白云鄂博赋矿白云岩的稀土地球化学及对稀土矿化的制约

东矿西缘的 A-A´剖面延伸约500 m,从下盘白云岩一直到上盘板岩为连续剖面。在白云岩与板岩接触处出现一个过渡带,其矿物组成和结构不同于白云岩和其上覆的板岩,为富含稀土,铁和萤石的条带状矿石,与主东矿的条带状矿石相似,其间还有富铁的薄的夹层。A-A´剖面的白云岩与主东矿下盘的白云岩是相似的,除其含有稍高的铁之外。推测,该剖面的白云岩来自于含大量碱金属,REE和铁的碳酸岩浆,并有高含量的挥发分。在碳酸岩浆侵位和结晶分异的过程中,这些组分会富集在残余岩浆之中,最终聚集在白云岩的顶部与板岩接触处,从而形成了该剖面过渡带中富稀土、铁、铌和萤石的条带状矿石以及富铁的薄的夹层。这些矿石类型分割开了白云岩和上覆的板岩。但是,该剖面未出现主东矿强烈而广泛的钠交代现象,即未形成钠质霓长岩。但是,该剖面的板岩中则钾钡交代广泛发育,形成了富钾和钡的板岩,可定义为钾质霓长岩。通过对A-A´剖面的系统研究及与主东矿的对比表明,白云鄂博地区的稀土、铁和微量元素的高度富集,主要出现在白云鄂博碳酸岩与围岩的接触处。但是形成一定规模的矿体还是需要具备一定的条件。首先要有来自深部规模宏大可聚集大量挥发分、稀土、铁和其它微量元素的碳酸岩（白云鄂博矿即为白云岩）,白云质碳酸岩的母岩浆分异结晶的晚期阶段在其顶部与H9板岩的接触处即在H9的底部,由于H9板岩的屏蔽作用,其下聚集了更加富集萤石,稀土和铁等的残余碳酸岩熔体形成条带状矿石,并对所接触板岩继续进行广泛而强烈的钠质交代作用即钠质霓长岩化,在这一过程中仍然发育了强烈的稀土和铁的矿化,这样即形成了超大规模的白云鄂博矿。但处于白云鄂博赋矿白云岩边缘且位置较浅的碳酸岩,钠交代作用甚微,在白云岩与板岩的接触带中虽有稀土和铁的明显富集,但不能形成具一定规模的矿体。表明,稀土的强烈矿化与钠质交代作用密切相关,而一旦钾质交代作用替代了钠质交代作用,稀土矿化明显减弱。     

新疆东天山岩浆铜镍硫化物矿床地质特征及成矿环境

在东天山地区晚石炭—早二叠世俯冲-增生造山过程中,形成了大量镁铁-超镁铁岩石以及大量Cu-Ni-PGE矿床,包括土墩-黄山-镜儿泉一带大量铜镍硫化物矿床,构成了我国重要的内生金属矿床富集区和后备矿产基地.这些矿床形成于岛弧环境,为古亚洲洋俯冲增生的产物,并非形成于碰撞后伸展环境.     

俯冲带结构演变解剖与研究展望

俯冲带作为板块构造最为重要的标志之一,是地球最大的物质循环系统,被称为“俯冲工厂”.俯冲作用是驱动和维持板块运动的重要动力引擎.一个完整的俯冲带发育海沟、增生楔、弧前盆地、岩浆弧、弧后盆地（或弧背前陆盆地）等基本构造单元.在一些特殊情况下（如洋脊俯冲、年轻洋壳俯冲、海山俯冲）,则可形成一些特殊的俯冲带结构（如平板俯冲、俯冲侵蚀）,导致岩浆弧、增生楔、弧前盆地等不发育甚至缺失.俯冲大洋板片可滞留于或穿越地幔过渡带进入下地幔甚至到达核幔边界,把地壳物质带入到地球深部,并通过地幔柱活动上升到浅部.俯冲带是构造活动强烈的区域,存在走滑、挤压、伸展等变形及其构造叠加.俯冲带海沟可向大洋或大陆方向迁移,岛弧及增生楔等也随之发生迁移,使俯冲带上盘发生周期性挤压和伸展,形成复杂的古地理格局.微陆块、岛弧、海山/洋底高原等地质体在俯冲带发生增生时,可阻塞先存的俯冲带,造成俯冲带跃迁或俯冲极性反转,在其外侧形成新的俯冲带.俯冲带深部精细结构、俯冲起始如何发生、板块俯冲与地幔柱的深部关联机制等是当前俯冲带研究中值得关注的前沿问题.开展俯冲带地球物理深部探测、古缝合带与现今俯冲带对比研究、俯冲带动力学数值模拟是解决上述科学问题的重要途径.      

北山柳园地区中志留世埃达克质花岗岩类及其地质意义

北山柳园地区发育的埃达克质片麻状花岗闪长岩为钙碱性岩浆系列,具有较高SiO₂ (>56%),Al₂O₃ (>15%)和较低的MgO (<3%)含量,Na₂O>K₂O; 并且具有高的Sr含量(>400×10^-6)和Sr/Y比值; 样品轻重稀土强烈分异(La/Yb)_N ＝18~86,强烈亏损重稀土Yb与Y,具有不明显的Eu异常(δEu＝0.90~0.95); 富集LREE和大离子亲石元素(LILE),而亏损HREE、高场强元素(HFSE: Nb、Ta),与世界上典型的俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩相似。然而样品具有相对高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I (0.70635~0.70636)和相对低的ε_Nd(t) (-0.8~-0.9),以及锆石具有相对较低的ε_Hf (t) (-0.8~+2.7)同位素特征,比典型的俯冲洋壳熔融形成埃达克岩具有更多的放射成因,推测可能是源区加入了地壳物质/沉积物/或特殊的洋壳(OIB/E-MORB)熔融,以及侵位过程中地壳物质的混染所造成的。埃达克质片麻状黑云母花岗岩锆石LA-ICPMS年龄为424±4Ma,代表了花岗岩埃达克花岗岩的结晶年龄。花牛山岛弧带在中晚志留世时期具有较高的地热梯度,发育了大面积高ε_Nd(t)钙碱性花岗岩和区域围岩发生了高温变质作用。因此,柳园埃达克岩是由于热的洋壳向花牛山岛弧地体俯冲过程中熔融形成的,俯冲洋壳熔融是本地区早古生代大规模地壳增生的重要方式之一。     

新疆东天山白石泉铜镍矿床基性-超基性岩体锆石U-Pb同位素年龄、地球化学特征及其对古亚洲洋闭合时限的制约

白石泉铜镍硫化物矿床位于中天山北缘,阿齐库都克-沙泉子断裂带南侧,产于同源侵入基性-超基性复式岩体中。采用锆石激光剥蚀法(LA-ICP-MS)获得矿化辉长岩中锆石U-Pb年龄为281．2±0．9Ma。辉长岩和橄榄岩的地球化学数据表明白石泉含矿杂岩体具高Mg特征。岩石富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Sr)、LREE和高场强元素(U、Pb),而具有Ce负异常和亏损高场强元素(Th、Nb、Ta、Zr、Hf)的特征。这些表明白石泉含矿杂岩体具有幔源特征和岛弧岩浆特征。结合对白石泉岩体地质特征和区域地质背景的综合分析,本文推断白石泉岩体形成于岛弧环境或活动陆缘环境,即早二叠世期间在东天山地区还存在俯冲作用,因而古亚洲洋至少应在早二叠世晚期或以后才闭合。     

华南五峰组—龙马溪组与华北下马岭组的钾质斑脱岩及黑色岩系——两个地史转折期板块构造运动的沉积响应

华南奥陶—志留纪之交的五峰组—龙马溪组及华北新元古界下马岭组发现的钾质斑脱岩,都产自类似的黑色硅质-碳质页岩/板岩岩系。这两套黑色岩系与上、下地层的接触关系、岩性组成以及垂向序列所揭示的地质过程,具有良好的可对比性,都符合Ettensohn总结的黑色页岩与板块构造运动之间的成因关系模式。岩石元素地球化学研究表明,这两组不同时代的钾质斑脱岩具有相似的源岩岩浆背景,为中酸性的粗安岩-英安岩-流纹岩系列,源于同碰撞岛弧(synCOL-VA)背景的火山喷发活动,与板块边缘的俯冲碰撞密切相关。由于华南五峰组—龙马溪组内斑脱岩及黑色页岩沉积的形成与此间华夏地块与扬子地块的汇聚相关,华北下马岭组的黑色岩系与钾质斑脱岩的形成可能也和华北地块与相邻地块的碰撞相关。推测后者很可能为Rodinia超大陆或Pangea850Ma汇聚时的沉积-地层学响应。     

新疆北部晚古生代铜矿床主要类型和地质特征

铜矿床广泛地分布于新疆北部,已构成我国重要的铜及多金属矿床产地和后备基地。根据容矿岩石和矿床成因特征,新疆北部的铜矿床可以划分为以下几种类型:①斑岩Cu-Mo-(Au)型;②岩浆Cu-Ni硫化物型;③VMSCu-Pb-Zn型;④夕卡岩Cu-Mo-Au-Ag型。这些矿床的形成与西伯利亚、哈萨克斯坦—准噶尔和塔里木板块汇聚碰撞和碰撞后的弛张作用密切相关。早泥盆世(~400)斋桑洋盆沿着阿尔泰—富蕴一带向北俯冲,由于板片后退和拆沉作用,在阿尔泰南缘形成弧后盆地并伴有大量的火山喷发和成矿流体活动,导致阿舍勒和可可塔勒等VMS铜铅锌型矿床的形成;而在西天山的博罗霍努一带,此次构造事件导致喇嘛苏铜矿床的形成。晚泥盆世—早石炭世,由于北天山洋盆向北俯冲,形成大南湖—头苏泉岛弧,并伴有高侵位的花岗岩体分布和铜-钼-金-银矿体的形成。在晚石炭世—早二叠世,新疆北部进入后碰撞构造演化阶段,大量镁铁—超镁铁质和碱性花岗岩岩浆侵位,形成大量的岩浆铜镍硫化物(喀拉通克、黄山和黄山东)和夕卡岩型矿床(索尔库都克、维权)。     

白云鄂博矿床成因——矿体内霓长岩化成矿作用与赋矿白云岩的联系

通过对组成赋矿白云岩的白云石矿物系统的显微结构和化学成分的研究表明,赋矿白云岩是碳酸岩质次火山岩,因此白云鄂博矿床是与火成碳酸岩有关的矿床。赋矿白云岩属于镁质碳酸岩(MgOFeO+MnO)和铁质碳酸岩(MgOFeO+MnO)系列,FeO、MnO和SrO含量高,这与FeO、MnO和SrO含量很低的沉积碳酸岩完全不同。赋矿白云岩的这一特点还表明它来自经历过分异结晶后的白云质碳酸岩浆而不是初始白云质碳酸岩浆。赋矿白云岩复杂的矿物组合表明,其母岩浆是富含F、Cl、P和S这些挥发分以及REE,Na、K和Fe这些元素的。在碳酸岩浆上升和侵位的过程中由于温度压力的降低,碳酸岩浆释放的含上述组分的流体会向上部地壳集中并对其接触的围岩进行交代,这就形成了矿体内呈不对称带状分布的霓长岩化矿石带。在大量的萤石和稀土氟碳酸盐矿物形成以后(其对应于萤石-稀土条带状矿石),流体的成分仍相对富钠和CO_2,钠可以和围岩中的硅结合形成钠辉石,流体较高的比值,有利于稀土的富集,此时形成的钠辉石型矿石的稀土含量是相当高的,仅次于条带状矿石。随着流体继续迁移和交代,流体中CO_2浓度下降而H_2O含量增加,温度也有所下降,但是流体中的钠依然活跃,所以出现了含有结构水的钠闪石,形成了钠闪石型矿石。流体中H_2O的增加,比值的下降,不利于稀土的大量富集,因此,钠闪石型矿石的稀土含量明显低于钠辉石型矿石。这说明,从碳酸岩浆中外逸的流体,在迁移交代围岩的过程中其成分、温度和氧逸度都是有变化的。从初期富CO_2,温度和氧逸度较高,到后期富H_2O,温度和氧逸度都有所降低。不同矿石类型的形成与这种变化有直接的关系。不同矿石类型中的磁铁矿的生成方式虽然不同于白云岩中的磁铁矿,但前者的氧同位素继承了后者的特点,表明了它们的亲缘关系和成因上的联系。稀土分布型式表明,不同矿石类型的稀土分布型式与赋矿白云岩的大体一致,有明显的LREE富集和明显的HREE亏损,且总稀土含量越高,轻重稀土分离程度越高。但是,不同矿石类型在轻稀土含量上有一定程度的差别,表明在霓长岩化过程中轻稀土活动性更强。总之,氟、钠和铁的交代作用在主东矿最强,稀土、铌和铁资源也最为富集,这里的白云岩厚度也最大,表明白云鄂博矿的霓长岩化成矿作用与赋矿白云岩衍生的流体的大量聚集以及流体对围岩广泛强烈的交代作用直接相关。     

西准噶尔野鸭沟地区褶皱冲断构造的特征及意义

西准噶尔地区的褶皱冲断带多被认为是向东南逆冲的。在东部野鸭沟发育的褶皱冲断构造中识别出顶端指向北西的褶皱组合。褶皱自北西向南东逐渐由直立褶皱转变为斜歪褶皱,最后褶皱北西翼发生倒转而倾向南东,表明它们的极性指向北西;褶皱翼间角也由110°转变为60°左右,显示野鸭沟褶皱自北西向南东变形程度逐渐增强。根据卷入褶皱冲断带最年轻的地层为石炭系,又被307Ma的闪长岩穿切的事实,认为该褶皱冲断带形成于晚石炭世的顶端指向北西的剪切环境。     

增生型造山带结构解析与时空制约

增生型造山带记录复杂的板块汇聚过程,增生造山作用演化历史漫长,发育多期次造山作用.就增生型造山带的特征与复杂性进行简要总结与评述,并讨论增生造山作用时空分析思路.增生造山作用是多种性质(汇聚、转换和离散)的板块边缘,沿一个核心大陆边缘最终发生复杂相互作用动力学过程的总和.弧前发育增生杂岩和各种混杂岩或者构造岩片,上叠有以弧前盆地为代表的各类沉积盆地,共同制约增生过程的时空演化特征.增生型造山带多发育多岛海复杂古地理格局,增生造山作用具有多组分、多岛海、多盆地类型、多种性质的岩浆活动、宽阔的增生杂岩、多俯冲极性、多地体拼贴、长期演化与面状增生等特性.以古地磁、古地理、古生物与古气候等资料为基本依据,划分一级大地构造单元界线.以构造地质解析和关键地区详细的地质填图,结合物质成分和年代学分析,进行二级大地构造单元及其相互关系的详细解剖.卷入增生造山事件中最年轻的地质体或者组分,提供了该期增生事件时限的下限;卷入增生造山事件中最年轻的角度不整合,以及最年轻的高压-低温变质事件,可能提供了最晚增生事件时限的下限;而未卷入增生造山事件中最老的区域性角度不整合,则可能提供了最晚增生事件时限的上限.