黑龙江省东部中泥盆世火山作用及其构造意义——来自岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素的制约

对佳木斯地块东缘老秃顶子组和小兴安岭地区宝泉组上段火山岩进行了岩石地球化学、锆石LA-ICP-MSU-Pb定年和Sr-Nd-Hf同位素研究以制约该区的区域构造演化。前者主要由流纹岩及次要的碱性玄武岩组成,后者以流纹岩为主。研究结果表明,这些火山岩中锆石发育震荡生长环带或具条痕状吸收,且具有较高的Th/U比值(0.28~1.64),反映了岩浆成因特征。定年结果表明,它们均形成于中泥盆世(峰期为386 Ma)。火山岩的地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究表明,佳木斯地块东缘老秃顶子组火山岩以双峰式火山岩组合为特征,基性端员岩石的SiO2=50.40%~55.66%、Mg#=0.39~0.50、Na2O/K2O=2.88~4.99、Al2O3=15.66%~18.06%,并以富集轻稀土元素和亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)为特征,初始87Sr/86Sr比值为0.705 99,εNd(t)=+2.04,暗示其原始岩浆起源于遭受地壳物质混染的岩石圈地幔;酸性端员岩石的SiO2=77.59%~78.75%、Na2O/K2O=0.32~0.36、Al2O3=11.62%~11.76%,富集Rb、Th、U、K,亏损Nb、Ta、Eu、P、Ti等,其初始87Sr/86Sr比值为0.703 78~0.707 36,εNd(t)=-2.20~-4.15,εHf(t)=+1.8~+8.6,tDM1=671~998 Ma,与中亚造山带内显生宙花岗岩的研究结果相一致,暗示其岩浆应起源于新增生下地壳物质的部分熔融;小兴安岭地区宝泉组上段流纹岩具有高硅(74.64%~76.09%)、富钾(Na2O/K2O=0.42~0.81)、低铝(12.56%~12.63%)等特征,同时显示强烈的负铕异常,该组火山岩具有A型流纹岩特点,其εHf(t)=+2.5~+6.4,tDM1=837~983 Ma,暗示其岩浆应起源于新增生下地壳的部分熔融。结合区域地质资料,认为中泥盆世佳木斯地块东缘应处于一个被动大陆边缘盆地沉积环境,老秃顶子组双峰式火山岩的形成应与被动陆缘内的伸展环境有关,而小兴安岭地区同期宝泉组上段A型流纹岩的形成应与陆内伸展环境相联系。     

华北地块中东部中生代侵入杂岩中角闪石和黑云母的40Ar/39Ar定年:对岩石圈减薄时间的制约

华北地块中东部中生代侵入杂岩存在有富闪侵入岩和花岗闪长岩类两套岩石组合.对其中 8个侵入杂岩体中的角闪石和黑云母进行了 40Ar/39Ar定年研究.山西临汾塔儿山正长闪长斑岩、山西长治西安里岩体和河南安阳东冶岩体富闪侵入岩中角闪石的 40Ar/39Ar坪年龄分别为(124.9± 0.3)Ma,(127.7± 0.3)Ma和(127.1± 0.1)Ma;鲁西临朐铁寨正长闪长岩和枣庄流井花岗闪长斑岩中角闪石的 40Ar/39Ar坪年龄均为(124.9± 0.2)Ma;鲁西莱芜铁铜沟辉石闪长岩和蒙阴虎头崖花岗闪长斑岩中黑云母的 40Ar/39Ar坪年龄分别为(132.8± 0.3)Ma和(124.4± 0.3)Ma;皖北管店花岗闪长斑岩中角闪石的 40Ar/39Ar坪年龄为(126.9± 0.2)Ma.上述结果显示华北地块中生代的岩浆活动主要发生在早白垩世.含有丰富幔源捕虏体的富闪侵入岩类和具有地壳成因的花岗闪长岩类岩石的共存,暗示早白垩世华北地块中生代岩石圈减薄达到了峰期.     

华北板块北缘东段二叠纪的构造属性:来自火山岩锆石U-Pb年代学与地球化学的制约

本文对华北板块北缘东段大河深组、关门咀子组火山岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年和岩石地球化学研究以便制约该区的区域构造演化。大河深组和关门咀子组火山岩中的锆石均呈自形-半自形晶,具有清晰的岩浆振荡生长环带和条痕状吸收(玄武安山岩)的特点,其Th/U比值高达0.31～1.56,表明其岩浆成因。测年结果表明,桦甸大河深组流纹岩形成于早二叠世(279±3Ma～293±2Ma),珲春和图们关门咀子组玄武安山岩和玄武岩分别形成于早二叠世(275±7Ma)和晚二叠世(250±5Ma)。大河深组火山岩SiO2含量介于64.9%～75.4%,Mg#值介于0.21～0.57,属于中钾-高钾钙碱性系列,明显富集轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs)、亏损高场强元素(HFSEs,如Nb、Ta、Ti)以及P元素,类似活动大陆边缘火山岩;其锆石的εHf(t)值为+0.9～+10.37,Hf同位素二阶段模式年龄值为785～1240Ma,表明它们均起源于中-新元古代新增生玄武质下地壳的部分熔融。珲春早二叠世关门咀子组属于中钾钙碱性系列;贫硅(53.4%～53.7%)和HFSEs,富铝(16.4%～16.8%)和LILEs,具有较低的稀土元素总量,以及较平坦的稀土配分型式,显示出岛弧火山岩的地球化学属性;该组火山岩的原始岩浆应起源于受俯冲板片脱水熔融交代的亏损地幔楔。图们晚二叠世关门咀子组玄武岩SiO2含量为48.7%～49.6%,Mg#值高达0.64～0.72,相对富集LREEs和LILEs,亏损HREEs和HFSEs,具有火山弧玄武岩的地球化学属性,同时其εNd(t)=+6.01,暗示其原始岩浆起源于亏损的岩石圈地幔。综上所述,我们认为早二叠世至晚二叠世期间,华北板块北缘东段(吉林中部地区)和兴凯地块西南缘均处于古亚洲洋的俯冲作用下。     

黑龙江省东部古生代—早中生代的构造演化:火成岩组合与碎屑锆石U-Pb年代学证据

黑龙江省东部松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块之间的演化历史以及古亚洲洋构造体系与环太平洋构造体系的叠加与转化一直是地学领域研究的热点问题之一。依据该区古生代—早中生代火成岩的年代学与岩石组合研究,结合碎屑锆石的年代学研究成果,讨论了松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块之间的演化历史以及两大构造体系叠加与转化的时间。锆石U-Pb定年结果表明:黑龙江省东部古生代—早中生代岩浆作用可划分成8期:早奥陶世(485Ma)、晚奥陶世(450Ma)、中志留世(425Ma)、中泥盆世(386Ma)、早二叠世(291Ma)、中二叠世(268 Ma)、晚三叠世(201～228 Ma)以及早侏罗世(184 Ma)。早奥陶世—中志留世,岩浆作用主要分布在松嫩—张广才岭地块的东缘,并呈南北向带状展布,主要由闪长岩-英云闪长岩-二长花岗岩组成,显示活动陆缘—碰撞的构造演化历史,揭示松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块于中志留世(425Ma)已经拼合在一起,这也得到了早泥盆世地层碎屑锆石年代学的支持。中泥盆世,火山作用分布在佳木斯地块东缘和松嫩—张广才岭地块上,前者为双峰式火山岩组合,后者为A型流纹岩,它们共同揭示该区处于一种碰撞后的伸展环境。早二叠世,佳木斯地块东缘发育一套钙碱性火山岩组合,揭示古亚洲洋俯冲作用的存在,而同期的张广才岭地区则发育一套典型的双峰式火成岩组合,揭示了陆内伸展环境的存在。中二叠世,同碰撞型火山岩分布于佳木斯地块东缘及东南缘,其形成可能与佳木斯地块和兴凯地块的碰撞拼合有关。晚三叠世,张广才岭地区存在的双峰式火山岩和敦—密断裂东南区发育的A型流纹岩均显示陆内的伸展环境,其形成应与古亚洲洋最终闭合后的伸展环境相联系。此外,结合牡丹江断裂两侧均发育中—晚二叠世花岗岩以及佳木斯地块上晚三叠世—早侏罗世岩浆作用的缺失,暗示松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块在三叠纪早期沿牡丹江断裂可能存在一次裂解事件。而早—中侏罗世陆缘(东宁—汪清—珲春)钙碱性火山岩和陆内(小兴安岭—张广才岭)双峰式火成岩组合的出现,结合牡丹江断裂两侧"张广才岭群"和"黑龙江群"构造混杂岩的就位,暗示松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块在早—中侏罗世再次拼合,这也标志着环太平洋构造体系的开始。     

敦化-密山断裂带的平移距离:来自松嫩-张广才岭-佳木斯-兴凯地块古生代-中生代岩浆作用的制约

敦化-密山断裂带是郯庐断裂北段的重要分支之一,其大规模左行走滑发生的时限以及平移距离一直存在较大争议。本文系统地总结了松嫩-张广才岭地块东缘、佳木斯地块以及兴凯地块之上古生代-中生代火成岩的锆石U-Pb年代学资料,结合其空间分布特征,对敦化-密山断裂带的平移时限及距离提供了制约。研究表明,松嫩-张广才岭地块东缘与兴凯地块在古生代-中生代期间具有类似的岩浆活动历史,两个地块之上该时期的岩浆作用可以划分为8个主要期次:中-晚寒武世(ca.500~516Ma)、早奥陶世(ca.480~486Ma)、晚奥陶世(ca.450~456Ma)、中志留世(ca.426~430Ma)、早二叠世(ca.285~292Ma)、晚二叠世(ca.255~260Ma)、晚三叠世(ca.202~210Ma)和早侏罗世(ca.185~186Ma)。相比之下,佳木斯地块中的古生代-中生代早期岩浆事件则集中在晚寒武世(~492Ma)、晚泥盆世(~388Ma)、早二叠世(~288Ma)、晚二叠世(~259Ma)和早侏罗世(~176Ma),而晚奥陶世-志留纪和晚三叠世的岩浆活动在佳木斯地块未见报道。早白垩世晚期(ca.105~110Ma)和晚白垩世(ca.90~94Ma)的岩浆活动在三个地块均存在。上述结果表明兴凯地块东缘与松嫩-张广才岭地块东缘在早古生代经历了共同的地质演化历史,而中生代早期,兴凯地块西缘与松嫩-张广才岭地块东缘经历了同样的岩浆作用历史。上述结果暗示,敦化-密山断裂可能经历了至少两次平移,分别发生在中-晚二叠世-早三叠世和中-晚侏罗世-早白垩世,推测其总的平移距离约400km。结合研究区中生代期间的构造演化历史,敦化-密山断裂中生代的左行平移应与中-晚侏罗世-早白垩世期间古太平洋板块(Izanagi板块)的斜向俯冲相联系。     

松辽盆地南部基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年

为了限定松辽盆地基底的形成时代，本文对松辽盆地南部7个基底花岗质岩石进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究。锆石的阴极发光图像显示，7个基底花岗质岩石中的锆石均呈自形晶，且具有典型的岩浆生长振荡环带。测年结果表明，位于西部斜坡区洮6井 (T6-1)石英闪长岩形成于236±3Ma；位于东南隆起区北部榆参1（YC1-1）井下部（2126m）闪长岩形成于319±1Ma，其中有364±3Ma的捕获锆石，其上部（1994m）钾长花岗岩 (YC1-2) 形成于361±2 Ma；位于东南隆起区南部十屋断陷内秦2井（Q2-1）、松南121井(SN121)、松南122井(SN122)和松南72井(SN72)基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为161±5Ma、165±2Ma、165±1Ma和161±4Ma。统计结果表明，中侏罗世花岗质岩石构成了基底花岗岩的主体，同时基底中发育有海西期和印支期岩浆活动。这暗示松辽盆地是在中生代中侏罗世造山作用之后发展起来的中生代晚期陆内或陆缘裂谷盆地。     

吉林通化赤柏松辉长岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

应用高精度的SHRIMP锆石U-Pb定年法, 对出露于吉林省南部通化地区的赤柏松Ⅰ号辉长岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年. 锆石的阴极发光图象显示, 赤柏松Ⅰ号基性岩体中的锆石具有两种类型, 即自形-半自形、条纹状吸收者和浑圆状、环带明显者. 测年结果表明, 通化赤柏松基性岩体形成于早白垩世—134±7Ma. 而2497±13, 787±35, 321±10, 217±11Ma谐和年龄碎屑锆石的存在, 暗示通化地区可能是扬子陆块与华北陆块中生代早期汇聚的部位, 它们是岩浆上升过程中的捕获锆石. 通化地区早白垩世基性岩墙群的存在, 代表该区早白垩世时期已经处于强烈的岩石圈伸展环境. 该期岩浆作用的产生和岩石圈伸展应与太平洋板块的俯冲相联系.     

延边地区晚三叠世火山岩的岩石地球化学特征及其构造意义

延边地区晚三叠世火山岩主要由安山岩和流纹岩构成，其中包括少量玄武安山岩。火山岩的岩石化学和地球化学研究表明，晚三叠世火山岩属于亚碱性系列，并具有钙碱性系列演化特征，位于中钾和高钾钙碱性岩系列范围。岩石组合、主要元素和稀土元素(REE)等显示晚三叠世火山岩的形成与活动大陆边缘伸展环境有关，它标志着泛太平洋板块(法拉隆板块)对欧亚大陆作用的开始，同时也标志着古亚洲枸造域的结束。     

鲁西费县中生代玄武岩及幔源捕掳晶的矿物化学：对岩石圈地幔性质的制约

鲁西费县中生代玄武岩形成于119Ma，为碱性玄武岩。该玄武岩中含有丰富的幔源橄榄石、斜方辉石和单斜辉石捕掳晶。橄榄石捕掳晶具有环状裂纹，其Mg^#值介于90．0～93．0之间，平均为91．5；斜方辉石和单斜辉石捕掳晶具有特征的反应边，斜方辉石的Mg^#值介于88．0～93．5之间，平均为90．4；单斜辉石的Mg^#值介于86．0～91．7之间，平均为88．4。捕掳晶的矿物化学类似于中国东部新生代玄武岩中地幔橄榄岩的矿物成分特征，这暗示捕掳晶应为寄主岩浆上升过程中捕获的地幔橄榄岩物质，并且反映了新增生的岩石圈地幔特征。费县玄武岩的岩石地球化学显示其具有地幔原生岩浆的特征，其高，Isr、低εNd(t)和亏损高场强元素等特征应与断离的俯冲板片(苏鲁造山带中的榴辉岩)与软流圈物质的混熔有关。     

徐淮早白垩世埃达克质岩中含橄榄石单斜辉石岩的成因及其岩石学意义

报道了徐淮地区早白垩世埃达克质岩中首次发现的含橄榄石单斜辉石岩捕虏体的岩相学与矿物化学资料,该类捕虏体显示堆积结构、块状构造,主要由单斜辉石(~80%)、斜方辉石(~5%)、橄榄石(~5%)和普通角闪石(~10%)组成.橄榄石外侧发育有斜方辉石反应边,角闪石沿辉石粒间分布,呈嵌晶结构.矿物化学分析结果表明:橄榄石的镁橄榄石分子值(Fo)=77.7~79.3,Ni=623×10-6~773×10-6;斜方辉石的Mg#=75.6~80.2,Cr=161×10-6~684×10-6,Ni=79×10-6~708×10-6;单斜辉石的Mg#=84.5~86.4,CaO=21.59%~23.13%,Al2O3=1.72%~2.44%.上述矿物与中、新生代玄武岩中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石斑晶以及堆积成因辉石岩中的斜方辉石和单斜辉石成分类似.此外,单斜辉石的稀土配分型式以相对富含中稀土元素的上凸型为特征,稀土元素含量较低(∑REE=10.14×10-6~12.71×10-6),无明显的铕异常(δEu=0.90~1.16),类似于新生代玄武岩中单斜辉石斑晶.捕虏体中的普通角闪石的Mg#=74.0~80.4、SiO2=43.2%~44.5%、Na2O=2.04%~2.29%,稀土元素分馏不明显,显示亏损高场强元素(HFSEs,如Nb、Ta、Zr、Hf),富集Sr、Rb、Ba的特征,与新生代玄武岩中角闪石捕虏晶成分不同.结合其嵌晶结构,普通角闪石应是寄主岩浆贯入结晶的产物.综合上述特征,可以看出含橄榄石单斜辉石捕虏体为镁铁质岩浆高压堆晶成因.结合华北克拉通东部早白垩世双峰式火山岩组合的出现,推断含橄榄石单斜辉石岩捕虏体可能是早白垩世基性岩浆底侵的产物.