特提斯喜马拉雅-印度地体初始裂解:来自藏南地区晚白垩世OIB型玄武岩的证据

长期以来关于喜马拉雅地体是否从印度大陆裂解以及何时裂解的问题存在较大争议,而藏南卡达地区新发现的晚白垩世枕状玄武岩为解决该问题提供了新的证据.卡达玄武岩位于卡达乡北侧,玄武岩呈北西西向不整合于中侏罗统遮拉组之上,锆石SHRIMP U-Pb同位素定年获得的成岩年龄为92.1±1.2 Ma,代表特提斯喜马拉雅地区晚白垩世时期火山活动.卡达玄武岩主量元素、微量元素分析结果显示,玄武岩为碱性玄武岩,轻重稀土明显分馏（（La/Yb）_N=5.7~7.1）,无Nb-Ta、Eu、Zr-Hf负异常,以及高Fe、P、Ti含量,低（La/Nb）_PM、（Th/Ta）_PM比值特征.锆石ε_Hf（t）值介于9.02~12.97,平均为10.50,地幔模式年龄t_DM1为241~399 Ma.地球化学指标以及同位素组成显示卡达玄武岩为未受地壳混染的OIB型玄武岩,岩浆起源于含石榴石、尖晶石二辉橄榄岩的部分熔融.卡达玄武岩形成于特提斯喜马拉雅被动大陆边缘环境,被动大陆边缘的火山岩浆岩通常与大陆裂解有关,结合古地磁研究结果以及新特提斯洋盆演化证据,认为卡达玄武岩与特提斯喜马拉雅和印度地体的裂解有关,代表大陆地壳初始裂解的时间.      

西准噶尔早泥盆世马拉苏组火山岩岩石成因研究

新疆西准噶尔北部地区的早泥盆世马拉苏组出露有少量富钠低钾的拉斑质中基性熔岩,这些分布于谢米斯台断裂北侧的玄武安山岩和玄武岩多呈夹层状断续产出于火山碎屑岩之中。马拉苏中基性熔岩的Mg#与主、微量元素协变关系及Th-Th/Nd图反映了其并非同源岩浆演化的结果。马拉苏火山岩中的玄武安山岩富集LILE、亏损HFSE,具有较高的Th含量及较低的Hf/Th和(Nb/Th)PM比值,显示出弧火山岩的地球化学特征。其中的玄武岩则具有略为平坦的稀土元素分配样式,较低的Th含量及较高的Hf/Th和(Nb/Th)PM比值,此同MORB地球化学特征极为相似;虽然其也显示有轻微的LILE富集、HFSE亏损,但是较高的La/Nb比值则暗示这同地壳或俯冲物质组分的卷入有关,且一系列构造环境判别图解也进一步印证了马拉苏组内的玄武岩应属似MORB基性熔岩。此外,两类岩石的高场强元素比值Zr/Nb、Hf/Ta同全球平均大洋中脊玄武岩的相应比值极为接近,反映了马拉苏组中基性火山岩的物质源区主体均为MORB地幔物质源区。La/Yb-Gd/Yb原始地幔标准化比值的模拟计算进一步显示了马拉苏组玄武安山岩与受改造(俯冲沉积物或地壳物质的混染)的石榴子石或尖晶石-石榴子石地幔橄榄岩物质源区的部分熔融作用有关,而似MORB型玄武岩则源自尖晶石地幔橄榄岩源区的部分熔融。结合区内同期的蛇绿岩、火山岩和碱性花岗岩的地球化学研究,我们可以进一步推断此类兼具有似MORB和弧火山岩地球化学特征的早泥盆世马拉苏火山岩应当是西准噶尔地块北部在早古生代受后期俯冲作用影响下经历弧后扩张形成的火山-岩浆地质记录。     

西准谢米斯台山马门特一带石炭系黑山头组的厘定——来自地质地球化学和年代学证据

西准噶尔谢米斯台山中段马门特周围及东部一带一套火山熔岩、火山碎屑岩地层,前人将其归为中泥盆统呼吉尔斯特组。作者在该地层玄武岩中测得LA-ICP-MS锆石年龄为(343±3.1)Ma(n=16,MSWD=0.68),为早石炭世。依据剖面及岩石组合与《新疆维吾尔自治区地层清理》(1999)及邻区下石炭统黑山头组岩性对比分析,将其厘定为下石炭统黑山头组。该组火山岩具有高铝、高碱特征,轻重稀土元素分馏明显,大离子亲石元素Ba,Pb,Sr相对富集,高场强元素Th,U,Nb相对亏损,具有板内碱性玄武岩性质,结合区域构造演化特征,认为该火山岩形成于弧后盆地环境。     

西天山乌孙山地区大哈拉军山组火山岩形成的构造背景

大哈拉军山组火山岩是以火山碎屑岩为主夹少量熔岩的陆相火山岩,属海陆交互相沉积环境。火山岩中的玄武岩具有低硅、高Al,Ca,K2O/Na2O比值及富铁镁矿物质矿物特征,属碱性玄武岩系列。玄武岩的Mg#0.34～0.69,平均为0.53,低于原生岩浆Mg#的范围而大于地壳物质Mg#值。微量元素含量大于下地壳平均值而高于上地壳平均值,总体表现为富集Rb,Th,U,Ta,P,Ti,而过渡金属元素Cr,Ni,Co含量低,岩浆形成过程中有地壳物质的参与。研究表明,大哈拉军山组玄武质岩浆形成于板内裂谷环境,其形成可能与古天山洋俯冲板片在早石炭世垮塌有关。     

藏南仲巴地区早白垩世日朗组物源分析及其构造意义

藏南仲巴地区早白垩世日朗组出露于特提斯喜马拉雅北亚带,整体为黄绿色火山岩屑砂岩,局部层位可见页岩与泥岩,分析为一套深海海底扇沉积组合。本文仔细分析了日朗组砂岩岩石学特征及鲍马序列和槽模沉积构造等沉积学特征,结果表明:日朗组砂岩成分成熟度和结构成熟度均不高,具有近源物源的特点;槽模构造古水流数据统计表明古流向由南向北,指示物质组分来源于南侧特提斯喜马拉雅和/或印度克拉通。砂岩碎屑组分统计结果表明日朗组的物源区构造背景属于克拉通内部及石英再旋回区。碎屑锆石U-Pb年龄频谱图对比进一步表明其物源区为印度稳定大陆边缘,外加一套早白垩世火山碎屑物质的输入。仲巴地区日朗组物源特征反映了印度大陆北缘早白垩世由深部断裂引起的一次强烈的火山事件,可能与印度大陆从澳大利亚-南极大陆裂解有关。     

大陆板内构造环境的微量元素判别

通过对国内外大陆板内构造环境玄武岩的研究,提出了大陆板内不同构造环境玄武岩的微量元素判别方法及判别标志,即大陆板内玄武岩的Th/Nb>0.11,Nb/Zr>0.04,其中,大陆裂谷区玄武岩的Th/Nb=0.11~0.27,大陆拉张带玄武岩的Th/Nb>0.27(一般0.27~0.67),陆-陆碰撞带玄武岩的Th/Nb>0.67。     

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系中、基性火山岩地球化学及其形成环境

准噶尔盆地是发育在前寒武纪结晶基底与古生代褶皱基底双重基底之上的中、新生代沉积盆地。盆地东北缘陆东—五彩湾地区发育大量的石炭系中、基性火山岩,主要由玄武岩、熔结玄武岩、气孔-杏仁玄武岩与辉绿岩组成。其中、基性火山岩具有低钾高钛、高∑REE的特征,球粒陨石标准化的REE配分曲线表现轻稀土富集,轻、重稀土分异的谱线特征,微量元素具有大离子亲石元素富集,Ta、Nb亏损的现象,可能与板内拉张环境下地壳混染或地幔源区有富Ta、Nb的残留体有关,微量元素环境判别图解中大部分样品点落入板内玄武岩区域,少量漂向岛弧火山岩区,表现出主体为板内构造环境;高场强元素Th/Nb、Nb/Zr比值进一步表现出火山岩具有板内火山岩的特征。综合区域地质特征及前人的研究结果,认为准噶尔盆地陆东—五彩湾地区中、基性火山岩应属造山期后伸展背景下的火山作用产物,但岩浆源区可能受到古洋壳板片俯冲作用的影响。     

湘东南汝城盆地火山岩的元素地球化学及源区性质讨论

湘东南汝城盆地火山岩系由辉绿岩、玄武岩和玄武质火山碎屑岩组成 ,属于低钾拉斑玄武岩系。玄武岩全岩K Ar年龄为 ( 12 8 4± 4 2 )Ma ,辉绿岩全岩K Ar年龄为 ( 112 1±3 2 )Ma。元素地球化学分析表明火山岩系具有同一岩浆源区 ,其形成以部分熔融方式为主。岩石微量元素出现大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U的富集和高场强元素Ta、Nb、Ti的亏损。强不相容元素含量的比值表明岩浆源区明显偏离原始地幔组分 ,具有富集型地幔的特征。岩浆源区主要受到地壳物质混染以及来自消减残留板片析出流体的交代改造作用。     

玄武岩类岩石大地构造环境的Th、Nb、Zr判别

本文通过研究Th、Nb、Zr的地球化学性质和判别机理，根据世界上典型大地构造环境区玄武岩类的Th、Nb、Zr数据，研究了Th、Nb、Zr判别玄武岩大地构造环境的地球化学机理，发现大同构造环境区玄武岩系的Th、Nb、Zr特征具有显著差异，其比值特征能将玄武岩形成的大地构造位置很好地划分出来，提出了判别玄武岩大地构造环境的Nb/Zr-Th/Zr双对数判别图，试图能较好地区分出大洋板块发散边缘，板块汇聚边缘，大洋板内，大陆板内及地幔热柱形成的玄武岩，得出了玄武岩大地构造环境判别的标志，指出了用Th、Nb、Zr判别玄武岩大地构造环境的方法。     

新疆东天山卡拉塔格二叠纪火山岩成因及构造意义

新疆东天山中北部的卡拉塔格地区广泛出露一套二叠纪陆相火山熔岩,本次对其采集的玄武岩和英安岩进行岩相学、锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素和岩石地球化学分析。年代学研究获得2个英安岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为（267.5±1.5）Ma和（296.7±1.7）Ma,代表了英安岩的结晶年龄为早二叠世。岩石地球化学数据显示：玄武岩为碱性系列,具有高Al₂O₃质量分数和Na₂O/K₂O值,低TFeO、Cr质量分数和Mg^#值的特征;微量元素Yb标准化的Ta、La和Nb值指示该区玄武质岩浆起源于富集型地幔;低La/Ba值,（Th/Nb）_N>1,Nb/La<1,表明岩浆在上升过程中受到了地壳岩石圈物质的混染;样品w（Zr）>100×10^-6,Zr/Y>5,显示大陆板内玄武岩特征。英安岩为钙碱性系列,富硅铝,Rb、Ba、Th、U、Zr等元素质量分数较高,Ti、Nb、Ta、Sr、P等元素质量分数较低,明显不同于玄武岩元素分布特征,却与地壳元素分布相似;ε_Hf（t） 值（5.4~14.7）为正,表明英安岩源区为新生地壳;w（Rb）-w（Y+Nb）构造环境判别图解表明其形成于大陆伸展环境。结合前人的研究成果,认为卡拉塔格早二叠世火山岩形成于板内伸展环境,为天山石炭纪—二叠纪大火成岩省裂谷火山作用的组成部分,限定了该区古亚洲洋闭合于早二叠世之前。     

大别山北缘定远组双峰式火山岩-新元古代晚期裂解事件记录

为了了解大别山北缘构造属性,对定远组地层组成、形成时代及地球化学特征进行调查与研究.野外调查表明,定远组主要由一套变火山岩及云母片岩、云母石英片岩、浅粒岩、板岩等组成,其中变火山岩包括变玄武岩与变流纹质火山岩,并构成典型的双峰式火山岩建造;此外,还含有早古生代构造地层单位.运用LA-ICP-MS对酸性火山岩锆石进行U-Pb定年,获得725.7±1.4 Ma、736.6±5.4 Ma的年龄,形成时代为新元古代,不是前人认为的早古生代.变玄武岩分为低Ti（TiO₂=1.19%）和高Ti（TiO₂平均含量为3.11%）两种类型.低Ti玄武岩稀土总量较低（低于N-MORB）,岩浆来自亏损的地幔源区.高Ti玄武岩又可以分为两种类型,一类富集Nb、Ta等元素,不相容元素的比值接近大陆裂谷玄武岩;另一种类型亏损Nb、Ta、Th、U等元素,岩浆可能来源于被下地壳或蚀变大洋地壳改造的地幔,其Th/Ta为1.6,与大陆裂谷玄武岩相当.总之,变玄武岩地球化学特征具有很大差别,是地幔源区不均一的反映.变酸性火山岩富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、K,亏损Nb、Ta、P、Ti等元素,锆石Hf同位素分析显示主体ε_Hf（t）值为-3.0~-10,二阶段Hf模式年龄T_DM2（Hf）为1 630~2 258 Ma,揭示其来源于古老地壳的部分熔融.定远组新元古代双峰式火山岩形成于大陆裂谷环境,并非岛弧构造背景.定远组双峰式火山岩及广泛分布的同时代岩浆岩,揭示了扬子陆块北缘在新元古代（800~611 Ma）时期一次重要的大陆边缘裂解-岩浆事件,是Rodinia超级古大陆裂解作用深部地球动力学的地表响应.      

羌塘盆地东部那益雄组玄武岩地球化学特征及构造意义

羌塘盆地东部那益雄组玄武岩作为裂谷演化最后阶段的喷发产物,其成岩年龄和地球化学特征为裂谷的关闭时间和二叠纪构造演化提供了重要约束.在剖面地质调查基础上,对那益雄组玄武岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及全岩分析测试,结果显示:那益雄组玄武岩锆石U-Pb年龄为257.2±2.9 Ma,形成于晚二叠世;该玄武岩属于大陆拉斑玄武岩系列,轻微富集Ta元素而轻微亏损Nb元素,是软流圈地幔物质上涌与岩石圈地幔相互作用的产物,形成于裂谷关闭碰撞后的伸展背景.羌塘地块东部二叠纪玄武岩的地球化学数据显示,早二叠世-晚二叠世玄武岩具有由OIB型玄武岩向火山弧型玄武岩过渡的演化趋势,表明羌塘地块东部板内裂谷在早二叠世打开,中二叠世进入裂谷演化阶段,于晚二叠世关闭.      

西秦岭甘肃夏河县腾布—日周早白垩世玄武岩年代学、地球化学及构造意义

甘肃省夏河县腾布—日周一带发育早白垩世多禾茂组(K1d)火山岩地层,该套地层属于典型的陆内裂谷沉积组合。岩石组成主要为玄武岩,底部偶见复成分砾岩。岩相学及岩石地球化学特征表明腾布—日周玄武岩为钠质碱性橄榄玄武岩,富集LREE及Nb、Ta、La、Zr等,亏损Rb和K等,稀土元素球粒陨石标准化配分曲线及微量元素原始地幔标准化蛛网图,均与世界典型的OIB型玄武岩相似。但是Th/Nb=0.055～0.060,平均为0.057(OIB为0.08),Zr/Nb=6.9～8,平均为7.25(OIB为5.83),Th/La=0.07(OIB为0.11),又与之不同,表明玄武岩岩浆来自软流圈地幔,同时受到地壳物质混染。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为(106.27±1.3) Ma,另外麦秀山一带多禾茂组中产以Classopollis-Osmundacidites为主的孢粉组合。认为该玄武岩是西秦岭晚中生代大陆裂谷岩浆作用的产物,但是未发育典型的双峰式火山岩,多禾茂组有陆相红层建造,上部万秀组发育类磨拉石建造。因此裂谷作用很可能夭折于岩石圈拉张的早期阶段,并未发展到陆间裂谷阶段。     

板块汇聚边缘玄武岩大地构造环境的Th、Nb、Zr判别

根据Th、Nb、Zr的地球化学性质和判别机理，利用世界上典型大地构造环境区玄武岩类的Th、Nb、Zr数据，研究了Th、Nb、Zr判别玄武岩大地构造环境的地球化学机理，发现不同构造环境区玄武岩系的Th、Nb、Zr特征具有显著差异，其比值特征能将玄武岩形成的大地构造位置很好地划分出来。提出了板块汇聚边缘玄武岩大地构造环境的Nb/Zr Th/Zr判别图，该图不但能较好地区分出板块汇聚边缘中的洋—洋俯冲带、洋—陆俯冲带及陆—陆碰撞带，同时还能反映出岛弧区大地构造环境演化的趋势。     

东天山党罗塔格构造带晚古生代火山岩地球化学特征及意义

本文报道了觉罗塔格构造带中企鹅山群和雅满苏组火山岩的元素和Sr-Nd同位素地球化学研究结果。企鹅山群和雅满苏组火山岩分别以低钾拉斑系列和钙碱性系列为主，玄武岩和安山岩均相对于N-MORB富集轻稀土元素和Sr、Ba、Th等大离子亲石元素，而亏损Nb、Zr和Ti等高场强元素，具有较高的Th/Ta和Ta/Yb比值，表明这些火山岩形成于具有陆壳基底的岛弧环境。但是，雅满苏组比企鹅山群具有偏高的K2O、Rb、Th、U、Nb、Zr和REE等不相容元素含量和较高的K2O／Na2O比值。Sr-Nd同位素组成表明企鹅山群和雅满苏组都来自亏损的地幔源区，但后者遭受了明显的陆壳物质混染。这种地球化学组成的差异反映了陆壳基底性质和厚度的不同。结合已有的地质调查结果，我们认为康古尔断裂作为俯冲带是比较合理的，早石炭世存在康古尔洋，而且它很可能发生了南北双向俯冲作用。企鹅山群火山岩是向北侧俯冲在大南湖泥盆纪岛弧南侧增生的产物，而雅满苏组火山岩是通过向南俯冲在中天山地块北缘形成的陆缘弧火山岩。     

新疆北部晚古生代埃达克岩、富铌玄武岩组合：古亚洲洋板块南向俯冲的证据

地球化学研究结果表明，新疆北部富蕴县境内的晚古生代下泥盆统托让格库都克组的安山质岩石具有与埃达克岩非常相似的地球化学特征，它们具有较高的Al2O3，Na2O和Sr含量以及Sr/Y比值；明显亏损重稀土和Y，它们的MORB标准化微量元素蛛网图表现为明显的Nb，Ta负异常和Sr正异常，同时强烈亏损高场强元素。与埃达克岩共生的玄武岩的地球化学特征则与富铌玄武岩一致，表现为Si过饱和及富Na的特征，同时具有较高的Nb，TiO2和P2O5含量，并富集高场强元素。由于埃达克岩和富铌玄武岩的形成均与板块俯冲有关，因此，它们的存在表明，古亚洲洋在早-中泥盆世向南(哈萨克斯坦-准噶尔板块)发生了一次洋壳俯冲作用。     

新疆富蕴地区中泥盆统阿勒泰组喀腊曼哲火山岩地球化学特征及构造环境研究

通过野外调研和相关地球化学研究,表明出露于阿尔泰造山带南缘富蕴地区喀腊曼哲一带的中泥盆统阿勒泰组火山岩由玄武岩和流纹岩组成,为一套典型的双峰式火山岩组合。其中,玄武岩多变质为钠长阳起片岩、绿帘透闪片岩等,属拉斑玄武岩系列,低SiO2、K2O,高Ti,稀土配分曲线显示轻稀土略富集的平坦型,无明显Eu异常（SEu=0．92～1．08）,富Th、U等,Nb负异常;流纹岩属钙碱性系列,高SiO2,低K2O,为钠质型,稀土配分曲线显示Eu负异（dEu为0．29～0．58）的右倾型,富集Th、U、La、Ce和Hf,亏损Sr、Nb、Ta、Zr、P、Ti。二者地球化学特征存在明显差异,表明酸性火山岩并不是由基性岩浆分离结晶产生,而可能是与基性下地壳经不同程度的部分熔融有关;基性火山岩为经俯冲流体改造的亏损地幔部分熔融的产物。岩石地球化学分析结果虽然显示其兼具洋中脊和岛弧火山岩的地球化学特征,但结合区域地质背景,其可能并不是形成于弧后盆地环境,而是岛弧裂谷的产物,属于成熟岛弧。