秦岭变质地层年龄及其构造意义

秦岭变质地层的年龄已用多种同位素年代学方法研究,结果表明,除南秦岭鱼洞于群片麻岩形成于太古代外,其余变质地层差不多都形成于元古代,并且自1600Ma以来,秦岭地区经历了3期强烈地质事件.(1)发生在1000Ma左右的晋宁期,秦岭地区遭受强烈变质作用并伴随地壳部分熔融和强烈火山活动;(2)发生在400Ma左右的加里东～早华力西期,秦岭再次遭受强烈变质并伴随酸性岩浆侵入和喷发;(3)280～200Ma的晚华力西～印支期是又一次重要构造热事件.     

川西南关刀山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄、元素和Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对川西南盐边关刀山岩体进行了系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄和元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体是典型的Ⅰ型花岗岩,形成年龄为(857±13)Ma是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧低钾拉斑玄武质岩石部分熔融形成的板内非造山岩浆活动产物.关刀山岩体很可能是Rodinia超级大陆下860～750 Ma超级地幔柱最早的岩浆活动记录.     

川西南关刀山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄、元素和Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对川西南盐边关刀山岩体进行了系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄和元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体是典型的Ⅰ型花岗岩,形成年龄为(857±13)Ma,是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧低钾拉斑玄武质岩石部分熔融形成的板内非造山岩浆活动产物。关刀山岩体很可能是Rodinia超级大陆下860～750 Ma超级地幔柱最早的岩浆活动记录。     

西乡群的时代与构造背景: 同位素年代学及地球化学制约

对西乡群下部白勉峡组和上部孙家河组进行了颗粒级锆石U-Pb同位素定年, 分别获得了(946±18)和(904±18) Ma的谐和年龄. 西乡群火山岩具有岛弧岩浆岩组合的元素和同位素地球化学特征, 且其形成环境具有由早期的前弧向晚期的弧后拉张盆地转变的演化趋势, 表明扬子西北缘于约0.95~0.90 Ga的晋宁期为活动性大陆边缘. 西乡群火山岩受到了后期(0.83~0.75 Ga)较大规模构造热事件的影响, 并使其Rb-Sr同位素体系发生了重置.     

藏东南郎杰学群是印度大陆北缘原地沉积而非外来地体——来自同时代浅海相曲龙贡巴组沉积物源的证据

郎杰学群是西藏特提斯喜马拉雅东段一个特殊的地质体.它在构造位置上属于特提斯喜马拉雅(北带),但却与典型的特提斯喜马拉雅岩石存在显著的物源差异.由于郎杰学群与其他特提斯喜马拉雅地层均为断层接触关系,关于它的大地构造属性和沉积模式一直存在争议.部分学者认为郎杰学群最初沉积于印度北缘,属于特提斯喜马拉雅沉积体系的一部分;而另一部分研究者认为它是一个独立的地质体,在印度-亚洲大陆汇聚过程中拼贴至印度北缘.本次工作对特提斯喜马拉雅南带(浅海相)与郎杰学群同时代的地层开展了详细的沉积学和物源区研究工作,拟通过物源特征对比限定郎杰学群的古地理归属.研究发现,特提斯喜马拉雅南带曲龙贡巴组存在晚古生代-早中生代的特征碎屑锆石U-Pb年龄峰(约400～200Ma),而且砂岩中含有丰富的酸性火山岩岩屑(10～30%)和少量斜长石(1～6%),这些物源特征与郎杰学群一致.由于曲龙贡巴组确定属于特提斯喜马拉雅地体,它与郎杰学群一致的物源特征证实后者亦为印度大陆边缘原地沉积,并非外来地质体.由于印度北缘缺乏晚古生代-早中生代的岩浆活动,郎杰学群、曲龙贡巴组的火山岩岩屑和晚古生代-早中生代碎屑锆石可能来自于冈瓦纳大陆东南缘与古太平洋俯冲有关的岩浆弧.曲龙贡巴组沉积于晚三叠世早期土隆群泻湖相灰岩之上,又迅速被三叠纪末期德日荣组滨岸相石英砂岩所覆盖.曲龙贡巴组、郎杰学群及相关沉积体系在晚三叠世中期短暂的出现明显受区域构造作用控制,冈瓦纳大陆北缘晚三叠世的裂解事件很可能是其主要控制因素.     

南秦岭早古生代碱性岩墙群的地球化学及其地质意义

南秦岭紫阳、岚皋一带早古生代碱性岩墙群具双峰火山岩组合特征,它们的REE模式为轻、重稀土高度分馏的右倾谱型, 原始地幔标准化蛛网图表现为不相容元素富集, Ba, Nb相对富集成峰, Pb, Sr相对亏损成谷. Ta/Hf > 0.3, Th/Ta < 1.6, 指示它们来自于与地幔柱活动密切相关的富集地幔源区. 这套碱性岩墙群的出现代表了秦岭造山带早古生代期间与深部地幔柱活动相关而引发的一次地壳伸展扩张事件, 由于地幔柱活动短暂, 这次裂谷扩张作用未能继续发展, 从而无新的洋盆打开.     

东秦岭商丹构造带陆壳俯冲碰撞——花岗质岩浆源区同位素示踪证据

根据东秦岭商丹构造带两侧晚古生代～早中古生代碰撞型花岗岩类Pb,Nd和Sr同位素地球化学特征,对岩浆源区进行了分析,论证了北秦岭碰撞型花岗岩类的岩浆源区并不主要来自于原北秦岭的基底岩层,而其源区物质主要来自于商丹构造带南侧的南秦岭中、下地壳,这为东秦岭造山带在陆-陆相互作用阶段.南秦岭地壳滑脱俯冲于北秦岭陆块之下提供了直接的证据.     

柴达木北缘鹰峰环斑花岗岩的时代及地质意义

柴达木北缘鹰峰环斑花岗岩是继北京密云沙厂及吉林宽甸等元古宙环斑花岗岩之后, 在我国发现的又一典型的元古宙环斑花岗岩体, 它出露于秦岭-昆仑造山带与华北板块结合带的北侧. 对其进行锆石U-Pb和角闪石、钾长石Ar-Ar同位素测年, 结果表明, 锆石U-Pb上交点年龄(1776±33)Ma, 代表了岩体的形成时代; 下交点及矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄则反映了岩体形成后曾受到区域强烈的加里东-海西构造运动的影响. 鹰峰中元古代环斑花岗岩的发现, 为中国西部大陆地壳基底及华北板块基底的克拉通化时间及其在中元古代发生的裂解事件提供了岩石学依据, 说明中国古大陆在早中元古代之交的吕梁运动时曾发生过大陆的拼合.     

新特提斯洋演化与动力过程

新特提斯洋主要存在于中生代,是位于劳亚大陆与冈瓦纳大陆之间的一个向东开口的海湾状大洋.实际上,从二叠纪起,多个微陆块从冈瓦纳大陆北缘裂解,初始新特提斯洋开始形成.随着微陆块群的北向漂移,新特提斯洋逐步扩张,达到最大化.微陆块群在晚三叠世开始与欧亚大陆南缘碰撞拼合,之后,新特提斯洋开始向北俯冲到新形成的欧亚大陆南缘之下....     

中国东南部晚中生代大规模岩浆作用序幕: J2早期玄武岩

中国东南部在约205~180 Ma之间处于岩浆活动的沉寂期, 在随后的180~170 Ma的中侏罗世早期则出现了小规模岩浆活动, 从而揭开了本区晚中生代大规模长时期岩浆活动的序幕. 在这10 Ma左右的时间段内形成的火山岩, 分布在湘南、湘东南、赣南及闽西南地区, 构成了一条呈近EW向展布的火山岩带. 沿该岩带由内陆向沿海方向, 火山岩的规模逐渐增大, 玄武岩由单独产出过渡到与大量酸性岩类共生, 岩性由碱性变化为拉斑质, 具明显的规律性变化. 对各处玄武岩地球化学特征的研究发现, 沿内陆向沿海方向, 玄武岩原始岩浆的起源深度逐渐变浅, 而源区熔融程度、分离结晶程度以及受陆壳物质混染的程度逐渐增强, 是造成火山岩带地质特征变化的深部制约因素. 在中侏罗世早期, 西向扩张的太平洋板块开始向中国东南大陆俯冲, 并主要以挤压应力作用于中国东南部, 使得本区印支期形成的近EW向断裂重新活化拉张, 并有越靠近沿海, 近EW向断裂重新活化拉张的程度越高的趋势, 从而造成本区软流圈沿断裂拉张带减压上涌的程度自西向东逐渐增强, 并为本期岩浆活动的产生提供了动力源.     

秦岭北界岩石圈组成及结构

位于北秦岭及华北块体交界处的明港地区发育有中基性火山角砾岩岩体群, 侵位时代为178.31± 3.77 Ma, 火山岩为亚碱性系列安山玄武岩, 火山角砾岩中含有丰富的下地壳和地幔的深源捕虏体, 是揭示秦岭造山带边界岩石圈组成和结构的理想地点. 对捕虏体岩套研究的结果表明, 其中的镁铁质麻粒岩、榴辉岩、变辉长岩在微量元素及Pb同位素特征等方面与南秦岭块体的相似, 代表了南秦岭俯冲至华北克拉通的下地壳下部的组成; 滑石化的橄榄岩为上覆的华北块体的地幔楔物质, 遭受了下覆南秦岭地壳释放的酸性熔/流体的交代. 该区的深部模型为晚古生代以后, 南秦岭岩石圈向北拆离俯冲, 它的上部垫置于北秦岭之下; 下部继续向北俯冲于华北块体之下. 中生代早期北秦岭向北仰冲, 华北块体呈鳄鱼状向南楔入到秦岭造山带.     

秦岭北界岩石圈组成及结构--河南明港地区深源捕虏体研究

位于北秦岭及华北块体交界处的明港地区发育有中基性火山角砾岩岩体群, 侵位时代为178.31±3.77 Ma, 火山岩为亚碱性系列安山玄武岩, 火山角砾岩中含有丰富的下地壳和地幔的深源捕虏体, 是揭示秦岭造山带边界岩石圈组成和结构的理想地点. 对捕虏体岩套研究的结果表明, 其中的镁铁质麻粒岩、榴辉岩、变辉长岩在微量元素及Pb同位素特征等方面与南秦岭块体的相似, 代表了南秦岭俯冲至华北克拉通的下地壳下部的组成; 滑石化的橄榄岩为上覆的华北块体的地幔楔物质, 遭受了下覆南秦岭地壳释放的酸性熔/流体的交代. 该区的深部模型为晚古生代以后, 南秦岭岩石圈向北拆离俯冲, 它的上部垫置于北秦岭之下; 下部继续向北俯冲于华北块体之下. 中生代早期北秦岭向北仰冲, 华北块体呈鳄鱼状向南楔入到秦岭造山带.     

太古宙-元古宙界限基性火山岩Nb/Ta比值变化及其对地球Nb/Ta平衡的指示意义

华北克拉通前寒武纪基性火山岩HFSE和REE具有明显的A(太古宙)-P(元古宙)界限变化. 新太古代基性火山岩HFSE与TiO₂相关性较弱, Nb/Ta比值高(18.8±1.2), 可能形成于正常橄榄岩在石榴石稳定域内的部分熔融作用. 古元古代基性火山岩的HFSE含量明显高于新太古代基性火山岩, 且HFSE含量与TiO₂高度正相关, Nb和Ta发生分异(平均Nb/Ta=15.6±2.9). 古元古代基性火山岩显著增高的HFSE和REE含量及其与TiO₂之间的显著相关性指示其地幔源区发生了富Ti矿物参与的交代富集作用. 统计研究表明, 华北克拉通前寒武纪基性火山岩HFSE所表现的A-P界限具有全球性. 全球2.5Ga以前的基性火山岩总体具有高于或接近于原始地幔的Nb/Ta比值(17.8±1.9), 而元古宙基性火山岩的Nb/Ta比值仅为14.7±4.1, 与大陆总地壳估值(11~17.5)接近. 因此, Nb/Ta在亏损地幔和大陆地壳中的非补偿特征应主要形成于后太古宙. 太古宙基性火山岩可能是平衡后太古宙大陆地壳和亏损地幔低Nb/Ta比值的地球化学储库之一.     

张裂大陆边缘形成演化的数值模拟

本文在等黏态角落流模型的基础上,建立了上升离散地幔流场,将该流场作用于大陆岩石圈底部,能解释岩石圈减薄、裂解并最终形成海底扩张和张裂大陆边缘等一系列过程.数值模拟的结果表明,岩石圈在上升离散地幔流的作用下发生依赖于深度的伸展减薄,表现为不同深度的拉张因子不同,地表热流显著升高,热扰动引起的均衡调整造成地表沉降,同时热扰动造成岩石圈流变强度尤其是在变形中心处显著减小,脆性变形临界深度变浅,而韧性变形范围扩大.在上升离散地幔流的持续作用下最终导致大陆裂解,岩石圈地幔出露,形成海底扩张和张裂大陆边缘.     

山西吕梁山界河口群变质基性火山岩的 地球化学及年代学研究

通过对山西吕梁山东西两侧的界河口和西榆皮地区变基性火山岩的系统采样和测试分析,其常量、微量、稀土元素地球化学的特征表明该区的变基性火山岩形成于类似现代大陆裂谷的构造环境中.Sm-Nd,Rb-Sr同位素年代学的研究表明,界河口群变基性火山岩形成于2600Ma的壳幔分异事件中,在新太古晚期(2500Ma±)遭受了麻粒岩相变质作用的改造,使岩石的Sm-Nd体系发生了重设.而在古元古代晚期(1800Ma±)由于吕梁运动的影响,使岩石的Rb-Sr体系又一次发生变化,因其强度较小而未涉及Sm-Nd体系.该区所获得的1600Ma±的年龄值,可能与克拉通内局部的岩浆活动有关.研究结果不支持吕梁群生成于太古代的观点,而应该是古元古代时期的产物.     

南岭燕山早期后造山花岗岩类: 岩石学制约和地球动力学背景

在南岭花岗岩带中燕山早期的岩浆岩套花岗岩类占绝对优势, 以二长花岗岩和钾长花岗岩为主. 在岩带的东段赣南和闽西南地区, 存在燕山早期的A型花岗岩类(176~178 Ma)和双峰式火山岩(158~179 Ma)组合, 在岩带中部湘南地区存在燕山早期的玄武岩类(177~178 Ma). 赣南地区的双峰式火山岩组合中酸性端员流纹岩和A型花岗岩类同具有板内花岗质岩石的地球化学特征, 基性端员玄武岩为板内拉斑玄武岩, 湘南地区的玄武质岩石不仅为板内拉斑玄武岩而且发育有板内碱性玄武岩. 鉴此, 南岭地区燕山早期的岩浆岩套无疑是一种典型的后造山(Post-orogenic)岩石组合. 后造山岩套是后碰撞(Post-collision or Late orogenic)事件结束和泛大陆开始裂解的标志, 预示着一个新的造山的威尔逊旋回即将来临. 因此可以认为南岭地区燕山早期应是继印支造山运动以后的一种后造山的大陆裂解的地球动力学背景, 并非自白垩纪以来才开始裂解.     

湘东北钠质煌斑岩地幔源区特征及成岩构造环境

在湘东北中生代陆内拉张带中发现了一组特殊的钠质煌斑岩. 在常量元素、微量元素和Sr, Nd同位素等与常见钾质煌斑岩具有明显差异. 岩石以富Na₂O高TiO₂和Nb, Ta, Nd, LREE弱富集及不出现负铕异常为特征. 微量元素和Sr, Nd同位素组成具有洋岛玄武岩(OIB) 地幔源区性质, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值平均为0.705332, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd初始比值平均为0.512650, ε _Nd(t)为+3.5~+3.9, 构成特殊的钠质煌斑岩地幔源区, 其形成主要是来自软流圈含挥发分的流体/熔体交代岩石圈底部原始地幔. 测得钠质煌斑岩Rb-Sr等时线年龄为136.61 Ma, 代表湘东北燕山晚期由挤压到拉张的构造转换时期. 钠质煌斑岩形成于大陆内部软流圈地幔上涌的地幔热点式构造环境. 软流圈地幔上涌是导致钠质煌斑岩形成和制约湘东北燕山晚期陆内拉张的主要地球动力学因素.     

再论印度与亚洲大陆何时何地发生初始碰撞

印度与亚洲大陆碰撞形成了喜马拉雅造山带.该造山带是当今固体地球科学研究的重点和热点,是建立新的大陆动力学理论的最佳天然实验室.印度与亚洲大陆碰撞时限是正确认识和理解该造山带形成与演化、高原隆升的动力学过程等的起点.近南北向陆陆碰撞的最直接证据是碰撞带两侧块体在古纬度上的相互重叠.本文拟通过对相关古地磁资料的分析,结合近年来在拉萨地块南缘林子宗群火山岩和沉积岩夹层上获得的最新古地磁结果,探索当今古地磁数据所限定的印度和亚洲大陆发生初始碰撞的时间和古地理位置.结果表明,拉萨地块林子宗群形成时期(约64~44 Ma)古亚洲大陆最南缘的古地理位置(~10°N)限定了印度与亚洲大陆的初始碰撞最可能发生在65~50 Ma之间;如果以由印度洋海底地形所限定的东冈瓦纳大陆裂解前的印度板块形状为大印度模型,则印度与亚洲大陆的初始碰撞很可能发生在60~55 Ma之间.     

华北元古代基性岩墙群研究

我国华北元古代基性岩墙群的岩石以辉绿结构为主,成分为镁低、钾钠稍高的拉斑玄武岩类。内含3个亚群,分別在1.5Ga、1.2Ca、0.9Ga前形成。推导出3期拉张应力场的方向分別为南北、北东-南西和北西-南东向     

华北克拉通东部岩石圈地幔碳酸盐熔体交代作用与克拉通破坏

华北克拉通东部在早白垩世经历了显著的破坏作用,不同性质熔/流体活动对岩石圈地幔的改造在克拉通破坏过程中起到了至关重要的作用.碳酸盐熔体作为一种非常重要的地幔交代介质,可以对岩石圈地幔的物理化学性质产生显著影响,并在地幔橄榄岩的单斜辉石中留下独特的地球化学指纹(例如,高Ca/Al、低Ti/Eu比值等),为示踪地幔碳酸盐熔体交代作用提供了依据.文章系统总结了华北克拉通破坏最为显著的东部地区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的时空变化规律,揭示出三种不同类型的地幔碳酸盐熔体交代作用.第一类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有异常高的Ca/Al比值(15～70)和富集的Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.706～0.713);第二类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有相对较高的Ca/Al比值(5～18)和Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.703～0.706);第三类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有略微偏高的Ca/Al比值(5～9)和低Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.702～0.704).时间上,华北克拉通东部苏鲁造山带及其邻区晚三叠世之前深部石榴石相和浅部尖晶石相岩石圈地幔均经历了第一类碳酸盐熔体交代作用的强烈改造,这可能与携带碳酸盐岩的华南陆块向华北克拉通深俯冲过程中碳酸盐熔体-橄榄岩反应作用有关.第一类碳酸盐熔体交代作用可以显著弱化岩石圈地幔的强度,可能为华北克拉通东部岩石圈地幔的最终破坏提供了关键前提条件.华北克拉通破坏峰期之后(晚白垩世-新生代)火山岩捕获的古老岩石圈地幔残余(全部为尖晶石相方辉橄榄岩)只记录了第二类碳酸盐熔体交代作用的改造,表明那些经历了第一类碳酸盐熔体交代作用强烈改造的古老岩石圈地幔在克拉通破坏过程中并未保留下来,已经被完全改造.相比之下,火山岩中的二辉橄榄岩地幔包体代表了克拉通破坏之后新生、饱满的岩石圈地幔,其中只有部分样品记录了第二类或者第三类碳酸盐熔体交代作用的改造,反映了克拉通破坏之后含有不同比例再循环地壳物质的软流圈来源碳酸盐熔体的改造作用.空间上,胶东及其邻区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的特征最明显,这与该地区岩石圈地幔减薄和克拉通破坏最显著以及巨量金成矿的特征具有空间一致性.所有这些特征表明碳酸盐熔体交代作用在华北克拉通岩石圈地幔改造、破坏和大规模金成矿过程中可能起到了至关重要的作用.