ECONOMIC GEOLOGY

正20140805Fan Baocheng(Xi’an Center of Geological Survey,China Geology Survey,Xi’an710054,China);Meng Guanglu The Geological Evolution and Metallization of TalasKalatawu Block in Northern Tianshan,Kyrgyzstan(Northwestern Geology,ISSN1009-6248,CN61-1149/P,46(2),2013,p.54-     

Carboniferous eclogite and garnet–omphacite granulite from northeastern Hainan Island,South China: Implications for the evolution of the eastern Palaeo‐Tethys

High‐P (HP) eclogite and associated garnet–omphacite granulite have recently been discovered in the Mulantou area, northeastern Hainan Island, South China. These rocks consist mainly of garnet, omphacite, hornblende, quartz and rutile/ilmenite, with or without zoisite and plagioclase. Textural relationships, mineral compositions and thermobarometric calculations demonstrate that the eclogite and garnet–omphacite granulite share the same three‐stage metamorphic evolution, with prograde, peak and retrograde P?T conditions of 620–680°C and 8.7–11.1 kbar, 820–860°C and 17.0–18.2 kbar, and 700–730°C and 7.1–8.5 kbar respectively. Sensitive high‐resolution ion microprobe U–Pb zircon dating, coupled with the identification of mineral inclusions in zircon, reveals the formation of mafic protoliths before 355 Ma, prograde metamorphism at c. 340–330 Ma, peak to retrograde metamorphism at c. 310–300 Ma, and subsequent pegmatite intrusion at 295 Ma. Trace element geochemistry shows that most of the rocks have a MORB affinity, with initial ε_Nd values of +2.4 to +6.7. As with similar transitional eclogite–HP granulite facies rocks in the thickened root in the European Variscan orogen, the occurrence of relatively high P?T metamorphic rocks of oceanic origin in northeastern Hainan Island suggests Carboniferous oceanic subduction leading to collision of the Hainan continental block, or at least part of it, with the South China Block in the eastern Palaeo‐Tethyan tectonic domain.     

内蒙古黄花滩铜镍矿区辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及地球化学特征

在乌拉特后旗—达茂旗—四子王旗一带的内蒙古中部地区分布着超基性-酸性连续岩浆系列,开展其岩体年代学、地球化学研究可为内蒙古中部地区与超基性-基性岩有关的铜镍矿成矿规律研究提供基础地质资料,还可以推断岩浆侵位时期的区域大地构造背景。本文以达茂旗黄花滩铜镍矿区出露的辉长岩为研究对象,采用LA-ICP-MS仪器对无裂隙、高透明度、阴极发光均匀、环带清晰的锆石进行U-Pb定年,获得岩体加权平均年龄为262.4±1.1 Ma,并利用XRF和ICP-MS进行岩石地球化学分析显示黄花滩辉长岩具有后碰撞拉伸环境下的岩浆特征。综合前人相关研究认为,内蒙古中部地区于中二叠世晚期(255~275 Ma)已经进入后碰撞构造阶段,而古亚洲洋在该区域的闭合应发生在晚二叠世前(~285 Ma),此结论丰富了古亚洲洋闭合时间上限及中晚二叠世期间内蒙古中部地区构造背景方面的证据。     

江南造山带新元古代中期(830～750Ma)岩浆活动及对构造演化的制约

连接扬子地块和华夏地块的江南造山带是华南前寒武纪最重要的构造单元,其形成和演化长期以来备受关注。在江南造山带的范围内广泛发育了新元古代岩浆岩,它们是探讨江南造山带构造演化的重要对象,但其成因和形成的构造背景却备受争论。本文系统收集和分析了江南造山带830~820 Ma花岗岩、800~780 Ma酸性岩和800~750 Ma基性岩的地球化学数据。研究表明,不同时间段的岩石成因类型存在系统差异,830~820 Ma的花岗岩主要为S型花岗岩,800~780 Ma的酸性岩主要为A型酸性岩,而800~750 Ma的基性岩以拉斑系列和碱性系列为主,并在构造判别图中显示了板内玄武岩(WPB)和洋中脊玄武岩(MORB)的特征。综合同位素年代学、岩石地球化学和沉积学等学科领域的研究成果我们认为:扬子北缘和西缘应先于东南缘在1000~900 Ma期间发生碰撞,而此时的东南缘仍为活动大陆边缘;直到~830 Ma,扬子地块与华夏地块沿江南造山带发生拼贴,但只是陆-弧-(微)陆之间的"软碰撞",而无山脉隆升和高级变质作用,各个块体之间处于"联而不合"的状态,大洋岩石圈拆沉之后的软流圈上涌和由拆沉所引起的拉张作用导致了上覆岩石圈和陆壳发生部分熔融,产生了江南造山带830~820 Ma的S型花岗岩;随着全球Rodinia超大陆的裂解,~820 Ma,华南裂谷盆地开启,并在随后的裂解过程中发育了大量与伸展有关的800~780 Ma A型酸性岩和基性岩脉/墙,而其明显高于同时代MORB源区的地幔潜能温度显示,导致Rodina超大陆裂解的地幔柱可能对该时期岩浆岩的地幔源区有一定影响;随着拉张作用的不断加强,出现了760~750 Ma碱性系列和具MORB特征的基性岩,此时的软流圈地幔既提供热量又有物质供应。     

从藏南陆-陆碰撞带深部结构构造演化探讨斑岩铜矿的成岩成矿问题

本文以INDEPTH项目对印度大陆与欧亚大陆碰撞带深部成像结果为基础,从构造演化角度探讨藏南陆-陆碰撞带冈底斯斑岩铜矿带的成矿作用问题。深部探测给出的碰撞带深部结构与侯增谦等地质学家提出的深部结构有较大的异同,如何协调起来以深化对藏南陆-陆碰撞条件下成矿作用的认识,这是本文讨论的中心。藏南碰撞带成矿实际上是在新特提斯大洋岩石圈俯冲形成的冈底斯岩浆弧成矿作用的基础上,再经过陆-陆碰撞挤压强烈改造后的再成矿。碰撞带的深部结构构造演化的特点是:(1)新特提斯大洋岩石圈板块向北连续俯冲了约120 Ma,形成的冈底斯陆缘火山岩浆弧带,这导致了陆缘带地壳增厚并含有大量的地幔岩浆流体物质(如南美安第斯成矿带那样);(2)在印度大陆与冈底斯陆缘弧接近碰撞时,在对挤中新特提斯大洋洋壳与大洋岩石圈地幔发生向上挤出与向下拆沉,并使部分洋壳残片和大洋岩石圈物质保存在中上地壳内;(3)两大陆岩石圈碰撞对接后,印度岩石圈地幔加深达70~80 km并沿地壳底部向北推进,并将加厚地壳内大量的成矿物质、钙碱性岩浆,洋壳及新生的下地壳,以及部分地幔物质从地壳底部将其围限起来,成为后期再成矿的物质基础;(4)查明了碰撞带深部壳/幔间产生了一层中间速度层(相当于MASH层),在中上地壳部位出现一层巨大的部分熔融层;(5)在碰撞挤压下冈底斯带内产生多组断裂构造,大型逆冲断裂系与背冲断裂,并引发了含矿岩浆的再活动,并在浮力(下地壳内)和挤压力作用下多次活动上升生成斑岩型铜矿床;(6)成矿后地表遭受过强烈的风化剥蚀作用,使矿床出露地表。     

华北克拉通的组成及其变质演化

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。     

西藏冈底斯中段桑桑花岗质岩体锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成及其对岩石成因和构造演化的制约

以西藏冈底斯中段西侧桑桑花岗质岩体为对象,进行了系统的年代学、元素地球化学和锆石Hf同位素组成研究,据此阐明了岩体成因,并探讨了其构造意义。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年表明,桑桑花岗质岩体的成岩年龄为49~54 Ma。化学组成上,岩体具有亚碱、准铝、贫磷的特征(A/NKC1.10,P_2O_50.20%),属钙碱性I型花岗岩类。岩体富Cs、Rb、Ba、Th、U、K、Pb和轻稀土,贫Nb、Ta、P与Ti,表现出弧岩浆岩的地球化学特征。岩体的锆石εHf(t)值变化较大,散布于正值与负值之间(=-4.24~+5.49),指示其形成存在不同来源物质的贡献。综合分析表明,桑桑花岗质岩体起源于初生地壳的部分熔融,但在成岩过程中有古老地壳组分的参与。结合区域地质背景,笔者认为这一古老地壳组分最可能来自印亚碰撞过程中俯冲下插的印度地壳,由此说明印度-欧亚大陆碰撞的起始时间应早于54 Ma。     

祁连山新元古代中—晚期至早古生代火山作用与构造演化

祁连山地区的新元古代中—晚期至早古生代火山作用显示系统地时、空变化,其乃是祁连山构造演化的火山响应。随着祁连山构造演化从Rodinia超大陆裂谷化—裂解,经早古生代大洋打开、扩张、洋壳俯冲和弧后伸展,直至洋盆闭合、弧-陆碰撞和陆-陆碰撞,火山作用也逐渐从裂谷和大陆溢流玄武质喷发,经大洋中脊型、岛弧和弧后盆地火山活动,转变为碰撞后裂谷式喷发。850~604 Ma的大陆裂谷和大陆溢流熔岩主要分布于祁连和柴达木陆块。从大约550 Ma至446 Ma,在北祁连和南祁连洋-沟-弧-盆系中广泛发育大洋中脊型、岛弧和弧后盆地型熔岩。与此同时,在祁连陆块中部,发育约522~442 Ma的陆内裂谷火山作用。早古生代洋盆于奥陶纪末(约446 Ma)闭合。随后,从约445 Ma至约428 Ma,于祁连陆块北缘发育碰撞后火山活动。此种时-空变异对形成祁连山的深部地球动力学过程提供了重要约束。该过程包括:(1)地幔柱或超级地幔柱上涌,导致Rodinia超大陆发生裂谷化、裂解、早古生代大洋打开、扩张、俯冲,并伴随岛弧形成;(2)俯冲的大洋板片回转,致使弧后伸展,进而形成弧后盆地;(3)洋盆闭合、板片断离,继而发生软流圈上涌,诱发碰撞后火山活动。晚志留世至早泥盆世(420~400 Ma),先期俯冲的地壳物质折返,发生强烈的造山活动。400 Ma后,山体垮塌、岩石圈伸展,相应发生碰撞后花岗质侵入活动。     

青藏高原大陆动力学研究若干进展

近10年来,"大陆构造与动力学实验室"在青藏高原大陆动力学研究,尤其在特提斯演化和青藏高原生长方面取得若干进展,包括(1)"青藏高原——造山的高原"理念的提出;(2)青藏高原特提斯体制和构造格架的再造;(3)新特提斯蛇绿岩中原位金刚石和深地幔矿物群的重大发现;(4)新特提斯洋盆俯冲新机制的揭示;(5)印度/亚洲碰撞的早期岩浆和喜马拉雅折返中的作用;(6)喜马拉雅三维碰撞造山机制和折返全过程的初步建立;(7)青藏高原东南缘物质逃逸的新机制——"弯曲与地壳解耦"的提出;(8)青藏高原俯冲型、碰撞型及陆内型片麻岩穹窿;(9)青藏高原东缘汶川强震的构造背景和强震机制;(10)青藏高原碰撞造山成矿模式;(11)印度/亚洲碰撞过程的数值模拟。综述和集成上述成果是为了与同行们交流磋商,进一步共同发展青藏高原大陆动力学理论,向国际地学前沿的冲刺。     

抛锚撞击水下管汇的数值模拟研究

船舶抛锚撞击水下管汇会影响到管汇的正常作业,基于ANSYS/LS-DYNA动力学分析软件,建立锚-水下管汇-海床土体的三维有限元模型,对抛锚碰撞水下管汇的过程进行数值仿真。通过求解水下管汇受碰撞后的等效应力、应变的时间历程及受撞击部位的凹陷损伤深度,发现最大等效应力点出现在管汇与锚接触位置处,管汇的碰撞部位最终发生凹痕变形。同时讨论锚与管汇接触面的形状以及海床土体对水下管汇损伤程度的影响,当冲击能量相同时,锚与水下管汇的碰撞接触面积越小,水下管汇的损伤深度就越大;当锚与管汇接触的接触面积相同时,冲击能量越大,水下管汇的损伤变形越大。海床土体的剪切弹性模量对管汇的凹陷损伤深度以及最大等效应力影响与冲击能量有关,海床土体的内摩擦角对管汇的碰撞影响较小。