塔里木西南缘新元古代辉绿岩及玄武岩的地球化学特征：新元古代超大陆（Rodinia）裂解的证据

塔里木西南缘(西昆仑北带)发育新元古代辉绿岩及玄武岩，辉绿岩侵入青白口系而被南华系超覆，玄武岩发育在南华系下部。初步的岩石地球化学研究表明，辉绿岩及玄武岩形成于大陆板内裂解背景，来自EMI型地幔源区。结合对本区格林威尔期造山事件的确定以及新元古代815Ma左右的A型片麻状花岗岩的发现，表明新元古代玄武岩喷发、辉绿岩岩墙侵入等是古塔里木板块作为Rodinia超大陆的一员在新元古代发生裂解的岩浆事件，我们推测超大陆裂解与地幔柱活动有关。     

华南扬子地区新元古代地层划分对比研究新进展

华南扬子地区发育有新元古代完整的沉积地层记录,是研究我国新元古代时期古大陆演化与沉积盆地演替的天然平台。四堡—晋宁造山运动(约850~820Ma)以前,新元古代早期的扬子陆块总体上处于弧陆碰撞与弧后前陆盆地充填阶段。约820Ma以后,新生裂谷盆地开启了新一轮板块构造旋回,至约635Ma,华南扬子陆块走过了一段冰与火的不平坦里程。板溪群沉积期(约820~720Ma),在Rodinia超大陆裂解的构造背景下,伴随着三幕重要的火山岩浆事件,沉积了一套裂谷盆地充填序列。板溪晚期,由于Rodinia超大陆主要陆块的裂离(Drifting),伴随着区域性海平面下降,迎来了南华大冰期的长安冰期沉积;实际上,南华大冰期并非严格的"雪球地球",而且期间还存在一个间冰期(富禄间冰期);随后,可能与海平面持续的海侵上超有关,南沱冰期沉积区域展布广泛。由此可见,华南扬子地区晋宁—四堡造山后至南华冰期,沉积序列、事件序列特征明显,阶段性清楚,为新元古代地层划分对比提供了基础条件。     

黄陵侵入杂岩体亏损幔源岩浆岩的发现及其构造意义

新元古代(830～750 Ma)岩浆事件在扬子克拉通有着广泛的记录.由于该期岩浆事件发生于Ro-dinia超大陆发生裂解的全球构造背景,对扬子克拉通"晋宁期"岩浆作用的成因和发生的区域构造背景的研究受到了广泛的关注.扬子克拉通新元古代岩浆事件研究的重要应用之一是在Rodinia超大陆重建方案中确定华南陆块的位置、与相邻大陆的关系及其裂解过程.     

新元古代的"雪球地球"

“雪球地球”假说的提出解释了一些新元古代冰川现象，如低纬度和低海拔冰川沉积、帽碳酸盐岩、负的碳酸盐δ^13C漂移和BIF铁矿等现象。尽管有不同的假说与解释，但“雪球地球”最为流行。“雪球地球”事件被认为起因于地球系统的变化，如Rodinia超大陆的裂解、超级地幔柱的活动及古地磁真极的漂移等。“雪球地球”的极端气候环境变化，促进了生命的演化，造成了寒武纪生物大爆发。     

北阿尔金南华纪双峰式火山岩的发现及构造意义

北阿尔金恰什坎萨伊沟南口火山岩显双峰式特征, 由变玄武岩和变流纹岩组成.地球化学分析表明变玄武岩源自富集地幔, 上侵过程中遭受地壳混染, 形成于大陆裂谷环境; 而变流纹岩与铝质A型花岗岩特征类似, 为幔源岩浆底侵下地壳部分熔融成因.变流纹岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为749.8±4.6 Ma, 代表火山岩的喷发年龄, 为北阿尔金洋的初始裂解事件提供了时代证据; 与北祁连洋初始裂解时代相近, 从洋盆的初始裂解时间证明北阿尔金与北祁连同为一个带."西域板块"新元古代中期岩浆活动与Rodinia超大陆裂解事件密切相关, 与扬子板块周缘岩浆活动有相似性, 可划分为裂解初期与峰期两个阶段.所发现北阿尔金南华纪双峰式火山岩正是Rodinia超大陆裂解峰期岩浆活动的产物.      

额尔古纳地块新元古代岩浆作用与微陆块构造属性:来自侵入岩锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素的制约

对额尔古纳地块新元古代花岗岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、岩石地球化学和锆石Hf同位素研究,以便对其新元古代岩浆作用历史与微陆块构造属性给予制约.所测花岗质岩石中锆石的CL图像特征和Th/U比值(0.17~1.46) 显示其为岩浆成因.测年结果并结合前人定年结果,可以判定额尔古纳地块上至少存在~929 Ma、~887 Ma、~850 Ma、~819 Ma、~792 Ma、~764 Ma和~738 Ma岩浆事件.岩石地球化学特征显示,~887 Ma花岗岩为一套后碰撞花岗岩类;而850~737 Ma花岗质岩石整体上属于A-型花岗岩,也有部分岩体(漠河、阿木尔、碧水和室韦岩体)显示I-型花岗岩特征.锆石Hf同位素特征反映这些花岗岩的源区既有中-新元古代(T_DM2=884~1 563 Ma)新增生地壳物质的部分熔融,同时伴有少量古老地壳物质的混染,也有残留的古老中基性下地壳物质的部分熔融.综合研究区新元古代侵入岩的地球化学特征,同时对比新元古代全球构造热事件,认为额尔古纳地块上新元古代岩浆活动记录了Rodinia超大陆形成和演化过程中的地壳响应:927~880 Ma的岩浆作用应是Rodinia超大陆汇聚造山的产物;而850~737 Ma的岩浆作用应是对Rodinia超大陆快速裂解的记录.通过岩浆事件对比发现,额尔古纳地块与邻近的西伯利亚南缘微陆块(如中蒙古地块和图瓦地块)具有亲缘性,而与塔里木板块和华南板块至少在新元古代岩浆活动上具有一定的相似性,而明显区别于华北板块和西伯利亚板块.      

塔里木地块前寒武纪地质研究进展评述

塔里木地块是我国三大主要陆块之一.它是一个具有完整的前寒武纪基底且发育了良好的新元古代盖层沉积的大陆块体.笔者等综合了近十年来中外地质学家对塔里木前寒武系的研究成果,并对这些取得的资料进行系统分析,概括了塔里木前寒武纪构造演化阶段、过程以及塔里木在前寒武纪时期与全球性的超大陆汇聚和裂解事件的沉积、变质、岩浆及构造作用的耦合关系.特别指出,笔者等详细地讨论了含蓝片岩的阿克苏群可能的沉积时代、发生蓝片岩相变质的时间,并结合对新元古代岩浆事件的综合分析,提出塔里木在新元古代早期(900Ma)汇聚到澳大利亚北缘,成为Rodinia超大陆的一部分.在新元古代中—晚期,沿塔里木北缘的俯冲可能一直持续到760Ma.820～760Ma期间,新元古代Rodinia超级地幔柱和板块俯冲共同制约了塔里木北缘的岩浆作用和变质作用.这一模式可能对认识华南地区新元古代复杂的岩浆作用具有启示意义.     

新元古代重大地质事件及其与生物演化的耦合关系

新元古代的地球表层系统经历了超大陆裂解与重组、大规模冰期、古海洋氧化、埃迪卡拉生物群辐射与灭绝、后生动物兴起等一系列重大变革,这些地质事件与生物演化在时空上的耦合关系长期受多学科交叉研究领域的广泛关注。Rodinia超大陆的裂解伴随有超级地幔柱活动、古地磁真极移等复杂响应,裂解过程影响了大气圈和水圈中氧气和二氧化碳的循环,并可能直接导致了新元古代极端的气候条件。构造格局的变动对生物的影响主要体现在物质来源和生存环境的改变上,强上升洋流和强地表径流区域的富营养化促使生物大量繁盛。“雪球地球”期间巨大的选择压力为生物的多样化演变提供了可能,而其后冰川的快速消融则促进了生产力的爆发式增长及多种沉积矿产的形成。与此同时,大气-海洋氧气含量的增加和海水化学结构的改变使得多项元素及同位素指标发生了地质历史上最大幅度的波动,这种特殊的地质背景可能最终对生物演化产生了极为深刻的影响。     

试论中国古大陆中-新元古代汇聚与裂解的地质记录

自1990年新元古Rodinia超大陆提出后,现已发展成地学研究热点之一。在全球新元古代超大陆旋回的汇聚与裂解机制影响下,中国古大陆也随之变化。中元古代末一新元古代初的汇聚和新元古代晚期的裂解是最重要的两次地质事件。塔里木、华北、华南古陆都有它的地质记录。晋宁事件应是中元古代晚期-新元古代早期,北秦岭地块与中秦岭地块俯冲一碰撞造山作用和新元古代时期Rodinia超大陆形成的主要地质事件;华南的武陵运动,使华夏古陆与扬子地块发生碰撞形成统一的“华南古陆”。在塔里木古陆与哈萨克斯坦一伊犁古陆之间的那拉提南缘碰撞带,甘肃北山南带柳园及青海柴达木盆地北部边缘的榴辉岩一花岗岩带的发现都是最新的研究成果。     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

华南新元古代中期裂谷火山岩系：Rodinia超大陆裂谷化-裂解的地质纪录

华南新元古代中期（746-827Ma）双峰式（玄武岩-流纹岩）火山岩喷发于大陆板内裂谷环境。它们极有可能与导致Rodinia超大陆裂谷化-裂解的地幔柱（或超级地幔柱）活动有关。根据岩石地球化学数据,华南新元古代中期裂谷基性熔岩可以划分为高Ti／Y（HT,Ti／Y〉500）和低Ti／Y（LT,Ti／Y〈500）两个岩浆类型。HT熔岩又可进一步划分为HT1和HT2等两个亚类。HT1熔岩主要分部于华南中-西部裂谷盆地之中,总体上属于碱性玄武质岩浆系列;HT2和LT熔岩主要分布于华南中-东部裂谷盆地之中,总体上属于拉斑玄武质岩浆系列。元素和同位素数据表明,华南新元古代中期裂谷基性熔岩的化学变化不是由一个共同的母岩浆结晶分异作用所产生。华南中-西部地区裂谷基性熔岩的母岩浆经受了辉长岩质结晶分离作用,而华南中-东部地区裂谷基性熔岩的化学演化则是受控于单斜辉石（cpx）士橄榄石（01）结晶分离作用。各个双峰式火山岩系中,基性和酸性熔岩间为分异结晶关系。华南新元古代中期裂谷火山岩系极有可能是源于共同的地幔柱,该地幔柱组分的成分为：eNd（f）≈＋6,Mg#≈0．7,La／Nb≈0．7。华南新元古代中期裂谷基性熔岩存在空间上的地球化学变化：华南中一西部HT1熔岩的母岩浆,没有受到明显的大陆岩石圈混染,保存了鲜明的地幔柱信号;而大陆地壳或大陆岩石圈混染作用对于华南中-东部LT和HT2熔岩的形成则有着重要贡献。研究揭示,华南新元古代中期裂谷基性熔岩的母岩浆总体上产生于上涌地幔柱较深层位的石榴子石稳定区（深度：100～130km）。中-西部裂谷基性熔岩的母岩浆（碱性玄武质）产生于深度较大（～130km）、部分熔融程度较低（〈10％）的条件下,中-东部裂谷基性熔岩的母岩浆（拉斑玄武质）产生于深度稍浅（～100km）?     

华南陆块北缘大陆裂断带高温低压变质作用

高温低压变质岩的形成要求高的热梯度（>30℃/km）,所对应的构造环境一直受到地质学界的关注.本文总结了我们对华南陆块北缘新元古代Rodinia超大陆裂解（breakup）时期形成的变质花岗岩和变质玄武岩所进行的岩石学和地球化学研究成果,强调大陆裂断（rift）带是形成高温低压变质岩最可能的构造环境.高温低压变质作用主要记录在含铝硅酸盐矿物的变质花岗岩中,其中所含的红柱石和夕线石为变质成因,由白云母脱水反应产生.根据含铝硅酸盐矿物的峰期矿物组合和视剖面计算,得到变质温压条件为560~660℃/1.0~3.5 kbar.变质红柱石具有非常负的δ18O值,并且与岩浆锆石处于氧同位素不平衡状态,进一步证明它是岩浆结晶后变质作用的产物.变质榍石U-Pb定年得到高温低压变质作用的年龄为751±11 Ma,与Rodinia超大陆裂解峰期年龄一致.变质玄武岩显示岛弧型微量元素分布特征,指示其源区为受俯冲大洋地壳来源流体交代的地幔楔,因此地幔源区形成于格林威尔期Rodinia超大陆聚合过程中.由此可见,导致超大陆裂解的大陆裂断是在古俯冲带基础上发育的.通过对比形成变质峰期矿物组合所需的热流值和变质花岗岩中产热元素提供的热流值,得知大陆裂断带确实存在来自软流圈地幔的异常高热流,这使得超大陆裂解过程可以发育高温低压变质作用.      

桂北龙胜丹洲群火山岩的地幔源区及大地构造环境

桂北龙胜地区丹洲群形成于新元古代 ( 82 0～ 76 0Ma) ,其合桐组火山岩由细碧岩和流纹岩组成 ,构成双峰式岩石组合。细碧岩的母岩浆起源于经消减板片流体交代而成的富集陆下岩石圈地幔 ,流纹岩与细碧岩是同源岩浆结晶分异的产物。双峰式火山岩形成于大陆岩石圈减薄的拉张环境 ,与导致新元古代Rodinia超大陆裂解作用的地幔柱活动相联系     

超大陆研究进展

本文初步综述了超大陆研究的一些新成果。超大陆的拼贴和裂解一般与地球深部作用有关；各超大陆旋回的持续时间不一，不具周期性。Rodinia超大陆形成于中元古代晚期的格伦威尔造山期（1050Ma），后在新元古代晚期（725Ma）裂解。在新元古代早期，塔里木地块可能与澳大利亚的Kimberley地区相连，华南地块位于东澳大利亚和劳伦古陆之间而华北地块与劳伦古陆西北角和西伯利亚相邻；到新元古代末，这三个地块都从Rodinia超大陆中分离出来，在寒武纪至泥盆纪时与冈瓦那大陆的澳大利亚边缘靠近。冈瓦纳超大陆是在Rcdinia超大陆解体后，由太古-元古代克拉通重新组合，并有中元古代活动带碎块的拼贴而成，其完成聚合的时间大约是早古生代（约500Ma）。     

滇西北石鼓岩群新元古代变质基性岩锆石U-Pb定年及地质意义

滇西北石鼓岩群位于羌塘-三江造山系中咱-中甸地块南缘丽江地区石鼓-巨甸一带,石鼓岩群变质岩系中发育的新元古代变质基性岩是Rodinia超大陆裂解的重要构造-岩浆记录。通过对石鼓岩群中的变质基性岩岩石学、地球化学的研究表明,其主要为大洋拉斑玄武岩,具有介于EMORB与OIB之间的地球化学特征,岩浆起源于富集地幔区,是尖晶石地幔橄榄岩部分熔融的产物,并经历了地壳的混染作用。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明石鼓岩群变质基性岩形成于新元古代中期(833.9±3.5Ma),时代与扬子陆块西缘大量分布的新元古代岩浆岩一致,其形成可能与该时期的地幔柱活动有关。     

西昆仑北缘新元古代片麻状花岗岩锆石SHRIMP年龄及其意义

在西昆仑北缘早前寒武纪变质地层中,笔者等识别出大量不同时代的片麻状花岗岩,其中包括新元古代片麻状花岗岩。获得最新的新元古代片麻状花岗岩的单颗粒锆石SHRIMP年龄为815±57Ma,片麻状花岗岩的岩石学特征反映它们形成于裂解构造背景,结合对区域上新元古代地层及中元古代末期构造事件的研究,笔者认为新元古代片麻状花岗岩反映了古塔里木板块作为Rodinia超大陆一员发生裂解的时间,这对研究古塔里木板块在Rodinia超大陆中的位置及中国Rodinia超大陆裂解的研究提供了重要的地质依据。     

徐州地区辉绿岩地球化学特征

对徐州栏杆地区侵位于元古代地层中的辉绿岩进行了系统的地球化学研究。栏杆地区的辉绿岩属于板内玄武岩系列岩石,地球化学特征上略富集轻稀土元素(LREE),富集大离子亲石元素(LILE),略亏损高场强元素(HFSE),相对富集Cr和Ni;微量元素显示了EM-OIB(富集地幔-洋岛玄武岩)的特征,辉绿岩稀土元素特征显示在岩浆上侵过程中经历了分离结晶作用。结合新元古代全球Rodinia超大陆裂解事件及其岩浆活动与地幔柱的密切关系,认为徐州地区新元古代辉绿岩可能为地幔柱作用在华北陆块边缘的记录。     

川西康定—丹巴地区新元古代基性岩墙成因及源区性质

提要：扬子地块西缘新元古代岩浆岩分布广泛,目前对其成因和构造背景的认识还存在很大争议。本文报道了川西康滇裂谷北段康定—丹巴地区新元古代基性岩墙的岩石学、元素地球化学和Sm-Nd同位素特征,探讨其岩石成因、岩浆源区性质和岩浆熔融深度。结果表明岩石样品属拉斑系列,形成于板内裂谷环境,岩浆在上升侵位过程中受到了初生岛弧地壳物质不同程度的混染。岩浆起源于亏损地幔源区,是尖晶石地幔橄榄岩部分熔融的产物,很可能与导致Rodinia超级大陆裂解的新元古代地幔柱事件有关。     

桂北中—新元古代镁铁质—超镁铁质岩的岩石地球化学

桂北中、新元古代镁铁质－超镁铁质岩主要属钙碱质岩系，镁铁质岩的Nb/Lapm=0.13-0.51,Th/Lapm=0.85-3.3,Ti/Ti^*=0.29-0.61，在原始地幔标准化曲线上出现明显的Nb,Ti负异常，中元古代镁铁质岩εNd(t)值低（＝－1．99－5．13），新元古代镁铁质岩εNd(t)值相对较高（＝－0．74－2．4），它们都具有岛弧火山岩系的地球化学特征，是会聚板块边缘岩浆作用的产物，不具有地幔柱来源的岩浆的特性，不能作为Rodinia超大陆裂解的标志。     

北大巴山凤凰山岩体锆石U Pb LA ICP MS年龄及其构造意义

北大巴山凤凰山岩体是扬子陆块北缘典型的新元古代侵入岩群,对采自岩体的6个花岗岩(闪长岩)样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年分析。定年数据显示,岩浆活动可分为早期(797±6Ma)、中期(770±6Ma、774±5Ma)、晚期(755±6Ma、750±13Ma和743±6Ma)三个阶段,证实凤凰山岩体为多期岩浆侵入形成。这几期岩浆活动在扬子陆块具同步性和普遍性,广泛被记录在黄陵、汉南等其它新元古代杂岩中。凤凰山花岗岩完整记录了扬子陆块北缘南华纪初期的区域拉张—裂陷事件,其形成可能与导致Rodinia超大陆裂解作用的幕式地幔柱活动有关。本次研究对认识扬子陆块新元古代地壳生长与再造过程及Rodinia超大陆裂解机制具有重要意义。