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。     

大别—苏鲁地区榴辉岩的He同位素特征及其地质意义

大别—苏鲁地区榴辉岩的3He/4He比值大部分位于7.85×10-8—9.35×10-7之间，具陆壳岩石的明显特征；碧溪岭榴辉岩的3He/4He比值相对较高，为7.82×10-6，具幔源岩石的特点。本文提出榴辉岩原岩为早期侵入陆壳的基性-超基性岩脉、岩体，在其侵入过程中与陆壳物质和古气降水进行了强烈的交换，在华北板块与扬子板块碰撞俯冲过程中与围岩一起俯冲至地幔遭受提高压变质作用，最后又由地幔返回陆壳。     

大别-苏鲁高压、超高压变质带榴辉岩和脉体中磷灰石氯含量和流体盐度关系的研究

流体的盐度对含羟基变质矿物组合的稳定温压条件和岩石-流体的相互作用有重要影响.流体的盐度可从矿物中氯含量的角度加以研究.磷灰石是一个含氯矿物,作为副矿物广泛分布在各种岩石中,且能在较宽的温压范围内稳定存在.本文选择大别-苏鲁造山带中典型的高压、超高压岩石开展了磷灰石成分的研究,结合前人流体包裹体的研究结果,探讨了榴辉岩相条件下流体盐度和磷灰石中的氯含量之间的关系.榴辉岩和脉体中磷灰石的XClAp/XOHAp比值与已有的流体包裹体盐度呈很好的线性正相关.榴辉岩和脉体中磷灰石的XClAp/XoHAp比值范围为0.00～0.35时,对应的流体包裹体盐度约为0～40％ NaCleqv.     

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。     

大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛可能的构造表现

在晚二叠世—早三叠世期间,中国的华北与扬子板块俯冲碰撞形成了大别-苏鲁造山带。针对这次碰撞作用向东在朝鲜半岛的延伸方式,近些年来不同学者提出了多种模式,但都有其局限性。通过比较临津江带、沃川带与大别造山带之间的构造活动关系,结合已有的变质地质学和地质年代学数据,建立了大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛的东延模式。推测自临津江带至沃川带构成了一条较完整的中生代造山带,即大别-苏鲁造山带在朝鲜的东部延伸,原来意义上的“京畿地块”已不复存在。而岭南地块上与华北板块相似的信息可能是造山作用后期伸展拆离作用下来自朝鲜半岛北部的外来构造岩片所致。     

大别-郯庐-苏鲁造山带复合旋转拼贴作用

郯庐断裂带的成生演化与含超高压变质带(UHP)的大别及苏鲁造山带存在较密切的时空关系。郯庐断裂带所在的构造位置应是晚二叠世华北与扬子地块碰撞时的根带。UHP岩石的折返过程可能发生于华北、扬子地块的大角度旋转、拼合过程中。在华北与扬子地块的造山后期或者造山期后的构造变形中所记录的构造形迹经晚中生代以来的中国东部构造变形叠加而逐渐呈现复杂的构造组合,所谓“郯庐断裂带”的走滑平移即其中的一种运动方式。华北与扬子地块碰撞造山作用与陆内变形最终造就了大别—郯庐—苏鲁复合造山带。     

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。     

苏鲁榴辉岩中磷灰石的矿物学和微量元素地球化学

磷灰石是榴辉岩中最常见的副矿物之一,见证了高压-超高压变质岩从原岩形成、俯冲和折返所伴随的物理化学过程。为进一步揭示苏鲁超高压榴辉岩经历的物理和化学过程,我们对取自中国大陆科学钻探工程（CCSD）主孔岩心和苏北地表露头榴辉岩中的磷灰石进行了详细的岩相学分析和LA-ICP-MS原位微量元素分析。分析结果表明,在苏鲁榴辉岩中,磷灰石绝大多数是在超高压变质作用阶段重结晶生长的。未受退变质影响的磷灰石富含LREE和Sr元素,退变质作用促使磷灰石中活动性较强的LREE和Sr明显降低而HREE含量略微升高,并产生负Eu异常。磷灰石边部HREE的升高可能与折返过程中的升温作用和石榴子石分解有关,Eu负异常的产生可能还与退变质过程中发生了氧逸度f^O2的降低有关;结合前人对磷灰石中“出溶”现象的研究,提出榴辉岩磷灰石中的独居石“出溶体”很可能是磷灰石与富含NaCl和硅酸盐的退变质流体发生交代反应所致,磷灰石中硫化物“出溶体”的形成除了氧逸度降低的原因外,可能也与折返过程中发生的短期升温作用有关。超高压变质岩从进变质-峰期→早期退变质→角闪岩相退变质阶段,变质流体可能经历了氧化→还原→氧化状态的复杂变化。     

大别-苏鲁造山带、华南晚中生代花岗岩时空分布及应力场对比

花岗岩原地重熔学说为解释华南晚中生代(晚侏罗世-早白垩世)花岗岩时空分布的大地构造成因提供了一种新的视角.而通过对比可以发现,大别-苏鲁造山带及其以北附近区域(尤其是苏鲁造山带及其以北附近区域)与华南晚中生代花岗岩时空分布规律及应力场具有高度的相似性和一致性,即花岗岩展布方向以北东向为主,从北西到南东方向由老变新;而且...     

大别-苏鲁造山带中朝与扬子克拉通三叠纪碰撞缝合带位置究竟在何处?

通过十多年来国内外学者的共同研究,证明了大别-苏鲁造山带内的超高压-高压变质带,是世界上出露最好、规模最大的超高压-高压变质带,而且主要是在三叠纪(240～210 Ma)中朝克拉通与扬子克拉通间陆-陆碰撞构造背景下形成的.     

Early Cooling History of Eclogites from the Dabie-Sulu Orogen: Constraints from Diffusion Kinetics of Garnet

For the first time, we apply different geospeedometric models to garnet zoning patterns that were obtained in this study from detailed EMP analyses for garnets from eclogites and granulite in the Dabie-Sulu orogen. Various zonings of cation diffusion were preserved in the garnets, enabling the acquirement of average cooling rates for the high-to ultrahigh-pressure rocks without using geochronological approaches. The coesite-bearing hot eclogites yield fast cooling rates of about 20 to 30℃/Ma subsequent to peak metamorphic temperatures, whereas the cold eclogite gives a relatively slow cooling rate of 8℃/Ma at its initial exhumation. A very slow cooling rate of <0.3℃/Ma is obtained for the granulite at Huangtuling, suggesting that the granulite may not be involved in the continental deep subduction.     

喜马拉雅造山带两种不同类型榴辉岩与印度大陆差异性俯冲

印度与亚洲大陆新生代碰撞-俯冲形成的喜马拉雅造山带核部由高压和超高压变质岩组成.超高压榴辉岩分布在喜马拉雅造山带西段,由石榴石、绿辉石、柯石英、多硅白云母、帘石、蓝晶石和金红石组成.超高压榴辉岩的峰期变质条件为2.6～2.8GPa和600～620℃,其经历了角闪岩相退变质作用和低程度熔融.超高压榴辉岩的进变质、峰期和退变质年龄分别为～50Ma、45～47Ma和35～40Ma,指示一个快速俯冲与快速折返过程.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中-东段,由石榴石、绿辉石、多硅白云母、石英和金红石组成.高压榴辉岩的峰期变质条件为>2.1GPa和>750℃,叠加了高温麻粒岩相退变质作用与强烈部分熔融.高压榴辉岩的峰期和退变质年龄可能分别是～38 Ma和14～17 Ma,很可能经历了一个缓慢俯冲与缓慢折返过程.喜马拉雅造山带两种不同类型榴辉岩的存在表明,印度与亚洲大陆约在51～53Ma碰撞后,印度大陆地壳的西北缘陡俯冲到了地幔深度,导致表壳岩石经历了超高压变质作用,而印度大陆地壳的东北缘平缓俯冲到亚洲大陆之下,导致表壳岩石经历了高压变质作用.     

大别-苏鲁超高压榴辉岩中Pb同位素分析的实验技术研究

通过对大别-苏鲁超高压榴辉岩样品的分析,详细报道了铅质量分数较低样品的制备、质谱分析以及发射剂的配制等实验技术.标准样NBS981测定的内部精度小于0.25×10-3,外部精度小于0.4×10-3,与证书推荐值的相对误差在0.1×10-3～0.9×10-3之间,榴辉岩样品的分析精度均小于0.25×10-3.文中对发射剂的作用机理、干扰元素的影响进行了探讨.     

Zoned Zircon from Eclogite Lenses in Marbles from the Dabie-Sulu UHP Terrane, China： A Clear Record of Ultra-deep Subduction and Fast Exhumation

Eclogite lenses in marbles from the Dabie-Sulu ultrahigh-pressure (UHP) terrane are deeply subducted meta-sedimentary rocks. Zircons in these rocks have been used to constrain the ages of prograde and UHP metamorphism during subduction, and later retrograde metamorphism during exhumation. Inherited (detrital) and metamorphic zircons were distinguished on the basis of transmitted light microscopy, cathodoluminescence (CL) imaging, trace element contents and mineral inclusions. The distribution of mineral inclusions combined with CL imaging of the metamorphic zircon make it possible to relate zircon zones (domains) to different metamorphic stages. Domain 1 consists of rounded, oblong and spindly cores with dark-luminescent images, and contains quartz eclogite facies mineral inclusion assemblages, indicating formation under high-pressure (HP) metamorphic conditions of T = 571-668℃and P = 1.7-2.02 GPa. Domain 2 always surrounds domain 1 or occurs as rounded and spindly cores with white-luminescent images. It contains coesite edogite facies mineral inclusion assemblages, indicating formation under UHP metamorphic conditions of T = 782-849℃and P > 5.5 GPa. Domain 3, with gray-luminescent images, always surrounds domain 2 and occurs as the outermost zircon rim. It is characterized by low-pressure mineral inclusion assemblages, which are related to regional amphibolite facies retrograde metamorphism of T = 600-710℃and P = 0.7-1.2 GPa. The three metamorphic zircon domains have distinct ages; sample H1 from the Dabie terrane yielded SHRIMP ages of 245±4 Ma for domain 1, 235±3 Ma for domain 2 and 215±6 Ma for domain 3, whereas sample H2 from the Sulu terrane yielded similar ages of 244±4 Ma, 233±4 Ma and 214±5 Ma for Domains 1, 2 and 3, respectively. The mean ages of these zones suggest that subduction to UHP depths took place over 10-11 Ma and exhumation of the rocks occurred over a period of 19-20 Ma. Thus, subduction from～55 km to > 160 km deep mantle depth took place at rates of approximately 9.5-10.5 km/Ma and exhumation from depths >160 km to the base of the crust at～30 km occurred at approximately 6.5 km/Ma. We propose a model for these rocks involving deep subduction of continental margin lithosphere followed by ultrafast exhumation driven by buoyancy forces after break-off of the UHP slab deep within the mantle.     

Apatite Reference Materials for SIMS Microanalysis of Isotopes and Trace Elements

Twelve apatite samples have been tested as secondary ion mass spectrometry (SIMS) reference materials. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) analysis shows that the SLAP, NUAN and GR40 apatite gems are internally homogeneous, with most trace element mass fractions having 2 standard deviations (2s) ≤ 2.0%. BR2, BR5, OL2, AFG2 and AFB1, which have U > 63 μg g^-1, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb > 283, and homogeneous SIMS U-Pb data, have respective isotope dilution thermal ionisation mass spectrometry (ID-TIMS) ages of 2053.83 ± 0.21 Ma, 2040.34 ± 0.09 Ma, 868.87 ± 0.25 Ma, 478.71 ± 0.22 Ma and 473.25 ± 0.09 Ma. Minor U-Pb heterogeneity exists and accurate SIMS results require correction with the 3D Concordia-constrained common Pb composition. Among the studied samples, AFG2 and BR5 are the most homogeneous U-Pb reference materials. The SIMS sulfur isotopic compositions of eight of the apatites shows they are homogeneous, with 2s for both 10³δ³⁴S and 10³δ³³S < 0.55‰. One apatite, BR96, has Δ³³S = -0.36 ± 0.2‰. The apatite samples have ID-TIMS ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr between 0.704214 ± 0.000030 and 0.723134 ± 0.000035.     

鄂尔多斯南缘奥陶系生物礁相碳酸盐岩碳氧同位素地球化学特征

为了研究生物礁相碳酸盐岩碳氧同位素地球化学特征,采用同位素比质谱仪对鄂尔多斯南缘奥陶系生物礁发育地区的碳酸盐岩样品进行了碳、氧同位素测定,并采用ICP-AES,ICP-MS进行了主、微量元素分析测试.结果显示,δ(13 CPDB)值为-2.32‰～2.08%,δ(18 OPDB)值为-8.97‰～4.15‰,ω(Mn)...     

黔中沉积磷灰石的硫碳同位素及其地质意义

本文研究了黔中磷块岩中磷灰石的结构硫同位素组成。磷灰石的δ３４Ｓ值为３４．２‰～４２．４‰,它高于同期海水的δ３４Ｓ（约３４．２‰）,也高于共生的成岩黄铁矿的δ３４Ｓ（１５．４‰～１９．８‰）,表明磷灰石形成于富有机质沉积物早期成岩作用硫酸盐还原带的最上部,其间同时伴有大量硫酸盐细菌的还原过程。磷灰石的碳同位素组成（δ１３Ｃ＝－３．６３‰～１．０‰）,表明它含有微生物有机质分解演化而来的ＣＯ２－３,而磷灰石比胶结白云石更富集轻同位素则反映出沉积阶段生物作用的影响比成岩阶段更为明显     

Helium Isotope Geochemistry of Ultrahigh-Pressure Metamorphic Eclogites From the Dabie-Sulu Terrane in East China

The 3He/4He ratios of most eclogites from the Dabie-Sulu terrane range from 0.056 to 0.67 Ra; the data points fall into the mixing part of the crust and the mantle in the 3He-4He diagram. The 3He/4He ratios of eclogites are obviously correlated with the types of their surrounding rocks. The helium isotope composition of the eclogites from the Bixiling complex possesses characters of mantle-derived rocks with the 3He/4He ratio being 5.6 Ra. The 4He concentration of the eclogites exhibits visible inverse correlation with the δ18O value of the quartz in the eclogites from the Sulu area. The δ18O values of the eclogites change synchronously with those of the country rocks. Those results suggest that protoliths of the eclogites were basic-ultrabasic rock bodies or veins intruding into the continental crust in the early stage; strong exchange and hybridization between the basic-ultrabasic rocks and continental rocks and the atmospheric water during the intrusion led to abrupt increase of the 3He/4He ratios,     

不同实验条件对早新生代沉积物有机碳同位素的影响

利用沉积物中有机质碳同位素相对丰度变化重建古环境、古植被已成为有效的方法和手段,然而由于实验方法、所用仪器及测试环境不同,使有机碳同位素测量结果与真实值之间存在较大偏差.对于年代较老地层的样品来说,影响其有机质碳同位素的因素更为复杂,而实验条件的研究相对较少,从而限制了有机碳同位素在老地层中的应用.为此,我们以早新生代沉积物为对象,针对实验材料、不同仪器和实验温度等可能影响实验结果的因素进行了系统的对比实验分析.结果表明:(1)PC离心管在低温环境下对样品δ13C值无影响,与利用玻璃烧杯的结果没有差别.(2)EA-IRMS在线技术整体比MAT-252离线技术δ13C值高2‰~4‰,氧化温度和仪器测试环境的不同是导致偏差的关键.(3)对于老地层样品来说,850℃的氧化温度不能使其完全氧化,平行样品结果的重现性较差,说明样品氧化没有达到稳定状态,随着氧化温度的升高,δ13C 值有偏正的趋势;1020℃能使其完全氧化,平行样品测试结果重现性较好,达到稳定状态.(4)含石膏样品进行测试时,应注意及时去除石膏加热时产生的水汽,以减少水汽的不利影响.