抚顺南部早前寒武纪变质杂岩的地质事件序列

抚顺南部早前寒武纪变质杂岩是华北克拉通北缘辽北-吉南早前寒武纪变质地块的一个重要组成部分,主要由浑南群石棚子组角闪岩相变质火山岩、火山碎屑岩及相伴生的沉积岩等表壳岩系和侵位于其中的石英闪长质片麻岩、英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)片麻岩和花岗闪长岩-二长花岗岩-钾长花岗岩岩石组合组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果显示,侵位于表壳岩中的石英闪长质片麻岩样品12LN39-3的岩浆结晶年龄为2571±7Ma,指示存在老于该年龄的表壳岩系。英云闪长质片麻岩样品12LN04-1和奥长花岗质片麻岩样品13LB49-3的岩浆结晶年龄分别为2544±4Ma和2550±10Ma,记录了一期重要的英云闪长质-奥长花岗质片麻岩侵位事件。斜长角闪岩(样品12LN25-2)的岩浆结晶的最小年龄为2530±5Ma,指示另一火山喷发阶段。晚期钾长花岗岩样品12LN01-1和奥长花岗质片麻岩样品12LN27-1分别侵位于2522±4Ma和2518±23Ma,说明它们的岩浆作用发生于同一时期。而采自于晚期未变形侵入体的石英闪长岩样品12LN30-2的岩浆结晶年龄为2496±18Ma,与上述表壳岩和深成侵入体的主要变质作用(2510~2470Ma)同期发生。这些年代学结果表明,抚顺南部地区新太古代大规模的铁镁质火山喷发作用在大于2571±7Ma已经发生,紧接着2571±7Ma发生石英闪长质岩浆侵位,在2550±10Ma~2544±4Ma之间发生英云闪长质-奥长花岗质岩浆侵位。接下来铁镁质火山再度喷发(~2530±5Ma),随后为钾长花岗岩和奥长花岗质岩浆的侵位(2522±4Ma~2518±23Ma)。晚期为角闪岩相变质作用时期(2510~2470Ma),伴随一定规模的石英闪长岩侵位。     

碳的固定、运输、转移和排放过程：对地球深部碳循环的启示

俯冲带背景下,碳在促进岩石熔融、岩浆起源和演化、地球深部的岩石学及动力学等过程中扮演的角色尤为重要。碳的存在形式是由温度、压力、氧逸度以及溶流体的性质等条件控制的,这些以不同形式存在的碳随板块俯冲到达地球深部,而后又通过火山作用等脱气过程被返回地表,便形成了地球深部碳循环过程。固碳和脱碳反应是影响碳在固体地球、海洋和大气圈转换的主要反应。碳的固定包括硅酸盐风化作用、玄武质洋壳的热液交代、海沟外隆的蛇纹石化、有机碳的埋藏和逆风化作用等过程;碳的运输包括沉积成因和交代成因沉积物的俯冲过程;当俯冲碳被输送到地球内部时,它可能被保留在板块内,或者转移到地幔楔中,又或再被循环到地球深部,这将取决于特定构造环境的温压条件和氧化还原状态等。碳的排放包括火山作用、弧前扩散脱气、溶解脱碳、变质反应脱碳和熔融脱碳等过程,这些过程将俯冲下去的碳再一次返回大气,能够平衡俯冲带的碳输入。本文系统地总结了地表及地球深部碳的固定、运输、转移和排放过程中碳的存在形式、碳的迁移和变化以及相关碳通量计算值,分析了目前碳通量差异的原因并阐述了今后需要深入研究的一些关键科学问题。另外,工业革命后,人为成因的CO_2<...     

伊犁板块南缘高T/P变质岩系:代表前寒武纪结晶基底还是活动大陆边缘?

新疆伊犁板块南缘的狭长地带内广泛出露了高T/P变质岩系,其成因和属性研究有利于我们深入了解天山造山带的造山演化过程.前人认为这些岩石属早前寒武纪结晶基底,近期研究则显示其主要形成于早古生代.系统总结了课题组近些年在该区开展的工作,结合前人研究,对伊犁板块南缘不同岩石构造单元内的岩石成因进行了分析和讨论,提出伊犁板块南缘的高T/P变质岩系的形成与南天山洋大洋板片在伊犁板块之下的俯冲、岩浆在陆缘弧位置就位并造成伊犁板块南缘地温梯度的明显升高有关.因此,认为伊犁板块南缘狭长地带内的高T/P变质岩系形成于南天山洋俯冲过程中形成的活动大陆边缘环境,而非前寒武纪结晶基底的组成部分.      

俯冲带脱碳和固碳作用过程

俯冲带作为联系地表和地球深部系统的纽带,不仅是将地表碳带入地球深部的主要通道,也是地表物质和地球深部物质发生交换的重要场所。俯冲作用可以将地表碳以有机碳或无机碳酸盐矿物等形式带入地球深部,再通过火山作用或去气作用返回到地表系统。俯冲带深部碳循环控制着地表碳通量变化,对于研究全球气候变化和地球宜居环境具有重要意义。本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了俯冲带的脱碳机制及固碳作用过程。俯冲带脱碳机制主要有变质反应脱碳、流体溶解脱碳和熔融作用脱碳。从俯冲板块释放的含碳流体不一定都会迁移返回地表,有一部分含碳流体在迁移演化过程中会和围岩发生反应,形成不易迁移的其他含碳相(碳酸盐、石墨或金刚石)而重新固存在俯冲板块以及上覆地幔楔中(固碳作用),进而影响碳在不同储库中的含量变化,在计算俯冲带释放碳通量时需要考虑这一过程的影响。     

变质岩中金红石研究进展及存在问题

随着原位微区分析技术的发展,金红石作为常见的副矿物,受到越来越多的关注.结合目前地学研究的热点科学问题,文中总结了金红石在变质岩石学中研究进展及存在的问题:(1)金红石在变质岩中的产状及形成过程;(2)金红石Zr含量温度计的进展及在低级、中级及高级变质岩中的应用;(3)金红石微量元素在弧岩浆过程和俯冲带变质作用的行为;...     

柴北缘超高压变质带都兰地区的构造演化历史——来自片麻岩独居石原位电子探针定年的证据

榴辉岩及其围岩的变质作用和年代学研究是揭示超高压变质地体形成机制及演化过程的关键,但是作为榴辉岩围岩的副片麻岩,由于其矿物组合相对简单,缺少指示温压条件的特征矿物,不容易将其岩石学特征与变质年龄相联系。本文对柴北缘超高压变质带都兰地区3个含石榴石副片麻岩样品进行了岩石学及独居石电子探针原位U-Th-Pb化学法定年研究,获得3个样品中独居石的表面年龄分别为433±15.4 Ma(8S01,沙柳河剖面)、440±11.2 Ma(8S55,都兰北带野马滩)和435±14.7 Ma(8S116,都兰南带)。其中沙柳河及都兰南带的两个样品年龄相似,与北带样品约有5 Ma的年龄差。3个测试样品中的独居石均表现为富集轻稀土元素,重稀土元素严重亏损,具有Eu的正异常,其中Eu/Eu^*与寄主岩石石榴石中Ca含量存在耦合关系。岩石学研究及温压条件计算表明独居石为角闪岩相退变过程中变质重结晶生长而成。都兰南带独居石样品测试点年龄介于440～430 Ma时具有较高的Y含量,且Y与Eu/Eu^*之间存在明显的负相关性,表明440～430 Ma之间都兰地区部分副片麻岩经历了角闪岩相退变质作用。     

山西南部中条山古元古代花岗质片麻岩 白云母40Ar/39Ar测年及其地质意义

中条山前寒武纪岩石是洞悉华北克拉通前寒武纪基底构造演化的重要窗口之一,该区的前寒武纪岩系主要由涑水杂岩、绛县群、中条群、担山石群,以及西阳河群和汝阳群组成.本文以中条山地区涑水杂岩中古元古代花岗质片麻岩为研究对象,挑选其中的变形变质白云母进行激光40Ar/39Ar和常规40Ar/39Ar测年分析.激光40Ar/39Ar法获得的白云母等时年龄1830Ma±20Ma为白云母氩封闭温度年龄的最小估计,常规40Ar/39Ar法给出的白云母坪年龄1852Ma±11Ma为白云母氩封闭温度年龄的最佳估计.白云母1852Ma± 11Ma与先前获得的独居石电子探针U-Th-Pb主峰值年龄相近,并且与华北克拉通中部带的变质年龄一致,表明中条山地区涑水杂岩中古元古代花岗质片麻岩记录了古元古代晚期的一次变质作用事件.这一事件与华北克拉通中部怀安-吕梁-恒山-五台-赞皇等地的变质变形作用同时发生,揭示华北克拉通东、西部陆块沿中部带的碰撞拼合应发生在古元古代晚期,而非新太古代.     

西天山异剥钙榴岩的地球化学研究

西天山长阿吾子的蛇绿混杂岩带的超基性岩及其伴生岩石异剥钙榴岩位于伊犁中天山板块和塔里木板块碰撞造山带。微量元素特征表明退变榴辉岩原岩成因与俯冲带环境有关。异剥钙榴岩中稀土元素和微量元素全面、大幅度降低,反映出来自于蛇纹岩化,作用于异剥钙榴岩化流体的强大的淋滤作用。因而异剥钙榴岩的稀土和微量元素特征都不能反映原始岩浆的特点,无法据此推断原始岩浆产生的大地构造环境。对退变榴辉岩的主元素和微量元素稀土元素的研究表明,长阿吾子异剥钙榴岩的原岩钙碱性玄武岩可能形成于俯冲上板片(SSZ)的岛弧环境。     

俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区含绿纤石榴辉岩的岩石学特征及其变质演化

俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区榴辉岩中发现的绿纤石形成于榴辉岩化早期亚绿片岩相阶段。该绿纤石多以包体形式存在于退变榴辉岩的变斑晶石榴石矿物中,并与榍石、金红石、单斜辉石、绿泥石、绿帘石、石英等矿物伴生,极少量单颗粒绿纤石包裹在基质单斜辉石(透辉石)矿物中,呈浑圆状。绿纤石成分上属于铝绿纤石和铁绿纤石,其中以铝绿纤石为主。在详细的岩相学研究基础上,通过相平衡计算,结合矿物温压计计算结果,发现含绿纤石榴辉岩共经历了4阶段的变质演化:Ⅰ早期进变质阶段,以石榴石中的绿纤石+绿泥石+绿帘石+石英等矿物包裹体为特征,依据实验岩石学研究的矿物组合绿纤石+绿泥石+石英和铁绿纤石+绿帘石稳定域,估算该变质阶段温压条件t=160~320℃,p=0.2~0.8 GPa;Ⅱ峰期榴辉岩相阶段,矿物组合为石榴石+Di-Pl后成合晶推测的绿辉石+金红石±角闪石+石英,石榴石核部镁等值线和绿辉石硬玉分子等值线限定其峰期温压条件为t=725~740℃,p=1.4~1.5 GPa;Ⅲ高压麻粒岩相退变质阶段,矿物组合为石榴石+透辉石+角闪石+斜长石+石英,石榴石-单斜辉石温度计和后成合晶中斜长石钙等值线限定该阶段的温压条件t=725~750℃,p=1.1~1.3 GPa;Ⅳ晚期角闪岩相退变质阶段,矿物组合角闪石+斜长石±黑云母+石英,相平衡计算和角闪石-斜长石温度计限定温压条件为t=670~700℃,p=0.7~0.9 GPa。综上,确定了俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区含绿纤石榴辉岩具有顺时针的p-T演化轨迹,峰期对应的地温梯度为15℃/km,俯冲进变质阶段经历了绿纤石-绿帘石相变质,由峰期榴辉岩相到退变质高压麻粒岩相具近等温降压的特征。研究表明,板块的"冷"俯冲作用在地球演化早期太古宙时期就可能出现了。     

金红石和榍石Zr温度计在新疆西南天山榴辉岩中的应用

应用LA-ICP-MS方法对新疆西南天山高压-超高压变质带中的榴辉岩及其高压脉体中的金红石和榍石进行了Zr含量的检测和Zr温度计的计算。榴辉岩中位于石榴石幔部且与绿辉石共生的金红石包体Zr含量都集中于10~20μg/g;而基质金红石的Zr含量为30~50μg/g,高于包体金红石。榍石均为金红石退变质的产物,且各样品间的榍石Zr含量较均一,都集中在3~5μg/g之间。脉体金红石Zr含量则与榴辉岩中基质金红石的Zr含量相当甚至偏高一些,为30~60μg/g。金红石和榍石的Zr温度计研究也表明,榴辉岩石榴石中的金红石包体生长于压力峰期阶段,温压条件为480~540℃、2.7~3.0 GPa;基质金红石随温度增加达到退变质再平衡,记录了温度峰期的条件,约530~590℃、2.4~2.7 GPa;榴辉岩中高压脉体中的金红石则生长于退变质榴辉岩相阶段,金红石Zr温度计给出结果为540~580℃、1.5~2.1 GPa,记录了近等温降压的过程;榴辉岩中的榍石在1.0 GPa左右达到平衡,榍石Zr温度计给出的温度为540~560℃,记录了进一步的近等温降压的过程。根据以上4个阶段的分析结果,得出一个较完整的顺时针p-T轨迹,且与相平衡模拟所限定的p-T轨迹相一致。金红石的Zr含量可以作为压力的指示,表明压力校正在金红石Zr温度计中起到了重要作用。在对金红石和榍石Zr温度计进行应用时,要结合细致的岩相学观察,综合考虑压力、活度、扩散速率、退变质作用和流体影响等方面的因素,才能得到比较精确的温压估算结果和pT轨迹。