华北桑干地区大规模麻粒岩相变质作用的时代: 锆石U-Pb年代学

对桑干地区麻粒岩相变质沉积岩系(孔兹岩系)中变质和未变质侵入体进行锆石U-Pb年代学研究, 获得变质花岗岩、变质闪长岩锆石U-Pb年龄分别为2005±9 Ma和1921±1 Ma, 它们代表岩浆结晶年龄. 另外测得未变质粗粒石榴石花岗岩锆石U-Pb年龄1892±10 Ma. 据此, 麻粒岩相变质作用时代应该晚于闪长岩的侵入年龄(1921 Ma), 略早于粗粒石榴石花岗岩的形成年代. 结合已有的年龄资料提出, 桑干地区发育的孔兹岩系、片麻岩地体和高压基性麻粒岩, 它们的麻粒岩相变质作用都发生在早元古代末. 这一时代是华北克拉通碰撞拼合的时代.     

华北克拉通中生代下地壳置换：非造山过程的壳幔交换

华北克拉通内部前寒武纪麻粒岩地体和新生代火山岩的麻粒岩捕虏体的研究表明，前寒武纪下地壳与现今下地壳的是不同的。下地壳的主要置换发生在中生代。这表明，华北克拉通中生代的构造重大转折，不仅使得盆山格局发生了变化，而且下地壳和上地幔的组成和结构发生了变化。已发表的关于东部岩石圈减薄的机理有折沉作用、幔柱构造模式，均与造山带的演化相联系。本文注意到，华北克拉通最下部地壳的部分或大部都已被中代的下地壳置换，它们不仅发生在克拉通边部，而且发生在克拉通内部。因此华北克拉通中生代的下地壳被中生代的下地壳取代的作用，可称为华北克拉通中生代换底作用。中生代时期的华北拉通下可能存在有规模的地幔柱，强烈的壳幔交换是换底的作用的主要方式，热侵蚀和化学侵蚀的细节还不清楚。但可以推测这与造山带的演化没有直接关系，和造山带岩石圈根部的折沉作用有一般意义的底侵作用不同。     

人工晶体(Bi38CrO60)--驾鹿矿在自然界的首次发现及矿物成因和地质意义

1983年, ZhitomirsKii等人在实验室条件下合成了四方晶体Bi16CrO27和立方晶体Bi38CrO60.它们在自然界首次发现于中国陕西省洛南县驾鹿金矿床中,分别被命名为铬铋矿(Bi16.006Cr0.997O27)和驾鹿矿(Bi38.008Cr0.996O60).驾鹿矿较铬铋矿形成较晚,其共生、伴生矿物有黄铜矿、自然金、碲金矿、含氧金矿物、石英等.常呈不规则粒状集合体,偶见＜0.05 mm立方体微晶,棕黑色,金属光泽;平均维克硬度Hv=232.78 kg/mm2 ,平均摩氏硬度Hm=4.15;实测密度D=14.10(3) g/cm3,计算密度Dx=14.08(2) g/cm3,折射率n=3.14(3).采用2种电子探针进行波谱定量分析的成分及计算的化学式分别是①EPM8100分析的结果w(Bi2O3)为98.854%、w(CrO3)为1.111%,总和为99.965%;化学式为Bi38.009Cr0.995O60;②CAMEBAX-SX51分析的结果w(Bi2O3)为98.862%,w(CrO2)为1.112%,总和为99.974%;化学式为Bi38.008Cr0.996O60.均可写为Bi38CrO60.2种仪器测定的结果非常接近,说明所测定的化学成分和计算的化学式是十分可靠的.X-射线粉晶分析主要强线d(I)(hkl)分别为0.3215(100),(310); 0.27211(72),(321); 0.17145(40),(530); 0.1696(30), (600);0.1651(30),(611);0.1608(30),(620);0.29411(25),(222);0.3596(22),(220);0.2171(20),(332);0.1503(20),(631);0.1996(18),(510);0.2401(13),(330);0.2275(13),(420);0.1217(12),(653);0.1184(12),(750);0.1858(10),(521)等轴晶系,可能的空间群为Im3m;a=1.0181(1) nm,c/a=1,晶胞体积V=1.05529(1) nm3,Z=1.1-Kp/Kc=0.019.Cr+6,Bi+3,O-2.驾鹿矿和人工晶体(Bi38CrO60)在化学成分、X-射线粉晶数据基本一致,充分证明了驾鹿矿是人工晶体(Bi38CrO60)在自然界的首次发现.新矿物--铬铋矿及驾鹿矿是在碱性高温热液条件下形成的,受体系组份浓度的影响,特别是Cr+6的影响,驾鹿矿的形成稍晚于铬铋矿.Bi在金矿物中含量较高,因此铬铋矿及驾鹿矿的发现和研究对该金矿床找矿和研究有着重要的理论和实际意义.     

胶东文登长山南花岗闪长岩体的岩浆混合成因：闪长质包体及寄主岩石的地球化学、Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素证据

胶东昆嵛山杂岩文登长山南花岗闪长岩体中广泛分布具有火成结构的闪长质包体,这些包体主要为椭圆形或纺锤形,定向排列,大小不等(几cm至几m),颜色较寄主岩深,粒度较细。包体具有与寄主岩石相似的矿物组合,但铁镁质矿物及斜长石含量明显比寄主岩石高,而石英和钾长石含量低于寄主岩石;镜下包体具有明显的不平衡反应结构,广泛发育针状磷灰石。在地球化学特征上,包体和寄主岩石部富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,并具有相近的Sr、Nd同位素组成,ISr为0．70784-0．70818,εNd为-15．0--15．5。然而,包体和寄主岩石的主量元素在相关图上呈明显的线性关系, 并且岩石学和锆石Hf同位素特征也明显表明文登长山南岩体在成岩过程中发生了镁铁质岩浆和长英质岩浆的混合作用。在岩浆混合作用过程中,全岩Sr、Nd同位素和晚期生成的矿物组成比较快速地达到了均一化,而主量元素和高温矿物锆石Hf同位素组成则残留了原始岩浆的部分特征。研究表明,锆石Hf同位素在岩浆混合作用过程中不容易达到同位素平衡,其同位素组成比全岩Sr、Nd同位素更能有效地示踪混合岩浆的源区特征和岩浆混合过程。     

华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程：岩浆底侵、置换与拆沉作用

最近研究表明，华北中生代岩石圈减薄不仅是岩石囤地幔减薄，而且下地壳也发生了一定程度的减薄和置换。本文强调下地壳过程，如岩浆底侵、置换和拆沉作用是理解岩石囤减薄机制的关键因素之一。火山岩及其捕虏体的信息似乎支持在华北东部南、北缘存在局部造山带型的下地壳与岩石囤的拆沉作用。但是华北东部整体上的减薄机制难以用造山带的拆沉模式来解释。华北东部克拉通内部的火山岩中的下地壳捕虏体有两类，一类是经历了麻粒岩相变质的底侵辉长岩和辉石岩以及榴辉岩相变质的石榴辉石岩，形成时代约在140～120Ma；另一类是经过了中生代变质叠加的前寒武纪麻粒岩。中生代华北东部曾发生过大规模的岩浆底侵作用，现今的下地壳很可能已大部分不是前寒武纪的下地壳，它们由中生代变质的辉长岩、镁铁质岩石以及经历了很强烈改造的前寒武纪下地壳麻粒岩组成。此外，在华北东部普遍存在着化学成分类似于“埃达克岩”的中生代高锶花岗岩类岩石，它们的形成与岩浆底侵作用和镁铁质下地壳的部分熔融有关，其熔融残留应是榴辉岩或石榴角闪岩。尽管如此，要通过下地壳部分熔融形成一个厚的密度很大的榴辉岩层，由它的重力不均衡来带动80～120公里厚的岩石圈地幔一起拆沉进入软流圈的机制很难发生在华北克拉通内部。岩浆底侵和置换作用是下地壳过程非常重要的形式，与岩石圈的减薄具有密切联系，其具体机制尚不完善。     

苏鲁变质带北部的岩石构造单元及结晶块体推覆构造

虽然苏鲁变质带北部的超高压变质岩石的类型及其特征与大别山超高压带相似,但是要划出与大别山相对应的岩石构造单元是困难的。详细的区域地质、岩石学、同位素年代学及地球化学的研究已将超高压带的西界大致圈定在牟平断裂至米山断裂的范围内。特别需要提出的是,在荣成超高压变质岩石分布区的南北两侧,出露有3 种不同成因的麻粒岩,即榴辉岩化的麻粒岩;由超高压变质岩经高压升温变质作用生成的麻粒岩;以及未经过榴辉岩相变质的麻粒岩。它们有规律地成带分布。这些麻粒岩带以及在荣成地区出露的未经过麻粒岩相叠加变质的超高压变质带,各自都有着完全不同的变质历史,并且都以深大韧性剪切带为其边界。由此笔者将苏鲁变质带北部由南向北划分为海阳所变质地块(榴辉岩化扬子陆块基底变质单元)、荣成变质地块(超高压变质单元)、威海变质地块(麻粒岩相叠加变质的超高压构造岩片)、昆嵛山边界杂岩带。这些来源于地壳深层的结晶块体是超高压带形成和演化的产物,在后来的进一步碰撞挤压中,这些来源于深层而就位于中上地壳水平的结晶块体,有可能发生了与薄皮构造机制(thin-skin thrust)类似的构造过程。它们有如一系列的推覆体挤压叠置,使华北和华南陆块最后挤压在一起。     

西天山昭苏北部大哈拉军山组火山岩中辉长岩体的形成时代、地球化学特征及地质意义

西天山昭苏北部侵入于大哈拉军山组火山岩层上部的辉长岩体具有富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba)、亏损高场强元素(Nb、Ta)、轻重稀土分馏等地球化学特征,与火山岩围岩具有相似的不相容元素和Sr-Nd同位素特征,其母岩浆可能由俯冲流体交代的富集岩石圈地幔部分熔融形成,晚石炭世之前南天山洋盆向伊犁-中天山板块之下的俯冲可能导致了岩石圈的富集作用。利用不相容元素进行地球化学模拟计算,结果表明辉长岩成分由50%~80%的堆晶矿物(单斜辉石、斜长石)与50%~20%的玄武质熔浆组成。辉长岩体的Cameca锆石U-Pb年龄为311.3±2.3Ma,与伊犁-中天山板块晚石炭世伊什基里克组火山岩的时代大致相当,略晚于西天山榴辉岩的峰期变质时间。辉长岩的时代进一步限定该地区大哈拉军山组火山活动应在早石炭世晚期结束,下石炭统阿克沙克组沉积岩应形成于320~311Ma之间。与辉长岩同时期的岩浆岩在伊犁-中天山板块广泛分布,形成于俯冲结束之后挤压环境向拉张环境过度的构造环境。     

灵山岛早白垩世岩浆活动及其大地构造意义

灵山岛位于胶东半岛以南约16km处,构造上处于扬子和华北克拉通结合部位——苏鲁造山带东端。早白垩世晚期,灵山岛岩浆活动极为强烈,大量发育流纹岩和火山角砾岩,不整合覆盖于底部碎屑沉积岩层之上;同时,区内广泛发育基性岩墙(辉绿玢岩),沿北东-南西向侵入于碎屑沉积岩地层之中。本文选取流纹岩和辉绿玢岩样品进行了岩石地球化学和年代学研究。结果表明,流纹岩具有富钾(K_2O=4.10%～4.42%)、富碱(Na_2O+K_2O=8.83%～9.06%)、贫钙(CaO=0.10%～0.46%)、低钛(TiO 2=0.08%～0.09%)、低镁(MgO=0.12%～0.15%)和铁(Fe_2O_3~T=0.79%～0.83%)的特征,属于弱过铝质高钾钙碱性岩石系列;岩石稀土总量较低(∑REE=109.0×10~(-6)～128.8×10~(-6)),轻重稀土元素分异较弱((La/Yb)N=6.42～8.09),Eu显著负异常(δEu=0.27～0.28)。辉绿玢岩SiO_2含量为(51.17%～51.97%),具有富碱(Na_2O+K_2O=5.01%～6.07%)和高Mg#值(67.6～69.4)的特征,属于钾玄岩系列;岩石稀土总量较高(∑REE=160.6×10~(-6)～173.5×10~(-6)),轻重稀土元素分馏较为明显((La/Yb)N=11.1～11.6),显示弱Eu正异常(δEu=1.12～1.18),它们在球粒陨石标准化稀土元素图解和原始地幔标准化微量元素图解上与OIB类似。上述地球化学特征指示流纹岩和辉绿玢岩可能均形成于伸展减压背景下。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,流纹岩和辉绿玢岩的形成时代分别为118±2Ma和109±3Ma,属于早白垩世岩浆活动的产物。锆石Hf同位素分析结果显示,流纹岩具有负的ε_(Hf)(t)值(-31.0～-24.5),表明其来源于古老地壳物质部分熔融。辉绿玢岩的岩浆锆石具有负的ε_(Hf)(t)值(-31.2～-28.8)和正的ε_(Hf)(t)值(+7.1～+8.1),指示其来源于有深部亏损软流圈地幔物质加入的富集地幔源区。综合本文研究结果和同时期区域构造演化推测,受伊泽奈崎板块和古太平洋板块俯冲方向改变的影响,中生代期间中国东部构造体制发生转变。早白垩世晚期,华北东部处于伸展构造背景,形成了一系列与之对应的超浅成相-喷出相辉绿玢岩岩墙和流纹岩,是燕山运动在胶东地区的地质表现。     

朝鲜平南盆地寒武系黄州群和法洞群的碳同位素漂移事件

朝鲜平南盆地寒武系包括黄州群和法洞群下部.为了与邻区及世界其他地区同时期地层进行对比,对黄州群（从下到上分为坪山组、中和组、黑桥组和林村组）和法洞群下部（戊辰组和古丰组）进行了生物地层学和碳酸盐岩碳和氧同位素分析.生物地层学研究表明,坪山组和中和组分别不早于寒武系第三阶和第四阶.坪山组δ13C值变化范围为0~-3.1‰,中和组为-4.7‰~2.0‰,黑桥组为-1.0‰~2.4‰,林村组为-2.6‰~0.4‰,戊辰组为-1.3‰~0.4‰,古丰组为-1.0‰~2.4‰.综合对比分析,坪山组、中和组和黑桥组大致对应寒武系第三阶-第四阶,林村组大致对应第二统与苗岭统界线附近,古丰组大致对应芙蓉统.中和组上部-黑桥组（正漂移）、林村组下部（负漂移）和古丰组中部（正漂移）记录的3个碳同位素漂移事件可能分别对应MICE（mIngxinsi carbon isotope excursion）、ROECE（redlichiid-olenellid extinction carbon isotope excursion）和SPICE（steptoean positive carbon isotope excursion）全球性事件.      

华北陆块前寒武纪两次重大地质事件的特征和性质

分类统计了华北陆块236个精度较高的大于16亿年的年龄数据。统计分析显示,年龄数据存在2个最为明显的峰期,分别位于2550～2475MaBP和1900～1750MaBP区间,对应华北陆块25亿年和18亿年地质事件。同时,这2次地质事件所包含的变质作用峰期和成岩作用峰期均有不同步的特点。25亿年地质事件中成岩作用峰期早于变质作用峰期,而18亿年地质事件中变质作用峰期早于成岩作用峰期。由此反映这 2次地质事件性质的差异。25亿年地质事件表现为巨型麻粒岩带、岩浆构造热事件、沉积建造开始和环境变化等,可能代表华北陆块一次重要的拼合事件;而18亿年地质事件表现为非造山岩浆活动、裂谷型火山-岩浆活动和强烈的退变质作用等,可能代表华北陆块一次重要的裂解事件。