同位素地球化学填图与化学地球动力学在东秦岭造山带研究中的应用

总结了应用同位素地球化学填图和化学地球动力学研究东秦岭造山带的初步经验，并以较成功的实例来说明，内容包括：（１）华北和扬子克拉通幔源和壳源岩石化学和Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成及壳幔演化差异的确定；（２）南秦岭前寒武纪基底应归属于扬子陆块构造－地球化学省的地球化学论证；（３）关于东秦岭蛇绿岩铅同位素的Ｄｕｐａｌ型特征及其同三江地区（属古特提斯范围）蛇绿岩的相似性的揭示；（４）北秦岭元古宙基底可能为古洋岛型微陆块的地球化学证据；（５）东秦岭新元古代和早古生代洋壳俯冲消减及聚汇带壳－幔再循环的地球化学证据；（６）关于陆－陆碰撞过程中杨子陆块边缘（南秦岭）俯冲于华北陆块边缘（北秦岭）之下，从碰撞型花岗质岩浆源区地球化学研究获得的直接证据。这些初步成果说明同位素填图与化学地球动力学在造山带研究中是具有重要前景的技术途径。     

同位素地球化学填图与化学地球动力学在东秦岭…

总结了应用同位素地球化学填图和化学地球动力学研究东秦岭造山带的初步经验，并以较成功的实例来说明，内容包括（１）华北和扬子克拉通幔源和壳源岩石化学和Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成及壳幔演化差异的确定；（２南秦岭前寒武纪基底应归属于扬子陆块构造－地球化学省的地球化学论证；（３）关于东秦岭蛇绿岩铅同位素的Ｄｕｐａｌ型特征及其同三江块的地球化学证据；（５）东秦岭新元古代和早古生代洋壳俯冲消减及聚汇带壳－幔再循环的地     

大地构造相在东昆仑造山带地质填图中的应用

不同的造山带是由不同的大地构造相单元组合而成, 大地构造相的划分揭示了造山带的基本框架和形成演化的规律.在对东昆仑造山带1∶2 5万冬给措纳湖幅地质填图中, 以时间演化和大地构造背景为主线, 根据不同演化阶段、不同部位出现的构造古地理单元、盆地类型和物质建造类型, 对填图区大地构造相进行了较精细深入划分, 共划分出七大相类、2 1种相, 如扩张洋脊相、分支(扩张) 海槽相、碳酸盐岩海山相、碳酸盐岩台地相、深海平原相、大陆碎块相、前陆盆地相和磨拉石盆地相等, 编制了1∶2 5万冬给措纳湖幅大地构造相图和造山作用过程与大地构造相演变图.大地构造相在地质填图中的应用进一步深化了造山带填图中的地层单元空间配置关系和盆地沉积充填序列的研究, 较全面细致地揭示了东昆仑造山带东段造山带形成、物质组成及演化过程      

中美合作东昆仑造山带地质填图的启示：填图理念与填图方法

在中美合作东昆仑造山带地质填图实践的基础上,结合美国地质调查局（USGS）最近完成的地质填图实例的对比分析,初步总结和探讨了美国的地质填图方法和填图理念。结果表明,尽管地球物理和3S技术在地质填图中的应用不断推陈出新,但是地质填图理念、地质填图方法和地质报告风格自USGS成立以来未曾改变。“对所有地质实体按岩性进行划分和详细填图”的地质填图理念伴随USGS走过了130年曲折而艰难的历程。“地质现象引导地质路线”的填图方法是美国地质填图长期采用的方法,但应用于澳大利亚厚层风化壳和加拿大冰雪覆盖区的高精度地球物理填图方法并没有应用到造山带地质填图中,而遥感技术成为造山带基岩区填图的重要技术支撑。美国基岩区高效的地质填图速度并不能用高精度地球物理和遥感技术的应用来解释,已有地质成果的继承与利用、填图工作模式、填图与科学研究的合理定位、简明地质报告和GIS的地质应用才是决定地质填图速度的关键因素。     

秦岭造山带二台子铜金矿床矿物地球化学研究

通过矿物地示化学研究,认为陕西二台子铜金矿床属钠长石碳酸角砾岩型矿床,是大陆热点成矿系统中幔源碱性热流体成岩成矿作用多期叠架所形成。砷黝铜矿富Ｆｅ、Ａｓ,低Ｓｂ、Ａｇ;黄铁矿中富Ａｓ、Ｓｅ,白云石（内核）有显著的锰铁白云石（外部环带）增生环带;长石类矿物出现富Ｍｇ铁长石;这些特征是陕西二台子铜金矿床属钠长石碳酸角砾岩型矿床的典型矿物地球化学特征。矿物地球化学组合类型指标可判断不同矿化类型及分散矿化     

秦岭大别造山带地壳化学结构研究

大陆地壳不同结构层之间化学组成(含元素和同位素组成)的系统性差异可以称为地壳化学结构，地球化学参考模型(GERM)能够作为参照标准进行地壳化学结构(元素组成)的对比分析，据此提出了反映地壳演化特征的蛛网图标准化方法。对秦岭—大别造山带的尝试发现，造山带总体上具有物质组成分异较弱的特点；造山带及邻区太古亩结晶基底太华群、崆岭群的化学组成都不能代表全部的下地壳，可能仅代表了下地壳上部，而大别群可能经历了复杂的构造熟化过程。通过对造山带地壳化学结构的分析，指出铕负异常可能并非为地壳拆沉作用所造成。     

大别造山带超高压变质岩稳定同位素地球化学

通过对大别造山带超高压变质岩的氢、氧和碳同位素地球化学研究，发现了显著的稳定同位素异常。结果对扬子板块向华北板块的俯冲提供了如下化学地球动力学制约： (1)北大别榴辉岩和基性麻粒岩与南大别超高压榴辉岩和片麻岩一样，具有较低的δ 18O值，表明它们在板块俯冲前经历了高温地表水热液蚀变，在超高压变质阶段流体以亏损 13C为特征； (2)部分低δ 18O值榴辉岩的共存矿物对之间保存了氧同位素平衡分馏，记录了榴辉岩相变质温度，指示这些榴辉岩在地幔的居留时间较短，折返初期的冷却速率较大； (3)退变质作用过程中存在显著的差异性氢氧同位素交换，早期阶段流体具有内部缓冲性质，而晚期则具有外部来源； (4)东大别大理岩显著富集 13C，反映出其母岩灰岩的沉积环境为封闭的大陆边缘盆地，西大别苏家河大理岩的δ 13C值接近于正常海相碳酸盐，指示其母岩形成环境为宽广开阔的海洋。     

锆石Hf同位素填图对东昆仑造山带地壳性质和成矿潜力的约束

文章收集了东昆仑造山带发表的锆石Hf同位素数据,利用Surfer 10软件填制的锆石Hf同位素等值线图显示,东昆仑造山带整体自西向东呈现出古老地壳与新生地壳交替分布的特征,东昆南地体研究程度较低,其东段的布青山—温泉一带的地壳性质与北侧较为相似,显示较低的锆石Hf同位素值(新生地壳)的特征。大量数据和已有研究成果表明,地壳性质(新生地壳或古老成熟地壳)很可能是控制成矿作用类型的关键因素。根据东昆仑造山带地壳性质和成矿作用类型,提出布青山—温泉一带可能是东昆南地体最有潜力的Cu-Au成矿地带。     

东秦岭-大别造山带区域成矿规律研究

对该区的矿床时空分布、矿床类型、成矿系列、成矿物化条件、矿源等进行了系统的研究总结.指出区内总体成矿地质背景为具有过渡型地壳特色的大陆复合型造山带,可划分为中元古代-古生代海盆同生沉积成矿、中生代大规模陆内俯冲造山体制后生热液成矿两个成矿阶段,具有盆地边缘控矿、动力学转换带成矿、成矿的广义层控性及碰撞造山体制浅成与中深成热液矿带成对共生等特点.     

东秦岭造山带花岗岩类长石铅同位素组成及其构造学意义

本文对东秦岭造山带内２７个花岗岩类央体４８件长石样品进行了铅同位素成分的测定，结果表明，本区的南秦岭不同时代花岗岩类以贫铀铅和钍铅为特征，具有明显的铅同位素块体效应，反映它们属地同一个铅同位素构造－地球化学省；而本区的北秦岭区岗岩类从晚元古代到早古生长，长石铅同位素组成以富铀铅和钍铅的为特征，但从晚古生长开始，花岗岩类长石铅同位素组成明显发生变化，以贫铀铅和钍铅为特征，反映晚古生长及其后形成花岗质     

秦岭造山带成矿作用演化的铅同位素特征

秦岭造山带的３个构造带具有不同的成矿特色,在造山过程中与成矿有关的产物,岩石铅同位素的μ值变化范围较小（９．３４～９．７０）,显示铅源及铅同位素演化的相对一致性,各类矿床的铅同位素模式年龄大体反映造山过程演化的时代对应性。     

化学地球动力学中的铂族元素地球化学

对球粒陨石和地幔样品来讲,Ru,Rh,Pd,Os,Ir和Pt等贵金属元素的含量比值在一定程度上是相同的,但是在地幔样品中它们的含量实际上比球粒陨石低大约2个数量级,因此提出了核幔分离之后地球增生过程的“后增薄层”假说。数百公里尺度地幔橄榄岩的PEG分布的不均一性除被认为由于增生阶段的不均一造成外,更可能是由于地幔形成之后的地幔过程、核－幔及壳－幔相互作用造成。部分熔融、岩浆结晶分异（特别是硫化物、金属相析离）、流体（包括岩浆）／岩石相互作用等造成了大型俯冲带、造山带中地幔橄榄岩、蛇绿岩和杂岩体的PGE分异,也是形成铬铁矿,大型贵金属矿床的主要机制。     

秦岭造山带东段秦岭岩群的年代学和地球化学研究

对东秦岭地区的陕西省洛南县、宁陕县、长安县和河南省淅川县出露的四个秦岭岩群变质岩进行的岩石学和地球化学研究表明,样品主要由变质火山岩和变质沉积岩组成.详细的锆石U-Pb定年结果显示三个正变质岩均形成于新元古代早期(971～843Ma),而副变质岩中富集大量新元古代碎屑锆石,根据最年轻的谐和年龄(859Ma)和早古生代的变质年龄,推测其沉积时代为新元古代中晚期.因此,北秦岭南部的秦岭岩群的变质岩主要由新元古代早期的火成岩和新元古代中晚期的沉积岩组成.变质作用主要发生在加里东期,局部有燕山期的变质作用叠加.指示北秦岭的造山作用主要发生在早古生代.岩石地球化学研究还显示秦岭岩群的新元古代火山岩均形成于火山弧构造环境,沉积岩沉积于大陆弧-活动大陆边缘环境,指示秦岭造山带在新元古代早期是一个火山弧.秦岭岩群的火山岩和沉积岩在形成时代和构造环境方面与扬子克拉通西缘的特征非常相似,表明位于北秦岭造山带的秦岭岩群应归属于扬子克拉通陆块,是扬子北缘的一个大陆边缘弧.     

大别-苏鲁造山带大理岩碳氧同位素地球化学研究

大别-苏鲁造山带的大理岩分布非常广泛,在三叠纪的陆-陆碰撞中,经受了不同程度的变质作用。本文对分布在大别地区北淮阳、苏家河、桐柏、宿松和苏鲁地区张八岭、五莲和坪上等地区的浅变质大理岩进行了碳氧同位素分析。结果发现,除了张八岭大理岩δ~(13)C值出现明显正异常(1‰～8‰)外,其他地区大理岩的δ~(13)C值均处于0±2‰(PDB)范围之内。所有地区大理岩的δ~(18)O值都有不同程度的降低,最低的δ~(18)O值达到4.5‰(SMOW)。与前人对大别-苏鲁超高压大理岩碳氧同位素研究结果相对比,我们发现大理岩δ~(13)C值分布与岩石是否经过超高压没有联系,而主要反映了其原岩沉积的时代和环境,并且其特征可以与发生在新元古代的冰川事件相关联。区域性的δ~(18)O值降低则说明,大部分岩石都经过了流体交换,并且流体的主要成分是水,含碳很少或者不舍碳,因此流体的来源是大气降水,可能与新元古代冰川溶融有关。     

苏鲁造山带五莲地区岩浆岩元素和同位素地球化学研究

对苏鲁造山带五莲地区新元古代和中生代岩浆岩分别进行了主量元素、微量元素、Sr-Nd同位素和氧同位素研究。结果表明,新元古代花岗岩具有显著的LREE富集,高场强元素Nb、Ta、P和Ti负异常,δNd（t）为-12．6～-6．9,可能与古元古代老地壳物质再循环有关、锆石δ^18O值为-1．02～7．60℃,变化范围较大,近半数样品明显低于典型地幔δ^18O”0值。新元古代辉长岩具有板内裂谷环境的特征,其εNd（t）在1．6～5．3之间,说明其岩浆起源于亏损地幔,但是经受了一定程度的地壳混染作用,唯一一个辉长岩样品的锆石δ^18O值与部分花岗岩锆石δ^18O值一样,明显高于典型地幔值,可能是基性岩浆在沿裂谷喷发过程中经历了低温热液蚀变,随后又发生破火山口垮塌,导致蚀变玄武岩在岩浆房重熔而形成高δ^18O岩浆。中生代花岗岩和闪长岩表现出明显的高场强元素（Nd、Ta、P和Ti）负异常以及显著的LREE富集．εNd（t）值很低（-19．2～-15．3）,同样是由古老地壳物质部分熔融形成、其锆石δ^18O变化范围为3．19～6．43％。,大多数样品与典型地幔锆石一样。石英与锆石之间大都达到并保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物（如长石、黑云母和角闪石等）与锆石之间由于受到岩浆期后亚固相热液蚀变而大都表现出明显的氧同位素不平衡分馏．元素和氧同位素特征表明,中生代闪长岩可能是基性下地壳脱水部分熔融并经过结晶分异形成的;花岗岩则可能是由中性下地壳的脱水部分熔融形成的。新元古代花岗岩与中生代花岗岩在微量元素配分模型和Sr-Nd同位素组成上具有十分相似的特征,因此未经历强烈热液蚀变的新元古代花岗质侵入岩可能是中生代花岗岩的原岩,但这些新元古代岩浆岩的锆石δ^18O变化范围较大,与中生代岩浆岩相比在流体活动性元素含量上也存在差别,这可能是由于新元古代岩浆岩侵位深度比中生代岩浆岩源区所处深度相对较浅所致。现有的研究结果表明,新元古代岩浆岩的形成与约740～760Ma的Rodinia超大陆裂解有关的裂谷岩浆活动有关,新生地壳物质作为热源启动了热液蚀变,并局部形成了低δ^18O岩浆。而中生代岩浆岩则是俯冲陆壳在加厚造山带背景下的部分熔融产物,岩浆源区物质由于所处深度较大没有受到明显的高温大气降水热液蚀变。     

大别-苏鲁造山带榴辉岩的碳同位素地球化学研究

应用EA-MS连线技术，对大别山东部和苏鲁地体南部超高压变质榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳的含量和同位素分析。结果得到，榴辉岩全岩的81^13C值变化较大(-30．7‰至 2．5‰)。而所含磷灰石中结构碳酸根的8^13C值变化较小并显著亏损”C(-28．1‰至-20．8700)。部分榴辉岩具有高的全岩8^13C值，指示其形成后受到过含CO2，流体的退化蚀变。低的磷灰石8^13C值指示，榴辉岩中含有地表有机碳，因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表，在超高压变质阶段存在以亏损”13C为特征的含C02。流体。     

东昆仑造山带花岗岩类Pb-Sr-Nd-O 同位素特征

本文报道了东昆仑造山带三叠纪辉长岩、花岗岩类及其包裹体的Pb、Sr、Nd和O同位素组成.东昆仑造山带花岗质岩石全岩和长石Pb同位素组成相差不大,具明显的造山带Pb同位素特征;Sr同位素初始值(ISr)变化于0.70144~0.70972之间,暗示幔源成因;εNd值变化于-4.49939~-9.19258之间,具壳源成因特点;Nd同位素模式年龄(tDM)在1.38~1.761Ga之间,与中元古代变质岩相当;O同位素组成变化范围7.8~9.5,表明花岗岩类成岩物质主要来自地壳.综合岩石的同位素组成,结合矿物学、岩石地球化学的研究,表明花岗岩浆主要起源于地壳,但与来自地幔的基性岩浆曾发生过混合作用,从而导致同位素组成趋于一致.     

秦岭造山带工程地质研究导论

本文以秦岭造山带为例,分析了造山带的形成演化与工程地质问题之间的关系,结合已建和在建的生命线工程,阐述了造山带常见的地质灾害类型和工程地质问题,并提出了造山带工程地质问题研究的基本思路和研究方法,对造山带地区的重大工程建设具有借鉴和参考价值.     

东秦岭造山带岩石圈热结构及断面模型

东秦岭岩石圈热结构热状态十分不均匀,沿断面可分成华北地块、北秦岭、南秦岭、扬子地块四大块,南秦岭为“热区”,北秦岭为“冷区”。商丹断裂带具８１．３ｍＷ／ｍ２高热流值,是南北秦岭的分界线,是多期构造运动的活动带,是扬子地块与华北地块的缝合带。加里东期扬子地块向华北地块俯冲碰撞,印支—燕山期俯冲板片由于“去层状化作用”断开下沉,软流圈上侵,岩石圈上地幔变薄。后国华北岩石圈下部插入扬子俯冲板片中形成穿插构造,商丹断裂带成为现今向南倾的走滑断裂带。中上地壳有不同时期的大规模逆冲推覆体,断块向南叠置;下地壳缩短成“漏斗”状下滑,地壳增厚造成东秦岭造山带现今独特复杂的岩石圈五层结构模型。