古亚洲洋碳酸盐俯冲再循环及其对华北克拉通岩石圈组成的影响

在洋盆闭合的长期演化历史中,沉积碳酸盐在板块俯冲作用中会被不同程度地带入地球内部,从而显著影响岩石圈地幔性质和大尺度气候变化.那些经历了俯冲带深部循环作用的碳酸盐(岩)是记录已消失洋盆的重要载体.华北克拉通北缘汉诺坝玄武岩中的碳酸岩侵入体记录了灰岩再循环进入地幔后熔融形成碳酸岩过程的岩石学和地球化学特征,并且携带了大量碎屑锆石.这些碎屑锆石具有从前寒武纪到显生宙的年龄谱,但前寒武纪年龄峰(包括～2.5Ga、2.1～2.3Ga、1.8～2.0Ga、～1.65Ga、1.3～1.4Ga、～1.1Ga、0.91～0.94Ga、0.74～0.81Ga和0.62～0.63Ga)完全不同于华北克拉通北缘地质体中的锆石年龄谱,而与兴蒙造山带沉积物中碎屑锆石的年龄谱相似.尤其是300～373Ma锆石显著偏正的εHf(t)值(7.7～13.5)明显区别于同时期华北克拉通北部的锆石,而与兴蒙造山带中锆石的正εHf(t)值一致.上述特征表明,汉诺坝碳酸岩侵入体的灰岩源岩来自古亚洲洋,而且灰岩沉积时间不早于300Ma,也就是说古亚洲洋在晚石炭世-早二叠世还未完全闭合.中亚造山带中广泛分布的变质碳酸盐和华北克拉通北缘普遍出现的岩石圈地幔碳酸盐交代作用表明古亚洲洋曾发育了广泛的沉积碳酸盐岩,而且很大一部分可能在俯冲过程中返回了地球内部,并显著影响了华北克拉通北缘岩石圈的组成和物理化学性质(如氧逸度).     

苏皖地区大陆岩石圈地幔的长时性--地幔橄榄岩捕虏体的锇同位素模式年龄

中国(USTC)和法国(CRPG)两个实验室测定了苏皖地区地幔橄榄岩捕虏体全岩的锇同位素组成,结果187Os/188Os=0.119～0.129(USTC,n=25,n为样品数,下同)和0.117～0.131(CRPG,n=17).大部分样品的Os同位素组成(<0.1290)呈亏损特征,Os同位素组成与主量成分之间有线性相关性.用187Os/188Os-Al2O3代用等时线法获得的模式年龄为(2.5±0.1)Ga(USTC)和(1.9±0.1)Ga(CRPG),为晚太古代-早元古代.样品组中最低的187Os/188Os比值为0.119(USTC)和0.117(CRPG),相应的Re亏损模式年龄为1.1Ga(USTC)和1.4Ga(CRPG),为中元古代.锇同位素模式年龄表明苏皖地区新生代玄武岩中包含的地幔橄榄岩捕虏体具有古老的形成年龄(早元古-中元古代),它们是经过显生宙岩石圈地幔减薄作用后的残余地幔的碎片,而不是显生宙"置换作用"中产生的新生地幔.     

赣东北高压变质带中硬玉质岩石及其形成条件和保存条件

位于并受制于扬子古陆和华夏古陆之间的赣东北蛇绿岩-深断裂-高压变质岩在时间、空间和成因演化上密切相关.高压变质岩中尤以硬玉石英钠长片岩、硬柱石硬玉钠长片岩、硬玉钠长片岩和蓝闪片岩最为重要.硬玉质岩石中的硬玉接近纯硬玉(Jd95-99).硬玉因与石英反应形成钠长石并被钠长石包围与石英隔开,以准稳定态得以保存下来,而被钠长石包围的硬柱石则保留由黝帘石 钙长石组成的假象.与硬玉伴生的矿物有硬柱石、蓝闪石、钠长石、石英、黝帘石、钙长石、钠云母、沸石.根据结构可分为4个大的矿物组合世代:(1)Pl-Am-Q,(2)Jd-Lw-Gl-Q,(3)Zo-An-Ah-Q,(4)Ab-Zeo-(-Ser-Ur).它们相应的年代跨度、温压条件分别是:1.0～0.93Ga,250℃,(2～3)×108 Pa;0.93～0.79Ga,300～350℃,(5～12)×10~8Pa;0.79～0.223 Ga,350～400～120℃.(1～5～3)×10~8Pa,在0.223Ga以后<120～50℃,<3×10~8Pa.可得一先近等温增压至45km,再近原径等温降压至5km,后近等压降温的顺时针P-T-t轨迹.     

Science:地核的形成需要更强的氧化条件

2013年1月10日Science发表题为《氧化条件下的地球吸积》(Terrestrial Accretion Under Oxidizing Conditions)的文章。文章指出,美国劳伦斯.利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)研究人员近日发现,地核的形成比之前认为的需要更强的氧化条件。这项新的研究确定各种材料在早期太阳系中的分布和搬运。通过在高压(35万～70万个大气压的压力)和高温(5 120～7 460华氏度)条件下对金刚石砧进行的一系列激光     

Miller Range 05035和LaPaz Icefield 02224月球陨石中锆矿物Pb/Pb离子探针定年:月海玄武岩的成因启示

Mille rRange(MIL) 05035和LaPaz Icefield(LAP)02224是两块非角砾月海玄武岩陨石.本文研究了这两块月球陨石的岩相学和矿物学特征,并用离子探针多接收模式对锆矿物进行原位Pb/Pb定年.岩相学和矿物学特征与前人研究结果一致.MIL 05035中钙锆钍矿Pb/Pb年龄为(3851±8)Ma(2σ),与前人其他方法的结果一致.该年龄指示MIL 05035可能与Asuka 881757是成对陨石,且MIL 05035代表的岩浆作用可能与39亿年前月球表面的强烈撞击事件有关.测试了LAP02224中两颗斜锆石的Pb/Pb年龄,其中一颗较大斜锆石(6μm×20μm)呈现年龄分带现象,从(3109±29)Ma(2σ)到(3547±21)Ma(2σ),远大于该陨石的全岩年龄((3.02±0.03)Ga),另一颗斜锆石年龄为(3005±17)Ma(2σ).该结果说明LAP 02224的结晶年龄至少为～3.55Ga,先前获得的3Ga全岩年龄不是该陨石的结晶年龄,而反映了后期热事件的影响.本文结果显示钙锆钍矿和斜锆石可以获得较全岩更为可靠和精确的年龄,对研究月海玄武岩的成因有着更深远的意义.     

内蒙古白云鄂博矿区元古代非造山岩浆岩及其对成矿的制约

白云鄂博矿区广泛分布着元古代非造山岩浆岩.主要岩性是粗面岩、镁铁钠闪石-长石岩、钾质流纹岩、英安岩、流纹岩、石英斑岩和中长玄武岩,并有大量高钾辉绿岩脉(墙)出露.这些非造山岩浆岩来源于地幔,它们的ε_(Sr)(t)值都较低,ε_(Nd)(t)主要集中在4.52～5.88,钕模式年龄T_(DM)~(Nd)集中在1.54～1.92 Ga.它们的Nd同位素组成和钕模式年龄都与矿石一致,意味着成矿物质来源于这些岩浆岩.这些岩浆岩的锆石U-Pb年龄为1.8 Ga年左右.各种研究结果表明矿床是与非造山岩浆岩有关的热液交代白云鄂博群的产物.     

山西吕梁古元古代袁家村铁矿BIF稀土元素地球化学及其对大氧化事件的指示

华北克拉通是前寒武纪BIF的重要产区,袁家村铁矿位于山西吕梁地区,是国内疑似Superior型BIF的范例。BIF赋存于吕梁群下部袁家村组沉积岩系,前人根据上覆和下伏含火山岩地层的时代,推测袁家村组的形成时代为2.3—2.1Ga,晚于或在大氧化事件（GOE）发生的时间范围（2.4～2.2Ga）内。袁家村铁矿区BIF主要由半自形。它形粒状磁铁矿和石英组成,较少见其他矿物,变质程度较浅,为绿片岩相。低角闪岩相。该BIF的地球化学特征与Superior型BIF类似,经后太古宙平均页岩（PAAS）标准化后,La,Y和Eu元素的正异常显示成矿物质来源主要来自高温热液和海水,缺乏或仅有微量陆源碎屑的混染;稀土元素特征显示出部分Ce的正异常,较小的Y／Ho比值和较大的Ce异常,LREE／HREE（（Pr／Yb）PAAS）比值范围,与古元古代晚期（〈2.0Ga）世界典型铁建造基本一致,说明了吕梁地区2.3～2.1Ga古海洋为氧化还原状态分层的海洋。其原因推测与当时发生的大氧化事件有关,即大氧化事件造成上部氧化水体中Ce和Mn的氧化,在海水中存在Mn的氢氧化物载体,不同的氧化还原状态下这种载体的溶解和形成就会造成BIF特有的稀土元素特征。BIF的沉淀环境可能发生于氧化还原变层及其下部的还原水体中。     

Episodic crustal growth and reworking at the southeastern margin of the North China Craton: evidence from zircon U–Pb and Lu–Hf isotopes of Archean tonalite–trondhjemite–granodiorite gneisses in the Bengbu-Wuhe area

The cratonization history of the North China Craton(NCC) and the nature of tectonothermal events are still highly controversial. Tonalite-trondhjemite-granodiorite(TTG) gneisses, as the dominant lithological assemblages in Archean metamorphic terranes, can provide significant clues to the magmatic and metamorphic evolution of Precambrian crust. This study presents zircon laser-ablation inductively-coupled-plasma mass spectrometry U–Pb ages, trace-element, and in-situ LA-MC-ICPMS zircon Hf isotope data for the TTG gneisses from the Bengbu-Wuhe area on the southeastern margin of the NCC.Cathodoluminescence images and trace elements indicated that magmatic zircons display the characteristics of euhedral-subhedral crystals with oscillatory growth zoning structures, high RREE contents, marked Ce positive anomalies, and Pr–Eu negative anomalies. The metamorphic zircons display the spherical-oval crystals with distinct core-rim structures, high and homogeneous luminescent intensity, lower RREE, Nb, Ta, Hf contents,relative flat REE patterns, weak Ce positive anomalies, and Pr-Eu negative anomalies. The Ti–in–zircon geothermometer data indicate that the crystallization temperature of the TTG gneiss ranged from 754 to 868 ℃. Zircon U–Pb ages indicate that the TTG gneisses formed at 2.79–2.77 Ga and 2.50 Ga and underwent metamorphism at 2.57–2.52 Ga. The Hf isotopic data indicate that the magmatic zircons exhibit high, positive eHf(t) values close to those of the coeval depleted mantle, whereas the metamorphic zircons exhibit negative or nil eHf(t) values. This implies that the TTG gneisses were derived from the partial melting of the ～ 2.9–2.6 Ga juvenile crustal sources mixed with ～ 3.0–2.8 Ga ancient crustal materials.Combined with the regional tectonic evolution, we propose that the metamorphic basement at the southeastern margin of the NCC underwent episodic crustal growth at ～ 2.7 and ～ 2.5 Ga and subsequently underwent crustal reworking or re-melting of the ancient crust during the Neoarchean. The Neoarchean TTG gneisses might have been derived from the partial melting of lower crustal materials related to plate subduction.     

埃迪卡拉纪Shuram碳同位素负偏事件有机碳氧化假说的定量模型评估

埃迪卡拉纪(635~541Ma)记录了地质历史上最大的全球碳循环扰动事件(即"Shuram Excursion"事件,简称SE事件).在约25~50个百万年的时间里,全球海水无机碳同位素组成持续负偏,最大负偏至–12‰.这一碳同位素负偏被认为是当时古海洋中存在的超大型溶解有机碳库被完全氧化或空间差异性氧化的结果,同时也被认为是古海洋微型生物碳泵强烈储碳而形成超大型溶解有机碳库的关键证据.随着研究的深入,这一认识受到了挑战,新假说认为陆源沉积老碳的氧化或古海洋海底释放的富烃流体的氧化同样可以导致这一碳循环扰动事件.为解决这一争论,本文基于碳循环质量平衡原理对上述各种假说进行了数值模拟与评估,结果表明:(1)在给定的埃迪卡拉纪大气氧水平下(≤40%目前大气氧水平),全球规模的陆源有机碳氧化假说和溶解有机碳完全氧化假说受限于氧化剂,大气氧将分别在4Myr和6Myr内消耗殆尽,难以在长时间尺度上形成全球规模的–12‰碳同位素负偏信号;(2)全球范围内的富烃流体氧化假说由于对参加反应的流体烃类的需求量过大也面临挑战;(3)全球海洋溶解有机碳库的空间差异性氧化(部分氧化)假说所要求的DOC库部分氧化(50%)所需的氧化剂和DOC总量都具有可行性.     

脉状金矿床的时空分布、地质特征和成矿流体来源

脉状金矿床(Lode Gold Deposit)在全球广泛分布,是最具经济价值的金矿床类型之一.成矿时代、成矿流体和金的来源一直都是认识脉状金矿床成因的中心议题.全球脉状金矿床的成矿时代主要集中在三个时期,即:新太古代(2.8～2.5Ga)、古元古代(2.1～1.8Ga)和新元古代至今(700Ma至今).基于对脉状金矿床的成矿过程和成矿流体的认识,目前普遍认为其成矿流体来源主要有4种,包括变质流体、与花岗岩体有关的岩浆-热液流体、俯冲流体和幔源熔/流体.文章重点介绍了幔源熔/流体成矿过程的主要特点以及幔源熔/流体的成分特征和金富集机理,并简要介绍了辽东地区与幔源熔/流体有关的脉状金矿床的一些最新研究进展.这些研究表明,含水的交代大陆岩石圈地幔部分熔融产生的幔源熔/流体,可能是华北克拉通一些中生代脉状金矿床(如五龙金矿)成矿流体的主要来源.     

山东招掖金矿带内花岗岩类侵入体锆石SHRIMP研究及其意义

锆石SHRIMP详细研究表明,招掖金矿带内花岗岩类侵入体形成于中生代2个不同的时期:玲珑型和滦家河型花岗岩形成于160～150Ma(晚诛罗世);郭家岭型花岗闪长岩形成于130～126Ma(早白垩世).3种类型岩体中均含有前寒武纪(>650Ma)和早中生代(200～250Ma)2个时代的继承锆石.前者表明这些花岗岩类为壳源成因,同时还指示该区下伏有3.4Ga(中太古代)的硅铝壳存在;后者的大量出现反映该区受该时期1次重要的构造事件——华北、华南地块碰撞事件的影响.SHRIMP结果还指示本区金矿化发生在126～120Ma之间.     

寒武纪早期南华盆地盐度及水文动力学过程重建

尽管对寒武纪早期南华盆地已开展了大量古环境重建研究,但南华盆地在寒武纪早期与广海之间的连通性仍不明确,这阻碍了对该时期海洋氧化还原状态演化及其与寒武纪大爆发关系的深入认识.针对上述问题,本研究分析了来自南华盆地内不同水深的三个下寒武系剖面(陆架边缘相道沱、斜坡-盆地相袁家和渣拉沟)的全岩B/Ga组成——这一新近提出的、可用于地质历史时期水体盐度重建的理想指标,以期对寒武纪第2～3期南华盆地的盐度及水文动力学过程进行重建.结果显示,在寒武纪早期南华盆地内的水体盐度存在一个由浅水向深水逐渐增加的梯度,该梯度在九门冲组/牛蹄塘组/渣拉沟组的黑色页岩沉积阶段尤为显著.我们认为该盐度梯度可能是在一个中等局限盆地内由临近陆块上输入大量淡水和广海输入海水相混合的结果.在约9Myr的研究区间内,三个剖面的水体盐度均显示出逐渐增加的趋势,这可能反映了全球海平面升高或区域构造活动所引起的广海海水输入的增强.推测南华盆地与广海之间连通性的增强可能减弱了盆地内水体的分层性,同时缩小了缺氧环境在深水的发育,这与其他全球因素(如大气氧含量增加)一起导致了南华盆地内氧化海水的扩张,并进一步影响了寒武纪生命大爆发在华...     

内蒙古准格尔煤田煤中镓的分布赋存与富集成因

采集了内蒙古准格尔煤田黑岱沟矿区6煤层剖面样品以及选煤厂的系列样品,并收集该煤田勘探期的大量钻孔资料,运用电离耦合等离子体发射光谱、X射线衍射、带能谱仪的扫描电子显微镜等方法,对煤中镓的分布、赋存、富集成因进行了研究.结果表明:(1)Ga在研究区煤中明显富集,各煤层中Ga的平均含量在18.8～26.0 μg/g之间,但...     

内蒙古白云鄂博矿区元古代非造山岩浆岩及其对成矿的制约

白云鄂博矿区广泛分布着元古代非造山岩浆岩。主要岩性是粗面岩、镁铁钠闪石-长石岩、钾质流纹岩、英安岩、流纹岩、石英斑岩和中长玄武岩,并有大量高钾辉绿岩脉(墙)出露。这些非造山岩浆岩来源于地幔,它们的ε_(Sr)(t)值都较低,ε_(Nd)(t)主要集中在4.52～5.88,钕模式年龄T_(DM)~(Nd)集中在1.54～1.92 Ga。它们的Nd同位素组成和钕模式年龄都与矿石一致,意味着成矿物质来源于这些岩浆岩。这些岩浆岩的锆石U-Pb年龄为1.8 Ga年左右。各种研究结果表明矿床是与非造山岩浆岩有关的热液交代白云鄂博群的产物。     

SHRIMP zircon U-Pb dating of late Paleoproterozoic kondalites in the Daqing Mountains area on the North China Craton

The Daqing Mountains area comprises a typical occurrence of the Khondalite Belt in the Western Block of the North China Craton (NCC). In this area, both early and late Paleoproterozoic metasedimentary rocks have been identified in what was originally called the Upper Wula Mountains "Subgroup". Six metasedimentary rock samples yielded SHRIMP U-Pb zircon ages of 2.56-2.04 Ga for detrital and 1.96-1.83 Ga for metamorphic zircons. Based on these data and previously published results, the following conclusions can be drawn: 1) The source region for the late Paleoproterozoic detrital sedimentary rocks is mainly 2.55 2.4 and 2.2 2.04 Ga in age, consistent with the early Precambrian geological history identified widely in the basement of the NCC. 2) The majority of sedimentary rocks of the khondalite series were deposited between 2.04 and 1.95 Ga, and then in a protracted period (1.96 and 1.83 Ga) underwent a complex history of amphibolite to granulite-facies metamorphism.     

华北克拉通基底构造单元特征及早元古代拼合

华北克拉通基底可分为东部陆块、西部陆块和中部带. 西部陆块是由其南部的鄂尔多斯陆块和北部的阴山陆块沿华北西部孔兹岩带在早元古代(~1.9 Ga)碰撞对接而成. 在~1.85 Ga, 西部陆块与东部陆块沿中部带发生碰撞拼合而形成现今的华北克拉通统一结晶基底.     

青藏高原北缘西昆仑造山带构造演化: 来自锆石SHRIMP及LA-ICP-MS测年的证据

青藏高原北缘西昆仑造山带由北昆仑地体、南昆仑地体、喀喇昆仑-甜水海地体等3个主要的构造单元组成. 报道了北昆仑地体、南昆仑地体内副变质岩、部分岩浆岩锆石SHRIMP及LA-ICP-MS U-Pb测年结果, 并结合野外调查, 得出以下主要结论: (1) 在北昆仑地体出露的前寒武纪副变质岩, 沉积的时代为中元古代中晚期, 在0.9~1.0 Ga和约0.8 Ga发生变质; (2) 北昆仑地体是中元古代晚期—新元古代早期增生到塔里木南缘的造山带, 两期变质作用是塔里木地块在Rodinia汇聚及裂解过程中的构造响应; (3) 在南昆仑地体的西段, 原认为属于古元古代的布伦阔勒群, 实质是由北部中生代角闪岩相变质的火山-沉积岩系及南部的由南向北逆冲推覆到这套火山-沉积岩系之上的角闪岩相副变质岩(孔兹岩)组成. 获得南部的孔兹岩系继承性碎屑锆石的年龄为600~2200 Ma之间, 表明其沉积年龄大约在新元古代晚期—早古生代早期, 并在加里东期和海西-印支期发生变质; (4) 在康西瓦, 获得侵入于孔兹岩眼球状英云闪长岩岩浆结晶年龄为505 Ma, 变质年龄为240 Ma. 结合前人对该区孔兹岩锆石U-Pb定年资料, 表明南昆仑地体是加里东期增生到北昆仑地体南缘的造山带, 并在此基础上叠加了晚古生代—早中生代的岩浆弧.     

东海冲绳海槽西部陆坡甲烷渗漏发育的孔隙水地球化学证据

甲烷渗漏及相伴随的甲烷厌氧氧化活动(AOM)能造成孔隙水中多种地球化学参数的异常.本研究开展了冲绳海槽西部陆坡两个站位孔隙水地球化学研究,研究发现两个孔存在甲烷渗漏及相关的地球化学异常,与背景孔相对比,甲烷渗漏A孔和C孔孔隙水存在随深度增加硫酸盐浓度线性梯度亏损、甲烷浓度显著增加和硫化氢浓度增加、总碱度浓度增加等特征,上述异常高值特征指示了两个研究站位A孔与C孔甲烷厌氧氧化的发育,基于硫酸盐浓度线性梯度亏损,利用硫酸盐浓度外推法识别甲烷-硫酸盐界面(SMI)深度分别为4.9和5.4mbsf,该较浅的SMI分布和线性的硫酸盐浓度亏损指示了下伏地层中较强的甲烷通量和强烈的甲烷厌氧氧化.     

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.     

新疆阿尔泰古生代变质沉积岩的Nd同位素特征及其对地壳演化的制约

系统地研究了阿尔泰地区古生代变质沉积岩和部分花岗岩的Nd同位素特征, 得出如下主要结论: (1) 早古生代碎屑沉积物的εNd(T)值(-3.4 ~-4.9)相对较低, Nd模式年龄较大(TDM = 1.44 ( 1.77 Ga), 反映剥蚀源区主要是中元古的老地壳; 中、 晚古生代沉积建造则显示变化很大而且高得多的εNd(T)值(-6.1 ~ + 6.3)和年轻得多的TDM (0.6 ~ 1.56 Ga), 反映其源区有大量年轻物质加入. (2) 阿尔泰地区早古生代可能是被动陆缘的环境, 而从早泥盆开始则因准噶尔大洋板块的俯冲消减而转化成活动陆缘, 并发育弧后盆地火山-沉积建造. (3) 阿尔泰造山带花岗岩的主体不是由中深变质的围岩(早、 中古生代沉积)重熔而来, 而是来源于更深部地壳, 但围岩可能对花岗岩有一定的混染.