南海南部晚第四纪东亚季风演化的粘土矿物记录

南海南部湄公河口MD01-2393孔晚第四纪190 ka以来粘土矿物和氧同位素的高分辨率分析表明, 主要粘土矿物含量表现出明显的冰期-间冰期旋回变化, 伊利石、绿泥石和高岭石含量在冰期时增高, 而蒙脱石含量在间冰期时增高. 物源分析表明, 这些粘土矿物主要来源于湄公河流域的直接输入, 其中, 伊利石和绿泥石主要来自湄公河上游变质沉积岩的机械侵蚀作用, 高岭石主要来自中游地区沉积物的再侵蚀作用, 而蒙脱石主要由中下游的偏硅酸盐土壤提供. 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)和蒙脱石/高岭石比值可以作为东亚季风演化的矿物学标志, 相对高的比值发生在间冰期, 指示强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流; 相对低的比值对应于冰期, 指示强盛的冬季风和减弱的夏季风. 东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系, 表明东亚季风演化的天文驱动机制.     

大别山东缘片麻状变质花岗岩的锆石U-Pb 年代学与地球化学: 对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示

在大别山超高压变质带的东缘, 广泛出露原岩为新元古代岩浆活动产物的片麻状变质花岗岩. 对区内5个典型岩体(黄镇、大坝、石马、双河和三祖寺)进行了详细的年代学和地球化学研究, 旨在确定这些岩石的原岩属性, 并探讨它们对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示. 这些岩石的组成矿物主要为石英、钠长石(更长石)、钾长石和少量角闪石、黑云母等, 部分岩体还发育霓石或霓辉石等碱性铁镁矿物, 由于经历超高压变质作用, 岩石中还常见多硅白云母、绿帘石及少量蓝晶石、石榴石等变质成因矿物. 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明, 区内片麻状变质花岗岩的原岩形成于新元古中期(770~780 Ma), 于早中生代时经历超高压变质作用, 并在215 Ma左右遭受高压榴辉岩相重结晶的改造. 地球化学上, 它们均具有高硅(SiO₂%=70.23%~77.23%)、准铝-弱过铝(ASI=0.90~1.05)的特征, 但不同岩体的地球化学组成仍存在差别, 与三祖寺岩体相比, 黄镇、大坝、石马和双河地区的片麻状变质花岗岩全碱含量(ALK=7.76%~9.45%)、铁镁比值[FeO^*/(FeO^*+MgO)=0.82~0.96]、高场强元素和Ga的含量均偏高, 10⁴×Ga/Al平均值高达3.07, 结合岩石中常含霓辉石, 以及锆石饱和温度较高(=816~918℃)等特点, 表明它们的原岩应为过碱性A型花岗岩. 三祖寺片麻状变质花岗岩的铁镁矿物主要为黑云母和由角闪石变质形成的绿帘石, 化学成分上富钙贫钾, K₂O/Na₂O=0.42~0.54, 其原岩应归属钙碱性花岗岩类(I型). 这些片麻状变质花岗岩同时具有“弧”和“裂谷”双重岩浆活动的地球化学印记, 其原岩为先前俯冲形成的弧来源地壳物质于伸展引张环境再造的产物, 指示扬子北东缘在新元古中期应处于被动裂谷的初始阶段, 而不应为地幔柱上涌引发的主动裂谷环境.     

华北克拉通北缘姚家庄过钾质超镁铁岩-正长岩杂岩体的锆石U-Pb年代学、岩石学和地球化学特征

姚家庄超镁铁岩-正长岩杂岩体是华北克拉通北缘晚三叠世碱性岩带的代表性岩体之一.本文通过对该岩体细致的年代学、岩石学、矿物学和地球化学研究,对岩浆体系性质、岩石成因和地幔源区性质等进行了探讨,这对该碱性岩浆岩带的起源和构造背景提供了新的限制.岩体由堆晶超镁铁岩、辉石正长岩和伟晶正长岩三大类岩石组成.其中正长岩的锆石U-Pb年龄为209Ma.透辉石-普通辉石、黑云母和透长石-正长石是主要组成矿物,其次为磷灰石和磁铁矿.岩体富集LILE和LREE,亏损HFSE和HREE,初始87Sr/86Sr=0.7057～0.7061,εNd(t)=?9.4～?11.4.矿物学和地球化学数据表明姚家庄杂岩体的母岩浆为SiO2不饱和的过钾质碱性岩,富CaO,富P2O5,H2O和CO2等流体,高氧逸度,高温;源区为富含金云母-单斜辉石的富集岩石圈地幔,位于石榴石稳定区(>80km);此性质的地幔曾经历来自蚀变俯冲板片熔/流体的交代作用.岩浆在侵位过程中受到了少量古老TTG片麻岩的混染.姚家庄杂岩体的发育,指示晚三叠世时,华北克拉通北缘已进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

华南早古生代花岗岩的地球化学、年代学及其成因研究——以赣中南为例

在大量野外地质调查和前人资料分析的基础上,选择赣中南四个有代表性的早古生代花岗质岩进行了重点解剖,内容包括岩相学特征、锆石U-Pb定年、原位Hf同位素成分测试、岩石地球化学特征等.野外观察表明,岩体和围岩成分呈渐变关系,两者的片理产状基本一致,岩体边缘可见不规则状砂质板岩残留体,残留体中的片理产状也与岩体和围岩的相近,具有原地花岗岩化的成因特征.显微镜下观测显示,岩体中石英含量高,含有白云母、矽线石等富铝矿物,应属S型花岗岩类;长石和石英矿物被强烈压扁拉长,呈线状定向排列,反映岩体曾经受到过强烈的挤压剪切作用.四个花岗岩体的主量元素成分显示,A/CNK值在1.03~1.37之间（13组平均值为1.16）,属于强过铝质花岗岩;硅-碱图解表明,它们都属于偏碱性花岗岩,源岩主要由砂屑质岩石组成.四个岩体均富集Rb,Th和U,亏损Ba,Sr,Nb和Ti,属于低Ba-Sr花岗岩范畴,它们的微量元素蛛网曲线接近重合,反映同源成因特征.其稀土总量较高,轻稀土富集,铕负异常明显,具有陆壳物质部分熔融的特征.锆石U-Pb定年结果表明,赣中南四个花岗岩体的结晶年龄基本一致：（436.1±5.7）Ma（贵溪塘湾,N=22）,（440.6±4）Ma（宜黄界口,N=32）,（435.9±6.2）Ma（黎川,N=21）,（441.9±3.1）Ma（金溪,N=27）,相当于志留纪兰多维列世.另有少量捕获锆石,测年值700Ma左右,推测是其基底岩石记录到的华南古陆块裂解信息.锆石Th/U比值大,在0.52~1.54之间,平均值为1.08,具有岩浆结晶锆石的特征.锆石原位Hf同位素成分数据表明,赣中南志留纪花岗岩的εHf（t）值呈现明显负值,表明研究区花岗岩浆基本上来自地壳的部分熔融,没有受到幔源岩浆成分的影响.诸多证据表明,赣中南在早古生代曾经发生过陆块聚合作用.强烈的挤压使地壳缩短变厚,因地温增高以及高产热元素在加厚带的浓聚,遂使地壳逐渐软化并部分熔融,形成铝过饱和花岗岩浆;然后,在后造山伸展-减压背景下上升侵位,形成花岗岩体.     

华北克拉通北缘包头东正长岩的成因:来自岩石矿物学和地球化学的证据

包头东正长岩位于内蒙古包头市东,阴山南麓,是华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带最西端的岩体.本文对此岩体进行了锆石U-Pb年代学、矿物化学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素的研究,讨论了其成因及源区地幔性质.岩体由霞石辉石正长岩和碱性长石正长岩组成,锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为(214.7±1.1)Ma,为晚三叠世岩浆活动的产物.单斜辉石(从核部到边部,成分由透辉石向霓石-普通辉石演化),黑云母,正长石和霞石是岩体主要组成矿物.岩体稀土总量较高,稀土配分模式为右倾,无明显铕异常;相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr和Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta和Ti);具有富集的Sr-Nd同位素组成,初始~(87)Sr/~(86)Sr为0.7061~0.7067,εNd(t)值为–9.0~–11.2.矿物学和地球化学数据揭示包头东正长岩属于硅不饱和钾质-超钾质碱性岩岩浆系列,高CaO、Fe_2O_3、K_2O、Na_2O含量,低SiO_2含量,富水,高温,高氧逸度;岩体起源于位于石榴石稳定区富含金云母的古老,富集岩石圈地幔.包括包头东正长岩在内的华北克拉通北缘三叠纪钾质碱性岩带的发育,揭示华北克拉通北缘下覆岩石圈地幔受到了来自古亚洲洋俯冲板片(及上覆沉积物)流体/熔体的交代改造;晚三叠世,华北克拉通北缘已经进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

大别-苏鲁造山带橄榄岩:进展和问题

大别-苏鲁造山带橄榄岩原岩属性可分为壳源和幔源橄榄岩,它们在矿物结构、变质演化以及全岩和单矿物化学成分上存在一系列差别.幔源橄榄岩来自于俯冲板块之上的古老华北克拉通岩石圈地幔,记录了俯冲板块与地幔楔之间相互作用的信息.石榴橄榄岩峰期条件下都显示石榴石和尖晶石共存,石榴石和尖晶石的稳定性和成分都受全岩富化程度控制,尖晶石成分不能用来判别部分熔融程度.难熔幔源纯橄岩中普遍发育低Mg高Ca橄榄石取代早期斜方辉石结构,指示硅不饱和熔体-橄榄岩反应过程,它可能是导致纯橄岩Re-Os同位素年龄偏年轻的原因之一.幔源橄榄岩/辉石岩中的金红石、钛斜粒硅镁石和锆石是俯冲地壳熔/流体迁移高场强元素进入地幔楔的直接矿物学证据,只有通过精细的原位元素和同位素工作,才能准确限定交代介质来源、时间和交代过程.大陆俯冲带地幔楔氧逸度变化范围宽泛(FMQ=5.50~1.75),并随深度增加而减小,但其氧逸度计算结果受矿物组合、温压条件以及折返过程中的脱氢-氧化作用等因素影响.本文对橄榄岩-辉石岩复杂体系相关系、大陆俯冲之前的地幔过程、地壳交代对地幔楔元素-同位素-氧逸度以及物理性质的改造等重要研究方向提出了建议.     

基于梯度扩散薄膜技术(DGT)的氨基生物炭覆盖沉积物水界面铜、铅释放研究

湖泊沉积物的重金属污染防治一直是环境领域的热点问题.本研究采用氨基生物炭作为覆盖材料,利用梯度扩散薄膜技术(DGT),研究了上覆水不同pH及水流扰动条件下Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)在沉积物水界面间的原位释放特征,以及氨基生物炭对湖泊沉积物重金属污染的原位修复效果.研究结果表明,在0 r/min或100 r/min水动力条件下,可移动态重金属离子有不断由沉积物向其他介质扩散的趋势,1.81 kg/m 2的氨基生物炭覆盖强度可降低Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)释放通量达89%以上,有效减小了水环境中重金属的潜在生态风险.在pH=5的酸性及pH=9的碱性水环境中原位修复效果较差,水体中大量的H+或络合物均会削弱氨基生物炭对重金属离子的吸附,当上覆水在pH=7的中性条件时原位修复效果最佳.100 r/min水流扰动下的上覆水Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)含量在释放平衡时较0 r/min条件下高出0.036~0.096μg/mL,说明高强度的水流扰动易造成覆盖材料的扬起和浮动,导致覆盖材料与重金属发生解吸.     

砂岩中碳酸盐胶结物成岩流体演化和水岩作用模式——以川西孝泉-丰谷地区上三叠统须四段致密砂岩为例

碳酸盐胶结物是川西坳陷孝泉-丰谷地区须四段第一重要的胶结物类型.通过碳酸盐胶结物岩石学、矿物学、碳氧同位素以及包裹体均一温度等的系统分析,讨论了研究区须四段致密砂岩中不同类型碳酸盐胶结物的沉淀机制、孔隙流体演化以及分布规律.连晶方解石胶结物具有相对较重的碳、氧同位素(δ13C=2.14‰,δ18O=-5.77‰),沉淀时间早,是在常温常压条件下,直接从过饱和碱性湖水介质中析出的产物.沉淀时流体的氧同位素较轻,主要表现为大气水-海水混合流体的特征(δ18O=-3‰),说明研究区须四段沉积时期的沉淀流体同时受到了大气水和海水的影响;次生孔隙中充填的方解石胶结物具有相对较轻的碳、氧同位素(δ13C=-2.36‰,δ18O=-15.68‰),沉淀时间晚,主要沉淀于中、晚侏罗沉积期的埋藏作用阶段,反映了有机质参与的长石溶蚀过程是该类碳酸盐胶结物沉淀的重要物质来源,粘土矿物转化过程中释放的Ca2+,Fe3+和Mg2+离子也是其重要的物质来源之一.由于埋藏过程中,水岩相互作用的影响,沉淀时流体的氧同位素出现了较明显增大(增重3‰左右);钙屑砂岩中的白云石胶结物沉淀于中侏罗沉积期的埋藏作用阶段,与碳酸盐岩屑具有类似的较重的碳氧同位素特征(δ13C=1.93‰,δ18O=-6.11‰),说明了两者在来源上的一致性,沉淀时流体氧同位素显著偏重(δ18O=2.2‰左右).不同胶结物沉淀时流体氧同位素的差异体现了不同水岩相互作用体系或是不同水岩相互作用强度的影响.这是含较多刚性颗粒的砂岩具有相对偏负的碳同位素(岩屑石英砂岩)、沉淀流体具有相对偏重氧同位素(钙屑砂岩)的主要原因.