内蒙古牙克石地区晚古生代弧岩浆岩:年代学及地球化学证据

在内蒙古牙克石地区晚古生代岩浆岩中发现了岛弧火山岩和埃达克质花岗闪长岩。火山岩由玄武岩、安山岩、英安岩及凝灰岩组成,属于钙碱性系列,它们富集大离子亲石元素(LILE)、轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)。玄武岩的SHPIMP锆石U-Pb年龄表明其形成于373.2±5.3Ma。锆石εHf(t)值为+14.67～+18.67,类似大洋中脊玄武岩(MORB)和现代俯冲带玄武岩的Hf同位素特征。上述特征说明,玄武岩很可能起源于受俯冲板片流体改造的亏损地幔楔,形成于活动大陆边缘。花岗闪长岩的结晶年龄为331.2±3.7Ma。岩石高SiO2、Sr,高Sr/Y比值,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素和Y及高场强元素,铕异常基本不明显,具备埃达克岩的地球化学特征。锆石εHf(t)值较高(+12.78～+14.54),说明源区可能为亏损地幔或新生的玄武质下地壳。根据微量元素组成认为花岗闪长岩主要起源于晚古生代底侵的岛弧玄武-安山质下地壳。弧火山岩和埃达克质花岗闪长岩的发现表明,区内晚泥盆世-早石炭世发生过大洋板片的俯冲作用,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。     

西藏拉萨地块南缘日喀则地区比马组火山岩的年代学、地球化学及地质意义

拉萨地块广泛分布中生代岩浆岩,研究它们对于认识特提斯洋的演化和理解整个青藏高原的形成过程有着重要意义。本文首次对拉萨地块南缘日喀则地区的比马组火山岩进行了系统的锆石SHRIMP U-Pb年代学、全岩主元素、微量元素及Sr-Nd同位素研究。结果表明,日喀则地区的比马组火山岩主要为中基性岩(玄武岩)及酸性岩(粗面安山岩,英安岩),精确的SHRIMP U-Pb定年获得了(177.9±2.5)Ma的年龄值,略晚于东部桑日县地区比马组火山岩。比马组火山岩整体属于低钾拉斑系列岩石,稀土元素分布模式表现为轻稀土元素富集右倾型,Eu显示弱的正异常,微量元素蛛网图显示岩石富集大离子亲石元素Th、U、Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等。岩石具有相对低的Sr同位素组成和高的eNd(t)值,(~(87)Sr/~(86)Sr)i值为0.703767~0.704886,eNd(t)值为5.28~6.37,显示典型的岛弧火山岩特征。认为日喀则比马组火山岩应为中生代时期新特提斯洋北向俯冲消减过程中导致亏损地幔楔部分熔融的产物,并受到了地壳的混染,形成时代上具有东早西晚的特点。     

准噶尔盆地南缘晚古生代双峰式火山岩成因机制及其地球动力学背景

准噶尔盆地南缘晚古生代双峰式火山岩组合以玄武岩和英安斑岩的伴生出现为特征。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,英安斑岩和玄武岩的结晶年龄分别为298±2 Ma和297~304 Ma。在地球化学组成上,英安斑岩样品富SiO_2、Al_2O_3和Na_2O,相对于原始地幔富集Th和LREE,明显亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素;而玄武岩样品相对于原始地幔明显富集Th、LREE、Zr和Hf等,明显亏损Nb、Ta和Ti。全岩Sr-Nd同位素研究结果显示,英安斑岩样品(~(87)Sr/~(86)Sr)t值为0.705,εNd(t)值分布在+6.5~+11之间,而玄武岩样品的(~(87)Sr/~(86)Sr)t值为0.704,εNd(t)值分布在+7.5~+8.4之间。这些特征指示玄武岩和英安斑岩应分别起源于相对亏损的地幔源区和新生地壳组分的部分熔融。综合野外地质、岩石学、地球化学和同位素地质学等多方面的资料,可以确定准南地区玄武岩和英安斑岩并非同源岩浆作用的产物。其中,玄武岩应起源于亏损地幔的部分熔融,并且岩浆在上升侵位过程中经历了一定程度的陆壳混染。英安斑岩的形成与玄武质岩浆的底侵导致新生地壳组分的部分熔融有关。结合区域上已有的研究成果,认为至少从早二叠世(~298 Ma)开始,天山地区已经进入后碰撞阶段,区域构造体制开始由挤压转向伸展。     

祁连造山带中部拉脊山古地幔特征及其归属: 来自基性火山岩的地球化学证据

拉脊山火山岩带位于祁连造山带中部, 通过对该区早古生代基性火山岩系统的地球化学研究, 揭示该区早古生代地幔的性质及其地幔域的构造归属.研究表明, 拉脊山基性火山岩可以分为两类: Ⅰ类为大陆板内碱性玄武岩, 其稀土元素组成模式为轻稀土富集型, 并具有明显的Nb、Ta负异常, 而Zr、Hf无明显的负异常; Ⅱ类为与地幔柱活动有关的拉斑玄武岩, 具有洋岛玄武岩(OIB) 特征.稀土元素组成模式同样表现为轻稀土富集型, 但其富集程度比Ⅰ类基性火山岩的富集程度弱, 无Nb、Ta、Zr和Hf负异常.基性火山岩的Sr、Nd、Pb同位素组成特征显示, 基性火山岩的地幔源区具有亏损地幔(DM) 和第二类富集地幔(EMⅡ) 混合的特点, 而第二类富集地幔端元(EMⅡ) 占主导地位, 亏损地幔(DM) 物质混入的程度较低; 并具有Dupal异常的同位素特征.通过与华北南缘、北秦岭和扬子北缘西段地幔的Pb同位素组成相比, 表明拉脊山造山带古地幔与北秦岭、南秦岭西段和扬子北缘西段地幔的Pb同位素组成相似.进而表明拉脊山造山带古地幔属于扬子型富放射性成因铅地幔, 而非华北型贫放射性成因铅地幔      

扬子地台北缘白勉峡组和三湾组火山岩形成构造环境及岩石成因的地球化学约束

依据中基性火山岩主量和微量元素地球化学特征的差异,白勉峡组可分两部分,一部分火山岩TiO_2大于1%,变质程度较高,主要分布在下段;另一部分火山岩TiO_2小于1%,变质程度较浅,主要分布在上段.下段火山岩属拉斑玄武岩系列,上段主体属钙碱系列,稀土总量高(∑REE=83.4～180.8μg/g),轻重稀土分异较低(LREE/HREE=2.17～5.85),有弱的Eu负异常(δEu=0.79～1.01),微量元素原始地幔蛛网图显示有弱的Nb、Ta亏损,具有板内火山岩的地球化学特点,形成于板内裂谷环境.上段火山岩稀土总量低(∑REE=40.3～82.4μg/g),轻重稀土分异较高(LREE/HREE=2.3～7.6),无Eu负异常(δEu=0.90～1.11),微量元素原始地幔蛛网图发育明显的Nb-Ta槽和Zr-Hf槽,Ti、Sr发育较强的低谷,具有典型岛弧玄武岩的地球化学特点,形成于岛弧或大陆边缘弧环境.三湾组玄武岩和安山岩稀土元素分配型式呈LREE亏损的左倾型或呈近平坦型,类似于N-MORB,明显不同于白勉峡组,岩石组合和地球化学特点类似于弧后盆地火山岩.火山岩及相关侵入岩LA-ICPMS锆石U-Pb定年及元素及Sr-Nd同位素地球化学研究揭示,白勉峡组下段火山岩形成时代可能为1144Ma,其源区为与洋岛玄武岩类似的软流圈地幔源区,部分熔融发生在石榴子石二辉橄榄岩稳定区,岩浆在演化过程中经历了一定分离结晶作用(分离结晶矿物为斜长石+单斜辉石)和地壳混染作用.白勉峡组上段火山岩形成时代可能为437Ma,有可能跨到晚古生代,其源区为受俯冲作用改造的富集地幔区,部分熔融亦发生于石榴子石二辉橄榄岩稳定区.三湾组中基性火山岩源于N-MORB近似的亏损地幔源区.白勉峡组下段代表中元古代末板内拉张事件的地质记录,白勉峡组上段和三湾组目前的火山岩样品可能代表了古生代同一洋陆转化的地质记录.     

北山南部二叠纪海相玄武岩地球化学特征及其构造意义

基于北山南部晚古生代构造演化争议较大,本文对该区4条下—中二叠统代表剖面中的玄武岩进行了岩相学、元素地球化学、及全岩Sr- Nd同位素等研究;并对地层中的中酸性火山岩进行了锆石U- Pb定年。获得英安岩与安山岩的锆石U- Pb年龄分别为289. 5±2. 3Ma和267. 8±3. 1Ma,结合已发表年龄数据及古生物资料,明确了火山岩的喷发时代介于早二叠世亚丁斯克期—中二叠世沃德期。该套玄武岩产于海相地层中,主体为拉斑玄武岩系列;氧化物含量变化较大,TiO 2 含量中等(0. 9%~2. 53%);轻重稀土分馏不明显［(La/Yb) N=1. 6~6. 2］,且无显著Eu异常( δ Eu为0. 79~1. 19);不同程度亏损Nb、Ta、Ti、P等元素,富集La、Ce、Nd、Zr等元素;ε Nd ( t ) 值介于1. 4~10. 9,( 87 Sr/ 86 Sr) i 值为0. 703365~0. 707285。玄武岩源区为受俯冲物质改造的软流圈地幔,经不同程度熔融所形成;既与岛弧或陆缘弧所产生的火山岩有所差别,又不同于地幔柱或热点所产生的玄武岩,在各判别图解中,大多投入板内玄武岩(WPB)或洋脊玄武岩(MORB)。结合该区域其他地质资料,推测该套玄武岩的产生与北山南部加厚岩石圈的拆沉作用有关。     

北祁连东段红土堡基性火山岩和陈家河中酸性火山岩地球化学特征及构造环境

北祁连东段天水-宝鸡地区早古生代火山岩包括红土堡基性熔岩和陈家河中酸性火山岩。地球化学分析结果表明,红土堡基性熔岩和陈家河中酸性火山岩中所夹基性火山岩的特征相似,属于拉斑玄武岩,两者TiO2含量较高(1.50%～2.73%),∑REE分别为65.97×10-6～133.46×10-6和78.04×10-6～175.55×10-6,LREE轻度富集[(La/Yb)N分别为2.00～4.40和2.71～4.40],Eu异常不明显或略具Eu负异常(δEu分别为0.85～1.10和0.85～0.99);两者LILE明显富集,HFSE(尤其是Ta、Nb)强烈亏损,Nb/La较低(0.28～0.43),显示出与岛弧拉斑玄武岩(IAT)的亲源性;同时,基性熔岩的εNd(t)均为正值( 2.22～ 4.08),暗示其源区类似亏损地幔源区,Zr/Nb=17.21～36.33,Ce/Nb=5.73～8.17,又具有N-MORB的地球化学特征;两者的Sr、Nd、Pb同位素组成十分相似,显示出基性熔岩主要来自亏损地幔(DM)和富集地幔端员(EMⅠ或EMⅡ)混合源区,可能有少量地壳物质混染。陈家河中酸性火山岩属于钙碱性系列,∑REE=127.51×10-6～276.01×10-6,LREE显著富集[(La/Yb)N=4.79～13.51],多数具有弱负Eu异常(δEu=0.53～1.20);微量元素分配型式类似于岛弧花岗岩,具明显的Nb、Ta、Zr、Hf低谷。综合研究表明,北祁连最东段陈家河中酸性火山岩形成于岛弧环境,而其南部的红土堡玄武岩形成于弧间裂谷环境(或初始弧后盆地),是早古生代晚期北祁连东段岛弧带扩张向弧后盆地演化的早期产物。这些研究成果为秦祁结合部位沟弧盆体系的存在提供了佐证。     

琼北火山活动分期与全新世岩浆演化

琼北火山活动始于始新世以来，早第三纪火山岩以夹层隐伏于不同时期的地层中。本文新提供的琼北火山岩K-AT年龄和砂岩捕虏体热释光年龄，从年代学上确定了琼北存在全新世火山喷发活动。琼北地表火山岩从早到晚分为6期：蓬莱期(中新世)、金牛岭期(上新世)、多文岭期(早更新世)、东英期(中更新世)、道堂期(晚更新世)、雷虎岭期(全新世)。雷虎岭期又分为早晚两个亚期：雷虎岭亚期和马鞍岭亚期，它们分别属于橄榄拉斑玄武岩和石英拉斑玄武岩。火山岩稀土元素、微量元素和Sr，Nd，Pb同位素地球化学特征揭示，岩浆来自亏损地幔(DMM)和富集岩石圈或亏损地幔(DMM)与俯冲洋壳两种不同的地球化学组分混合源区。橄榄拉斑玄武岩是相对原始的地幔岩浆。橄榄拉斑玄武岩岩浆经约10％橄榄石分离结晶可以形成石英拉斑玄武岩浆。岩浆上升过程中未受明显的陆壳混染。     

华南早古生代火山岩分布、岩石成因及地质意义

华南早古生代陆内造山带主要沿武夷—云开一带呈北东向展布,以产出大规模同时代花岗质岩石为特征,一度被认为不发育的基性侵入岩和火山岩在近年研究中被陆续报道。由于火山岩对揭示区域构造背景具有重要的意义,因此通过对华南早古生代火山岩的详细研究可以为探讨华南早古生代的壳-幔作用和构造演化过程提供关键信息。已揭示的早古生代火山岩出露于广东韶关茶园山、始兴河口和开平马山,分布在造山带西南端,详细的锆石U-Pb定年结果显示这些火山岩形成于445~435 Ma。茶园山火山岩出露面积约为60 km2,岩性为玄武岩-安山岩-英安岩。其中玄武岩富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U)、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)、低Nb/La比、高Th/Yb比、全岩εNd(t)=(-8~-9)等地球化学特征,暗示玄武岩源区为俯冲交代的富集岩石圈地幔。玄武岩和安山岩-英安岩(εNd(t)=(-9.4~-9.8))具有相似的同位素组成,表明这些中酸性火山岩可能是玄武质岩浆进一步演化的产物。河口、马山火山岩出露面积分别约为120 km2、20 km2,喷发物均为长英质熔岩、火山碎屑岩。河口流纹英安岩含角闪石且具有较高的w(Ca O)(1.62~3.77%)、Ca O/Na2O比值(0.53~1.46)和较低的w(P2O5)(0.03%~0.17%),ASI=0.96~1.24。马山英安岩-流纹岩具有较低的w(P2O5)(0.01%~0.07%)、变化较大的w(Si O2)(66.0%~76.6%)、w(Fe2O3)(1.21%~5.02%)。河口、马山火山岩在微量元素上均表现为Rb、Ba、K、Pb、LREE等元素的富集、Nb、Ta、Ti等元素的亏损和Eu元素的负异常,全岩Nd同位素分别为εNd(t)=(-9~-9.4)、εNd(t)=(-9.6~-10.5),锆石Hf同位素分别为εHf(t)=(-2.4~-11.8)、εHf(t)=(-6.2~-13.5)。富集的同位素特征显示河口、马山火山岩的源岩主要为元古宙基底,新生物质贡献极少,但变化较大的锆石Hf同位素特征暗示源区可能存在不同组分的混合。火山岩通常产出在区域伸展拉张的构造环境下,华南古生代火山岩(445~435 Ma)的发现表明早古生代造山带西南端从445 Ma开始由地壳加厚的挤压环境转换为拉张减薄的伸展环境。加厚的下地壳拆沉引发的软流圈上涌可能为交代富集地幔和中—下地壳的部分熔融提供了热源。     

西藏冈底斯北缘尼玛地区帮勒村一带寒武纪火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地球化学特征

青藏高原南部中国境内是否存在寒武纪地层一直是地质界关注的焦点。研究表明,冈底斯北缘西藏尼玛县控错南帮勒村一带,原划的前震旦纪念青唐古拉岩群为一套浅变质的拉斑系列双峰式火山岩。通过高精度LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱)锆石微区原位U-Pb同位素测年,获得其中变流纹岩206Pb/238U年龄加权平均值为(536.4±3.6)Ma,确定该套火山岩形成于早寒武世。地球化学分析表明,变玄武岩富集LREE、LILE、部分HFSE,Nb、Ta、Zr、Hf等亏损,Zr/Nb比值(2.53~3.61)低;变流纹岩明显富集LREE、LILE、Th、HFSE,具有Eu负异常和Sr、Nb、Ta、Ti负异常。同时,变玄武岩的εNd(t)为负值(-2.80~-4.56),源区为富集地幔端元EMⅡ,反映其源区为岩石圈和软流圈相互作用的产物,并遭受了地壳物质的混染。综合分析认为该套火山岩形成于陆缘裂谷环境,为冈底斯北缘存在寒武纪裂解作用提供了佐证。