构等. 对今后研究的问题和方向也提出了建议.     

俯冲陆壳内部的拆离和超高压岩石的多板片差异折返: 以大别-苏鲁造山带为例

对国内外学者关于大陆碰撞过程中深俯冲陆壳的折返机制模型进行了简要评述, 并以大别-苏鲁造山带为例, 对大陆碰撞过程中俯冲陆壳内部在不同深度发生多层次地壳拆离解耦并呈多板片差异折返的关键证据进行概括. 这些证据包括: (1) 大别-苏鲁超高压带北侧分布的具有华南陆壳特征, 部分经历过三叠纪变质的浅变质岩片, 它们显示了陆壳俯冲开始阶段其上部地壳与下部基底岩石的解耦; (2) 大别-苏鲁高压-超高压带均由若干高压-超高压岩片组成, 这些岩片由南至北变质程度逐步加深、峰期和退变质时代逐步变年轻; (3) 苏北大陆科学钻探揭示了超高压变质带在垂向上也是由若干岩片组成, 上部岩片具有高放射成因Pb, 下部岩片具有低放射成因Pb, 反映了俯冲陆壳在不同深度的解耦和折返. 俯冲陆壳内部的拆离解耦和差异折返, 主要是由于大陆地壳上、下不同部位岩石组成的差异导致的力学性质差异和壳内古断层带作为流体通道而被弱化的结果. 该模型的建立, 突破了陆壳整体俯冲与整体折返的传统模式, 揭示了陆壳俯冲与洋壳俯冲的主要区别. 在此基础之上, 提出了有待于进一步研究的若干重要科学问题.     

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.     

查干浑迪花岗岩体的定年和Nd,Sr,O同位素研究

海西中期北疆地区地壳运动强烈,随着陆壳的开合,形成了大面积的花岗岩类。在阿拉套山南坡,沿博乐钨锡成矿带自东向西分布着孔吾萨依、乌拉斯坦、祖鲁洪、喀孜别克和查干浑迪等岩体。其中,西部的祖鲁洪、喀孜别克和查干浑迪花岗岩体与该区的石英脉型、云英岩型和绿泥石型钨、锡矿化有着直接的关系。本文对查干浑迪花岗岩体进行了Sm-Nd,Rb-Sr和O同位素研究,确定了岩体的形成时代,探讨了岩体的成因和成岩物质的来源。     

兴蒙造山带东段斑岩型Cu,Mo矿床成矿时代及其地球动力学意义

兴蒙造山带东段是中国斑岩型铜-钼矿床发育的重要地区, 但对这些矿床形成的具体时代及其动力学意义一直缺乏应有的研究. 选择多宝山地区铜矿和大黑山钼矿的花岗闪长质岩石进行了SHRIMP锆石U-Pb年代学研究, 结果表明, 多宝山地区铜矿的形成有两期, 与多宝山斑岩Cu矿有关的花岗闪长岩形成于早古生代((485±8) Ma), 而与三矿沟矽卡岩型Cu矿有关的花岗闪长岩形成于侏罗纪((176±3)和(177±3) Ma); 吉林大黑山地区与斑岩钼矿有关的花岗闪长斑岩形成时代为(170±3) Ma, 而与成矿无关的二长花岗岩形成时代为(178±3) Ma. 因此, 兴蒙造山带东段存在两期斑岩型铜钼成矿作用. 根据东北地区的地质演化历史, 以及东北地区花岗岩的时空分布规律, 则认为多宝山铜矿的形成与兴安地块和额尔古纳地块间的拼合造山事件有关, 而中生代三矿沟铜矿和大黑山钼矿的形成与古太平洋板块的俯冲作用密切. 结合近年来发表的与铜钼矿有关的年代学资料, 对中国东部侏罗纪-早白垩世斑 岩-矽卡岩型铜钼矿的时空分布及其动力学意义进行了讨论.     

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.     

陆壳的生成: 与赞歧岩类的联系

陆壳的平均成分为中性, 而某些典型岛弧岩浆岩也具中性的化学组成, 因而, 人们认为陆壳应产生于古老的会聚板块边界. 中性陆壳形成的一个可能机制是直接产生于上地幔的安山质熔体. 产于日本西南Setouchi火山岩带的赞歧岩类包括高镁安山岩(HMA), 是俯冲板片熔融及其后的熔体-地幔相互作用的结果. 该岩类形成于特殊构造环境(例如, 热的岩石圈俯冲进入异常热的上地幔), 这种环境可能在太古代时业已存在. 富水的高镁安山岩岩浆很可能在地壳内固结形成高镁安山质岩体, 然后这些岩体重熔产生了分异的赞歧岩类. 目前, 高镁安山岩岩浆的形成和分异可能正发生于Izu-Bonin-Mariana (IBM)弧-沟系. 这是因为: (1) IBM演化初始阶段以高镁安山岩岩浆作用为特征; (2) IBM中地壳的波速VP与总体陆壳的波速一致. 对具高镁安山质深成岩的VP估计也支持了这一点, 但也不能排除英云闪长质岩在该岛弧中部地壳的存在. 因此, 陆壳的形成也有可能由幔源玄武质岩浆分异而产生.     

广西十万大山地壳演化:来自印支期花岗岩中麻粒岩包体锆石U-Pb年代学及Hf同位素记录

广西东南部十万大山旧州岩体中副变质麻粒岩包体中锆石U-Pb定年和Hf同位素分析结果显示,麻粒岩原岩物质主要来源于新元古代-中元古代(564～1061Ma)的碎屑物质,峰值年龄为～822 Ma,其物源主要来自与新元古代Rodinia超大陆裂解有关的火成岩.部分锆石为古元古代(1778～2227 Ma),并有少量中太古代-古太古代物质(最老锆石年龄为(3551±8)Ma),暗示十万大山或周缘地区可能存在非常古老的地壳物质.另外,还获得一组早中生代岩浆锆石((234±2)Ma)和一组晚古生代变质锆石((253±3)Ma)年龄.锆石Hf同位素分析结果指示麻粒岩包体的原岩沉积物具有多来源特征,既有古老再循环地壳物质的参与,也有新生物质的贡献.锆石U-Pb-Hf同位素特征指示十万大山地区在～253 Ma经历了一次强烈的热事件,原岩发生麻粒岩相变质作用,而后在抬升过程中(～234 Ma)发生部分熔融形成花岗岩,麻粒岩包体为熔融残留体。     

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.