上扬子西南缘早三叠世嘉陵江组物源分析和构造环境:沉积学、重矿物电子探针和U- Pb年龄的限定

上扬子西南缘地区广泛分布峨眉山玄武岩,受其影响在中带金阳和外带荥经地区嘉陵江组发育滨岸和潮坪环境沉积物。本文在交错层理恢复的物源方向基础上,根据重矿物组成、重矿物电子探针和碎屑锆石测年结果,综合分析不同区域嘉陵江组物源区,进而探讨嘉陵江组形成的构造环境。嘉陵江组砂岩碎屑重矿物锆石、磷灰石、铬尖晶石等指示物源主要来自于岩浆岩,且自中带至外带基性岩浆岩所占比重逐渐减少。电气石电子探针分析显示,二者物源主要来自于贫锂花岗岩和变质砂岩、板岩。铬尖晶石显示,金阳地区物源来自峨眉山玄武岩和洋岛岩浆岩类岩石,荥经物源主要来自洋岛岩浆岩类岩石,个别为峨眉山玄武岩。碎屑锆石表明,嘉陵江组物源主要来自于新元古代岩浆岩和晚二叠世峨眉山玄武岩,前者经历再搬运。综合物源分析表明,嘉陵江组物源主要来自康滇古陆,岩石类型主要为峨眉山玄武岩和砂岩等。沉积序列和物源分析表明,嘉陵江组反映了沉积物蚀顶过程。结合地震资料、大火成岩省的分析成果表明,嘉陵江组形成于火山型裂谷边缘。     

川东北米仓山寒武系苗岭统陡坡寺组沉积特征、物源分析及构造意义——沉积记录的限定

川东北米仓山寒武系苗岭统陡坡寺组主要由碎屑岩—碳酸盐岩的混合沉积物组成,多数学者认为其形成于克拉通盆地。笔者等通过对陡坡寺组的野外地质调查,综合分析其沉积环境和物源区,探讨陡坡寺组的构造环境。米仓山地区苗岭统陡坡寺组主要为灰白色中—厚层灰岩和白云岩、紫红色薄层粉砂岩、泥岩及少量灰白色薄层细砂岩等,发育水平层理、结核等沉积构造,沉积环境为潮上带和潮间带。陡坡寺组砂岩中重矿物主要由锆石、电气石、金红石、白钛矿、重晶石等组成,指示沉积岩和岩浆岩的物源母岩类型。碎屑电气石电子探针结果显示,母岩主要为贫锂花岗岩类及伴生伟晶岩和细晶岩、变质板岩、变质砂岩等。碎屑锆石的物源分析表明主要来自于542～520 Ma和993～731 Ma的岩石,来自于冈瓦纳大陆以及康滇古陆等。根据陡坡寺组的沉积序列、重矿物、锆石年代学等综合分析,陡坡寺组形成于与碰撞相关的构造环境。     

扬子西缘荥经地区三叠纪碎屑物源分析

扬子西缘早三叠世处于伸展环境,而晚三叠世为前陆盆地。扬子西缘三叠系保存较好,是研究三叠纪构造转换物源响应方面的理想场所。本文根据重矿物电子探针和碎屑锆石测年,分析三叠系的物质来源,进而探讨与构造环境的对应关系。电气石探针结果显示,下三叠统主要源自贫锂花岗岩类伴生伟晶岩和细晶岩、变质板岩、变质砂岩、钙质硅酸盐岩和电气石石英岩,上三叠统主要来自贫锂花岗岩类伴生伟晶岩和细晶岩、贫钙变质板岩、变质砂岩和电气石石英岩,且自下三叠统至上三叠统变板岩和变砂岩的物源区比重逐渐增加;尖晶石显示,下三叠统砂岩主要来自大火成岩省、洋岛玄武岩和岛弧玄武岩类,上三叠统主要来自岛弧玄武岩类。碎屑锆石U-Pb测年结果表明,早三叠世碎屑锆石峰值为251～265 Ma、460～535 Ma和544～987 Ma,晚三叠世碎屑锆石峰值为228～251 Ma、255～387 Ma、429～523 Ma、573～954 Ma、1720～2004 Ma和和2453～2494 Ma。综合分析表明,下三叠统沉积物主要来自峨眉山玄武岩、康滇古陆,少量来自南秦岭造山带,而上三叠统的物源区主要为峨眉山玄武岩、康滇古陆、秦岭造山带和华北板块。三叠系物源的差异,主要与晚三叠世秦岭造山带与扬子板块碰撞有关。     

北大巴山地区晚古生代滔河口组碎屑锆石年代学研究及对古生代岩浆事件的限定

长期以来,一直认为北大巴山地区仅分布着早古生代地层,实际并非如此。滔河口组主要为一套火山-沉积组合序列,保留相对完整的地层记录。本文运用LA-ICP-MS U-Pb方法,对由灰绿色砂岩和玄武岩组成的滔河口组同一采样位置的2件砂岩碎屑锆石进行U-Pb年龄测定,获得了52组U-Pb有效年龄,重新限定了滔河口组的形成时代,且为北大巴山地区早古生代构造演化提供了详细资料。获得的11个较年轻的锆石年龄表明,滔河口组形成不早于早泥盆世。碎屑锆石的谐和年龄表明,物源主要集中在407~434Ma侵入岩、粗面岩和玄武岩等。研究区的岩浆成因碎屑锆石年龄值表明,古生代时期发育3期岩浆作用,分别对应431~439Ma侵入岩、426.9Ma斑鸠关组粗面岩和414.3Ma滔河口组玄武岩。     

扬子西缘荥经地区三叠纪碎屑物源分析

扬子西缘早三叠世处于伸展环境,而晚三叠世为前陆盆地。扬子西缘三叠系保存较好,是研究三叠纪构造转换物源响应方面的理想场所。本文根据重矿物电子探针和碎屑锆石测年,分析三叠系的物质来源,进而探讨与构造环境的对应关系。电气石探针结果显示,下三叠统主要源自贫锂花岗岩类伴生伟晶岩和细晶岩、变质板岩、变质砂岩、钙质硅酸盐岩和电气石石英岩,上三叠统主要来自贫锂花岗岩类伴生伟晶岩和细晶岩、贫钙变质板岩、变质砂岩和电气石石英岩,且自下三叠统至上三叠统变板岩和变砂岩的物源区比重逐渐增加;尖晶石显示,下三叠统砂岩主要来自大火成岩省、洋岛玄武岩和岛弧玄武岩类,上三叠统主要来自岛弧玄武岩类。碎屑锆石U-Pb测年结果表明,早三叠世碎屑锆石峰值为251~265 Ma、460~535 Ma和544~987 Ma,晚三叠世碎屑锆石峰值为228~251 Ma、255~387 Ma、429~523 Ma、573~954 Ma、1720~2004 Ma和和2453~2494 Ma。综合分析表明,下三叠统沉积物主要来自峨眉山玄武岩、康滇古陆,少量来自南秦岭造山带,而上三叠统的物源区主要为峨眉山玄武岩、康滇古陆、秦岭造山带和华北板块。三叠系物源的差异,主要与晚三叠世秦岭造山带与扬子板块碰撞有关。     

南秦岭武当山十堰地区中生代镁铁质岩石成因与构造意义——岩石地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素制约

南秦岭的北大巴山-武当山-十堰-随州一带发育大规模的镁铁质岩墙群,其岩石学成因为地质学家所广泛关注。本文对其中的武当山十堰地区黄龙-方滩一带发育的辉长岩体开展了全岩地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年龄以及LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素组成研究。结果表明,辉长岩形成于晚三叠世（221.2±2.5 Ma）;岩石地球化学组成显示辉长岩为亚碱性拉斑玄武岩系列,轻稀土富集重稀土亏损,其平滑右倾的稀土配分模式与E-MORB相似;中等Ti、Zr、Hf、Nb含量,亏损Rb、Sr等大离子亲石元素,以及结晶年龄锆石的εHf(t）值在-13.5至-6.18之间,表明岩石具有古老的两阶段Hf模式年龄（2103~1640 Ma）。综合分析表明：该套辉长岩岩浆为尖晶石二辉橄榄岩低压、中等程度部分熔融形成,并且其源区为亏损地幔与富集地幔组分混合成因;结合区域构造演化的相关资料,认为该套E-MORB性质辉长岩形成于类似汇聚边缘的构造环境,可能为受勉略洋壳俯冲影响,为俯冲-碰撞造山阶段产物。     

北大巴山花栎村镁铁质岩地球化学、年代学及其构造环境制约

北大巴山岚皋花栎村镁铁质岩为一套辉绿岩、辉长辉绿岩、辉绿玢岩和辉长岩组合,主要组成矿物为单斜辉石、长石,副矿物主要为铁钛氧化物等。镁铁质岩地球化学特征表现为高TiO_2(2.26%~7.30%)、TFe_2O_3(11.17%~17.0%)、较低的MgO(2.96%~5.52%)及较高的全碱含量(K_2O+Na_2O=3.07%~6.76%),属于典型的碱性辉长岩系列,Mg~#值(36~42)较高,表明岩体来源于高度演化的岩浆。微量元素特征显示富集大离子亲石元素Ba、Pb,稀土元素配分曲线显示明显的轻稀土元素富集特征(La_N/Yb_N=9.34~13.05),微量和稀土元素综合显示似洋岛玄武岩的地球化学特征。花栎村镁铁质岩LA-ICP-MS锆石年龄为436.9±2.4Ma,与相邻地区岩体形成年代一致,综合限定北大巴山地区岩浆活动时代为早志留世。岩体表现为EMⅠ、EMⅡ和少量HIMU的混和富集地幔源区特征及地幔柱源区特征,地幔动力学分析表明,早志留世或之前北大巴山地区可能存在一期与俯冲相关的弧后拉张作用导致下部岩浆上涌侵位,最终完成该区岩浆作用。     

北大巴山高桥地区镁铁质岩单斜辉石矿物化学特征及其指示意义

在北大巴山高桥地区广泛出露一套镁铁质岩,岩石类型为辉绿岩、辉长辉绿岩、辉绿玢岩和辉石闪长岩等。主要组成矿物为单斜辉石、斜长石、角闪石和铁钛氧化物。本文利用电子探针对单斜辉石进行了详细研究,表明该区所有单斜辉石均属于普通辉石,从辉绿玢岩和辉长辉绿岩到辉石闪长岩,单斜辉石具有从富镁向富铁演化的趋势。单斜辉石内部四面体位置的Al含量为0.02～0.20,Al^Ⅳ/Al^Tot=85%～100%,指示其形成于不饱和的碱性玄武质岩浆中,与单斜辉石碱性判别图解和岩石地化特征反映的碱性岩系列相一致。单斜辉石的平衡温度为1132～1164℃,压力为0.71×10²～9.30×10²MPa,显示明显的深源特征。Al对Si的替代所导致的电荷不平衡主要由Fe³⁺来补偿,Ti大多形成钛辉石,Al^Ⅵ进入八面体形成契尔马克分子Ca（Mg,Al^Ⅵ）,Ca²⁺和Na⁺的类质同像置换使得辉石具有较高Ca含量和较低的Na₂O含量。综合岩体地质产状以及单斜辉石对构造环境的指示意义,认为高桥岩体形成于与俯冲相关的弧后盆地环境,为弧后拉张作用的产物。     

米仓山地区早寒武世仙女洞组古地理和沉积物源分析

关于米仓山早寒武世地层的物源区母岩,长期以来持有的观点认为主要来自东北汉南古陆和(或)西北摩天岭古陆(碧口地块)。然而,仙女洞组的岩相古地理等确定的物源方向并不支持。灰色泥岩和灰色灰岩,发育水平层理,沉积环境为泻湖;灰色厚层鲕粒灰岩等(发育板状交错层理和鲕状交错层理)、沉积环境为鲕粒滩;灰色中-厚层角砾状灰岩和砾屑灰岩等,发育滑塌构造,沉积环境为碳酸盐斜坡。区域古地理指示,沿福庆-正源-大两-杨坝-桥亭一线向北东方向,沉积水体逐渐变深,古地理由泻湖、鲕粒滩逐渐过渡为碳酸盐斜坡。交错层理恢复的古潮流指示,潮流主要为西北和西南方向。重矿物组成和电子探针分析结果表明,以花岗岩和变砂岩、泥岩为主。综合分析表明,仙女洞组的物源主要来自西北碧口地块和西南康滇古陆的花岗岩、变质砂岩和变质泥岩,且经历再旋回过程。     

南秦岭武当山十堰地区中生代镁铁质岩石成因与构造意义——岩石地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素制约

南秦岭的北大巴山—武当山—十堰—随州一带发育大规模的镁铁质岩墙群,其岩石学成因为地质学家所广泛关注。本文对其中的武当山十堰地区黄龙—方滩一带发育的辉长岩体开展了全岩地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年龄以及LA—MC—ICP—MS锆石Hf同位素组成研究。结果表明,辉长岩形成于晚三叠世(221.2±2.5 Ma);岩石地球化学组成显示辉长岩为亚碱性拉斑玄武岩系列,轻稀土富集重稀土亏损,其平滑右倾的稀土配分模式与E—MORB相似;中等Ti、Zr、Hf、Nb含量,亏损Rb、Sr等大离子亲石元素,以及结晶年龄锆石的ε_(Hf)(t)值在-13.5至-6.18之间,表明岩石具有古老的两阶段Hf模式年龄(2103～1640 Ma)。综合分析表明:该套辉长岩岩浆为尖晶石二辉橄榄岩低压、中等程度部分熔融形成,并且其源区为亏损地幔与富集地幔组分混合成因;结合区域构造演化的相关资料,认为该套E—MORB性质辉长岩形成于类似汇聚边缘的构造环境,可能为受勉略洋壳俯冲影响,为俯冲—碰撞造山阶段产物。