郯庐断裂带南段两侧花岗岩地球化学特征:对大别造山带中-下地壳流动的限定

大别造山带形成于印支期华南、华北板块陆-陆碰撞过程中。大别造山带造山后发生了山根减薄,其可能的动力学机制为岩石圈拆沉或中-下地壳的塑性流动。为了检验大别造山带是否在造山后发生过中-下地壳流动,本次工作从对比郯庐断裂带南段两侧大别造山带及洪镇、月山地区花岗岩地球化学特征入手,对同样位于郯庐断裂带南段东侧的徐桥岩体开展地球化学研究,为大别造山带造山后是否经历过中-下地壳流动提供证据。本次工作对徐桥岩体的研究表明,该岩体侵位时间为127Ma左右;具有较高的Si O_2和全碱含量;明显富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE);稀土元素配分图解中表现为轻稀土富集和重稀土亏损的右倾配分模式,具有较弱的Eu负异常。徐桥岩体的地球化学特征与造山带东侧的月山岩体类似,且与下扬子地区沿江地区侵入岩基本一致。但同样位于造山带东侧的洪镇岩体,其地球化学特征与月山、徐桥岩体明显不同,而与大别造山带一致的地球化学特征,说明两者可能具有相似的源区。基于以上分析,笔者推断洪镇花岗岩的物质来源可能为大别造山带加厚的地壳。而大别造山带东侧出现造山带地壳物质的现象表明造山带在造山后发生过地壳的塑形流动。由于大别造山带中-下地壳物质穿过郯庐断裂带南段,表明郯庐断裂带造山后大规模左行平移事件应发生于大别造山带地壳流动变形之前。     

北大别白垩纪花岗岩多期侵位与造山带演化的关系

大别造山带白垩纪花岗岩的多期侵位与地壳结构变化的关系,是研究大别造山带演化的热点和前沿问题之一.北大别造山带产出三期白垩纪花岗岩,通过对石鼓尖岩体、天堂寨岩体和薄刀锋岩体进行锆石U-Pb年龄和Sr-Nd同位素研究,探讨了北大别白垩纪三期花岗岩的侵位时间和造山带地壳结构的演化.石鼓尖石英二长岩年龄为142±4Ma,(87Sr/86Sr)t比值范围为0.707 801~0.707 870,εNd(t)值范围为-17.94~-17.09;天堂寨斑状二长花岗岩年龄为132±4Ma,(87Sr/86Sr)t比值范围为0.708 390~0.708 934,εNd(t)值范围为-16.89~-13.86;薄刀锋细粒花岗岩的年龄为130±4Ma,(87Sr/86Sr)t比值范围为0.711 424~0.714 972,εNd(t)值范围为-14.88~-12.97.这样的同位素组成显示花岗岩的多期侵位与地壳结构演化的密切关系,第一期花岗岩形成于增厚的基性下地壳部分熔融,第二期花岗岩来源于大别造山带伸展垮塌过程的中酸性中下地壳的部分熔融,晚期无变形花岗岩形成于造山带伸展垮塌后,酸性中上地壳的部分熔融.     

大别造山带早白垩世基性岩的同位素特征及下地壳物质对岩浆源区的贡献

大别造山带中生代岩浆岩的物质来源和成因机制,是大陆碰撞造山带研究的热点和前沿问题之一.本文通过对北大别椒子岩和沙村岩体的早白垩世基性岩进行全岩的主量、微量元素特别是Pb-Sr-Nd同位素研究,探讨了北大别基性岩的岩浆源区性质及下地壳的贡献.椒子岩基性岩的(87Sr/86Sr);的范围为0.7072～0.7075,εNd(t)范围为-10.4～11.9;椒子岩和沙村基性岩的(206Pb/204Pb)i为16.464～17.394,(207Pb/204Pb)i为15.349～15.453,(208Pb/204Pb)i为37.338～37.976.这样的同位素组成显示岩浆源区中下地壳物质的贡献显著;尤其Pb同位素特征表明下地壳贡献来自大别造山带自身的下地壳.下地壳物质的参与可能与拆沉有关.     

北淮阳地区与斑岩型钼矿床相关岩浆岩的地质地球化学特征及成因

位于秦岭-大别造山带东段的北淮阳地区分布有众多的斑岩型钼矿床,其成矿与岩浆作用紧密相关。对该区与斑岩型钼矿床密切相关的岩浆岩进行了系统的岩石化学、微量元素和同位素地球化学研究,深入探讨了其成因。研究认为,成矿岩体规模较小,岩性为花岗(斑)岩类,受北东向与北西向区域性断裂的次级构造控制。岩石化学成分以高硅、高钾、富碱为特征,为高钾钙碱性钾玄岩系列、准铝过铝质岩石。岩石微量、稀土元素特征相似并显示壳源特征。岩石Sr Nd Pb Hf同位素地球化学特征显示这些花岗质岩浆与整个大别地区白垩纪花岗岩的成岩物质来源一致,源于新元古界北大别片麻岩和扬子克拉通北缘TTG型岩浆,并混入一些古元古代扬子克拉通古老地壳物质(如崆岭杂岩)。在白垩纪发生的下地壳拆沉、软流圈上涌及大规模地壳伸展等机制下,扬子克拉通北缘的地壳熔融并提供了主要的成岩物质,幔源岩浆的上涌可能提供了热源,其物质的加入是次要的。该区与斑岩型钼矿床相关岩浆岩与东秦岭地区类似,属深源浅成型花岗岩类。     

大别造山带和扬子陆块北缘中生代玄武岩铅同位素组成及构造意义

大别造山带在地球化学分区上属于扬子大板块还是华北大板块一直存在争议。近年来，一些学者根据其显生宙矿石铅和花岗岩长石铅（揭示地壳铅）具有低铅同位素成分特征，将大别造山带整体划归华北大板块。本文对大别造山带南部（黄陂、新洲、大悟地区）、腹地（麻城地区）和扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成（揭示地幔铅）研究表明，大别造山带具有高放射性成因铅同位素特征，与扬子铅同位素省中南扬子亚省基本一致。扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成与扬子铅同位素省中北扬子亚省基本一致。铅同位素组成特征和Th-U-Pb体系变异趋势均表明：（1）大别造山带晚中生代地幔属于扬子地幔，与华北地幔存在明显区别；（2）大别造山带壳、幔铅同位素成分上存在明显的非耦合特征，反映大别造山带壳幔演化历史的复杂性。     

郯庐断裂带晚中生代富碱侵入岩Nd、Sr、Pb同位素特征及源区性质探讨

郯庐断裂带是中国东部一条巨大的深大断裂带,它纵切华北克拉通、扬子克拉通、兴蒙-吉黑造山带和大别-苏鲁造山带四个大地构造单元,特别是在该断裂带出露许多晚中生代富碱侵入岩体,构成一条长达近2000km的富碱侵入岩带.本文是在前人研究基础上首次从大尺度对整个郯庐断裂带富碱侵入岩的Nd、Sr、Pb同位素做了比较系统深入的研究,发现四个大地构造单元的富碱侵入岩具有明显不同的Nd、Sr、Pb同位素特征,暗示四大构造单元富碱侵入岩的源区性质差别较大:兴蒙-吉黑造山带晚中生代富碱侵入岩源于和亏损地幔有成因联系的年青地壳(εNd(t)为ft.,平均值 2.25);华北克拉通、扬子克拉通和大别-苏鲁造山带三大构造单元晚中生代富碱侵入岩都主要源于EMI型富集地幔(εNd(t)均为负值).但是这三大构造单元岩石圈地幔富集程度差别较大.大别-苏鲁造山带岩石圈地幔相对富集程度最高(εNd(t)平均值为-17.06);华北克拉通次之(εNd(t)平均值为-10.03);扬子克拉通岩石圈地幔富集程度最低(εNd(t)平均值为-6.41).本文认为大别.苏鲁造山带岩石圈地幔相对最富集的原因可能是在早中生代扬子克拉通陆壳向华北克拉通深俯冲之后的折返过程中,因压力释放有利于熔/流体的形成、析出和向上交代并改造华北岩石圈地幔使之成为富集地幔.     

安庆早白垩世洪镇花岗岩成因及其对基底构造格局的启示

花岗岩可以有效示踪大陆基底物质,并区分具有不同地壳结构和演化历史的构造块体。洪镇花岗岩位于长江中下游地区江北A型花岗岩带的西延位置,距离郯庐断裂带约30 km。锆石SIMS定年表明,安庆怀宁县洪镇花岗岩形成于126. 2±2. 0 Ma,与长江中下游A型花岗岩以及大别造山带I型花岗岩的形成时代一致。洪镇花岗岩高硅、富钾,属于高钾钙碱性系列I型花岗岩。其富集轻稀土元素和大离子亲石元素,相对亏损中稀土元素和高场强元素,经历了角闪石为主的结晶分异。洪镇花岗岩具有较为富集的Sr—Nd—Hf同位素,和低放射性成因Pb同位素组成,其n(87Sr)/n(86Sr)(t)为0. 7065~0. 7066,εNd(t)值为-10. 9~-12. 0,锆石εHf(t)为-6. 7~-13. 2,n(206Pb)/n(204Pb)(t)、n(207Pb)/n(204Pb)(t)和n(208Pb)/n(204Pb)(t)分别在17. 063~17. 109、15. 568~15. 572和37. 351~37. 373之间。综合研究表明,洪镇花岗岩起源于古—中元古代中低成熟度沉积岩的水致部分熔融,为幔源岩浆底侵导致。从物质来源上,洪镇花岗岩岩浆源区类似于大别造山带经历过俯冲、折返后的中上地壳,而显著不同于长江中下游同时代A型花岗岩源区,表明洪镇地区具有上下地壳分属长江中下游和大别造山带的构造属性。在早白垩世早期郯庐断裂带南段西盘向南的强烈挤压下,大别造山带下地壳发生不规则流动,越过郯庐断裂带进入到洪镇地区下地壳成为洪镇花岗岩的源区。     

内蒙古中—东部地区基底岩石、花岗岩和玄武岩的Nd同位素组成及其对该区地壳演化的指示

对出露于内蒙古地区的华北地台北缘中段及兴蒙造山带内共21件不同岩性的样品进行Nd同位素研究。这些样品的Nd模式年龄值表明:兴蒙造山带与华北地台具完全不同的特征,兴蒙造山带以年轻的亏损地幔模式年龄为特征(tDM=0.4~1.1 Ga),普遍低于华北地台西段的tDM值(1.8~3.4 Ga)。锡林浩特地块作为独立块体具与兴蒙造山带不同的特征,锡林浩特地块的亏损地幔模式年龄介于兴蒙造山带年龄与华北地台年龄之间。Nd模式年龄计算结果表明内蒙古地区华北地台北缘的地壳增生事件主要集中于中元古代之前,而兴蒙造山带地壳增生事件自新元古代开始。通过对内蒙古地区华北地台北缘εNd(t)值随时间的变化分析可知,在中元古代及海西期均存在古老地壳的再循环及新地壳的增生事件。内蒙古兴蒙造山带地壳增生速率表明该区地壳主要增生事件发生于1 000~700 M a,其后形成的岩浆岩所反映的增生过程表明有古老地壳组分的参与。     

西大别~2.0 Ga变质花岗岩的发现及其Hf同位素特征

扬子陆块广泛存在2.10～1.90 Ga构造热事件的年代学信息,然而在大别地区该时期的岩浆岩体尚未报道,本文在野外地质调查的基础上,对西大别金盘岩体的变质花岗岩开展了锆石年代学和Hf同位素分析。锆石U-Pb测年结果显示变质花岗岩的结晶年龄为(2022±17)Ma(MSWD=2.3),代表了大别造山带古元古代的岩浆活动记录。锆石的εHf(t)值(-10.6～-7.6)及其二阶模式年龄(2.96～3.12 Ga)表明该岩体来源于古老陆壳的再造。综合已有Hf同位素资料,扬子陆块北缘广泛发育2.95～3.18 Ga太古宙地壳,为该类花岗岩的岩浆形成提供了物源。金盘岩体形成于古元古代碰撞造山作用时期(2.03～1.93 Ga),可能指示了Columbia超大陆聚合在大别地区的响应。该～2.0 Ga花岗岩体的识别,为研究大别造山带早前寒武纪构造岩浆事件的演化序列提供了新的资料。     

扬子陆核古元古代A型花岗岩的年代学与地球化学研究及其构造意义

以侵入于宜昌崆岭杂岩中的圈椅埫花岗岩体为研究对象,系统研究了其年代学和地球化学特征,并据此对岩石成因和扬子陆核古元古代构造演化过程进行探讨。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,圈椅埫花岗岩形成年龄为(1 822±44) Ma,说明其为扬子陆核古元古代岩浆活动产物。地球化学研究表明,该花岗岩体富Si,贫Al、Mg,微量元素组成上富集Rb、Th,具有Eu、Ba、Sr和高场强元素的负异常。岩石具有高Ga/Al比值和(Zr+Nb+Ce+Y)含量,其锆石饱和温度计算值较高(＞862 ℃),综合地质地球化学特征表明该岩体应属铝质A型花岗岩。岩体的εNd(t)值在-12.4~-10.3之间变化,对应两阶段Nd同位素模式年龄值为3.3~3.2 Ga,暗示岩体可能形成于扬子陆核深部古老的长英质地壳物质在后碰撞伸展构造背景低压、高温条件下部分熔融。结合前人已有的研究成果,认为其可能与区域上2.0~1.9 Ga板块碰撞造山后发生的由碰撞挤压向伸展作用的构造转换作用有关。扬子陆核古元古代构造岩浆事件与全球范围内2.1~1.8 Ga的与Columbia超大陆演化有关的碰撞造山-裂解事件时间吻合,表明扬子陆核可能是Columbia超大陆的重要组成部分之一。