天然火山作用探测华北下地壳组成、结构及其形成过程

与中上地壳相比，对下地壳组成、结构的认识受限于样品的获取，然而天然火山作用携带的下地壳捕虏体可以为了解下地壳提供关键样品。华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一，显生宙以来的火山作用携带有丰富的下地壳捕虏体，为探测华北下地壳组成、结构及其形成过程提供了可能。通过对这些捕虏体定深、定性及定年的综合研究，构建了以信阳，莒南，汉诺坝和女山等典型地区为代表的下地壳组成、结构剖面模型。这些剖面表明，华北克拉通下地壳具有分层的特点，且上老下新，暗示可能与底侵作用有关。其中捕虏体的锆石U- Pb年龄和Hf同位素的研究，揭示了该克拉通下地壳复杂的形成与演化过程：最古老的组成部分可能老至~4. 0 Ga冥古宙，此后经历了3. 80~3. 65 Ga古太古代的再造作用，2. 8~2. 5 Ga 新太古代和2. 3~1. 8 Ga 古元古代的增生与再造共存，同时还经历了显生宙以来包括462~220 Ma，140~90 Ma和47~45 Ma的增生与再造事件。     

华北深部岩石圈存在弱的新元古代热活动的同位素年代学信息：证据及意义

人们普遍认为华北区别于华南的主要特征在于缺少广泛的新元古代岩浆活动,但原因是什么还不清楚。本文汇总了华北四个地区深源岩石包体中有这样同位素年龄的结果,并就它们所反映的华北当时在Rodinia超大陆裂解中心的位置和可能的岩石圈厚度进行了讨论。这些深源岩石包体分别是辽宁复县古生代金伯利岩中的基性麻粒岩、河北涉县碳酸岩化金伯利岩中石榴石辉石岩、河南信阳中生代火山岩中的橄榄岩及河北汉诺坝新生代玄武岩中橄榄岩。所记录的新元古代年龄信息包括:复县基性麻粒岩锆石0.61Ga的下交点年龄,涉县石榴石辉石岩全岩-单矿物的0.76GaSm-Nd内部等时年龄、信阳橄榄岩锆石的新元古代(>0.64Ga)年龄以及汉诺坝橄榄岩硫化物0.9～0.6Ga的Re-Os年龄。与华南广泛发育新元古代岩浆活动不同,华北有限的新元古代年龄信息(包括地表出现的)可能反映着它们当时在Rodinia超大陆的位置有所不同,即华南更靠近于超大陆裂解的中心、而华北可能远离该中心(如边缘)。位置的差别也预示着当时华南岩石圈的可能比较薄、而华北具巨厚的岩石圈。因此,我们认为弱的热事件和巨厚的岩石圈可能是造成华北新元古代热活动不明显的原因。     

西秦岭印支早期铁堂峡石英正长斑岩的地球化学特征及其地质意义

西秦岭东部发育大量小规模中酸性脉岩,但对这些脉岩的研究相对缺乏.在详细的野外观察和岩相学研究的基础上,对西秦岭天水铁堂峡石英正长斑岩进行了地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究.石英正长斑岩的锆石U-Pb定年结果表明它们的形成时代为~250 Ma,属印支早期岩浆产物.地球化学研究显示它们属于弱过铝质的高钾钙碱性岩系列,高Mg#,以富集Ba、Sr、K,强烈亏损Nb、Ta,且Eu异常不明显为特征.这些特征与埃达克岩的性质相似.铁堂峡石英正长斑岩的锆石ε_Hf（t）值介于-1.44~+3.17,一阶段Hf模式年龄（t_DM1）在765~945 Ma之间.铁堂峡石英正长斑岩形成于阿尼玛卿洋北向俯冲的大陆边缘弧环境,是俯冲洋壳及大洋沉积物熔体与上覆地幔楔作用的产物,并在浅部岩浆房中经历了轻微的分离结晶作用.      

穆斯堡尔光谱仪在揭示地幔氧逸度研究中的应用

利用地幔橄榄岩包体中平衡矿物对的氧逸度计可以有效限定岩石圈地幔的氧化-还原状态.本文使用中国地质大学(武汉)新购置的WSS-10型常温穆斯堡尔光谱仪对华北地块西北部狼山地区橄榄岩包体的四相矿物开展了铁价态的直接测定.结果显示,斜方辉石Fe³⁺/∑Fe为0.05～0.11,单斜辉石的为0.16～0.25,尖晶石的为0.16～0.22,橄榄石为0.利用橄榄石-斜方辉石-尖晶石氧逸度计,获得狼山地区岩石圈地幔氧逸度为FMQ-0.82至FMQ-0.39(均值为FMQ-0.65).该值略高于依据电子探针测试数据计算获得的氧逸度值(FMQ-1.49至FMQ-0.8,均值为FMQ-1.25),造成这一差异的原因可能是后者忽略了尖晶石晶格中Fe³⁺过剩和阳离子空位导致的非化学计量比.与全球克拉通岩石圈地幔氧逸度值(均值为FMQ-0.35)相比,华北地块西北缘狼山地区岩石圈地幔整体表现为较还原状态,推测与深部地幔低fO₂熔体上升交代有关.     

华北南缘信阳古元古代花岗岩的年代学和地球化学特征及其对地壳演化的启示

华北克拉通南缘古元古代发育有多期次的岩浆活动和变质事件，记录了南缘基底和构造演化过程，但古元古代中-晚期的岩浆记录却相对较少.对华北南缘信阳地区古元古代中-晚期花岗岩进行了详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究.信阳地区花岗岩主要包括潘庄钾长花岗岩和陈庄黑云钾长花岗岩，其岩浆锆石结晶年龄分别为1 868 Ma和1 955 Ma，即形成于古元古代中-晚期.所有的岩石样品具有高SiO₂、富碱、低CaO、P₂O₅、MgO等特征，且A/CNK介于1.12~1.28，属过铝质岩石.同时它们富集LILEs（如Rb、Th和K），贫HFSEs（如Nb、Ta和Ti）、亏损Sr、P等元素，并具有中等-弱的负Eu异常.此外，潘庄岩体和陈庄岩体整体具有相似的锆石ε_Hf（t）值（-0.6~+2.6），两阶段Hf模式年龄（T_crust）范围为2.40~2.64 Ga.表明信阳地区太古代末-古元古代早期地壳在古元古代中-晚期经历了强烈的改造.结合华北克拉通南缘的岩浆活动和变质事件记录，认为信阳地区花岗岩的形成可能与华北东、西陆块的碰撞有关，且该区频繁的古元古代岩浆活动（2.24~1.85 Ga）可能是东、西陆块间古大洋及西部陆块东向俯冲的结果.      

扬子西北缘碧口块体花岗质岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

对扬子西北缘碧口块体中白雀寺和大安花岗质岩体进行了锆石U-Pb定年及Hf同位素研究。结果表明,白雀寺岩体的年龄分2组:(855±6) Ma（n=23）和(917±14) Ma（n=3）。前者ε_Hf(t)为3.8~10.4,一阶段Hf模式年龄为1.00~1.27 Ga;后者ε_Hf(t)为2.0~8.1,一阶段Hf模式年龄为1.14~1.40 Ga。而大安岩体给出了6组不同的年龄：(854±10) Ma（n=3）、(801±7) Ma（n=3）、(702±10) Ma（n=3）、(565±6) Ma（n=1）、(246±7) Ma（n=1）和(207±2) Ma（n=1）。其ε_Hf(t)为-12.6~11.4（t=854 Ma）,一阶段和二阶段Hf模式年龄分别为0.95~1.90 Ga和1.02~2.55 Ga。白雀寺和大安岩体的侵位年龄分别为(855±6) Ma和(854±10) Ma,代表了扬子西北缘碧口块体内的一次重要岩浆事件,前者主体来源于中元古代新生陆壳源区,而后者主要来源于中元古代新生陆壳与晚太古代地壳物质的混合源区。此外,白雀寺岩体中(917±14) Ma的年龄代表新元古代早期的岩浆活动,而大安岩体中年轻的年龄可能记录着岩体后期所经历的复杂热改造事件。