辽东岫岩地区古元古代花岗伟晶岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

辽东岫岩地区位于胶—辽—吉古元古代造山/活动带内,区域内广泛存在花岗质伟晶岩脉或岩体,对其进行研究具有重要的构造意义。研究区出露大量古元古代花岗伟晶岩,前人将其统一划归到花岗质混杂岩和辽河岩群内。本文通过详细的野外地质调查和室内综合研究,将该套花岗伟晶岩脉解体为出来,重新厘定为新的填图单元。本文对研究区2件花岗伟晶岩样品进行岩石学、岩石地球化学、锆石LA-ICP-MS稀土微量元素和U-Pb定年的综合研究,获得花岗伟晶岩的原岩年龄,并对其岩石地球化学、成因和构造环境进行了探讨。花岗伟晶岩主要矿物组合为钾长石+斜长石+石英±白云母±电气石,花岗伟晶结构,块状构造。岩石地球化学分析结果显示其均匀具有一致的地球化学特征。它们均显示高的SiO2(72.1%~75.3%)、Al2O3(13.5%~16.4%),低CaO(1.42%~2.03%)、MgO(0.15%~0.76%)、P2O5(0.01%~0.02%%)、TiO2(0.06%~0.17%)等含量;稀土元素总量偏低,稀土富集、重稀土亏损,稀土配分曲线右倾型,明显的正δEu异常;微量元素富集大离子亲石元素(Cs、Rb、Ba、U),相对亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)等特征。样品(DST-TW1和WJG-TW1)锆石CL图像强度均较弱,前者大部分锆石不能反映矿物内部结构,后者大部分锆石能显示弱振荡环带,这一特征与锆石U含量均较高(1253.1×10-6~12861.5×10-6、874.5×10-6~5319.1×10-6)相吻合。锆石虽具有岩浆锆石的自形特征,但其Th/U值(0.01~0.26和0.01~0.62)较低,稀土配分模式显示热液锆石特征,在(Sm/La)N—La和Ce/Ce*—(Sm/La)N图解上偏热液锆石区域,此花岗伟晶岩脉可能是母岩浆高度结晶分异后的残余岩浆热液结晶而成,偏热液性质。本文研究的2件样品(DST-TW1和WJG-TW1)年龄分别为1864±20 Ma(MSWD=0.19)和1903.6±4.7 Ma(MSWD=0.041),其侵位时间介于1.9~1.86 Ga之间。从岩石地球化学、形成时代推测其物源与研究区周围~1.87 Ga的S型花岗岩具有亲缘关系。从构造环境来看,研究区内古元古代花岗伟晶岩形成于胶—辽—吉造山带弧陆碰撞结束后伸展的构造体制下,在主期花岗质岩浆上涌之后,地壳在不断伸展和松弛垮塌,大量残余岩浆或岩浆热液上涌形成伟晶岩的岩脉、岩墙或岩体,侵位时代从~1.9 Ga到~1.74 Ga。从而推测胶—辽—吉造山带在碰撞后的构造折返过程中一直处于伸展的构造机制,后造山阶段至少持续了160 Ma。     

豫西汝阳群、洛峪群碎屑锆石年代学特征及其地质意义

华北克拉通南缘"豫陕裂陷槽"发育大量中—新元古代地层,其中汝阳群和洛峪群分布于渑池—确山地层小区,其形成时代一直存有争议.本文针对汝阳群和洛峪群沉积岩进行了系统的碎屑锆石年代学研究工作,结合地层发育和岩石组合分析,为建立华北克拉通南缘中—新元古代地层框架提供依据.根据云梦山组下部碎屑锆石中获得年轻锆石年龄平均值1723.6 Ma,结合前人从洛峪群凝灰岩夹层中获得的年代学资料(1611±8 Ma、1640±16 Ma、1638±9 Ma、1634±10 Ma),将汝阳群-洛峪群的沉积时限限定在1720～1600 Ma之间.本文所采集的云梦山组、白草坪组和崔庄组样品中碎屑锆石207Pb/206Pb年龄分别在2657～1739 Ma、2712～1780 Ma和2654～1819 Ma之间,说明三个组沉积物质主要来源于古元古代地质体,部分为新太古代地质体.鲁山地区发育的新太古代—古元古代的太华杂岩,登封地区发育的新太古代登封群以及古元古代嵩山群和花岗质岩石等,均可为中—新元古代沉积岩提供物源.豫西地区汝阳群-洛峪群碎屑锆石中～2.7 Ga、～2.5 Ga、2.1～2.0 Ga和1.85～1.8 Ga的年龄谱峰值分别对应华北克拉通早前寒武纪发生地壳生长、克拉通化、裂谷和造山等重要地质事件.越来越多资料显示华北克拉通在2.2～2.0Ga时期存在强烈的岩浆活动,豫西地区～2.1 Ga的岩浆作用也逐渐被识别出来.     

浅谈前寒武纪条带状铁建造的沉积-变质成矿过程

条带状铁建造(BIF)是3.5~1.8Ga前陆架和洋盆的常见沉积物。前寒武纪条带状铁建造构成了世界上重要的铁矿资源。虽然它们成矿过程及其演化的许多方面的问题仍未解决,但人们普遍认为,它们沉积方式的长期变化与地球的环境和地球化学演化有关。条带状铁建造记录了前寒武纪古海洋、古环境、大气条件和细菌代谢条件以及铁的来源和沉积过程。大型BIF沉积与大火成岩省有成因联系,其铁的来源与火山物质加入的海底热液体系有关,或有陆缘岩石风化的无机物产物加入,越靠近陆缘,陆源碎屑物质加入的越多。然而,在太古宙到古元古代期间,BIF沉积的深水盆地中陆源物质的加入很少。那时的铁建造沉积在缺氧的海洋中,通过微生物的光合作用、无氧光合氧化和紫外光线辐射氧化等机制对溶解的二价铁进行氧化,从而形成三价铁氢氧化物和氧化物的沉积。大多数BIF大型矿床,自其在沉积环境中形成以来,它们在从太古宙直至中生代的漫长的地质历史演化过程中经历了铁矿的品位由低到高转化的复杂地质过程,一般经历了深部交代变质作用的除硅、除碳酸岩矿物的富集成矿和浅部风化富集成矿过程。许多BIF铁矿经历了从绿片岩相到角闪岩相变质作用,但到达的压力条件都不是很高,这或许与俯冲的高密度BIF铁矿难以折返的动力学机制有关。迄今为止,变质作用、尤其是高级变质作用对成矿过程的影响研究较少,是今后值得关注的领域。     

青岛连三岛地区“荆山岩群”高压变质岩的变质时代和变质演化特征

青岛连三岛地区原划为古元古界荆山岩群中出露各类片岩、片麻岩。本文在前人研究的基础上,对连三岛地区出露的含榴黑云母斜长片麻岩、含榴云母片岩和含榴黑云母钾长片麻岩,进行详细的岩相学和矿物化学研究,确定其变质温压条件及其P-T演化轨迹,并采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了3个样品的原岩时代和变质时代,为全面深入认识其变质属性提供了进一步的重要依据。根据岩相学和矿物化学成分可以识别出两期矿物组合:第一期(峰期变质阶段)为Grt1+Kfs+Aln+Ph+Qtz;第二期(退变质阶段)为Grt2+Pl+Ep+Bt+Qtz;依据多硅白云母Si压力计、锆石Ti温度计以及GB-GBPQ矿物温压计,确定其峰期变质和退变质的温压条件分别为T=600～817℃、P=2.4～2.6GPa和T=431～456℃、P=0.48～0.82GPa。结合白云母部分熔融现象,上述两个变质阶段构成了一个折返早期升温降压,后穿过多硅白云母熔融反应线,最后降温降压的顺时针型演化的P-T轨迹。CL图像显示3个样品的锆石均具有典型的岩浆核-变质边结构;结合LA-ICP-MS锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析,3个样品分别获得了769～756Ma、～223Ma和213～216Ma三组年龄,分别与苏鲁造山带其他高压-超高压变质岩的新元古代原岩时代(700～800Ma)、峰期变质时代(240～225Ma)和角闪岩相退变质时代(215～205Ma)一致。对样品含榴黑云母斜长片麻岩(17LSD-1)和含榴云母片岩(18LSD-2)进行锆石Hf同位素分析,获得样品17LSD-1的ε_(Hf)(t)=-23.2～2.8、t_(DM2)~C(Hf)=1712～2845Ma,表明其原岩主要来源于古元古代陆壳重熔;样品18LSD-2的ε_(Hf)(t)=-13.9～8.6、t_(DM2)~C(Hf)=1113～2358Ma,表明样品形成时壳源物质成分占主导地位,同时部分幔源或新生地壳物质的加入,导致少部分ε_(Hf)(t)偏正值。Hf同位素结果表明连三岛变质岩原岩的形成与扬子板块新太古代-早古元古代的陆壳重熔有关。对比前人的相关数据,无论是原岩时代、变质年龄还是变质演化特征,本文研究的连三岛地区片岩/片麻岩与苏鲁造山带的部分变质岩均具有相似的原岩属性和变质属性,因此推断其应归属为苏鲁超高压变质带的一部分,是三叠纪扬子板块向华北板块俯冲碰撞引发的高压-超高压变质事件的产物,不应再作为岩石地层单元划归为"荆山岩群"。     

西大别南缘印支期吕王-高桥-永佳河构造混杂岩带的厘定及其构造意义

在西大别造山带的区调工作中,新识别出一系列中元古代末-新元古代的岩石-构造单元,它们沿着吕王-高桥-永佳河一线展布,并构成一条NNW-SEE向展布的构造混杂岩带.该混杂岩带主要由超镁铁质-镁铁质岩、硅泥质岩、石英质岩、大理岩、含碳陆源碎屑岩、双峰式火山岩以及卷入其中的榴辉岩等多种变质岩块(片)共同组成,并赋存于一套遭受了强烈剪切变形的泥质片岩之中.混杂岩带内各岩块(片)的原岩年龄跨度较大(>4亿年),分别集中在1 200~1 100 Ma和800~700 Ma之间.锆石记录的变质年龄和云母的冷却年龄则主要集中在240~200 Ma之间.结合接触关系、岩性组合、年代学及地球化学数据的综合研究认为,混杂岩带的物质来源既包括中元古代末-新元古代早期的弧-弧后盆地系统的沉积岩-火山岩-侵入岩;也包括叠置其上的新元古代中-晚期大陆裂解期的沉积岩-火成岩.这些不同时代、不同性质岩石在三叠纪不同程度地卷入了华南陆块北缘向华北陆块之下的俯冲,而后快速折返,最终沿着区域上折返断裂(桃花-七角山断裂)就位于西大别造山带之中,形成一条包含高压-超高压变质岩的三叠纪构造混杂岩带.混杂岩带内新厘定的中元古代末弧-弧后岩浆-沉积事件,可与大洪山-黄陵庙湾同时期的地质事件对比,它们共同揭示扬子北缘曾经存在一条中元古代末-新元古代早期的俯冲岩浆带.      

华北克拉通南缘古元古代晚期汝阳群微体化石及其古环境意义:来自微细构造和生物标志化合物的证据

华北克拉通南缘古元古代晚期汝阳群白草坪组页岩中产出大量的具刺和细网状纹饰的球形疑源类,其中以Shuiyousphaeridium macroreticulatum与Dictyosphaera macroreticulata化石标本最具代表性.利用扫描电子显微镜结合光学生物显微镜对其膜壳微细构造进行观察,结果显示:膜壳表面的刺饰形态具有多样性分叉;其膜壳壁可能是由多边形网脊及膜层构成,而不是由多角形板片及膜层构成.同时通过对比研究,认为两种最具代表性的特征分子可能是同一生物不同阶段的产物.此外,通过对赋存微体化石页岩进行生物标志化合物分析,检测到的姥鲛烷/植烷比(Pr/Ph)大于1、伽马蜡烷丰度中等及生物标志化合物(C₃₀藿烷、C₂₇甾烷和三环萜烷),结合前人关于汝阳群沉积环境的研究,不仅指示了汝阳群微体化石群沉积古环境应为正常的海洋环境——滨海-浅海相,也指示了元古代真核生物已经存在,为重建微体化石群和探讨早期生命演化提供了重要的理论依据.      

青海团宝山花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

青海省团宝山花岗岩位于南祁连东段,侵位于古元古代化隆群中。为了解其侵位时代、岩体成因和产出构造环境,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和地球化学测试方法对团宝山花岗岩岩体样品进行分析。获得其锆石U-Pb年龄为(776±8) Ma;该岩体SiO₂、Al₂O₃和K₂O含量较高,而FeO^T、MgO和CaO含量较低,K₂O/Na₂O大于1,富集Rb、Th等元素,亏损Ba、Zr等元素,具明显的负铕异常,表现为轻稀土富集型稀土配分模式。该岩体为分异程度较高的过铝质钙碱性岩,具S型花岗岩特征,为晚元古代中期陆陆碰撞的产物;源岩为泥质岩或杂砂岩,侵位后在晋宁运动末期和加里东运动中期经历过岩浆热事件。     

辽东地区古元古代变基性岩床的成因和构造意义

辽东地区胶-辽-吉造山带发育大量的变基性岩墙/床,这些岩墙/床对研究造山带古元古代构造演化过程具有重要意义.本文通过对辽东地区辽河群中的变基性岩床进行岩石学、岩石地球化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,探讨其成因和形成的构造背景,有助于深入认识胶-辽-吉造山带古元古代地质演化过程.辽东地区变基性岩床顺层侵入于辽河群大石桥组大理岩中,发生角闪岩相变质作用,岩石类型以斜长角闪岩和石榴斜长角闪岩为主,主要矿物为角闪石和斜长石,其他矿物有石榴子石、石英、黑云母、磁铁矿和黄铁矿等.变基性岩床样品的锆石具特征的环带结构和较低的Th/U值(0.01～0.34),指示锆石为变质成因,4个样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果(1854±11 Ma、1846±12 Ma、1847±9 Ma和1848±7 Ma)表明基性岩床发生变质作用的时间为～1.85 Ga,与华北克拉通最终碰撞拼合的时间一致.根据基性岩床与胶-辽-吉造山带其他地区～2.1 Ga的基性岩具有相似的野外产状、岩石学和地球化学特征,推断其侵位时代可能为～2.1 Ga.基性岩床样品的SiO2含量为47.07％～52.18％,K2O+Na2O含量为1.78％～4.70％,MgO含量为3.92％～8.59％,属于拉斑玄武岩系列.大部分样品的稀土总量较低(47.3×10-6～109.5×10-6),富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、La),亏损高场强元素(如Nb、Ta),Zr、Hf没有明显的亏损且未发生分馏作用.所有样品的Al2O3、CaO和Fe2O3T含量在主量元素相关性图解上分布规律且与MgO含量呈较好的相关性,Nb/La值(0.52～0.73)随SiO2和MgO含量的变化较小,表明岩浆在侵位过程中受地壳混染的程度较低,似"岛弧"型地球化学特征是富集岩石圈地幔源区遭受古俯冲组分改造的结果.结合已有的辽河群变质火山-沉积岩、辽吉花岗岩和基性岩的研究成果,胶-辽-吉造山带在～2.1 Ga处于陆内裂谷环境.     

辽东连山关地区古元古代基性岩特征及与铀矿关系探讨

连山关地区位于华北克拉通北缘铀成矿省辽东铀成矿带,以往的勘探发现铀矿周围大量基性岩发育,为进一步了解基性岩构造环境及其与铀成矿的关系,本文以钻孔深部基性岩为研究对象,通过岩石学、地球化学及年代学等研究,探讨基性岩的地质地球化学特征、形成时代、岩石成因及与铀成矿的关系.研究表明:钻孔深部基性岩以变辉绿岩和辉绿玢岩为主,具有钾、钠含量相当,过铝质等特征,属于碱性-过碱性系列岩石;稀土元素含量偏高,轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,轻重稀土元素分异作用不明显,Eu呈现中等程度负异常,Ce呈微弱负异常;微量元素Ba、La、Zr、Hf相对富集而U、K、P、Ti相对亏损.地球化学特点表明,研究区基性岩属于板内碱性玄武岩,源区为过渡型地幔,形成于大陆碰撞后伸展裂解的构造环境,并在上侵过程中存在地壳混染作用.连山关岩体南缘发育的韧性剪切带及相伴生的张性破裂为基性岩的就位提供空间.基性岩同时也为铀成矿提供热源、矿化剂及部分成矿流体.综合分析认为,造山期后伸展张裂阶段形成的基性岩与铀成矿关系密切,连山关岩体南部辽河群覆盖区可作为下一步重点找矿地段.