东天山觉罗塔格构造带晚三叠世镁安山岩的厘定及其构造意义

新疆东天山地区印支期岩浆活动的岩石成因、源区性质及相关动力学背景一直是区域地质问题争论的焦点。对东天山构造带阿奇山安山岩开展岩石学、地球化学及锆石U-Pb-Hf系统研究,结果表明安山岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶矿物主要为单斜辉石和斜长石,基质以针状斜长石微晶为主。锆石U-Pb定年结果表明镁安山岩喷发于235 Ma(晚三叠世),并含有石炭纪年龄的继承锆石。锆石Hf同位素分析显示岩浆期锆石具有低的ε_Hf(t)值(-31.7~-7.6)和古老的亏损地幔模式年龄(T_DM=2.2~0.7 Ga)。岩石地球化学特征显示样品为高MgO含量(3.7%~4.7%)和K₂O/Na₂O比值(0.6~1.1)及低TFeO/MgO比值(1.6~1.8)的高钾钙碱性镁安山岩。岩石地球化学特征结合区域构造-岩浆-成矿作用揭示阿奇山镁安山岩为板内伸展背景下含金云母的富集岩石圈地幔在较浅深度(<80 km)部分熔融的产物,且母岩浆混有古老地壳物质。晚三叠世阿奇山镁安山岩的厘定反映了该时期东天山地区处于岩石圈伸展-减薄阶段。     

鲁西郯城蛇纹岩微量元素和锆石U-Pb年代学:对华北陆块东部岩石圈地幔改造的启示

对鲁西郯城蛇纹岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和全岩微量元素研究。结果为:蛇纹岩中44颗锆石的年龄值可以分为5组,其中岩浆锆石的年龄为古元古代—新太古代(1 815～2 518 Ma)、新元古代(711 Ma、719 Ma)、早白垩世(106～122 Ma)和晚白垩世(78～92 Ma),而变质锆石形成于晚三叠世(225～231 Ma)。郯城蛇纹岩轻重稀土元素分馏不明显,相对富集大离子亲石元素(Ba、Th、U),相对亏损高场强元素(Nb、Zr、Hf),整体上与华北陆块代表古老岩石圈地幔残留的橄榄岩类包体地球化学特征相类似。蛇纹岩的原岩为纯橄岩,是华北陆块东部古老岩石圈地幔的残留。古元古代—新太古代岩浆锆石的存在,代表拆沉的华北陆块基底物质对岩石圈地幔的改造;新元古代岩浆锆石和晚三叠世变质锆石的发育,表明蛇纹岩的原岩受到了由超高压变质作用的俯冲-断离扬子陆壳物质熔融产生的熔体改造;早白垩世和晚白垩世岩浆锆石年龄的出现,与华北陆块东部该时期发育的岩浆作用时间相一致。华北陆块东部岩石圈地幔受到多阶段、不同性质熔体的改造,改造的峰期发生在早白垩世,与华北陆块东部岩石圈发生大规模减薄的峰期时间一致。     

天津蓟县孙各庄碱性杂岩体年代学和岩石地球化学特征

通过对天津蓟县孙各庄碱性杂岩体开展系统的主量、稀土和微量元素岩石地球化学研究和高精度的锆石SHRIMP U-Pb测年研究,厘定岩体的形成时代,全面认识该区碱性岩浆活动的性质、物质来源和构造背景,并探讨其重要的地质意义。研究表明:孙各庄碱性杂岩体中正长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为(225.6±1.1)Ma,形成于晚三叠世,为印支期碱性岩浆活动的产物。岩体主要岩石类型为碱性正长岩和正长辉石岩:前者高Al,富碱,贫Ca、Mg和Fe,为铝过饱和岩石;后者富碱,高Ca、Mg、Fe;均属于碱性-强碱性岩石,且相对富K。稀土元素总量高,轻、重稀土元素分馏明显,具极微弱的负Eu异常。微量元素富集大离子亲石元素Sr、Ba和轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm,相对亏损高场强元素Nb、Ta、Hf和Th,正长辉石岩富集过渡族元素Cr、Ni和Co。由此表明:孙各庄碱性杂岩体形成于由挤压向伸展转变的引张型后碰撞构造环境,其岩浆物质来源与富集地幔相关,进而推测华北克拉通北缘早中生代岩石圈地幔具富集性。综合对比研究结果显示,华北克拉通北缘早中生代碱性岩浆活动的时间为238～220Ma。华北克拉通早中生代大规模的碱性岩浆活动可能与华北克拉通的破坏特别是岩石圈减薄具有相同的深部地球动力学背景。可以认为:华北克拉通北缘印支期碱性岩体的侵位时代238～220Ma可能代表华北克拉通岩石圈伸展减薄的起始时间,而且,岩石圈伸展减薄是从华北克拉通北缘西部开始的。     

华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束

大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根.     

中亚造山带东段晚三叠世伸展构造及岩浆事件:来自~(40)Ar/~(39)Ar和锆石U-Pb同位素年代学的制约

通过对中亚造山带东段南缘发育的解放营子韧性剪切带的构造学研究,揭示出该地区岩石圈减薄后发生了一期强烈的伸展变形事件。野外观测和岩相学分析显示该韧性剪切带呈北东-南西走向,变形带内发育有大量的A型褶皱,矿物和砾石拉伸线理以及同构造花岗质岩墙。S-C组构、σ型角闪石残斑、压力影构造、斜长石书斜构造以及云母鱼等显微构造,指示该韧性剪切带为右旋剪切。多晶石英的波状消光、晶粒边界迁移重结晶、多晶石英条带等显微变形组构表现出中温(300～500℃)的变形条件。动态重结晶颗粒的粒径统计分析和岩石有限应变分析显示该韧性剪切带形成于一个地壳中等层次的伸展变形环境。剪切带内同构造白云母40Ar/39Ar阶段加热同位素年代学分析以及同构造花岗岩的锆石U-Pb同位素年代学测试显示,该韧性剪切带的伸展变形时代为晚三叠世(219～227Ma)。该期伸展变形事件在华北板块北缘和中亚造山带形成了低硅型和高硅型两种花岗质岩浆的侵入。其中中亚造山带内发育的低硅型岩石的岩浆源区为亏损型地幔岩石圈,并进一步演化出高硅型岩石;而华北板块北缘发育的低硅型岩浆起源于富集型岩石圈地幔,同时混入了亏损的软流圈地幔组分。     

桂东大瑶山地区加里东期基性岩的发现及地质意义

思泰岩体位于扬子地块与华夏地块拼合带的西南段,对剖析华南区域构造演化具有重要的地质意义。思泰岩体主要由辉长岩、辉长闪长岩组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析表明,辉长岩的侵位结晶时限为(445±1)Ma,属于加里东期岩浆活动产物。岩石具有高钾钙碱性特征;其铝饱和指数为0.95~1.99,属准铝质-过铝质岩石;岩石具有中等偏高的Mg#值(0.43~0.51)。锆石的εHf(t)值主要集中在0.39~5.84之间,其一阶段模式年龄为1 181~855 Ma,暗示其源区主要为中-新元古代岩石圈地幔。综合地球化学、锆石Hf同位素组成特征及区域地质资料,认为思泰岩体是在陆内碰撞造山期后伴随岩石圈局部伸展-减薄,软流圈高温地幔物质上涌,从而导致中-新元古代岩石圈地幔物质的部分熔融,随后岩浆发生上升侵位固结成岩,在上升侵位的过程中受到少量的地壳物质的混染而形成。     

中国东部岩石圈减薄研究中的几个问题

中国东部岩石圈减薄是近 10年来国内外研究的热门课题 ,但关于岩石圈减薄的具体时间、机制及其构造控制因素 ,多有争论。根据目前的研究资料 ,文中对上述问题进行了全面的讨论。初步认为该岩石圈减薄发生在晚中生代 ,且在 12 0～ 130Ma的早白垩世达到高潮。综合分析认为 ,岩石圈的减薄与东侧太平洋板块的俯冲有关 ,即大洋板块的俯冲作用导致岩石圈加厚 ,进而发生岩石圈拆沉。Os同位素资料显示 ,由地幔橄榄岩包体所反映的新生代岩石圈地幔具有年轻性质 ,与古生代时的岩石圈地幔截然不同。因此笔者认为 ,中国东部现今的岩石圈地幔并不是减薄后的残留 ,它表明中生代时 ,岩石圈地幔和部分下地壳一起通过拆沉作用而沉入软流圈地幔 ,由此而导致软流圈地幔与地壳的直接接触。幔源岩浆的底侵及软流圈对地壳的直接加热作用 ,使上覆地壳发生大规模的岩浆和成矿作用 ,并导致中国东部中生代时期伸展构造的广泛发育。     

冀北小张家口超基性岩体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

采用离子探针(SHRIMPⅡ)测得小张家口基性-超基性岩体中的锆石主要有220±5Ma和491±7Ma两组年龄,以及一个很老的继承锆石年龄2453Ma。年龄为220±5Ma的一组锆石(A组)具有典型的岩浆型振荡环带,这组年龄应代表该岩体的侵位年龄。A组锆石的~(176)H/~(177)Hf比值从0.282557到0.282690,ε_(Hf)(220Ma)=-2.9～ 1.66。年龄为491±7Ma的一组锆石(B组)具有变质成因的蝴蝶结构(Butterfly structure)和熔蚀边,属于继承锆石。B组锆石的~(176)Hf/~(177)Hf比值从0.282239到0.282483,ε_(Hf)(491Ma)=-8.6～0.06。~(207)Pb/~(206)Pb年龄为2453Ma的锆石应该是岩浆侵位时从华北克拉通古元古代基底中捕获的锆石。A组锆石的Hf同位素数据表明,220Ma左右由于华北北缘岩石圈伸展,导致软流圈地幔上涌,亏损的软流圈地幔流/熔体与富集的岩石圈地幔相互作用并混合,这种混合地幔源区发生部分熔融而形成小张家口基性-超基性岩体。B组锆石可能是小张家口岩体在岩浆侵位过程中捕获的来源于富集地幔或大陆下地壳的锆石。     

甘肃柳园地区晚三叠世辉绿岩脉年代学和地球化学研究及其对北山造山带早中生代构造演化的指示

位于中亚造山带中段南缘的北山地区不仅是我国北方重要的三叠纪多金属成矿带,也是诠释中亚造山带南缘早中生代构造演化的关键区域。甘肃柳园地区位于北山南带,区内缺失三叠纪沉积记录,花岗质复式岩体和中酸性岩脉十分发育基性岩脉也有分布从而为探究北山早中生代构造演化提供了重要条件。基于此,本文对甘肃柳园地区晚三叠世辉绿岩脉开展了系统的锆石U-Pb-Hf同位素和全岩主量、微量元素分析。LA-ICPMS锆石U-Pb分析显示,辉绿岩形成于227.5±1.4Ma,年代为晚三叠世。全岩地球化学分析显示,辉绿岩具有高Mg~#(65～70)、较高Ni含量(110×10~(-6)～157×10~(-6))、轻重稀土分馏不明显((La/Y) N为1.42～1.94)、无或弱Eu正异常、强烈亏损Nb、Ta和Zr、Hf弱富集的特征。较高的(Th/Nb) N( 1)和较低的Nb/La (1)比值稳定的La/Nb和Th/Nb比值说明其岩浆侵位过程中壳源物质的混染不强;而较高的Th/Yb比值,较低的Th/U和La/Nb比值说明源区存在一定俯冲物质的参与;此外,较低的Nb/Yb、Th/U,明显的Nb和Ta负异常平坦的HREE配分形式排除了来自OIB类似岩浆源区的可能;而较低的Nb/Yb比值及较高的ε_(Hf)(t)值(平均值为1.08)说明镁铁质岩浆主要来自亏损的软流圈地幔。因此,该辉绿岩更可能源于受俯冲作用改造的亏损软流圈地幔的部分熔融,此幔源熔体在上升过程中与大陆岩石圈发生相互作用导致少量壳源物质的混染。结合区内二叠纪基性-超基性岩脉的地球化学特征本文认为辉绿岩岩浆源区受到先前俯冲物质的混染辉绿岩形成于晚三叠世软流圈上隆的岩石圈伸展构造背景。在系统分析前人关于柳园地区早二叠至晚三叠世中酸性和基性-超基性侵入岩锆石Hf同位素数据后,本文发现:自～280Ma至～220Ma北山南部中-酸性侵入岩锆石ε_(Hf)(t)值具有先降后升的变化趋势而同期基性-超基性岩锆石ε_(Hf)(t)值主要呈逐渐降低走势。结合前人关于二叠纪至三叠纪区域构造变形、盆地沉积物源、岩浆演化和成矿作用等研究,本文认为Hf同位素的上述变化与北山南部构造演化有关指示该区的碰撞造山可能持续到早-中三叠世,并在晚三叠世进入造山后伸展环境。该认识进一步完善了北山地区自晚古生代至早中生代的构造演化过程。     

华北克拉通东部中生代岩石圈减薄的过程与机制:中生代火成岩和深源捕虏体证据

基于最新的同位素年代学资料 ,华北克拉通东部中生代的岩浆作用可划分成四个阶段 ,即晚三叠世 ( 2 0 5～ 2 2 5Ma)碱性岩浆作用 ;中晚侏罗世 ( 1 5 5～ 1 6 0Ma)花岗质岩浆作用 ;早白垩世 ( 1 1 2～ 1 32Ma)双峰式岩浆作用和晚白垩世 ( 92～ 73Ma)碱性玄武质岩浆作用。徐淮地区中生代侵入岩中榴辉岩捕虏体的发现及其地质年代学资料 ( 2 1 9Ma)表明 ,华北克拉通东部中生代早期曾发生过一次重要的陆壳加厚过程。俯冲板片的断离以及高压—超高压变质岩的快速折返和晚三叠世 ( 2 0 5～ 2 2 5Ma)的碱性岩浆作用的存在均暗示 ,华北克拉通中生代岩石圈减薄已经开始。拆沉作用则是引起中生代早期岩石圈减薄的主要机制。中、晚侏罗世 ( 1 5 5～ 1 6 0Ma)花岗质岩浆作用形成于造山期后的伸展环境 ,代表了中生代岩石圈减薄的继续和发展。早白垩世 ( 1 1 2～ 1 32Ma)双峰式岩浆作用表明中生代岩石圈减薄达到了峰期。而幔源纯橄岩捕虏体中富硅质熔体的交代作用和玄武岩的高87Sr/ 86Sr值、低ε(Nd ,t)值特征表明 ,软流圈对岩石圈底部的化学侵蚀可能是导致该阶段岩石圈减薄的主导机制。晚白垩世 ( 92～ 73Ma)碱性玄武质岩浆作用和“海洋型”地幔捕虏体的存在代表了等温面的下降和岩石圈地幔的增生     

河北省宽城县孤山子超基性岩体锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征

华北克拉通北缘在早石炭世晚期—中二叠世出露大量中酸性侵入岩体,但基性-超基性岩体出露较少,因而缺乏对该时期地幔性质的认识。笔者对位于内蒙古地轴以南百余千米的孤山子超基性岩体开展锆石U-Pb定年、微量元素、Lu-Hf同位素组成测试分析。结果显示,孤山子超基性岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为296.9±2.6 Ma,为早二叠世的岩浆活动产物。锆石(样号:GSZ-B3)微量元素含量低,具有强Ce正异常和弱Eu负异常特征以及较低的εHf(t)=-1.9~-7.5(n=17),表明其源区主要为富集的岩石圈地幔。锆石tDM、tCDM远大于其U-Pb年龄,表明岩石圈地幔形成过程中有再造古老地壳加入。对比内蒙古地轴上的同时代波罗诺岩体含角闪辉长岩(297±1 Ma)的锆石εHf(t)(-17.0~-14.1),孤山子超基性岩体的锆石εHf(t)明显偏大,表明孤山子超基性岩体的源区富集程度相对较小。此外,孤山子超基性岩体还有2个锆石测点εHf(t)分别为3.2、4.0,指示母岩浆中有少量亏损幔源物质加入,这暗示了华北克拉通北缘局部地区,在晚古生代已有岩石圈拉张减薄的趋势。     

太行山重力梯度带的形成与华北岩石圈减薄的时空差异性有关

通过对比华北太行山重力梯度带两侧新生代玄武岩及其中幔源包体的成分, 发现: (1)华北东、西部新生代玄武岩具有相反的演化趋势, 说明新生代以来西部岩石圈逐渐减薄, 而东部岩石圈逐渐加厚; (2)西部岩石圈地幔组成相对复杂, 年龄多为晚太古代-元古代; 而东部岩石圈地幔组成相对单一, 年龄多为现代值, 少数为元古代; (3)西部壳幔过渡带较厚而东部较薄, 反映两地不同的岩浆底侵作用程度.华北岩石圈组成的空间不均一性可能与岩石圈减薄过程的时空差异有关. 岩相古地理分析说明太行山重力梯度带的雏形形成于早白垩世, 与华北中生代岩浆活动的高峰相吻合.由于岩浆作用与岩石圈减薄作用密切相关, 因此认为华北岩石圈减薄的时空不均一性是形成太行山重力梯度带的重要机制.      

桂东南古罗和王姜冲钾玄质辉长岩的成因:地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素特征制约

古罗和王姜冲岩体产于扬子地块与华夏地块拼合带的西南段,对剖析华南区域构造演化过程具有重要的地质意义。古罗和王姜冲岩体主要由辉长岩及少量的闪长岩组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析表明,古罗和王姜冲辉长岩的侵位结晶时限分别为(163±1) Ma和(158±1) Ma,属于燕山期岩浆活动的产物。岩石无Nb、Ta负异常,具有板内钾玄岩系列特征,锆石的ε_Hf(t)值主要集中在0.7~8.3之间,其二阶段Hf模式年龄($T_{DM_{2}}$)为672~1 168 Ma,暗示其源区主要为新元古代—中元古代岩石圈地幔。综合地球化学、锆石Hf同位素组成特征及区域地质资料,认为古罗和王姜冲岩体是在板内伸展-减薄环境主要由亏损的软流圈地幔和富集的岩石圈地幔岩浆混合形成,且在上升过程中受到壳源组分混染。     

东昆仑古特提斯后碰撞阶段伸展作用:来自晚三叠世岩浆岩的证据

通过对东昆仑造山带晚三叠世岩浆岩的岩石类型、形成时代、岩石地球化学和同位素地球化学资料综合分析,对岩浆岩的岩石组合、分布特征和岩石成因进行研究,探讨东昆仑造山带晚三叠世构造演化的地球动力学背景。东昆仑造山带晚三叠世是古特提斯演化过程中重要的构造转换期,岩浆岩岩石类型多样,主要包括辉长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩,并且广泛出露具埃达克质特征的岩浆岩和A型花岗岩。晚三叠世岩浆岩的出露规模与俯冲阶段相比,规模较小,一般以小岩体、岩株和岩脉侵入于早期岩体和地层中。东昆仑晚三叠世岩浆岩主体为准铝-弱过铝质高钾钙碱性-钾玄岩系列,轻重稀土元素具有一定分异,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,岩石类型不同时分异程度、富集和亏损程度有一定差异。大部分晚三叠世花岗质岩浆岩的同位素特征与晚二叠世-三叠纪镁铁质岩浆岩近似,部分具有更高的εNd(t)和εHf(t)值。镁铁质岩浆岩、普通花岗岩、埃达克质岩浆岩在东昆仑各个构造带皆有分布,A型花岗岩主要分布在祁漫塔格构造带(东昆北)的阿牙克库木湖-香日德断裂附近。东昆仑晚三叠世镁铁质岩浆岩具有弧岩浆岩特征,为俯冲流体交代的地幔楔部分熔融产物。普通花岗岩和埃达克质岩浆岩多为新生下地壳部分熔融产物,少量埃达克质岩浆岩由于与地幔的交代作用,具有幔源特征。A型花岗岩为残留下地壳部分熔融的产物。部分普通花岗岩、埃达克质岩浆岩和A型花岗岩由于岩浆混合作用,具幔源特征。构造环境研究表明,东昆仑在晚三叠世进入古特提斯演化的后碰撞阶段。巴颜喀拉地块同东昆仑地块的持续碰撞导致地壳加厚,密度增大,使岩石圈重力不稳定发生拆沉作用,引发岩石圈地幔减压熔融,产生大量的镁铁质岩浆岩;镁铁质岩浆底侵不同类型地壳熔融及拆沉地壳部分熔融而形成的岩浆交代地幔,以及岩浆混合和岩浆后期演化,形成了东昆仑造山带晚三叠世丰富多样的岩浆岩。     

关于华北克拉通燕山期岩石圈减薄的机制与过程的讨论:是拆沉,还是热侵蚀和化学交代?

关于华北克拉通燕山期岩石圈减薄作用,主要有两种模型:(1)岩石圈拆沉;(2)热侵蚀和/或化学交代。文中主要从岩浆活动与构造变形两个途径,通过(1)燕山带造山幕和结构要素组合以及造山过程的p-T-t轨迹;(2)收缩构造变形、火成岩构造组合和下地壳岩石捕虏体3个独立证据提出陆壳的构造加厚;(3)火成岩成因的壳幔相互作用模型和热模拟等,试图讨论华北地区克拉通有浮力的岩石圈如何转变为密度大的岩石圈,随之发生拆沉作用,而不是热侵蚀或化学交代机制使岩石圈地幔改造为EMI印记实现的减薄作用。大量对流的软流圈物质注入克拉通是诱发陆壳发生局部熔融所必需的条件。底侵玄武质岩浆的加热并弱化先前的冷和强的克拉通地壳,创造一个流变学条件,以使收缩构造变形和陆壳加厚成为可能。陆壳最下部和岩石圈地幔中形成的大量玄武质岩石,在构造加厚作用下,相转变为榴辉岩,致使原先有浮力的岩石圈转变为密度大的岩石圈,随之发生拆沉作用。     

辽北法库韧性剪切带变形及其区域构造意义

晚古生代—早中生代古亚洲洋板块俯冲华北板块在辽北法库地区形成大型产状近水平的韧性剪切带。剪切带发展伴随着多期幔源及壳源的岩浆侵入,侵入岩在韧性剪切作用下发生韧性变形,记录了韧性剪切带变形历史。详细的野外地质调查结合岩石的宏观变形、显微构造及石英c轴组构特征分析,揭示了法库韧性剪切带内五龙山杂岩、高丽沟杂岩、早期十间房超单元变形处于上盘向北的剪切作用之下,晚期十间房超单元岩石变形指示构造运动转变为上盘向南剪切。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果显示高丽沟杂岩变形时间为264.7±3.6 Ma(MSWD=1.3),早期十间房超单变形时间为253.9±4.3 Ma(MSWD=3.3),晚期十间房超单元244.0±3.0 Ma(MSWD=1.9)。岩石地球化学特征表明早期十间房超单元及小房申岩体中部分岩石来源于部分熔融的岩石圈地幔。结合前人研究成果,我们认为华北板块北缘东段(辽北地区)晚二叠世(264.7~253.9 Ma)处于古亚洲洋板块俯冲华北板块作用之下;晚二叠世至早三叠世(253.9~244.0 Ma)构造体制转变为碰撞后伸展且逐渐停止,244.0±3.0 Ma碰撞后伸展逐渐结束;构造体制转变并逐渐结束的过程是壳幔共同作用的结果,暗示了古亚洲洋板块的俯冲板片断离、重力失衡,这标志着辽北地区古亚洲洋构造域演化结束。     

造山带岩浆作用的强度和旋回性:以东昆仑古特提斯花岗岩类岩基为例

大陆造山带的重要特征之一是常常发育强烈的岩浆活动。如何刻画造山带古岩浆作用的强度?岩浆从深部添加到中上地壳的速率有多大?岩浆活动强弱的变化规律如何?这些都是近年来国际上有关岩浆动力学的新的研究主题。位于青藏高原北部的东昆仑造山带岩浆活动强烈,尤其发育与古特提斯构造演化相关的晚二叠世-晚三叠世岩浆活动(年龄主要介于270~200Ma之间)。发育于东昆仑东段的香日德复式花岗岩类岩基,主要由早、中、晚三叠世的石英闪长岩、二长花岗岩和花岗闪长岩等多种岩性单元构成,岩石类型多,时间跨度大(258~218Ma),是造山带岩浆活动的缩影。本文以香日德岩基为例,在深入的野外地质、岩石学和年代学研究基础上,结合各岩性单元的出露面积、U-Pb锆石年龄和假定的岩体厚度,对岩浆的体积添加速率(岩浆通量)进行了估算,发现从早到晚,该岩基的岩浆体积添加速率存在着旋回性的变化特征。其中,早三叠世石英闪长岩的岩浆体积添加速率最低,而晚三叠世花岗闪长岩的岩浆体积添加速率则最高,中三叠世介于其间。以2.5km的岩体厚度计算得到的岩浆体积添加速率分别是,早三叠世峰期的添加速率约33km~3/m.y.,中三叠世峰期添加速率约50km~3/m.y.,而晚三叠世的峰期添加速率达到了99km~3/m.y.。研究表明,从230Ma开始,东昆仑地区晚三叠世时期Hf同位素初始比值显著增大,并出现了大规模的铁多金属成矿作用。因此,晚三叠世时期该区强烈的Fe多金属成矿大爆发是在亏损地幔岩浆底侵影响下,发生大规模的花岗岩类岩浆活动和壳幔岩浆活动的结果。     

华北克拉通破坏过程中下地壳的改造——捕虏体证据

华北克拉通出露的前寒武纪麻粒岩地体和显生宙不同时期火山岩中的麻粒岩捕虏体是地质历史上不同时期下地壳的代表性样品,对它们的对比研究为华北克拉通下地壳的演化提供了重要制约。本文在前人工作基础上,主要从地体麻粒岩和不同时代火山岩中捕虏体麻粒岩的锆石年代学和Hf同位素组成特征角度,指出在华北克拉通岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了减薄和改造,岩石圈地幔之上的下地壳也发生了不同程度的减薄和改造,这种改造存在区域上的差异,包括改造的时间、改造的程度等。下地壳的改造方式主要以幔源岩浆的底侵为主,古老地壳物质的重熔也是可能的一种方式。     

赣北晚中生代岭上超镁铁岩的岩石成因：年代学与地球化学制约

华南内陆在晚中生代发生了广泛的岩石圈伸展减薄事件,赣北新余地区的岭上超镁铁岩体形成于(120.8±1.4)Ma的早白垩世晚期,其作为钦杭结合带东段早白垩世幔源岩浆活动的记录,是研究华南中部晚中生代地幔属性及地球深部动力学过程的良好对象。在系统分析岭上超镁铁质岩的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素和元素地球化学特征的基础上,探讨了该超镁铁质岩的源区特征及其所反映的大地构造背景。数据表明,岭上超镁铁岩在形成过程中未遭受明显的地壳混染,其MgO含量集中且与Ti O2、Al2O3、Ni、Th等元素之间不存在明显的线性关系,反映该岩体未发生显著的结晶分异作用。但Mg#的变化范围和La-Sm分异程度反映堆晶作用和部分熔融可能对岩浆演化有所影响。稀土和微量元素(如Nb、Ta、Zr、Hf等)特征类似于板内玄武岩(OIB),低SiO2、高Ti、高Fe/Mn比值和Ni等特征均显示与软流圈地幔关系密切。但锆石εHf(t)(6.83～11.41)未达到亏损地幔的程度、Nb/Ta比值接近于岩石圈地幔值,且在相关元素图解中具尖晶石橄榄岩地幔源区低程度部分熔融的特征。反映岭上超镁铁岩可能是晚中生代陆内伸展背景下,上涌的软流圈物质与富集岩石圈地幔相互作用并发生部分熔融,深部超镁铁质岩浆沿构造薄弱带快速侵位的产物。     

华北克拉通中部早白垩世岩石圈地幔性质：来自狐偃山科头钾质正长岩年代学、同位素的限制

华北克拉通东部中生代岩石圈减薄已经取得了大量进展,相比之下对克拉通中部岩石圈演化认识不足。本文对华北克拉通中部狐偃山杂岩体中科头正长岩进行了锆石U-Pb年代学、主量和微量元素、Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,科头正长岩侵位于早白垩世晚期(～111Ma)。岩石样品均为钾质—超钾质,属于碱性系列岩石。这些岩石相对富集轻稀土,亏损重稀土和中稀土,具有明显的正Eu异常(Eu/Eu~*=1.22～1.96)、富集大离子亲石元素LILE(Rb、Sr、Ba),亏损高场强元素HFSE(Nb、Ta、Ti)。所有岩石样品具有相对高的初始~(87)Sr/~(86)Sr比值(0.7058～0.7062)和低的ε_(Nd)(t)(-10.4～—11.1),ε_(Hf)(t)介于—12.2～—5.2之间。详细的元素和同位素地球化学研究表明科头正长岩的原始岩浆可能来源于富集岩石圈地幔中富金云母的尖晶石二辉橄榄岩源区的部分熔融,岩浆演化过程中经历了地壳混染与结晶分异(AFC)过程。结合华北克拉通中部岩浆资料,将华北克拉通中部早白垩世岩浆作用分为早晚两期:早期(123～135Ma)为岩浆作用高峰期,晚期(～114Ma)为最后一期弱的岩浆期;华北克拉通中部陆下岩石圈地幔是富集的、不均一的,其至少在早白垩世(138～111Ma)一直处于减薄状态。