滇西陇川地区早古生代火山岩年代学、地球化学特征及其对原特提斯洋俯冲的指示

为探讨滇西地区原特提斯的构造演化特征, 选择滇西陇川地区高黎贡山岩群中识别出的一套角闪斜长变粒岩夹二长浅粒岩的岩石组合进行研究, 其原岩恢复分别为玄武安山岩和流纹岩。对其进行年代学研究, 分别获得(486.8±4.5) Ma和(486.6±4.2) Ma的锆石U-Pb年龄, 喷发时代为早奥陶世。角闪斜长变粒岩具全碱含量低(alk=2.75%~4.58%)、富钠(Na2O/K2O=2.32~4.79)、低钛(TiO2=0.70%~1.12%)的特点, 稀土配分曲线显示具MORB稀土地球化学特征, 相对富集Rb、Th、K、Nd和轻稀土元素, 相对亏损Nb、Sr、Ba、P、Ti, Sr-Nd-Pb同位素特征显示角闪斜长变粒岩具有EMII地幔特征, 在La-La/Nb图解中具有岛弧玄武岩特征, 地球化学和同位素特征表明角闪斜长变粒岩(安山玄武岩)是由洋壳俯冲析出流体交代的富集地幔楔部分熔融形成。二长浅粒岩具有全碱含量中等(alk=6.09%~7.59%)、富钾(Na2O/K2O=0.4~0.9)、低钛(TiO2=0.10%~0.21%)的特点, 稀土配分曲线为右倾型, 相对富集Rb、Th、K、Nd和轻稀土元素, 强烈亏损Sr、P、Ti, 轻微亏损Ba、U、Nb、Ta, 类似于岛弧花岗岩特征, 在Rb/30-Hf-3Ta图解中具有火山弧特征, 地球化学特征表明, 二长浅粒岩(流纹岩)是由地壳部分熔融形成。综合研究认为本次发现的早古生代火山岩组合形成的构造背景为活动大陆边缘, 是由原特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘俯冲的产物。     

内蒙古北山地区百合山蛇绿混杂岩带的厘定及其洋盆俯冲极性——基于1∶5万清河沟幅地质图的新认识

造山带内蛇绿混杂岩带结构与组成的精细研究可为古板块构造格局重建和古洋盆演化提供最直接证据。北山造山带内存在多条蛇绿混杂岩带,记录了古亚洲洋古生代以来的俯冲和闭合过程,然而其大地构造演化长期存在争议。红石山—百合山蛇绿混杂岩带位于北山造山带北部,主要由蛇绿(混杂)岩和增生杂岩组成,具典型的"块体裹夹于基质"的混杂岩结构特征,发育紧闭褶皱、无根褶皱、透入性面理和双重逆冲构造。蛇绿混杂岩带中岩块主要由超镁铁质-镁铁质岩(变质橄榄岩、辉石橄榄岩、异剥辉石岩、蛇纹岩)、辉长岩、玄武岩、斜长花岗岩、硅质岩等洋壳残块以及奥陶纪火山岩、灰岩等外来岩块组成,基质则主要为蛇纹岩、砂板岩及少量的绿帘绿泥片岩;在蛇绿混杂岩带北侧发育有台地相灰岩与深水浊积岩组成的沉积混杂块体,具滑塌堆积特征。蛇绿混杂岩带内发育三期构造变形,前两期为中深构造层次下形成的透入性变形,第三期为浅表层次的脆性变形,未形成区域性面理。空间上,由增生杂岩和蛇绿(混杂)岩组成的百合山蛇绿混杂岩带共同仰冲于绿条山组浊积岩之上,具有与红石山地区蛇绿混杂岩带相似的岩石组成、构造变形和时空结构特征。百合山蛇绿混杂岩带南侧发育同期的明水岩浆弧,由晚石炭世石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩以及白山组岛弧火山岩组成,其与百合山蛇绿混杂岩带共同构成了北山造山带北部石炭—二叠纪的沟-弧体系,指示了红石山—百合山洋盆向南俯冲的极性。     

高黎贡东南缘龙陵-瑞丽俯冲增生杂岩带与中特提斯洋演化

龙陵-瑞丽增生杂岩带的构造属性对确定高黎贡构造带作为腾冲-保山地块的边界及班怒带南向延伸十分关键。本文在地质填图的基础上,通过岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素年代学和同位素示踪等方法,查明混杂岩带主要由蛇纹石化橄榄岩、玄武岩/辉长岩、硅质岩、碳酸盐岩、含放射虫层状硅质岩和锰结核的深海沉积岩等岩块呈规模不等的团块状、透镜状分布于浊积岩基质中,具有典型的俯冲增生杂岩岩石组合特征。蛇纹石化橄榄岩原岩由方辉橄榄岩和少量纯橄岩组成,具有轻稀土轻微富集、Mg^#值高（88~92）,铬尖晶石Cr^#、Mg^#值分别在60~70和20~26区间,橄榄石Fo值为90~95。在铬尖晶石Cr^#-Mg^#指数图解和橄榄石Mg^#-铬尖晶石Cr^#图解上样品都落在弧前SSZ型橄榄岩区,说明研究区内的地幔橄榄岩是经历了高度部分熔融（>30%）和熔体抽离后的残留相,形成于弧前构造背景。玄武岩和辉长岩地球化学特征类似,具有富钛（TiO₂>2.26%）、高Mg^#值特征（49~57）,其稀土配分模式和微量元素蛛网图、构造环境判别图解、ε_Nd（t）值（+2.2~+5.1）、以及岩石中含少量富钛角闪石和黑云母等,表明它们属于洋岛/海山型基性岩类,其岩浆来源于富集地幔。橄榄岩中脉状辉石岩锆石U-Pb年龄为183~185Ma,浊积岩中杂砂岩最小碎屑锆石U-Pb年龄为212~241Ma。此外,增生杂岩带中存在含早白垩世流纹岩/凝灰岩夹层的弧前/弧间沉积,并被晚白垩世陆相沉积岩不整合覆盖,这些特点说明俯冲增生杂岩带形成于晚三叠-早白垩世。研究区内混杂岩带的构造属性和时代与班怒带（拉萨-南羌塘地块间）和缅甸境内密支那蛇绿混杂岩带完全一致,是中特提斯洋演化的产物。中生代,高黎贡东南缘混杂岩带北连班怒带、南东连密支那蛇绿混杂岩带,随后,在新生代印度板块向北俯冲过程中,密支那蛇绿混杂岩带被Sagaing断裂带分支——八莫断裂带右行走滑位移到现今位置。     

原特提斯洋的俯冲、增生及闭合:阿尔金-祁连-柴北缘造山系早古生代增生/碰撞造山作用

分布在青藏高原北缘的阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系被认为是原特提斯构造域最北部的构造拼合体。与其北侧具有长期增生历史的中亚造山系相比,特提斯造山拼合体被认为是各种来自冈瓦纳大陆北部大陆块体相互碰撞的产物。然而,与典型的阿尔卑斯和喜马拉雅碰撞造山带相比,阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系包括有大量蛇绿岩、弧岩浆杂岩、俯冲-增生杂岩等,因此一些学者认为青藏高原北部的早古生代造山系为沿塔里木和华北克拉通边界向南逐渐增生的增生型造山带。但是,增生造山模式又很难解释南阿尔金-柴北缘地区普遍存在的与大陆俯冲有关的UHP变质岩、广泛分布的巴罗式变质作用和相关的岩浆作用,以及与碰撞造山有关的变形构造等。在本文中,通过对已有研究资料的综合总结,结合一些新的研究资料,我们提出在青藏高原东北缘的阿尔金-祁连-柴北缘造山系中,早古生代时期存在两种不同类型的造山作用,即增生和碰撞造山作用,其主要标志是北祁连-北阿尔金的HP/LT变质带、蛇绿混杂岩及与洋壳俯冲有关的构造岩浆作用,以及分布在柴北缘-南阿尔金与大陆俯冲和陆陆碰撞有关的UHP变质带、区域巴罗式变质作用、深熔作用、相关的岩浆活动及伸展垮塌作用等,并建立了一个反映原特提斯洋俯冲、增生、闭合及碰撞造山作用的构造模式。     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用: 新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。

     

班公湖-怒江结合带东段早石炭世洋壳残片及其古特提斯意义

班公湖-怒江结合带东段是破译班公湖-怒江特提斯洋早期演化的重要窗口。在对八宿县怒江大桥-邦达地区嘉玉桥岩群详细野外观察基础上,对赋存其中的玄武岩岩块及其围岩进行了锆石U-Pb定年,并对玄武岩进行了全岩地球化学研究。嘉玉桥岩群具有构造混杂岩的特征,基质主要为板岩、千枚状板岩、薄层状结晶灰岩,岩块主要为玄武岩、结晶灰岩、大理岩。玄武岩岩块锆石的外部形态、内部结构及均一的年龄结果显示其为基性岩浆结晶锆石。基性锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄的加权平均值为338±2Ma,代表玄武岩形成时代。玄武岩的围岩中碎屑锆石U-Pb年龄范围为3157~500Ma,最年轻一组年龄为513~500Ma,限定其原始沉积时代不早于该年龄范围。玄武岩轻稀土元素亏损,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf无异常,ε_Nd（t）值为+7.4~+8.5,这些地球化学特征与N-MORB型玄武岩一致。受海水蚀变影响,Rb、Ba、U、Sr元素和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（i）同位素有不同程度的富集。玄武岩岩块是由亏损地幔中尖晶石相二辉橄榄岩部分熔融形成,代表洋壳残片。八宿县怒江大桥-邦达地区嘉玉桥岩群是一套俯冲增生杂岩,其基质岩石和岩块主要形成于早石炭世,构造就位时间有待进一步限定。班公湖-怒江结合带存在较多前侏罗纪的化石和同位素年龄信息,本研究揭示班公湖-怒江洋在338±2Ma已经具有成熟的洋壳,指示班公湖-怒江特提斯洋打开时间应早于早石炭世（338±2Ma）。

     

辽北开原地区晚古生代—早中生代混杂岩的厘定及其地质意义

辽宁省开原地区地处华北克拉通北缘,域内沿清河断裂出露一套中浅变质岩系,前人先后将其称为“辽河群”、“清河镇群”、“开原岩群”、“清河构造混杂岩”,但对其物质组成和形成时代尚未形成统一认识。通过系统总结不同岩石锆石U--Pb测年结果和地球化学数据,该套变质岩系是由新太古代、古元古代、晚二叠世—中三叠世不同时代地质体组成,其中早三叠世的海相沉积盖层和大面积的晚二叠世—中三叠世活动大陆边缘岛弧岩块指示古亚洲洋的闭合过程,碰撞背景下形成的变质英安岩(244 Ma)将古亚洲洋的最终闭合时间限定为中三叠世。综合对比区域地质资料,古亚洲洋在开原地区的俯冲闭合作用导致形成这套变质程度不同以新太古代华北板块基底岩石、晚二叠世—中三叠世火山岩为“岩块”,变粒岩、浅粒岩等变质碎屑岩为“基质”的混杂岩系。     

北祁连东段早古生代洋壳俯冲作用记录——来自晚奥陶世高镁埃达克岩的证据

具有特殊成因机制的埃达克质岩石是探究深部岩浆动力学过程与区域构造演化的重要岩石探针之一。本文对北祁连造山带东段宁夏南华山地区出露的石洼里花岗岩进行了系统的锆石U-Pb年龄、主量-微量元素及锆石原位Hf同位素分析,以探讨其岩石成因及地球动力学意义。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明石洼里花岗岩侵位年龄为452±4 Ma, 为晚奥陶世岩浆活动的产物。岩石具有较高的SiO₂(68.60%~71.42%)、Al₂O₃(14.95%~15.75%)和Na₂O(5.06%~5.79%)含量,较低的K₂O(2.23%~3.10%)、MgO(0.91%~1.73%)含量和较高的Mg^# 值(55~59),属弱过铝质钙碱性系列岩石; 岩石具有高Ba(1 025×10^-6~1 250×10^-6)、Sr(324×10^-6~577×10^-6)和低Y(6.99×10^-6~7.69×10^-6)、Yb(0.65×10^-6~0.71×10^-6)含量,较高的Sr/Y(45~79)和(La/Yb)_N(17~31)值,且无明显Eu负异常。锆石εHf(t)值相对较高,变化范围为+0.5~+15.5。主量-微量元素及同位素分析结果表明石洼里花岗岩具有高镁埃达克岩的典型特征, 可能是在30~40 km深度的岛弧基性下地壳部分熔融的产物,其源区中可能存在早古生代的新生地壳。结合区内蛇绿岩、高压变质岩、弧岩浆岩的研究成果, 笔者认为受北祁连原特提斯洋北向俯冲影响,石洼里高镁埃达克岩形成于老虎山弧后盆地洋壳在晚奥陶世的南向俯冲过程中。     

内蒙古中部朱日和地区中奥陶世洋壳俯冲作用: 来自奥长花岗岩年龄及地球化学的制约

系统研究了内蒙古中部朱日和地区最新发现的奥长花岗岩锆石U-Pb同位素年龄、Hf同位素组成及岩石地球化学特征, 对该区中奥陶世洋壳俯冲作用给出制约。结果显示, 奥长花岗岩形成于中奥陶世(472±3 Ma和466±5 Ma), 富Si、富Al、富Na、贫K, 高Sr、低Y和Yb, 具正Eu异常、正Sr异常, 轻、重稀土元素分馏强烈, 富集大离子亲石元素, 亏损高场强元素, 表现为典型的俯冲洋壳型埃达克岩地球化学特征。奥长花岗岩的锆石εHf(t)值为+8.8~+15.1, 一阶段模式年龄(TDM1)为475~728 Ma, 二阶段模式年龄(TDM2)为476~885 Ma。最新区域地质调查资料显示, 朱日和地区存在一个早古生代洋壳俯冲带, 表明至少在中奥陶世, 朱日和日地区开始出现古亚洲洋向华北板块的洋壳俯冲作用, 而具有典型埃达克岩特征的奥长花岗岩所代表的岩浆侵位结晶活动正是对该洋壳俯冲事件的响应。     

昌宁-孟连结合带牛井山早古生代埃达克岩锆石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义

昌宁-孟连结合带是西南三江地区重要的古特提斯结合带,本文报道该带牛井山蛇绿混杂岩带内的早古生代英云闪长岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素、全岩地球化学特征,探讨其岩石成因,揭示早古生代(原)特提斯演化过程和恢复古地理格局。利用LA-ICP-MS对英云闪长岩进行锆石U-Pb定年,获得~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为468±2Ma(MSWD=1.4,n=22),代表岩浆岩结晶时代。对锆石进行原位微区Hf同位素分析获得锆石ε_(Hf)(t)=+1.6~+2.8。牛井山英云闪长岩具有高的SiO_2(61.6%~67.16%),Al_2O_3(15.4%~17.64%),Na_2O(2.93%~3.25%)含量,高的Na_2O/K_2O(3.9~5.4)比值。微量元素具有高Sr(469×10~(-6)~533×10~(-6)),低Yb(0.66×10~(-6)~1.22×10~(-6))和Y(8.5×10~(-6)~16.3×10~(-6)),Eu正异常(1.01~1.37)的特征。此外,在同等SiO 2条件下,还具有相对高的Mg~#和MgO(Mg~#=50~51,MgO=2.84%~3.58%)。这些特征表明英云闪长岩具有高镁埃达克岩的性质。岩石成因研究表明牛井山高镁埃达克岩很可能是俯冲洋壳加上部分大洋沉积物部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应的产物。早古生代洋壳俯冲成因的埃达克岩的发现证明昌宁-孟连特提斯洋演化历史可追溯至约468Ma。昌宁-孟连结合带早古生代岩浆作用与龙木错-双湖结合带早古生代洋壳残片的时代一致、构造属性相似,我们认为昌宁-孟连结合带与木错-双湖结合带可对比,它们代表了一个统一的古生代特提斯大洋残余。     

东天山北部古生代重大构造事件及其对中亚造山带演化的启示：基于1∶5万板房沟幅和小柳沟幅地质调查新证据

本文基于新疆哈密地区1∶5万板房沟幅和小柳沟幅区域地质调查新成果,对东天山北部古生代的重大构造事件以及演化历史进行了系统的梳理。基于下志留统与奥陶系之间角度不整合、下石炭统与泥盆系之间平行不整合以及上石炭统二道沟组与下伏岩系之间的角度不整合的确定,揭示奥陶纪与志留纪之交、泥盆纪与石炭纪之交以及晚石炭世期间存在几次重大构造事件。结合古生代不同时期沉积大地构造背景转换、岩浆活动构造环境转换以及构造变形格式转换的地质新纪录,提出奥陶纪与志留纪之交的造山事件为北部阿尔曼太洋闭合导致准噶尔—吐哈地块与阿尔泰地块碰撞的响应;泥盆纪与早石炭世之间的造陆构造事件可能是北部卡拉麦里洋盆初始汇拢碰撞的响应,其平行不整合以及下伏的志留纪—泥盆纪较稳定环境的沉积序列预示着介于卡拉麦里洋盆与南部北天山洋盆之间的准噶尔—吐哈地块为古亚洲洋盆体系中相对刚性的稳定陆块区,研究区作为准噶尔—吐哈地块的北部被动陆缘受卡拉麦里洋盆汇聚的影响较小;晚石炭世的造山事件则表现为响应卡拉麦里洋盆闭合后周缘前陆盆地的演化,是早石炭世沿卡拉麦里缝合带发生陆块碰撞以来挤压构造作用峰期的产物,其奠定了东天山北部北西-南东向构造基本格局。本文还重新界定莫钦乌拉断裂为北天山构造带(准噶尔—吐哈地块)与东准噶尔构造带的构造-地层分区界线,推断其为卡拉麦里缝合带向南东的延伸,并讨论了早石炭世受控不同构造体制的沉积和岩浆纪录的空间差异性,认为早石炭世北部莫钦乌拉山区域为与北侧卡拉麦里洋盆闭合后周缘挤压前陆盆地的发育过程,而南部博格达—哈尔里克山则总体呈现为响应南侧北天山洋盆闭合后的碰撞后伸展裂谷发育过程。     

张八岭隆起早白垩世变质核杂岩的厘定——对郯庐断裂带的制约及其与成矿作用关系

张八岭隆起广泛分布的平缓韧性剪切带与郯庐断裂带平移作用形成的陡立韧性剪切带明显不同。通过对平缓韧性剪切带的几何学、运动学分析,结合早白垩世盆地特征、中国东部变质核杂岩伸展拆离断层和同构造岩浆岩同位素定年结果,厘定出张八岭隆起早白垩世变质核杂岩。该变质核杂岩上盘由南华纪-奥陶纪沉积地层和早白垩世盆地组成,下盘为新元古代浅变质碎屑沉积岩、变海相火山岩（基底）以及早白垩世侵入岩,上下盘之间被一条主伸展拆离断层所分隔。变质核杂岩长轴为NE-SW向,指示构造反映上盘向SE剪切滑动,与中国东部变质核杂岩的伸展方向完全一致。通过本次变质核杂岩的厘定,结合野外地质事实,笔者认为管店-马厂断裂是郯庐断裂带的次级断裂,是对郯庐断裂带早白垩世末第三次左行平移的响应。在综合研究的基础上,建立了区域构造-岩浆-成矿关系模型,揭示了张八岭隆起早白垩世经历了早期伸展（变质核杂岩阶段）-挤压走滑（管店-马厂断裂形成阶段）-晚期伸展（闪长质脉岩侵位阶段）3个构造阶段,多期构造、岩浆的叠加作用下,形成了本区的金多金属矿产。     

增生杂岩带1∶5万地质填图的实践与探索:以西藏羌塘中部角木日地区为例

增生杂岩带1∶5万地质填图的理论与方法是目前区域地质调查工作亟待解决的难点。1∶5万地质填图是调查增生杂岩的地层组成、拼贴结构与构造变形的重要手段,也是构造演化研究的基础。羌塘中部角木日一带出露典型的印支期增生杂岩,按照物质组成与构造调查并重的原则开展了1∶5万地质填图与1∶1万构造-岩性解析填图。发现增生杂岩物质组成具有基质-岩块的拼贴结构,边界为俯冲期形成的脆性、脆-韧性及韧性剪切断层,基质由大陆斜坡-洋底环境的细碎屑沉积岩及强面理化构造岩组成,岩块为洋岛蛇绿岩残块、基性岩脉残块、海山碳酸盐岩残块、外来岩块等。其以俯冲期后收缩背景下的缩短褶劈理S2为区域面理,并叠加有造山期后陆内浅层次变形。地质图图面表达采用了"三元"与"四要素"方法,客观表达了该杂岩的组成与结构。上述实践提出了当前增生杂岩带地质填图的工作方法及填图单位划分与图面表达的方式,有益于探索我国现阶段造山带地质填图的方法。