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.     

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.     

华夏南部可能存在Grenville期造山作用:来自基底变质岩中锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素信息

对华夏地块南部粤中增城和赣南鹤仔3个基底变质岩的地球化学和碎屑锆石年代学研究表明, 它们的原岩都是形成于晚新元古代的沉积岩. 3个变质沉积岩都主要由新元古代早期(1.0~0.9 Ga)的碎屑物质组成, 并混有少量中元古代和新元古代中晚期(0.8~0.6 Ga)的碎屑物, 说明沉积物主要来源于一个遭受过Gondwana大陆聚合事件影响的Grenville期造山带. 碎屑锆石的Hf同位素成分显示这些Grenville期锆石可能是造山旋回早期形成的弧与古老大陆碰撞产生的岩浆结晶的. 结合华夏地块其他地区~1.0 Ga年龄锆石的分布及形态学特征, 本文认为华夏地块的南缘很可能曾经存在或者极其靠近一个Grenville期的造山带. 而这期造山作用的时代与东印度以及东南极的Grenville造山带一致, 且同样受到Gondwana大陆聚合事件的影响. 因此, 从Rodinia超大陆裂解到Gondwana超大陆聚合期间, 华南地块很可能位于澳大利亚西部而与东印度和东南极相邻.     

滇中昆阳群凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄:华南格林威尔期造山的证据

滇中地区出露的昆阳群是一套与华南格林维尔期造山密切相关的沉积岩系. 隶属黑山头组的富良棚段上部发育厚近百米的安山质熔结凝灰岩、层凝灰岩, 是昆阳群最早出现的中性火山岩系, 与昆阳群沉积由陆源碎屑岩转化为碳酸盐岩, 以及震积岩开始大量发育同步. 在这套凝灰岩下部、顶部分别采获样品G3-29-2, G3-29-3, 选出百余粒锆石. 样品G3-29-2获得的锆石Th/U大于0.65, 并具清晰的振荡环带结构, 表明为岩浆成因的锆石. 该样品获得的SHRIMP U-Pb加权平均年龄为(1032 ± 9) Ma. 样品G3-29-3获得多种类型的锆石. 其中, 最老的继承性单颗粒碎屑锆石谐和年龄为(1938 ± 26) Ma, 显示滇中地区存在早前寒武纪基底. 基于以上定年数据, 结合康滇地区火山岩发育特征, 进一步论证了康滇南部格林维尔期造山存在的可能性.     

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.     

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。     

通化地区印支期花岗岩锆石U-Pb年龄及其与大别-苏鲁超高压带碰撞造山作用之间的关系

应用颗粒锆石U-Pb法, 对出露于吉林省南部通化地区的岔信子岩体、小苇沙河岩体和龙头岩体进行了侵位年代测定, 确认它们形成于印支期, 年龄为203~217 Ma. 地质与地球化学研究显示, 该时期形成的岩体主要包括石英闪长岩和花岗岩两大岩石类型, 前者来自于基性下地壳或者岩石圈地幔的部分熔融; 而后者来源于加厚地壳的部分熔融, 且岩浆源区存在石榴石残留相. 尽管上述两类岩石的源区不同, 但它们具有完全一致的形成年龄. 由于这些花岗岩与北侧兴蒙-吉黑造山带中的同期岩石性质差别较大, 而其年代仅比大别-苏鲁超高压变质作用的年代晚10~20 Ma左右, 与超高压变质岩的第1次快速折返和碰撞后花岗岩的年代一致, 推测其形成应与大别-苏鲁超高压碰撞造山带作用有关.     

小兴安岭西北部造山后A型花岗岩的时代及与索伦山-贺根山-扎赉特碰撞拼合带东延的关系

小兴安岭西北部的黑河-嫩江一带发育大量的碱长-碱性花岗岩岩体,由于缺乏可靠的地质和同位素年代学资料,其形成时代一直存在争议.锆石U-Pb同位素年龄测定结果表明,这些碱长-碱性花岗岩形成于290～260Ma的晚古生代晚期.矿物学、岩石学和地球化学研究表明它们属于造山后A型花岗岩,是我国新疆北部-蒙古东南部-我国内蒙古中部巨型晚古生代A型花岗岩带的东北延所在,由此确定西伯利亚板块与华北板块间的索伦山-贺根山-扎赉特碰撞拼合带向东北延至黑河附近,其拼合时代应在石炭纪.     

大陆俯冲带岩石差异变质脱水和部分熔融:以苏鲁造山带超高压正片麻岩为例

对苏鲁造山带桃行地区2个代表性的花岗质超高压正片麻岩进行了综合的锆石学和岩石学研究,结果对大陆俯冲带深部变质脱水和部分熔融这2个重要地质过程发生的温压条件和时空关系提供了制约.样品1中锆石记录了大陆俯冲过程中在236±5 Ma的中温榴辉岩相变质作用和折返过程中223±3 Ma的高温深熔作用,而样品2中锆石记录了大陆俯冲过程中237±3 Ma低程度中温深熔作用和贯穿整个碰撞造山过程的低温脱水作用.2个样品中的石榴石也显示了不同的结构和组成变化,给出了与锆石一致的P-T记录,指示大陆俯冲隧道中流体活动对锆石和石榴石生长的作用.这2个样品在地表相距仅百米,具有基本一致的岩石化学组成,但在陆壳碰撞过程中具有明显不同的P-T轨迹,说明它们在陆壳俯冲和折返过程中,处在陆壳板片的不同位置,并最终导致它们变质脱水和部分熔融行为的差异.     

大别造山带周缘盆地发育及其对碰撞造山过程的指示

大别造山带中生代构造演化是国内外高度关注的热点问题之一, 尤其是周缘中生代沉积盆地如何记录这一经历了强烈俯冲消减和巨量剥蚀的造山带构造演化更为引人瞩目. 近年来, 通过周缘盆地沉积学分析, 并结合构造变形研究, 认为大别造山带南北边缘从晚三叠世至早白垩世遭受挤压逆冲, 从而控制外缘前陆盆地发育, 而其核部自侏罗纪至早白垩世逐步发生伸展变形、穹隆和裂陷, 直至在晚白垩世之后造山带全面塌陷, 总体上造山带呈现出长时期的挤压逆冲, 伸展自核部向边缘不断扩展、增强, 挤压与伸展在地壳尺度上并存(J-K₁)的构造演化特征; 大别造山带核部超高压变质岩揭顶年代自东向西依次为早侏罗世至晚侏罗世, 其剥露深度从西至东不断加大; 造山带剥露的深层次轴部变质杂岩为北侧合肥盆地提供主要物源, 而南侧中扬子盆地的物源可能主要来自于造山带南部盖层岩石及现已被逆冲掩盖的、并与勉略缝合带相关的地层. 动力学分析表明, 华北与华南板块之间受沿商丹和勉略缝合带拼合碰撞作用及其之后的江南褶皱逆冲带自南东向北西推进、华北板块南缘沿秦岭北界断裂向南的陆内俯冲的叠加影响, 导致大别造山带逆冲增厚及之后的核部重力扩展、均衡隆升, 从而导致高压/超高压变质岩多期剥露. 未来从周缘沉积盆地揭示大别造山带造山过程方面的研究应强调进一步探索勉略缝合带的东延、大别造山带高压/超高压变质地体对华南北缘不同地质单元和盆地的掩盖及盆地同沉积期源区构造面貌及其东西延展、大别造山带盖层和基底岩石的巨量剥蚀及其流向、恢复大别造山带内部俯冲消减和被剥蚀的构造单元等.     

赣南存在古元古代基底: 来自上犹陡水煌斑岩中捕虏锆石的U-Pb-Hf同位素证据

对赣南上犹县侵入于陡水加里东期花岗岩的煌斑岩的地球化学进行了分析, 并重点分析了其中锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成. 岩石学和地球化学特征显示陡水煌斑岩属于高钾弱碱性辉云煌斑岩, 高Mg^#(0.74), Ni (253 mg/g), Cr (893 mg/g), 但又富REE, Rb, Sr, Ba和K等不相容元素表明其母岩浆可能起源于被非壳源介质交代过的富集地幔. 形貌学和LAM-ICPMS U-Pb定年显示煌斑岩中的锆石都是捕获的, 大多数形成于古元古代晚期1.86 Ga, 少量形成于显生宙的不同时期. 古元古代锆石具有岩浆成因特征并具有相似的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf和¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf同位素比值, 表明它们来源于同一火成岩基底. 该基底年龄和Hf同位素组成相似于浙南龙泉地区古元古代花岗岩, 而不同于南岭地区的基底组成, 说明研究区属于东华夏武夷地块的古元古代基底向西延伸的一部分. 这些古元古代锆石具有低的Hf同位素组成, 显示壳源特征. Hf模式年龄, 以及老的继承核的存在和结合前人的资料, 表明古元古代岩浆活动的源岩是新太古代地壳, 暗示武夷地块存在更老的基底. 古元古代克拉通化后, 武夷地块一直稳定达1.0 Ga以上. 5颗显生宙锆石的U-Pb年龄和Hf组成表明研究区深部的古元古代基底在加里东期、印支期和燕山早期受到了多期岩浆活动的改造, 而且在加里东时期的岩浆活动还可能伴有新生地壳的再造.     

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.     

大陆碰撞过程中地壳深熔的岩石学证据:以苏鲁造山带超高压变质岩为例

岩石学显微结构证据表明,苏鲁造山带西南部超高压变质岩石经历了不同程度的深熔作用.在花岗片麻岩和石英岩中识别出结晶自深熔熔体的锆石,其U-Pb年龄集中在220±2 Ma.少量深熔锆石含有柯石英包裹体,U-Pb年龄主要集中在224±2 Ma,部分与含较低压矿物包裹体的锆石域类似.因此,深熔作用开始于早期折返阶段,部分仍处于超高压变质域.折返过程中多硅白云母脱水熔融是这些岩石发生深熔的主要机制.黝帘石榴辉岩的石榴石和绿辉石中发现了由石英+斜长石±钾长石±重晶石组成的多相固体包裹体.它们具有高钠和变化的钾含量,可能是榴辉岩中黝帘石和多硅白云母脱水分解诱发部分熔融形成,同时深熔过程中有大量绿辉石的参与.超高压变质岩石在地幔深度的部分熔融,可能促进了深俯冲陆壳在俯冲隧道内部的快速折返.     

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.     

内蒙古中-东部兴蒙造山带古生代沉积记录:对物源特征及中亚造山带构造演化的指示

兴蒙造山带为中亚造山带东段,其标志着华北板块与西伯利亚板块的界线.区域上广泛发育的古生代沉积地层可能蕴含着关于板块拼合及造山带演化的关键信息.奥陶纪-二叠纪碎屑沉积岩岩相学研究表明这些岩石主要为杂砂岩和长石砂岩,以较低的成熟度,较差的分选以及较高的岩屑含量为特征.古生代样品物源主要由新生的壳源物质充当.兴蒙造山带碎屑沉积岩Nd模式年龄分布于新元古代及中元古代晚期,范围与华北板块明显不同;而其εNd(t)值演化则与兴蒙造山带内部岩浆岩类演化特征类似,表明其物源可能主要源于兴蒙造山带内.碎屑沉积岩物源主要由带有增生特征岩类混合少量再循环端员组分构成;岩性上受长英质,部分熔融镁铁质及镁铁质岩类三端员控制.岩石学上,碎屑沉积岩平均成分相当于三端员依53:41:5贡献比例进行混合.沉积环境在二叠纪发生变化,从岛弧过渡为造山带,并于三叠纪前完成碰撞.这一解释与该区最终碰撞时间为二叠纪末期至三叠纪的论断相一致.     

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.     

造山带中旋状变斑晶包裹体痕迹:确定早期变形与变质演化历史的有效途径——以滇西澜沧变质带为例

1 确定造山带早期变形变质史的方法造山带中变斑晶的包裹体痕迹(ioclusion trails)代表了变斑晶生长过程(进变质或退变质过程)中保存在岩石中的、由变质矿物组成的早期面理的痕迹。自本世纪20年代研究以来,这种痕迹一直被认为是韧性变形过程中同构造旋转作用的产物,并作为一种十分确定的、能判断剪切动向的有效标志.近年来,许多国外地质学家对澳大利亚、新西兰及其他造