大别山东缘片麻状变质花岗岩的锆石U-Pb 年代学与地球化学: 对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示

在大别山超高压变质带的东缘, 广泛出露原岩为新元古代岩浆活动产物的片麻状变质花岗岩. 对区内5个典型岩体(黄镇、大坝、石马、双河和三祖寺)进行了详细的年代学和地球化学研究, 旨在确定这些岩石的原岩属性, 并探讨它们对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示. 这些岩石的组成矿物主要为石英、钠长石(更长石)、钾长石和少量角闪石、黑云母等, 部分岩体还发育霓石或霓辉石等碱性铁镁矿物, 由于经历超高压变质作用, 岩石中还常见多硅白云母、绿帘石及少量蓝晶石、石榴石等变质成因矿物. 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明, 区内片麻状变质花岗岩的原岩形成于新元古中期(770~780 Ma), 于早中生代时经历超高压变质作用, 并在215 Ma左右遭受高压榴辉岩相重结晶的改造. 地球化学上, 它们均具有高硅(SiO₂%=70.23%~77.23%)、准铝-弱过铝(ASI=0.90~1.05)的特征, 但不同岩体的地球化学组成仍存在差别, 与三祖寺岩体相比, 黄镇、大坝、石马和双河地区的片麻状变质花岗岩全碱含量(ALK=7.76%~9.45%)、铁镁比值[FeO^*/(FeO^*+MgO)=0.82~0.96]、高场强元素和Ga的含量均偏高, 10⁴×Ga/Al平均值高达3.07, 结合岩石中常含霓辉石, 以及锆石饱和温度较高(=816~918℃)等特点, 表明它们的原岩应为过碱性A型花岗岩. 三祖寺片麻状变质花岗岩的铁镁矿物主要为黑云母和由角闪石变质形成的绿帘石, 化学成分上富钙贫钾, K₂O/Na₂O=0.42~0.54, 其原岩应归属钙碱性花岗岩类(I型). 这些片麻状变质花岗岩同时具有“弧”和“裂谷”双重岩浆活动的地球化学印记, 其原岩为先前俯冲形成的弧来源地壳物质于伸展引张环境再造的产物, 指示扬子北东缘在新元古中期应处于被动裂谷的初始阶段, 而不应为地幔柱上涌引发的主动裂谷环境.     

花岗岩研究的若干新进展与主要科学问题

花岗岩研究进入到新的时期,需要寻找新的研究思路和研究方法。本文总结了近十年来国际上有关花岗岩前沿研究的新进展,归纳总结了七个方面的主要研究内容,包括:1)地球早期花岗岩与大陆演化;2)源区的不均一性与不平衡熔融;3)岩浆成分变化的同位素示踪;4)壳-幔岩浆混合与花岗岩的形成;5)地壳热带与中酸性岩的形成;6)花岗岩岩体的生长和结晶时间;7)金属稳定同位素在花岗岩研究中的应用。最后在此基础上对花岗岩的研究趋势,建议利用新视角、新方法等着重开展花岗岩源区和岩浆深部过程的精细研究,并揭示花岗岩与早期地壳形成之间的联系。     

南桥高度亏损N—MORB的发现及其地质意义

对赣西北九岭古岛弧西延部分的湖南浏阳南桥玄武岩进行了单颗粒锆石蒸发法2 0 7Pb/ 2 0 6Pb年龄测定 ,结果为 12 71± 2Ma。该玄武岩辉绿岩显示高度亏损的地球化学特性 :K2 O极低 ,不相容的高场强元素和稀土元素的丰度均低于 (少数接近 )N_MORB的平均丰度 ,εNd(12 71Ma)为 6 .86～ 8.98,具典型N_MORB特性 ,可能为沿古俯冲带分布的洋壳残片 ,为九岭古岛弧提供了新的证据。     

广东河源白石冈岩体:一个高分异的I型花岗岩

广东河源白石冈岩体位于近东西向展布的佛冈花岗岩带的东端,主体岩性为中粗粒黑云母花岗岩,主要组成矿物为石英(25%～35%)、微纹长石(45%～50%)、斜长石(An=20～30,15%～20%)和黑云母(5%～10%)。锆石U-Pb定年结果表明其形成年龄为148.5±1.6Ma,属晚侏罗世岩浆活动的产物。化学成分上,该岩体铝弱过饱和,A/NKC值主要变化于1.0～1.1之间;富硅,富钾(K2O/Na2O=1.31～1.70),全碱含量中等偏低(K2O Na2O=7.44%～8.48%),碱铝指数(AKI值)为0.75～0.88,可归为高钾钙碱性岩系。微量和稀土元素组成上,岩体富Rb、Th、U、Pb和轻稀土,贫Ba、Sr、P、Ti,Rb/Sr比值高,K/Rb比值低,铕负异常显著(δEu=0.05～0.28),Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素含量及104×Ga/Al比值(2.43～3.26)较之典型A型花岗岩均偏低。岩体的εNd(t)值为-5.99～-7.51,TDM值偏低(1.42～1.54Ga),综合地球化学资料指示其应属高分异的I型花岗岩。结合对区域动力地质背景的全面分析,表明白石冈岩体形成于后造山的伸展引张环境,是由底侵的幔源基性岩浆及其诱发的长英质岩浆在深部岩浆房混合,并经高程度分离结晶的产物。     

江南造山带形成过程中若干新元古代地质事件

报道了江南造山带( 中-) 西段在“俯冲造山阶段”形成的科马提质玄武岩、石英角斑岩、流纹质凝灰岩及“后造山伸展阶段”形成的两类基性岩的特征,研究表明,科马提质玄武岩是形成于岛弧环境的高MgO 玄武岩。高的Ni 和Cr含量说明它们为来自弧下地幔的原始岩浆,较高的MgO 显示这些高MgO 玄武岩浆是在相对较干的条件下从地幔源区分离的。“后造山伸展阶段”形成的两种基性岩分别来自软流圈和岩石圈地幔,具有不同的地球化学特征。基底地层中砂岩的碎屑锆石及夹层中基性—酸性火山岩的锆石U-Pb 定年表明,在扬子板块东南缘,新元古代岛弧岩浆活动的时间约为878~822 Ma,岛弧地区陆源碎屑的沉积作用发生在872~835 Ma 期间,表明存在同时代的（coeval）“岛弧岩浆作用”和“沉积作用”。     

陆内穿地壳岩浆系统及其去气作用和环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆作用是联系地球深部与表层碳储库的桥梁,是全球碳循环的重要一环。揭示岩浆作用与碳循环之间的关系对理解地球系统演化过程中的环境效应和气候变化有重要意义。本文综述了前人在岩浆系统研究的重要进展,介绍了陆内穿地壳岩浆系统,梳理了从幔源岩浆底侵和地壳熔融,到岩浆上升、累积、混合、分异直至喷出等物理化学过程,构建了地壳岩浆活动的统一框架。岩浆过程同时控制着挥发分行为,岩浆自身的去气作用将地球深部挥发分带到地表,而接触热变质作用可改造围岩并将其中的碳脱出。基于穿地壳岩浆系统,本文系统阐述了岩浆挥发分的来源、组成、行为,及其释放到大气中对气候与环境产生的潜在影响。尤其是针对中国华南地区分布的大量陆内中生代的侵入岩和火山岩,结合同期广泛分布的巨厚碳酸盐岩,介绍和展望了陆内岩浆系统和去气作用的联系及环境效应,提出该时期的岩浆活动及其与碳酸盐岩的反应很可能对局部乃至全球的气候造成了显著的影响,该领域有较大研究潜力。     

赣东南富城杂岩体的地球化学和年代学研究

富城杂岩体出露于赣东南,与闽西南的红山岩体共同构成富城-红山花岗质杂岩。富城杂岩主要由富城黑云母巨斑粗粒二长花岗岩、粗石坝中粒二云母花岗岩和珠长洞含红柱石细粒花岗岩三个单元组成。富城花岗岩含较低的 SiO_2、Rb、Nb 和较高的 Al_2O_3、Ba、Sr、Zr、REE 含量,岩石的 ACNK>1.10,K_2O/Na_2O>1.60。粗石坝花岗岩以高 SiO_2、K_2O,低 CaO、P_2O_5和富 Al(ACNK=1.13～1.20)为特征;岩石含较高的 Rb、Nb 和低的 Ba、Sr、Zr、REE 含量,并具有相对低的 K/Rb 和δ(Eu)比值。珠长洞含红柱石花岗岩的地球化学特征相似于富城花岗岩,除了更高的 ACNK 值(1.22～1.36)和 Rb、Nb 含量以及稍低的 Sr、Ba、Zr、REE 含量。富城单元的~(84)Sr/~(86)Sr 初始比值是0.7135～0.7196,ε_(Nd)(t)是-9.4～-10.2,Nd 模式年龄是1.78Ga 到1.84Ga,其中的锆石 Hf 模式年龄是1.70～1.89Ga,与 Nd 同位素一致;粗石坝单元具有与之相似的 Nd-Hf 同位素组成;珠长洞单元的~(87)Sr/~(86)Sr 初始比值更高(0.7214),ε_(Nd)(t)更低(-16.9),而 Nd 模式年龄达2.37Ga。这些地球化学特征表明富城杂岩体的源岩都是由古老物质组成的沉积岩,其中富城和粗石坝单元起源于具晚古元古代模式年龄的基底,而珠长洞单元的源区物质具有早古元古代平均地壳存留年龄。富城杂岩体的各单元之间没有显示一致的变化规律,表明它们不是单一岩浆演化的结果,它们成分的差异主要受源区成分影响。LA-ICPMS 的锆石 U-Pb 定年显示富城黑云母花岗岩形成较早(239±17Ma),而粗石坝和珠长洞花岗岩形成稍晚(231±16 Ma 和229±6.8 Ma)。它们的形成时代与华南印支期早期构造-岩浆活动的峰期一致。结合地球化学和岩石组合特征,可以认为富城-红山杂岩形成于同构造背景。     

桂北新元古代强过铝花岗岩的成因：锆石年代学和Hf同位素制约

处于江南造山带的西端的桂北发育有大量前寒武纪火成岩,其中,强过铝花岗岩所占面积大于90%,镁铁-超镁铁质岩大约为8%。强过铝的花岗岩在地球化学特征上可分为花岗闪长岩和花岗岩两种类型。一些学者认为它们的形成与(超级)地幔柱活动和Rodinia超大陆的裂解有关。本文对桂北地区的花岗岩进行了La-ICP-MS锆石U-Pb年代学和La-MC-ICP- MS锆石Hf同位素研究,寨滚、本洞、峒马、三防和田朋岩体的形成年龄分别为835．8±2．5 Ma,822．7±3．8 Ma,824±13 Ma,804．3±5．2 Ma和794．2±8．1 Ma。定年结果表明,地球化学特征不同的两类花岗岩成岩年龄也不相同：花岗闪长岩的年龄为835～820 Ma,花岗岩则形成于810～800 Ma期间。锆石核部8个分析点和捕获锆石2个分析点给出了870 Ma到950 Ma的新元古代早期年龄值,可能记录了本区与江南造山带东部对应的950～870 Ma期间俯冲或碰撞导致的岩浆事件。本洞、三防和田朋岩体锆石的(~(196)Hf/~(177)Hf)_i比值分别为0．282176±0．000021、0．282149±0．000021和0．282175±0．000030。其ε(?)(t)值、Hf模式年龄与它们的ε_(Nd)(t)值、Nd模式年龄所展现出来的特征一致,表明桂北强过铝花岗岩主要是由基底沉积岩系部分熔融形成的,花岗闪长岩的源区有相对更多的幔源镁铁质组分。桂北这些花岗岩的年龄揭示了一个大约35Ma的岩浆事件,其形成不能用岩浆活动周期短(通常为1～5Ma)的地幔柱模型解释。这些花岗岩在构造判别图解中也位于碰撞和后碰撞区,形成于扬子和华夏板块间的碰撞高峰(约870Ma)之后,应属后碰撞花岗岩类。在俯冲板片折断和岩石圈拆沉之后,深部地幔的上涌和所伴随的拉张作用可能会导致基底岩石部分熔融产生了这些强过铝花岗岩。     

广东龙窝和白石冈岩体锆石U—Pb年代学、黑云母矿物化学及其成岩指示意义

龙窝和白石冈岩体位于近东西向展市的佛冈花岗岩带的东端,锆石 LA-ICP-MS U-Pb 定年结果表明,二者的形成年龄分别为(169.1±2.5)Ma 和(157.8±2.3)Ma,它们是南岭地区燕山早期由壳幔相互作用形成的花岗质岩石的典型代表。本文在对岩体形成年龄精确测定的基础上,着重运用电子探针和原位激光探针技术,系统测定了二岩体中黑云母的主量和微量元素组成,并讨论了它们的成岩指示意义。电子探针主量元素测定结果表明,龙寓岩体中的黑云母较白石冈岩体中的黑云母富钛和镁,贫铁和铝,F、Cl 等挥发组分含量低,黑云母主量元素组成指示龙窝岩体形成于相对高温氧化的个质环境。激光探针 ICP-MS 微量元素测定结果表明,黑云母是花岗质熔体中R11)'Ba、Nb、11d及s(·、V、C r、Co、Ni等元素的主要载体,而I|、Th、Ph、S r、zr、Hf、Y 等元素的含量则显著低于寄主岩花岗岩中黑云母的稀土元素含量极低,不是影响全岩稀土特征的主要矿物相黑云母的成分特征可以有效地示踪岩浆的分异演化程度及成岩物理化学条件,也可在一定程度上反演宕浆源区性质,但后者往往要结合其它资料(特别是同位素组成),才能得出更准确的信息。     

湘东北新元古代强过铝花岗岩的成因：年代学和地球化学证据

湘东北新元古代强过铝(SP)花岗岩主要由长三背和大围山两个岩体组成,它们的ASI值平均为1.24,LREE 富集,HREE 较为平坦,Eu/Eu~* 平均为0.51,Ba、Nb、Ta、Ti、P亏损,K、Rb、Th 富集,具有S型花岗岩的特征。长三背岩体单颗粒锆石蒸发法~(207)Pb/~(206)Pb 年龄为929±6 Ma,其较老的 Nd模式年龄、2491±2 Ma 残留锆石的年龄表明该地区可能存在新太古代—古元古代的基底。这些花岗岩 CaO/Na_2O 值>0.3,来源于富砂屑质的中元古代冷家溪群浅变质岩的部分熔融,所处的造山带与拉克伦褶皱带一样属于高温型碰撞带。该地区及江南造山带中其他同时代SP花岗岩的带状分布表明它们与地幔柱的活动无关,而是华夏和扬子地块相互碰撞的产物。湘东北花岗岩中镁铁质微花岗岩类包体及岩体附近闪斜煌斑岩的存在,表明其形成可能有基性物质的参与。这些花岗岩属后碰撞花岗岩,其热源可能由俯冲板片裂离导致的软流圈基性岩浆底侵所提供,岩浆上升过程捕获围岩物质,并在地壳中—浅层侵位。