龙木错—双湖古特提斯洋俯冲记录——羌塘中部日湾茶卡早石炭世岛弧火山岩

尽管龙木错—双湖结合带经历早古生代—三叠纪的长期演化过程,但已有资料显示羌塘中部沿该带的岩浆活动主要与碰撞作用有关,仍缺乏与俯冲相关火成岩的报道。报道龙木错—双湖结合带西段日湾茶卡东的一套那底岗日组火山岩中安山岩的年龄、岩石及地球化学特征,利用LA-ICP-MS方法测得安山岩锆石U-Pb年龄为330.6±2.8Ma,表明火山活动的时间为早石炭世。该套岩石因遭受硅质流体交代,SiO2含量变化较大（54.84%~72.84%）,在Nb/Y-Zr/TiO2×0.00001图解中全部落入安山岩区,属于低—中钾钙碱性系列;微量元素蛛网图明显富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,具火山岛弧特征。日湾茶卡安山岩是在羌塘中部发现的早石炭世岛弧型火山岩,为龙木错—双湖古特提斯洋盆晚古生代俯冲作用提供直接的年代学和岩石学证据。     

藏北羌塘冈玛错地区望果山组火山岩地球化学特征及LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

羌塘中部冈玛错地区厘定出一套早石炭世火山岩,该火山岩为一套酸性—基性岩(流纹岩、英安岩、安山岩、玄武安山岩、玄武岩等)夹火山碎屑岩的岩石组合。2件定年样品(英安岩和安山岩)的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为358.2Ma±1.2Ma和350.5Ma±1.4Ma,时代为早石炭世,代表了该火山岩的形成年龄。岩石地球化学特征显示,该火山岩的铝饱和指数A/CNK值为0.62~1.08,平均值为0.81;里特曼指数δ为1.04~2.67,平均值为1.84;大离子亲石元素(LILE)Th、U、Pb明显富集,高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti亏损,反应了偏铝质钙碱性岛弧火山岩的特征。由此说明,在早石炭世龙木错—双湖—澜沧江洋已经进入俯冲消减阶段。     

藏北羌塘中部冈玛错—日湾茶卡地区下石炭统望果山组的建立及其地质意义

望果山组是发育在龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带内的一套早石炭世基性—酸性火山岩沉积地层,以火山角砾岩、火山凝灰岩、安山岩及流纹岩为主,夹少量玄武岩,具有多旋回式喷发的特点,被下石炭统日湾茶卡组整合覆盖,总体为一套近火山口相的海相火山岩沉积地层,表现出扬子型地层的亲缘性。在青山梁地区获得的望果山组安山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为350Ma±1Ma,结合下石炭统日湾茶卡组砂岩碎屑锆石的最年轻年龄峰值(362Ma),认为望果山组应形成于早石炭世杜内阶。望果山组的建立对龙木错—双湖构造地层区地层系统的完善,以及探讨龙木错—双湖—澜沧江洋的演化历史等具有重要的地质意义。     

藏北羌塘菊花山那底岗日组火山岩锆石SHRIMP定年及其意义

那底岗日组主要为一套中酸性火山岩、火山碎屑岩,夹砂砾岩的岩石组合,主要分布在藏北羌塘中部地区,龙木错-双湖缝合带的北侧。对那底岗日组底部安山岩进行锆石SHRIMP测年,时代为219±4Ma,确定那底岗日组火山岩早期喷发时间为晚三叠世而不是早侏罗世,与龙木错-双湖一线的低温高压变质带的时代基本一致。结合区域地质资料,那底岗日组火山岩可能形成于板块消减的火山弧构造环境,为龙木错-双湖缝合带晚三叠世向北俯冲消减的产物。     

藏北羌塘中部果干加年山石炭纪蛇绿岩地球化学特征及LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

在羌塘地区开展1∶5万戈木日区域地质调查的过程中,为研究龙木错—双湖板块缝合带的演化历史,探讨青藏高原羌塘中部地区的构造演化,对果干加年山地区的蛇绿岩进行了详细研究。石炭纪蛇绿岩变质堆晶辉长岩是填图过程中的新发现。全岩地球化学研究结果显示,岩石ΣREE较低,LREE弱富集,轻、重稀土元素分异程度不高;富集Rb、Bb等大离子亲石元素,明显亏损Nb、Ta、Ti等元素,具有典型的SSZ型蛇绿岩特征,表明其形成于俯冲带之上。蛇绿岩中变质堆晶辉长岩的LAICP-MS锆石U-Pb年龄为354.8Ma±2.4Ma,属于早石炭世。最终研究表明,龙木错—双湖板块缝合带所代表的古大洋至少在早石炭世就已经存在俯冲。石炭纪变质堆晶辉长岩的发现对研究缝合带构造演化历史具有非常重要的意义,也为探讨羌塘地区的大地构造演化提供了基础资料。     

内蒙古苏尼特右旗温都尔庙地区早石炭世火山岩的发现及其构造意义

内蒙古苏尼特右旗温都尔庙地区发现一套以片理化安山岩和蚀变流纹岩为主的火山岩,其中测得安山岩的锆石SHRIMP年龄为333±4Ma。岩石可分为玄武岩-安山岩类和英安岩-流纹岩类,其中玄武岩-安山岩类火山岩Si O2含量47.40%~62.75%,Mg#值介于17.2~25.6,属于拉斑系列;稀土总量较低,总体趋势近水平,轻重稀土分馏不明显,Eu异常不明显(δEu=1.22~1.46);岩石经历了强片理化和蚀变作用,大离子亲石元素(LILEs)容易发生活动运移,变化较大,但总体呈富集状态,Ta、Nb和Ti明显亏损,类似岛弧火山岩,其原始岩浆应起源于受俯冲板片脱水熔融交代的地幔楔。英安岩-流纹岩类火山岩Si O2含量63.50%~79.80%,相对富集大离子亲石元素,亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)及Sr、P元素,类似活动大陆边缘火山岩,其原始岩浆应源于地壳物质的部分熔融。综上所述,笔者认为早石炭世期间,华北板块北缘处于古亚洲洋的俯冲作用下,古亚洲洋的闭合时间应晚于早石炭世。     

天山北部上石炭统前峡组火山岩地球化学特征及构造意义

上石炭统前峡组火山岩位于早石炭世巴音沟蛇绿岩北侧,为一套以火山碎屑岩为主夹熔岩和陆源碎屑岩建造。岩石及地球化学特征显示,该组火山岩是以安山岩为主的玄武岩+玄武安山岩+安山岩+英安岩组合,里特曼指数介于1.20～3.43,属钙碱性系列。稀土总量(ΣREE)为69.53×10-6～111.32×10-6,(Ce/Y)N=1.12～2.25,(La/Yb)N=1.86～5.39,δEu=0.79～1.21,为轻稀土略富集、Eu亏损不明显的火山岩类型。岩石显著富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th,亏损高场强元素Nb、Ta、Hf、Ti、Y,其中Nb含量绝大多数介于1.89×10-6～2.65×10-6,与大洋地壳Nb含量平均值2.2×10-6接近。锶初始比值为0.70425～0.70428,与岛弧区玄武岩的0.70437接近,这些特征均与俯冲带大陆岛弧火山岩一致。与之伴生的滨浅海-半深海相沉积地层和南部早石炭世巴音沟蛇绿岩的存在,表明前峡组火山岩是巴音沟蛇绿岩所代表的早石炭世洋壳在晚石炭世时期向北俯冲消减的产物。     

新疆伊犁北部石炭纪火山岩地球化学特征及其地质意义

石炭纪火山岩广泛分布于西天山伊犁陆块周缘,其岩性复杂,并大多与陆源碎屑岩伴生或互层。其中伊宁阿希、尼勒克和那拉提3个剖面的火山岩岩石地球化学特征显示,这些火山岩属于钙碱性系列,由玄武岩、粗玄岩、玄武质安山岩、玄武质粗面安山岩、安山岩、流纹岩、英安岩和粗面岩组成。稀土元素含量较高,轻稀土元素较重稀土元素富集。这些火山岩亏损高场强元素Nb,Ta,Zr等,而富集大离子亲石元素Th,Rb等,因而这些岩石的形成与板块俯冲有关。微量元素地球化学图解进一步表明,这些岩石形成于大陆岛弧环境。与之共生的早、中石炭世浅海—滨海相沉积地层以及伊犁陆块北缘巴音沟—莫托沙拉沟晚泥盆世—早石炭世蛇绿岩带的存在,表明伊犁陆块北缘在石炭纪时其环境为活动大陆边缘,石炭纪火山岩的形成可能与晚泥盆世—中石炭世早期北天山洋盆向南的俯冲作用有关。     

岛弧火山岩成因和地球化学特征

岛弧火山岩主要为俯冲带的俯冲板片脱水形成的富大离子亲石元素流体交代地幔楔,并使其发生部分熔融,产生岛弧岩浆作用而形成的,岩石组合通常为玄武岩—安山岩—英安岩—流纹岩及相应侵入岩组合。它以Al2O3、K2O高,低Ti O2,且K2ONa2O为特征,相对富集LILE,亏损HFSE,特别是Ti、Nb、Ta等。本文主要从岛弧岩浆作用的起因着手,分析流体和熔体对地幔楔的交代作用,以及岛弧岩浆作用过程,进而分析岛弧火山岩的地球化学特征。     

藏北羌塘中部果干加年山早古生代堆晶辉长岩的锆石SHRIMP年龄——兼论原-古特提斯洋演化

位于羌塘中部龙木错－双湖缝合带中的果干加年山早古生代堆晶岩,主要由辉石橄榄岩、堆晶辉石岩、堆晶辉长岩和斜长岩等岩石类型组成。通过对堆晶辉长岩锆石的矿物学与年代学研究,堆晶辉长岩中发育3种内部结构特征的锆石晶体,锆石Th、U含量和Th/U值揭示同一岩浆系统中结晶形成的岩浆锆石。获得堆晶辉长岩SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄461±7Ma（MSWD=1.3）、431.7±6.9Ma（MSWD=0.54）,分别代表了青藏高原中部地区原－古特提斯洋扩张过程中早期（中奥陶世Darriwilian阶晚期）、晚期（早志留世Telychian阶中期）的岩浆作用事件。果干加年山早古生代堆晶岩具有MORB特征,代表了龙木错－双湖缝合带中残存的早古生代蛇绿岩,也是青藏高原中南部地区目前为止认知时代最早的原－古特提斯洋壳残迹。羌塘中部早古生代蛇绿岩的确定及其年代学约束,使得龙木错－双湖特提斯洋盆的形成时代至少可以追索到中奥陶世－早志留世,并推论龙木错－双湖缝合带、南羌塘古生代增生楔及其中生代盆地和班公湖－怒江缝合带,共同构成了青藏高原特提斯大洋最终消亡的巨型缝合带,晚古生代原－古特提斯洋向南的俯冲消减导致了冈底斯带石炭－二叠纪岛弧型火山岩、二叠纪花岗闪长岩和大洋俯冲型榴辉岩的形成。     

藏北南羌塘陆块北缘晚三叠世弄佰组火山岩的特征及构造环境

藏北南羌塘陆块北缘发育一套晚三叠世火山岩,命名为弄佰组。该组火山岩以玄武岩为主。岩石化学成分以低TiO_2、FeO Fe_2O_3、K_2O为特征。∑REE介于162.91×10~(-6)383.4×10~(-6)之间,∑Ce／∑Y介于1.83～3.00之间,δEu介于0.47～0.97之间,平均为0.73,负Eu异常较明显。微量元素Sr、K、Rb、Ba、Th、Ce、Sm强烈富集,Ta、Nb、P、Ti、Cr相对亏损。岩石学和岩石地球化学特征表明弄佰组火山岩形成于消减带岛弧区。弄佰组火山岩出露于龙木错-双湖结合带的南侧,K-Ar同位素年龄值为223Ma±5Ma.与双湖带中蓝片岩和绿片岩相变质岩系的形成年龄(220～235Ma)基本一致,时空关系的紧密相连,说明其形成可能与晚三叠世龙木错-双湖古特提斯洋的南向俯冲消减事件有关。     

东天山觉罗塔格地区晚石炭世岛弧火山岩

东天山觉罗塔格地区土古土布拉克组火山岩是晚石炭世火山活动的产物,火山岩与一套陆相碎屑岩互层产出,岩石组合为岛弧拉斑玄武岩、钙碱性(高铝)玄武岩、高铝玄武安山岩、英安岩和流纹岩,火山活动总体上具有由早期中基性火山岩向晚期中酸性火山岩演化的规律.岩石化学和地球化学特征表明,火山岩的w(SiO2)基本上连续变化于47.68%～75.19%之间,无明显的成分间断,安山岩所占的比重最大,并不具有双峰式火山岩的特点.其中w(SiO2)小于57.48%的中基性火山岩具有高w(Al2O3)(16.34%～20.22%),较富钾,富集大离子亲石元素,具明显的Nb、Ta负异常;w(SiO2)介于62.11%～75.19%之间的安山岩、英安岩和流纹岩岩石化学特征与准铝质的Ⅰ型花岗质岩石相似,其地球化学特征也反映出岛弧花岗岩的特点,表明东天山觉罗塔格地区路白山一带在晚石炭世仍处于古亚洲洋向南俯冲的岛弧环境.     

古亚洲洋晚石炭世俯冲作用:梅劳特乌拉蛇绿岩中扎嘎音高镁安山岩证据

内蒙古贺根山缝合带梅劳特乌拉SSZ(Supra Subduction Zone)型蛇绿岩中新发现扎嘎音晚石炭世高镁安山岩,岩性为玄武安山岩和安山岩。扎嘎音玄武安山岩—安山岩MgO(4.33%～9.82%)、Mg~#值(57～72)和SiO_2含量(55.34%～64.12%)较高;而TiO_2(0.30%～0.60%)、K_2O(0.06%～0.73%)、Al_2O_3(12.18%～17.32%)含量和FeO~T/MgO值(0.70～1.34)较低,Na_2O/K_2O值(2.23～40.88)较高。稀土元素总量较低(14.29×10~(-6)～60.20×10~(-6)),稀土配分曲线总体为略显右倾的平坦型,(La/Yb)_N为0.57～2.58,无明显Eu异常。岩石富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U和Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P等,具有较低的Ti/V值。该玄武安山岩—安山岩具有高镁安山岩的地球化学特征,与日本西南Setouchi岛弧火山岩带的sanukite(有人音译为"赞岐岩")相类似,可能为俯冲洋壳+俯冲深积物的脱水流体与俯冲沉积物部分熔融形成的硅质熔体与上覆地幔楔橄榄岩平衡反应成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,扎嘎音玄武安山岩的成岩年龄为315.0±2.3 Ma,反映了晚石炭世高镁安山岩浆作用事件。扎嘎音玄武安山岩—安山岩为晚石炭世形成于洋壳俯冲弧前环境的高镁安山岩组合,为古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲作用提供了证据。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩—岛弧岩浆岩时空分布与演化关系,提出了扎嘎音高镁安山岩的古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲模式。     

藏北羌塘中部日湾茶卡组物源——LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及稀土元素特征

在龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带中段的冈玛错—日湾茶卡地区,近东西向展布着一条富含暖水型生物化石的早石炭世地层日湾茶卡组(C1r)。对日湾茶卡组砂岩中的碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年,分析结果显示存在325~400Ma、400~500Ma、500~600Ma、950~1100Ma、1400~1800Ma和大于1800Ma六个年龄区间;最年轻的碎屑锆石年龄为325 Ma,时代为早石炭世维宪期;碎屑锆石中362 Ma和454Ma的年龄峰值最明显,为龙木错—双湖—澜沧江洋岛弧消减事件和加里东运动的年龄记录,表明碎屑岩的物源区主要来自于扬子大陆周缘。结合古生物化石资料可知,日湾茶卡组属于欧亚大陆扬子型石炭纪沉积地层,为岛弧环境下的一套浅水台型沉积。     

藏北羌塘中部日湾茶卡地区堆晶岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

在藏北羌塘中部日湾茶卡地区发现蛇绿混杂岩,岩石单元包括堆晶辉长岩、辉长岩岩墙、玄武岩等。通过对该蛇绿岩中堆晶辉长岩的地球化学研究发现,它们属于E-MORB型,与桃形湖和果干加年山地区的蛇绿岩比较相似。堆晶辉长岩(R12T11)中用于LA-ICP-MS定年的锆石具有明显的Ce正异常和Eu负异常,属于典型的岩浆成因锆石;12个测试点的年龄加权平均值为442.7Ma±3.4Ma,表明日湾茶卡蛇绿岩形成于早志留世。日湾茶卡蛇绿岩是龙木错—双湖—澜沧江缝合带内一处新的早古生代洋壳残片,将为进一步揭示龙木错—双湖—澜沧江洋的构造演化提供新依据。     

藏北望牲山火山岩地球化学研究及其构造意义

望牲山火山岩位于金沙江缝合带内,为一套基性—中性火山岩组合,由亚碱性玄武岩、玄武安山岩、安山岩组成。这些火山岩具有Sr、(K)、Rb、Ba、Th富集和Nb、Ta、Ti亏损特征,Nb／Th—Nb、La／Nb—La和Th—Nb—Hf非活动性微量元素组合显示出岛弧火山岩的地球化学特征,是金沙江海槽在晚三叠世期间洋壳俯冲及裂陷的岩浆作用产物。它可能是金沙江缝合带在羌塘盆地北部出露的重要岩石学证据。     

古岛弧地体的俯冲是南羌塘增生杂岩形成的重要机制:来自日湾茶卡洋岛的证据

洋内岛弧及微陆块的俯冲增生是形成增生杂岩的重要机制。本文通过对南羌塘地区日湾茶卡组进行野外实测地质剖面,开展沉积特征、古生物化石、碎屑组分模式、碎屑锆石测年等研究,发现:(1)日湾茶卡为近源沉积,最年轻碎屑锆石年龄峰值为325～375 Ma,但在龙木错-双湖古特提斯大洋周边陆块均未发现源区,其真正物源应为其下伏的望果山组火山岩;(2)日湾茶卡组内珊瑚化石丰度虽然高,但分异度非常低,其沉积位置应是一个相对突出的孤立位置。根据日湾茶卡组下伏望果山组火山岩所具有的洋内岛弧地球化学特征,并与同期SSZ型蛇绿岩组成的类似洋内俯冲的大地构造体系对比,本文认为日湾茶卡组与其下伏的望果山组火山岩共同组成了泥盆纪—石炭纪由洋内俯冲形成的古岛弧地体。根据碎屑锆石分布型式的相似性,本文进一步认为猫儿山地区部分南羌塘增生杂岩的源岩为日湾茶卡组。因此,日湾茶卡洋岛应曾经历过俯冲增生作用:浅部发生前端"刮削作用"形成冈玛错地区有变形但无变质的日湾茶卡组及望果山组,俯冲到深部的日湾茶卡组则发生高压变质作用并在后期折返至增生杂岩的浅部层次。因此,本文认为在南羌塘增生杂岩的形成过程中,日湾茶卡古岛弧地体的俯冲与增生也起到了重要的作用。     

小兴安岭西北部红彦地区早石炭世火山岩地球化学特征及其地质意义

小兴安岭红彦地区发育一套早石炭世火山岩.这套火山岩由玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩及凝灰岩组成.岩石地球化学特征研究表明,该区早石炭世火山岩属于典型的钙碱系列岩石,并具有富钾特点,相对富集轻稀土元素(LREE/HREE=4.19～ 13.83)和大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U),相对亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti),具有活动大陆边缘型火山岩的特点.认为红彦地区早石炭世火山岩起源于富集的岩石圈地幔的部分熔融,岩浆在演化过程中以结晶分异作用为主,伴有少量的地壳混染作用,即AFC过程.结合区域构造认为红彦地区早石炭世火山岩形成于碰撞前的俯冲环境,可能与额尔古纳-兴安地块与松嫩地块的碰撞拼合密切相关.     

西秦岭天水阴崖沟早古生代草滩沟群火山岩地球化学特征及其地质意义

天水阴崖沟草滩沟群中发育有变质火山岩,其岩石类型主要为变玄武岩、变安山岩、变英安岩和变流纹岩;研究区变火山岩主体属于拉斑系列,其原始岩浆来源于富集地幔;变火山岩的微量元素特征表现为富集大离子亲石元素Cs、Ba、Th和U,而相对亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti和Y;微量元素构造环境判别显示其形成于俯冲消减带之上的岛弧环境;结合已有年代学资料,显示天水—武山洋在晚奥陶世已经存在并开始俯冲,形成阴崖沟草滩沟群岛弧火山岩;同时从岩石组成、形成时代及地球化学特征来看,阴崖沟草滩沟群火山岩与东秦岭丹凤岩群火山岩相似,这为确定天水一武山构造带是早古生代商丹古缝合带的西延部分提供了证据。     

藏北羌塘中部日湾茶卡地区花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与地球化学特征

报道了藏北羌塘中部日湾茶卡地区花岗闪长岩体锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征。该花岗闪长岩位于龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带西段。岩石样品中的锆石具有较好的晶形,可见典型的岩浆振荡环带结构,具有较高的Th/U值,为典型的岩浆成因锆石。样品锆石LA-ICP-MS技术测得的锆石年龄为211.0Ma±1.8Ma,表明其时代为晚三叠世。全岩地球化学分析表明,该花岗闪长岩具有高Si O2、Al2O3,富碱,低TFe2O3、Ti O2的特征,A/CNK值为0.97~1.04,为准铝质—弱过铝质岩石。稀土元素配分模式显示,配分曲线右倾,伴随较弱的Eu负异常;微量元素蛛网图表现出Nb、Ta、Ti、P亏损和Rb、Th、U、K、Pb富集的特征;样品点在构造环境判别图解上均落入碰撞型花岗岩区。初步分析,其岩浆来源可能为幔源岩浆底侵使古老地壳发生熔融。此碰撞型花岗闪长岩对龙木错—双湖—澜沧江洋碰撞的时限提供了一定的岩石学约束,为龙木错—双湖—澜沧江洋的演化提供了基础地质资料。