同位素地球化学填图与化学地球动力学在东秦岭造山带研究中的应用

总结了应用同位素地球化学填图和化学地球动力学研究东秦岭造山带的初步经验，并以较成功的实例来说明，内容包括：（１）华北和扬子克拉通幔源和壳源岩石化学和Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成及壳幔演化差异的确定；（２）南秦岭前寒武纪基底应归属于扬子陆块构造－地球化学省的地球化学论证；（３）关于东秦岭蛇绿岩铅同位素的Ｄｕｐａｌ型特征及其同三江地区（属古特提斯范围）蛇绿岩的相似性的揭示；（４）北秦岭元古宙基底可能为古洋岛型微陆块的地球化学证据；（５）东秦岭新元古代和早古生代洋壳俯冲消减及聚汇带壳－幔再循环的地球化学证据；（６）关于陆－陆碰撞过程中杨子陆块边缘（南秦岭）俯冲于华北陆块边缘（北秦岭）之下，从碰撞型花岗质岩浆源区地球化学研究获得的直接证据。这些初步成果说明同位素填图与化学地球动力学在造山带研究中是具有重要前景的技术途径。     

黄山—温州地球化学剖面及廊区解析

黄山－温州地学断面及周围地区幔源、壳源与基底岩石的Ｐｂ、Ｓｒ、Ｎｄ同位素，年代学与主、微量元素地球化学研究表是，南与扬子从元古新生代的幔源与壳源岩石均表出不同的地球化学特征，反应出两区具完全不同的地质演化历史。     

北秦岭新元古代前属于扬子板块的地球化学证据

秦岭是扬子板块和华北陆块间的复合造山带,其中存在两个古缝合带,北面的新元古代到早古生代商－丹缝合带介于北秦岭和南秦岭之间,南面的晚古生代勉－略缝合带形成于南秦岭与扬子陆块北缘之间,属于确知的扬子陆块内部打开形成的类型。北秦岭在地壳增生历史,元古宙上地慢性质,以及元古宙以来地幔相对富Nb、Ta、Cu,高Rb／Sr、Ba／Sr、Ba／La、Th／La、Nb／Ta比值和相对贫Fe、Mo方面均与南秦岭和扬子陆块北段一致。而与华北板块南段明显不同。变玄武岩类的Pb同位素三维空间拓扑图和铀εNd（t）－206Pb／204Pb图显示,区域一级地球化学界面位于北秦岭与华北陆块的分界处,二级界面才是商丹－缝合带。构造侵位于该带中的松树沟蛇绿岩<1000 Ma士)中已发现并存着N—MORB和E—MORB型变拉斑玄武岩。表明它们的岩浆分别来自亏损地幔和深部地幔热柱源区。松树沟蛇绿岩与勉,略蛇绿岩中的N—MORB型岩石具有与此相似的同位素组成和特征元素对比值,暗示松树沟蛇绿岩所代表的古洋壳也应属于扬子板块内部型。加之,新元古代之前秦岭只存在裂谷系而无板块结合带,故可确定北秦岭原来应属于扬子板块的组成部分。对秦岭群和宽坪群变拉斑玄武岩及松树沟E—MORB和N—MIORB进行地球化学对比的结果,既能够支持北秦岭是在扬子板块的洋壳洋岛基础上发展形成的微陆块的推断,又可解释北秦岭幔源岩石具有特高Th／La、Yb／Hf、Sc／Th比值和壳幔更富于放射成因钳的原因。此外。对本研究结果在秦岭造山带发展动力学方面的意义也进行了初步讨论。     

大别造山带和扬子陆块北缘中生代玄武岩铅同位素组成及构造意义

大别造山带在地球化学分区上属于扬子大板块还是华北大板块一直存在争议。近年来，一些学者根据其显生宙矿石铅和花岗岩长石铅（揭示地壳铅）具有低铅同位素成分特征，将大别造山带整体划归华北大板块。本文对大别造山带南部（黄陂、新洲、大悟地区）、腹地（麻城地区）和扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成（揭示地幔铅）研究表明，大别造山带具有高放射性成因铅同位素特征，与扬子铅同位素省中南扬子亚省基本一致。扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成与扬子铅同位素省中北扬子亚省基本一致。铅同位素组成特征和Th-U-Pb体系变异趋势均表明：（1）大别造山带晚中生代地幔属于扬子地幔，与华北地幔存在明显区别；（2）大别造山带壳、幔铅同位素成分上存在明显的非耦合特征，反映大别造山带壳幔演化历史的复杂性。     

地球化学省与地球化学边界

根据中国大陆各种类型壳，幔源岩石和矿石的大量铅－锶－钕同位素资料，及全球特别是东亚大陆块体广泛的同位素与元素体系对比，发展了地球化学块体划分的同位素地球化学指标和填图方法，在此基础上开展了中国大陆的大尺度铅同位素矢量填图，确定了中国大陆主要地球化学省和地球化学急变带（边界），地球化学边界的形成与板块的斜结合以及结合以后岩石圈结构调整产生的克拉通边界密切相关，地球化学边界与重力正异常梯度带，莫霍面梯度带以及正负磁异常转换带存在平行和交错两种关系，研究表明地球化学急变带控制了中国大陆90％以上的超大型金，铜，锡，银，镍，铅－锌，铀，钾盐，硼镁，磷等（33个）和10个以上的大型矿集区。地球化学省划分制约着全球油气资源分布，而地球化学边界则具体控制着克拉通边缘前陆盆地中产油气位置，陆内六级以上强破坏性的浅源地震与克拉通边界－地球化学边界关系十分密切，喀斯特溶洞奇观的出现与地球化学边界关系同样相当密切，根据铅同位素地球化学填图确定的区域背景值可以对铅污染作出快速的定量评价。     

北秦岭古聚会带壳幔再循环

以同构造期代表古洋壳残片的蛇绿岩及产于古岛弧的玄武岩为基础，通过Ｎｄ，Ｐｂ同位素与微量元素示踪及岩浆源区分析，揭示出北秦岭元古宙上地幔以强亏损（εＮｄ（ｔ）＋６．３～＋７．３）和高的Ｙｂ／Ｈｆ，Ｎｂ／Ｌａ和Ｔｈ／Ｌａ比值为特征，北秦岭地壳和上地幔明显具有Ｐｂ同位素比值高的特征．北秦岭丹凤群岛弧火山岩、二郎坪群弧后玄武岩以及松树沟蛇绿岩中变拉斑玄武岩εＮｄ（ｔ）、放射成因Ｐｂ同位素、Ｙ／Ｔｂ和Ｔｉ－ＭｇＯ研究表明，本区玄武岩存在两类性质不同的岩浆源．一类与亏损的北秦岭岩石圈上地幔源区有关；另一类与携带海洋沉积物的洋壳板块俯冲参与有关．由此，论证了北秦岭古聚会带壳幔之间物质再循环     

皖南和赣东北蛇绿岩成因及其构造意义：元素和Sm－Nd同位素制约

本文对扬子块体南缘构造侵位于板溪群（及相应地层）的皖南和赣东北晚元古代蛇绿岩进行了系统的元素和Ｓｍ－Ｎｄ同位素地球化学研究，结果表明两套蛇绿岩具有类似的元素地球化学特征，即二者的火山岩元素地球化学特征均类似于形成于弧后盆地构造环境的拉斑玄武岩。但是，两套蛇绿岩的Ｎｄ同位素组成明显不同。赣东北蛇绿岩具有相当均一的高εＮｄ（Ｔ）值（＋５．５±１．２），表明来源于一较亏损的上地幔源区，并且没有受到明显的较成熟地壳物质的混染。相反，皖南蛇绿岩的εＮｄ（Ｔ）值低，并有较大的变化范围（＋４．５──１．０），并和Ｓｍ／Ｎｄ、Ｎｄ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２呈明显的二元混合相关关系，表明蛇绿岩是由亏损幔源岩浆（初始εＮｄ（Ｔ）≈＋５．５）在结晶分异过程中与地壳组分（初始εＮｄ（Ｔ）≈－１）混合形成的。皖南和赣东北蛇绿岩的Ｎｄ同位素和元素地球化学特征以及该地区的同时代花岗岩和火山岩的时空分布特征，可以用华南和扬子元古宙陆－弧－陆碰撞模式来解释。大约在１．０Ｇａ前，扬子和华南块体之间存在一多岛弧洋盆。大陆边缘岛弧和大洋岛弧在扬子块体南缘发育演化。皖南和赣东北蛇绿岩就是在大陆边缘盆地和弧间盆地演化过程中形成的洋壳构造侵位的碎片。该地区Ｉ型     

秦岭造山带前寒武纪地幔化学分区及壳幔物质循环——Pb，Nd同位素及微量元素证据

对秦岭造山带４个构造单元前寒武纪基性火山岩６４个岩石样品的Ｐｂ同位素，２４个岩石样品的Ｎｄ同位素和３８个岩石样品的微量元素组成进行了同位素组成间、微量元素对比值间和同位素组成与微量元素含量比值间相关变异分析，并研究了岩石Ｐｂ同位素组成的拓扑学特征．结果表明：秦岭造山带前寒武纪地幔可划分成４个化学分区；４个分区中华北地台南缘区长期独立演化，具典型大陆岩石圈特征；另３个地幔分区间相关演化，且均不同程度地与大洋环境相联系，说明在岩石圈尺度上前寒武纪北秦岭与华北地台间的边界是秦岭地区最重要的地幔化学不均一界面；前寒武纪北秦岭带幔源岩浆与南秦岭带和扬子地台北缘区幔源岩浆的源区组成既有差异，晚期又有一定相似性，反映前寒武纪晚期南秦岭带和扬子地台岩石圈块体已向北秦岭带和华北地台俯冲，故南北秦岭间的分界既是秦岭造山带内的地幔化学不均一界面，又是秦岭造山带岩石圈构造界面；秦岭造山带各构造区带在造壳过程同时也存在地壳物质回返地幔的过程，由于岩石圈构造环境的差异，不同时期各构造区带参加壳幔物质循环的地壳组分有所不同     

造山带岩石圈化学结构平面图的编制--以秦岭-大别造山带为例

国内外岩石圈化学组成的编图研究还处于探索阶段。从岩石圈化学结构的思路出发，提出了编图的3个地球化学指标（铅同位素组成、T2DM和同位素年代学）和表示方法。以秦岭－大别造山带为例，同位素组成图可以反映构造分区和地壳生长历史，对造山过程和深部壳幔相互作用也有明确的显示；结合地质年代学的资料，化学结构平面图具有反映时空演化的能力。     

东秦岭南泥湖钼（钨）矿床和秋树湾铜（钼）矿床成岩成矿特征对比研究

东秦岭钼矿带内的南泥湖钼（钨）矿床和秋树湾铜（钼）矿床同为斑岩型矿床,地理位置相近,却在成矿类型和规模上差异显著。通过对两个矿床的矿床地质特征、成矿斑岩体的地球化学特征、成矿时代及其成矿物质来源（S同位素、流体包裹体和Re含量）进行对比分析,确定南泥湖钼（钨）矿床和秋树湾铜（钼）矿床类型均为壳幔混源型,后者成岩成矿过程有更多的幔源物质参与,并且两个矿床同时形成于秦岭造山带中生代燕山期伸展减薄的机制下,但所处构造单元（华北陆块南缘和北秦岭）不同,以上这些都导致了成矿的差异性,并为日后在东秦岭钼矿带中钼铜两类矿床的找矿工作提供参考。     

扬子克拉通北缘中、新元古代洋壳俯冲及壳幔再循环作用的同位素地球化学证据

报道和总结了近期陕西汉中碑坝和西乡地区重要地质体系统同位素年代研究成果，在重新厘定的年代学基础上，就扬子克拉通北缘同位素特征及其地质意义进行剖析，依据该区岩浆作用的上地幔源区性质及演化规律，提出了中、新元古代扬子克拉通北缘存在与现代板块运动类似的洋壳俯冲和壳幔再循环作用的同位素地球化学证据     

扬子克拉通北缘中,新元古代洋壳俯冲及壳幔再循…

报道和总结了近期陕西汉中碑坝和西乡地区重要地质体系统同位素年代学研究成果，在重新厘定的年代学基础上，就扬子克拉通北缘同位素特征及其地质意义进行剖析，依据该区岩浆作用的上地幔源区性质及演化规律，提出了中、新元古代扬子克拉通北缘存在与现代板块运动类似的洋壳俯冲和壳幔再循环作用的同位素地球化学证据。     

天然气研究中的稀有气体地球化学应用模式

在对天然气稀有气体地球化学特征进行系统研究的基础上，建立了有关氦、氩同位素组成的横“人”字型的成因模式并提出两种成因类型:Ａ、壳－幔复合型；Ｂ、壳源型。同时，还论述了稀有气体的年代积累效应与气源对比，进行了大、中型气区天然气地球化学综合研究。     

大别造山带构造归属：海西期以来地幔化学成分特征证据

通过对海西湘以来幔源岩石化学成分（特别是高度不相容元素对比值和具有相似性质的元素对比值）研究并与相邻构造单元（扬子板块北缘，华北板块南缘，北秦岭带，南秦岭带）地幔特征对比表明，大别造山带中海西期春秋庙－王母观辉长岩，碰撞后晚燕山早期镁铁－超镁铁质岩体（包括南，北大别造山带）以及产于大别造山带南部和扬子地块北缘的晚燕山晚期碱性玄武岩源区地，均具有富Sc,Cu,贫MgO，低Zr/Hf和高Rb/Sr,Ba/Sr,Ba/La,Nb/Ta,Yb/Hf等特征，源区地幔的这些特点与元古宙以来扬子地幔特征相似，而与华北地幔特征存在显著区别，反映大别造山带发育在扬子地幔上，根据大量的地质学，构造地质学，岩石学，地球物理及地球化学等研究结果，指出桐柏－商城－磨子潭－晓天断裂带是秦岭造山带中商丹断裂带的东延，综合研究证实大别造山带主体属南秦岭的组成部分。     

中国矿物岩石地球化学学会第七次全国会员代表大会暨第12届学术年会将于2009年4月20～26日在贵阳召开

中国矿物岩石地球化学学会第七次全国会员代表大会暨第12届学术年会将于2009年4月20～26日在贵阳召开（详情见：http://www.csmpg.org.cn/cn/index.asp）。会议将设13个分会场。 1）第九届全国同位素地质年代学和同位素地球化学会议分会场。主要讨论国内近4年来同位素地质年代学和同位素地球化学技术、方法和应用方面的最新成果。 2）矿物微区元素和同位素分析及其地球化学应用分会场。主要讨论矿物微区分析技术进步及其引发的岩石学和地球化学研究方面的新进展。 3）地质流体与成岩成矿作用分会场。主要内容包括热液系统和成矿过程中的流体作用,岩浆过程中的流体作用,变质过程中的流体作用,沉积、油气成藏过程中的流体作用,构造运动与流体作用,流体包裹体分析实验新技术、新方法。 4）矿床地球化学分会场。主要内容包括中国主要成矿区带成矿地球动力学和成矿规律,岩石圈伸展与大规模成矿作用,壳幔相互作用及其成矿效应,碰撞造山与成矿,成矿作用地球化学示踪及成矿年代学,成矿过程模拟和实验,重要矿产成矿预测地质地球化学理论和方法,危机矿山及深部找矿,矿产资源综合利用。 5）矿物学发展与新技术应用-新矿物及矿物命名分会场。主要内容包括工艺矿物与岩石,矿物材料（含宝石矿物材料）及其优化处理工艺,矿物物理与结构矿物学的应用与发展,稀有金属和贵金属的赋存状态,环境矿物学与生物矿物学,成因矿物学与找矿矿物学,新矿物研究成果交流,中国新矿物工作存在的问题及补救办法。 6）环境矿物学分会场。主要内容包括地球各层圈相互作用中的矿物反映与变化,矿物记录环境变化、影响环境质量及生态平衡,矿物与微生物交互作用、矿物与人体健康,矿物环境属性的开发与利用,治理环境污染的矿物学新技术、新方法、新设备,固体废弃物资源化新技术与新方法。 7）沉积学分会场。主要内容包括中国沉积学基础研究与发展,中国南方海相碳酸盐岩沉积作用与油气资源,中国西部（特别是青藏高原）含油气盆地分析、战略选区与评价。 8）环境地球化学分会场。主要内容包括地方病与元素的区域地球化学过程,重金属污染的生物地球化学过程及环境效应,有机污染物的生物地球化学过程及环境效应,矿山环境污染与修复,全球变化的地球化学记录,营养元素的生物地球化学循环过程。 9）实验矿物岩石地球化学分会场。主要内容包括高温高压下岩石的相变和流变,矿物-流（熔）体反应和水岩相互作用的化学动力学,岩石部分熔融的实验研究,高温高压下岩石的物性测试,地球化学数值模拟,地球化学分析测试技术研究。 10）地球深部气体地球化学与资源、灾害分会场。主要内容包括深部气体成因类型及其地球化学行为,成矿作用的气体地球化学耦合机制,深层天然气和非生物成因天然气形成机制及其地球化学特征,深部岩浆、构造活动及地震与火山作用的气体地球化学行为。 11）壳幔相互作用与岩浆成矿过程分会场。主要内容包括区域壳幔相互作用事件幕（岩浆活动事件幕）与成矿作用事件幕的时空耦合关系及其产物的时空分布规律;幔源岩浆的底侵作用与深部地壳的部分熔融和多层位岩浆-热流体系统的形成、演化及其对成矿组分富集成矿过程的制约;幔源岩浆的分异演化与壳幔同熔和（多层位）岩浆-热流体系统的形成、演化及其对成矿组分富集成矿过程的制约;区域壳幔相互作用与成矿过程。 12〖DK〗）〖DK〗（微）生物地球化学过程与物质循环分会场。主要内容包括喀斯特生态系统生态过程中的地球化学问题,营养元素的耦合生物地球化学循环过程〖DK〗,〖DK〗（微）生物-岩石-土壤界面相互作用的地球化学,养分和水分生物地球化学循环同位素示踪和创新应用,流域-湖泊（和水库）生物地球化学过程与流域水环境,陆地生态系统演化和功能对大气沉降的响应。 13）大陆岩石圈岩浆作用、火山活动与地幔深部过程分会场。主要内容包括岩石圈转型与克拉通破坏,地幔柱活动与大火成岩省,中新生代岩浆活动与地球动力学背景,新生代火山活动及火山灾害,增生型造山带与壳幔相互作用,幔源捕虏体与地幔交代作用。     

秦岭—大别造山带碰撞后中酸性火山岩地球化学特征及构造意义

秦岭－大别造山带中,新生代中酸性火山岩的地球化学研究表明,该区中酸性火山岩是由幔源基性岩浆与壳源物质的混合物经过多种过程综合作用形成的。结合野外地质产状和同位素热年代学资料,作者认为研究区中,新生代火山岩产出于拉张的构造环境中。     

安徽的地壳演化:Sr,Nd同位素证据

在地壳(幔)演化和板块构遣的框架内，评述了有关安徽南部(扬子地块东部，包括大别遣山带和江南遣山带)的同位素地质年代学和Nd，Sr同位素地球化学示踪研究的成果。该地区出露地表的中元古界溪口群浅变质岩代表皖南的基底，沿江地区和大别山区的基底包舍太古宇或／和古元古界古老岩石。此格局还影响到从震旦纪到古生代沉积岩的物源区，江南深断裂以北的沉积岩中有古老岩石的贡献，而以南的物源主要来自出露的中元古界岩石。扬子陆块南北缘(大别和江南遣山带)的晋宁期演化可能与罗迪尼亚超大陆演化有密切关系，但有关研究开展很少。三叠纪大陆深俯冲和超高压变质作用研究已成为国际地球科学的热点。晚中生代(120-140Ma)本区发生强烈的岩浆活动，并伴有重要矿床的形成。中酸性岩的形成是一种壳幔物质混合的过程。沿江地区陆下地幔具有富集特征，为扬子型岩石圈地幔与软流圈地幔混合的产物。从晚中生代到第四纪，基性岩指示其源区的地球化学性质有随时间变得越来越亏损的趋势。     

北秦岭商南花岗岩体地球化学特征及其形成的构造环境

商南花岗岩体位于北秦岭造山带商丹断裂北侧，属新元古代花岗侵入体，岩石学，岩石地球化学特征研究表明，岩体具Ｉ型或Ｓ型花岗岩的双重特征。属于Ｈ型花岗岩；在构造环境上，又具有火山弧型和同碰撞型花岗岩特点，成岩物质来源于壳幔混合源，形成于华北的扬子陆翰在晋宁期由活动陆缘向碰撞带构造环境转变过渡时期，岩石构造类型属碰撞前－同碰撞型花岗岩。     

岩浆混合作用与火成岩多样性的耦合关系:以东昆仑造山带白日其利长英质岩体为例

壳-幔岩浆相互作用如何影响长英质火成岩的岩石学多样性是当前岩石学研究的焦点问题之一.以岩石类型丰富的东昆仑白日其利长英质岩体和暗色微粒包体为研究对象,开展系统的锆石U-Pb年代学、矿物学、全岩元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究,探讨和解析这一重要科学问题.LA-ICPMS锆石U-Pb年代学研究表明,暗色微粒包体（247.8±2.0 Ma）与二长花岗岩（247.5±1.4 Ma）、花岗闪长岩（248.8±2.1 Ma）和石英闪长岩（248.8±1.5 Ma）均侵位结晶于早三叠世.岩相学和矿物学研究表明,白日其利长英质岩石与包体的成因机制与壳-幔岩浆的机械或化学混合作用密切相关.元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成研究揭示,幔源镁铁质岩浆端元起源于受俯冲板片流体交代的富集地幔熔融,而壳源长英质岩浆端元则起源于东昆仑古老的变质杂砂岩基底.岩石成因分析揭示,幔源镁铁质岩浆侵入长英质晶粥岩浆房,促使长英质晶粥发生活化,随后壳-幔岩浆端元以不同比例和不同方式发生机械和化学混合等相互作用,从而形成镁铁质岩墙、包体、石英闪长岩和花岗闪长岩等多种岩石类型.晶粥状态下壳-幔岩浆相互作用是控制东昆仑长英质火成岩多样性和大陆地壳生长演化的重要方式.      

北淮阳地区与斑岩型钼矿床相关岩浆岩的地质地球化学特征及成因

位于秦岭-大别造山带东段的北淮阳地区分布有众多的斑岩型钼矿床,其成矿与岩浆作用紧密相关。对该区与斑岩型钼矿床密切相关的岩浆岩进行了系统的岩石化学、微量元素和同位素地球化学研究,深入探讨了其成因。研究认为,成矿岩体规模较小,岩性为花岗(斑)岩类,受北东向与北西向区域性断裂的次级构造控制。岩石化学成分以高硅、高钾、富碱为特征,为高钾钙碱性钾玄岩系列、准铝过铝质岩石。岩石微量、稀土元素特征相似并显示壳源特征。岩石Sr Nd Pb Hf同位素地球化学特征显示这些花岗质岩浆与整个大别地区白垩纪花岗岩的成岩物质来源一致,源于新元古界北大别片麻岩和扬子克拉通北缘TTG型岩浆,并混入一些古元古代扬子克拉通古老地壳物质(如崆岭杂岩)。在白垩纪发生的下地壳拆沉、软流圈上涌及大规模地壳伸展等机制下,扬子克拉通北缘的地壳熔融并提供了主要的成岩物质,幔源岩浆的上涌可能提供了热源,其物质的加入是次要的。该区与斑岩型钼矿床相关岩浆岩与东秦岭地区类似,属深源浅成型花岗岩类。