大别山中生代钾质岩浆作用与超高压变质地体的剥露机理

在已知的超高压变质地体中, 大别山是碰撞后花岗岩类侵入作用最为强烈的唯一地区。这里, 中生代的钾玄岩系列和高钾钙碱性系列的侵入岩, 可以依其年龄和组成特征划分为３ 组。第 Ｉ组, 主要由晚三叠世 （约２１０ Ｍａ） 二长闪长岩辉长岩体组成, 它可能是在板片断离过程中富集的大陆岩石圈地幔部分熔融的产物 （板片断离型）; 第 Ｉ Ｉ组, 由中侏罗世－ 早白垩世 （１６０～１２０ Ｍａ） 的角闪石英二长岩、黑云母二长花岗岩和正长花岗岩组成, 主要是由幔源岩浆的分离结晶与地壳混染共同作用的产物 （岩浆底垫型）; 第 Ｉ Ｉ Ｉ组, 以白垩纪 （１２５～９５ Ｍａ） 的花岗岩和花岗斑岩为代表, 是在热穹窿作用过程中大别杂岩深熔作用和高度演化的产物 （穹窿型）。大别山超高压变质岩通过地幔的剥露可能与晚三叠世—早侏罗世的板片断离有关, 而大规模的岩浆侵位与超高压变质岩的快速剥露相伴出现说明, 岩浆底垫和岩浆漂浮作用可能在大别山中侏罗世—早白垩世的快速剥露中发挥了重要作用。     

大别山同剥露刘家洼杂岩体角闪石、长石的矿物化学

刘家洼岩体是一个碰撞后的侵入杂岩体.它是在大别造山带中生代的高压-超高压变质岩剥露过程中侵位的.本文通过对刘家洼杂岩体角闪石、长石矿物化学的研究,揭示岩体形成时的温度为730～810℃,而结晶压力变化于6.6×108～2.2×108Pa之间,表明在该岩体形成过程中,经历了明显的剥露作用.这些认识对揭示超高压榴辉岩快速折返及剥露过程提供了有意义的信息.     

北淮阳马畈加里东岩体的研究及其地质意义

位于北淮阳凹陷中部的马畈杂岩体,属于加里东期侵入体（角闪石４０Ａｒ／３９Ａｒ年龄为（４６２．７±１．４）Ｍａ）．化学成分显示该岩体具有钙碱性Ｉ型特点,形成于破坏性板块边缘的火山岛弧环境,定位深度约１０ｋｍ．根据岩体的应变分析、面理节理测量、包裹体测温,结合围岩宏观微观构造综合研究得出,马畈岩体至少经历了两次明显构造变形和３个阶段的抬升才剥露于地表．岩体主期隆升发生在侏罗纪之前,早于南部大别地块的主期隆升时间（Ｊ３—Ｋ１）,岩体的多期构造变形与北淮阳自早古生代以来的构造演化有着密切关系．     

地壳风化速率研究综述

地壳风化速率研究的理论基础是质量守恒原理和溶液与矿物反应动力学法则。元素在风化过程中的行为受多种因素控制，主要包括基岩风化量、大气沉降量、径流量、生物的输出数量和人为输入量（如施肥）。硅酸盐矿物化学风化过程中，矿物与溶液之间总的化学反应速率是单个反应速率之和，其中涉及到 3个关键参数，即：酸中和能力（ANC）、基本阳离子/无机铝（BC/Al无机）比值和临界负荷（CL）。风化速率的研究主要采用四种方法，即PROFILE模型、基本阳离子损耗、元素输入-输出指数和Sr同位素比值等。PROFILE模型是一个稳定态的综合土壤化学模型，矿物的分解速率、矿物的暴露表面积、土壤水饱和度和土壤层厚度决定着该矿物的风化速率，总的风化速率为各种矿物的风化速率之和。元素损耗，主要是基本阳离子（Ca、Na、K和Mg）的损耗，假设Ti、 Zr和Nb在成土过程中含量稳定并不参与风化反应，那么对于给定的土壤层，化学风化损耗的基本阳离子可以通过比较土层与成土母质之间元素组成的差异来计算。输入-输出指数的假设前提是研究的流域处于稳定状态，一般认为输入指数是大气沉降，输出指数是河流搬运溶解部分、悬浮的非岩屑成因部分和生物营养净吸收部分。Sr同位素在生物和化学作用过程中并不分馏，不同生态系统阳离子场中Sr同位素组成是大气和矿物风化来源的Sr的混合物。     

北京周口店岩体中钾长石巨晶的特征及成因

花岗岩类岩石中的钾长石巨晶,有的认为是斑晶,有的认为是变斑晶。本文通过对北京周口店岩体中钾长石巨晶的野外产状、显微结构、矿物化学等特征研究,证明巨晶是在岩浆结晶作用的早—中期阶段,直接从不饱和水的熔体中生长而成的斑晶。钾长石巨晶多见于较贫钾长石组分的花岗岩类岩石(石英二长岩-花岗闪长岩)中,其原因可能是,与花岗岩和白岗岩岩浆相比,这种成分的岩浆温度较高,粘度较小,组分扩散较快,钾长石的成核速率较小,而生长速度较大。周口店岩体中钾长石巨晶的大小和含量的变异,可能主要受冷凝梯度dT/dt的控制。     

北大别早白垩纪花岗岩类的Sm-Nd和锆石Hf同位素及其构造意义

大别造山带产出两期早白垩纪造山后花岗岩类:早期(≈132Ma)变形的角闪石英二长岩和斑状二长花岗岩具高钾的类埃达克岩的地球化学特征,形成于增厚地壳(>50km)的下地壳部分熔融;晚期(≈128Ma)未变形的花岗岩包括细粒二长花岗岩和钾长花岗(斑)岩,属于正常安山岩-英安岩-流纹岩系列岩石,它们形成于相对薄的地壳(<35km)的下地壳部分熔融。早期变形的花岗岩类中,角闪石英二长岩的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7066～0.7076,ε_(Nd)(t)=-20.3～-27.8,类似于扬子下地壳基性麻粒岩的Sr-Nd同位素特征,其中白垩纪岩浆锆石(≈132Ma)Hf同位素初始比值(ε_(Hf)(t))和两阶段Hf模式年龄(t_(DM2))分别为-29.30.5和303065Ma;我们认为角闪石英二长岩源于锆石Hf模式年龄约3.0Ga的基性下地壳部分熔融。早期斑状二长花岗岩的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7078～0.7083,ε_(Nd)(t)=-15.8～-20.0,类似于北大别英云闪长质-花岗质片麻岩的Sr-Nd同位素特征,其白垩纪岩浆锆石(≈132Ma)的ε_(Hf)(t)和t_(DM2)分别为-24.80.5和274434Ma。我们认为宽状二长花岗岩源于约2.7Ga的中酸性下地壳部分熔融。晚期未变形的花岗岩的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7069～0.7105,ε_(Nd)(t)=-16.4～-22.1,类似于北大别英云闪长质-花岗质片麻岩的Sr-Nd同位素特征;其白垩纪岩浆锆石(≈128Ma)的ε_(Hf)(t)具有较大的变化范围(-25.2～7.4),主要峰值为-22.5±0.5,次要峰值为-16.3±0.7,并有少量正的ε_(Hf)(t)值5.8～7.4,与ε_(Hf)(t)值对应的t_(DM2)分别为2600±40Ma、2211±68Ma和743±130Ma。我们认为晚期未变形的花岗岩源于锆石Hf模式年龄约2.6～2.2Ga的中酸性下地壳部分熔融,源区夹杂新元古代新生的陆壳。在大别造山带垮塌之前(>132Ma),增厚地壳(>50km)的下地壳存在双层结构:锆石Hf模式年龄约为3.0Ga的基性下地壳基底和约2.7Ga的中酸性(英云闪长质-花岗质)上部下地壳.在大别造山带伸展垮塌的晚期阶段(≈128Ma),减薄的下地壳(<35km)主要为锆石Hf模式年龄约2.6～2.2Ga的中酸性(英云闪长质-花岗质)岩石,并夹杂少量新元古代Rodinia超大陆裂解时形成的新生陆壳。     

大别山晚中生代巨量岩浆活动的启动:花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素制约

采用原位锆石U-Pb定年和岩石学、地球化学综合等方法研究大别山及邻区岩浆岩的形成时代,结果表明:大别山中生代岩浆活动启动于晚侏罗世,大规模爆发于早白垩世。大别山南部的张榜花岗岩侵入体锆石LA-ICP MS年龄为150.3Ma±2.0Ma,是目前发现的大别山最早的中生代岩浆活动记录,比早白垩世岩浆活动的峰期(～130Ma)早约20Ma,标志着大别山晚中生代巨量岩浆活动的启动。锆石的LA-MC-ICP MS Hf同位素结果计算的εHf(t)为-29左右,二阶段模式年龄大约为3.05Ga,表明岩浆源区为与扬子陆核类似的大别山早前寒武纪变质基底,新生地幔物质贡献极少。年代学资料和地球化学指标的统计表明,长江中下游成矿带与大别山地区晚中生代岩浆活动在时间上是同步的,但二者岩浆性质和成因机制不同。大别山130Ma的拆沉物质主要为古老地壳物质,地壳加厚是陆陆碰撞的结果,幔源岩浆上涌出现在拆沉事件之后;长江中下游地区于150Ma因幔源岩浆底侵而使下地壳强烈加厚,引发了该下地壳于130Ma的拆沉作用,幔源岩浆的上涌贯穿整个过程。     

大别山北部中生代火山岩的地球化学特征及其地质意义

沿大别造山带北部的河南信阳、罗山、光山、商城和安徽金寨、霍山、舒城一线分布的一套中生代火山岩,由于其分布范围与地质上习称的北淮阳构造带相吻合,因而将这套火山岩称为北淮阳中生代火山喷发岩带[1].     

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰蛇绿岩地幔橄榄岩矿物学研究和成因探讨

西藏普兰蛇绿岩以出露面积约600km2的特大型地幔橄榄岩体而引人注目。我们在普兰岩体的东段,完成了一条近垂直走向并穿过岩体的长约10km的地质剖面,其目的是探讨地幔橄榄岩体岩相的变化及其成因。研究表明,岩体主体为方辉橄榄岩,分布于岩体内部,二辉橄榄岩呈条带状,分布于岩体边部,方辉橄榄岩和二辉橄榄岩出露面积之比约为4∶1。剖面显示,二辉橄榄岩向方辉橄榄岩岩相渐变,Ol和Sp含量增加,Opx和Cpx减少,橄榄石Fo值和NiO含量也呈逐渐增加的特征。斜方辉石主要为顽火辉石(En=85~90),Mg#值变化于88~92之间,Al2O3含量0.89%~5.16%。单斜辉石包括顽透辉石和透辉石,以低铝(Al2O3=1.16%~6.02%),高镁(Mg#值为90~94)为特征。二辉橄榄岩的铬尖晶石Cr#值在19~32之间,低于方辉橄榄岩的Cr#值(25~72),两者之间呈连续变化。另一方面,方辉橄榄岩的各矿物百分含量、成分特征及部分熔融程度在岩体东部变化较大。结合前人成果,认为岩体中部分方辉橄榄岩不仅仅为单一的地幔残余,而可能经历了后期流体/熔体交代作用。依据尖晶石-橄榄石/单斜辉石矿物化学成分,估算出二辉橄榄岩是地幔源区经历约5%~12%部分熔融作用形成,而方辉橄榄岩则最终经历了约12%~32%部分熔融作用。研究结果表明,从二辉橄榄岩到方辉橄榄岩的演变,起因于部分熔融的差别,没有证据表明是受构造背景变化制约,因此,简单地用铬尖晶石等矿物成分的变化判断地幔橄榄岩的产出构造背景的方法值得商榷。     

东昆仑造山带东段早泥盆世侵入岩的成因及其对早古生代造山作用的指示

研究发现,早泥盆世东昆仑造山带东段和西段均发育较大规模的岩浆活动。然而对于其成因、深部动力学机制以及与始特提斯构造演化的关联等问题一直缺乏系统的研究。本文以东昆仑东段地区跃进山岩体为例,探讨早泥盆世岩浆活动机理及其构造意义。该岩体主体由二长花岗岩和花岗闪长岩组成,含少量的辉长岩和含堇青石花岗岩,前三种岩性是本文的重点。其中,二长花岗岩和花岗闪长岩无角闪石和堇青石,具有高硅和钾,低铁、镁和钙,铝饱和指数(A/CNK)多数在1.0～1.1之间,富集大离子亲石元素(LILE:Rb、Th和K)和轻稀土(LREE),明显亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Ti、P和Eu等元素,属过铝质I-S过渡型花岗岩;辉长岩具有显著高的Fe和Ti(FeOT为8.17%～12.70%,TiO2为4.50%～6.54%)含量,高Cu(11.5×10-6～30.6×10-6)和Cu/Ni值(1.41～6.41),相对富集的LREE((La/Yb)N为1.94～3.15,LREE/HREE为2.65～3.48),相对低的Mg#(48～50)、Cr(3.8×10-6～60.4×10-6)、Ni(1.8×10-6～12.5×10-6)值,相对于原始地幔具有明显的Nb-Ta-Ti正异常。二长花岗岩和花岗闪长岩均具有相对高的ISr值(分别为0.710～0.740和0.710)、相对低的εNd(t)值(分别为-4.05～-5.80和-3.54～-3.71)和偏古老的t2DM(分别为1.47～1.62Ga和1.43～1.45Ga),但花岗闪长岩具有相对高的εHf(t),其变化在-3.00～0.86。跃进山辉长岩具有相对高的ISr(0.711～0.714)、相对低的εNd(t)值(-3.44～-6.82)和较为集中的εHf(t)值(-2.19～1.05),显示富集地幔的特征。本次利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得花岗闪长岩的形成年龄为407±3Ma,辉长岩的形成年龄为406±3Ma。综合岩石学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素等多方面的指标,可以判断该岩体的形成为:幔源岩浆上侵至地壳,供热诱发古老的地壳物质部分熔融产生S型岩浆最终形成含堇青石花岗岩,同时与壳源熔体发生混合产生I-S过渡型岩浆并经历较高程度的分异最终形成二长花岗岩和花岗闪长岩。跃进山与东昆仑造山带其他地区早泥盆世岩浆活动均具有与典型后碰撞岩浆作用类似的岩石组合,并且显示很强的幔源岩浆作用的印记。这表明,至少从早泥盆世开始,东昆仑地区已经进入后碰撞的伸展阶段。综合区域上的研究成果,本文认为早泥盆世应为中央造山带(特别是东昆仑、北秦岭和柴北缘)始特斯构造体制转换的关键时期,这一时期相关地体的碰撞拼合已基本完成,区域构造体制由挤压开始转向伸展。