青藏高原羌塘中部中奥陶世变质堆晶辉长岩锆石SHRIMP年代学及Hf同位素特征

藏北羌塘桃形湖地区出露有一套变质基性岩,主要岩石类型有变质超基性岩、变质堆晶辉长岩、变质辉长岩(辉绿岩)、变质玄武岩和斜长花岗岩等,局部可见有残留的堆晶(层状)结构.变质堆晶辉长岩的锆石SHRIMP定年和Hf同位素研究表明其时代为(467±4)Ma,这是目前羌塘地区时代最老、最可靠的岩浆岩年龄.变质堆晶辉长岩锆石176Hf/177Hf比值介于0.282615～0.282657之间,εHf(t)加权平均值为5.02±0.28,反映其岩浆源区为亏损型地幔.变质基性岩地球化学特征与大洋中脊玄武岩类似,它很可能是古洋壳的残片.桃形湖变质基性岩代表羌塘中央隆起地区早古生代蛇绿岩残片.     

龙木错—双湖—澜沧江缝合带中段双湖地区地球物理特征

龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带位于青藏高原羌塘中部至藏东一带,相关研究将其厘定为冈瓦纳板块的北界,对探讨青藏高原早期形成与演化历史及区域资源勘查与评价有重要的地质意义.本文结合区域重磁数据、大地电磁数据对该缝合带地球物理特征进行分析论证.首先基于WGM2012全球重力场模型网格化数据,利用垂向一阶导数计算、构造增强滤波等处理方法,推测龙木错—双湖—澜沧江缝合带异常的空间分布.计算的区域莫霍面在缝合带南北两侧深度存在较大差异.重力数据及其处理结果论证了龙木错—双湖—澜沧江缝合带存在的可能性.其次,选取了龙木错—双湖—澜沧江缝合带中段双湖地区的高质量大地电磁数据进行反演解释,电阻率反演结果表明缝合带南北存在较大的电性差异,结合区域地质情况,推测缝合带是不同地质体的分界线.最后,对缝合带地球物理响应特征和地质认识进行了讨论.通过对地球物理数据分析处理,为进一步讨论缝合带形成提供了有利的科学依据.     

新特提斯洋的打开时间和机制:雅江缝合带混杂岩的约束

新特提斯洋的长期演化至最终闭合是地球中生代以来最重要的地质事件之一,但目前对该大洋的完整演化历史尚缺乏有效约束,特别是大洋的打开时间存在二叠纪和三叠纪的主要争议,大洋的打开机制是否存在地幔柱效应.本文聚焦西藏南部雅鲁藏布江缝合带的混杂岩,通过厘定混杂岩中的基性岩岩块的形成时代和成因,约束雅江新特提斯洋的打开时间和潜在动力机制.野外地质特征指示雅江混杂岩具有分段性,即西段(仲巴以西)和东段(桑桑-仁布)为大洋板块地层岩石组合,代表新特提斯洋俯冲在亚洲大陆南缘形成的增生杂岩;中段(仲巴-萨嘎东)普遍具有泥砂质成分,为构造混杂至亚洲大陆南缘的特提斯喜马拉雅地层.根据本文地球化学研究和前人资料,雅江混杂岩中的基性岩岩块普遍具有洋岛玄武岩型地球化学特征,形成时代包括晚二叠世-中三叠世、中-晚侏罗世、早白垩世三期.本文在西段仲巴混杂岩中厘定了约253Ma的洋岛型玄武岩岩块,为目前雅江缝合带报道的与新特提斯洋演化相关的最古老洋岛型基性岩.地球化学特征指示,该玄武岩不同于典型的大洋板块内部洋岛玄武岩,可能形成于大陆岩石圈张裂至海底扩张初期.根据板块离散-汇聚耦合体系运行原理,结合前人报道的中三叠世早期...     

Dupal异常研究的现状与趋势

Dupal异常是迄今为止在地球表面出现并反映地幔地球化学特征的最大同位素异常域.首先是在南半球现代大洋玄武岩中发现了以南纬30°为中心近环球分布的Dupal异常域,近年又在北半球的中国东部、日本海等非大洋玄武岩中发现了Dupal异常.现在认为Dupal异常源区既可赋存于岩石层地幔,亦可源自深部软流层地幔或更深,但对Dupal异常源形成机制仍无定论,对北半球的Dupal异常其源区是否来自南半球地幔还有不同认识.Dupal异常源可能是多成因的,不能排除星外物质冲击的可能性.南半球大洋地幔大规模同位素异常的存在对模拟地幔对流提出了制约,也为探索地幔地球化学特征提供了新途径.     

秦岭古MORB型岩石的高放射性成因铅同位素组成——特提斯型古洋幔存在的证据

秦岭造山带的蛇绿岩中存在MORB型岩石,它们有高的放射性铅同位素组成,计算得到的初始铅同位素比值分布在p为8.5的增长线附近。古MORB型岩石代表的古洋幔与特提斯洋幔和南半球冈瓦纳域古地幔相似,表明秦岭地区曾经存在分隔华北古陆和扬子古陆的古洋,该古洋曾是冈瓦纳域和特提斯域古洋的一部分。古MORB型岩石的铅同位素特征显示出DUPAL异常,证明至少在10亿年以前就有DUPAL异常存在,该铅同位素异常可能是南半球的DUPAL异常在古时的表现。     

古特提斯蛇绿岩的综合对比及其动力学意义--以德尔尼蛇绿岩为例

获得的德尔尼蛇绿岩变基性火山岩的Nd-Pb同位素特征表明地幔源区由混合了第2类富集地幔(EMII)的亏损地幔(DMM)组成, 同位素组成与印度洋和南太平洋MORB类似, 具备DUPAL异常. 在此基础上进行的综合对比显示德尔尼蛇绿岩在物质组成、形成时代和源区特征方面均与三江地区的古特提斯蛇绿岩一致, 阿尼玛卿古特提斯洋盆的演化也与三江和秦岭地区的多个古特提斯洋盆在裂解、扩张、萎缩和碰撞的时代上基本保持同步. 结合前人工作及区域资料, 这为东古特提斯域洋盆的演化受控于下地幔组分积极参与的深部过程提供了进一步证据, 这一过程影响了中生代的东亚大地构造格局.     

古特提斯蛇绿岩的综合对比及其动力学意义

获得的德尔尼蛇绿岩变基性火山岩的Nd-Pb同位素特征表明地幔源区由混合了第2类富集地幔(EMII)的亏损地幔(DMM)组成, 同位素组成与印度洋和南太平洋MORB类似, 具备DUPAL异常. 在此基础上进行的综合对比显示德尔尼蛇绿岩在物质组成、形成时代和源区特征方面均与三江地区的古特提斯蛇绿岩一致, 阿尼玛卿古特提斯洋盆的演化也与三江和秦岭地区的多个古特提斯洋盆在裂解、扩张、萎缩和碰撞的时代上基本保持同步. 结合前人工作及区域资料, 这为东古特提斯域洋盆的演化受控于下地幔组分积极参与的深部过程提供了进一步证据, 这一过程影响了中生代的东亚大地构造格局.     

碧口火山岩系地球化学特征及Sr-Nd-Pb同位素组成——晋宁期扬子北缘裂解的证据

碧口火山岩系的形成环境及构造属性是解决扬子板块前寒武纪构造格局与演化的关键问题之一.最新的研究发现,碧口火山岩系含有洋中脊玄武岩、洋岛碱性玄武岩、洋岛拉斑玄武岩等几种残余洋壳的组成单元以及与大洋俯冲有关的弧火山岩体系.总体上各岩石组成单元之间呈构造接触,表明碧口火山岩系为一蛇绿混杂岩带,结合已有研究资料,暗示新元古代晋宁造山运动晚期扬子陆块北缘曾经发育并存在过一个古洋盆.同时,其同位素地球化学显示Dupal异常,表明洋盆可能发育于南半球位置,并且火山岩地幔源区可能受俯冲板片相变脱水作用而具有EMⅠ和EMⅡ富集端员成分.综合现有岩石地球化学资料,新元古代晋宁期碧口蛇绿混杂岩系代表了当时扬子板块北缘一个局部裂解事件.     

西藏洞错蛇绿岩的构造环境:岩石学、地球化学和年代学制约

洞错蛇绿岩出露于班公-怒江缝合带西段,可恢复的洋壳总厚度大于5 km,自下而上依次由地幔橄榄岩、堆晶杂岩、基性岩床(墙)杂岩和基性熔岩组成,呈构造岩片侵位于侏罗系(木嘎岗日群J2mg)地层中.洞错蛇绿岩的堆晶岩杂岩具有纯橄岩-橄长岩-橄榄辉长岩的岩石组合,反映其属DTG系列镁铁-超镁铁堆晶岩;基性熔岩富碱(Na2O+K2O),TiO2,P2O5,且具有LREE显著富集的右倾REE配分型式((La/Yb)N=6.94～16.6)和Th,Nb,Ta,Zr,Hf略具正异常的微量元素组成特征,属典型的洋岛玄武岩(OIB),与洋中脊玄武岩(MORB)和板块汇聚环境下的岛弧玄武岩(IAB)存在明显差异.基性熔岩所具有的87Sr/86Sr比值(0.704363～0.705007)高、143Nd/144Nd比值(0.512708～0.512887)低,以及εNd(t)值介于2.7～5.8等,反映其来源于亏损地幔(DM)与富集地幔(EM Ⅰ)二组分混合的地幔源区.综合分析表明洞错蛇绿岩形成于有大量富集地幔物质上侵的洋岛(OIB)环境,与"岛弧型"蛇绿岩和"洋中脊型"蛇绿岩存在明显差异.新获得的堆晶橄长岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄为(132±3)Ma,玄武岩的全岩39Ar/40Ar年龄为(137.4±2.7)和(140.9±2.8)Ma,一致地反映洞错蛇绿岩形成于早白垩世,揭示班公-怒江缝合带西段在早白垩世尚处于洋盆形成和发展阶段.     

西藏羌塘龙木错-双湖缝合带南侧奥陶纪温泉石英岩碎屑锆石年龄分布模式：构造归属及物源区制约

温泉石英岩分布于羌塘龙木错-双湖缝合带南侧.包括温泉石英岩在内的早-中奥陶世盖层在喜马拉雅、拉萨和羌南地块广泛发育.145个年龄数据分析表明,石英岩碎屑锆石存在520-700,-800,900-1100,1800-1900和2400-2500Ma五个年龄段,其中625和950Ma年龄峰值最为明显.可靠的最年轻碎屑锆石年龄为525Ma,最老碎屑锆石年龄为3180Ma.碎屑锆石Hf同位素亏损地幔模式年龄tDM（Hf）变化很大,为750-3786Ma.研究表明：1）羌塘龙木错-双湖缝合带南侧大范围分布的浅变质碎屑沉积岩形成于前寒武纪之后;2）温泉石英岩的物源区,泛非构造岩浆热事件和格林威尔-晋宁构造岩浆热事件十分发育;3）不同时代碎屑沉积物的物源区都存在地幔添加和壳内再循环作用;4）温泉石英岩碎屑物质来自冈瓦纳大陆变质基底,羌南地块为冈瓦纳大陆的一部分.     

青海东昆南构造带苦海辉长岩和德尔尼闪长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及痕量元素地球化学——对"祁-柴-昆"晚新元古代-早奥陶世多岛洋南界的制约

东昆南构造带苦海-阿尼玛卿地区出露的中-基性岩浆岩的时代存在争议.报道了苦海辉长岩和德尔尼闪长岩中岩浆锆石的SHRIMPU-Pb年龄分别为(555±9)Ma和(493±6)Ma.地球化学研究表明苦海辉长岩和德尔尼闪长岩分别具有类似于洋岛玄武岩(OIB)和岛弧玄武岩(IAB)的痕量元素特征.据此,苦海辉长岩的发育时代(555±9)Ma及具有的OIB特征与北祁连的玉石沟洋壳成因蛇绿岩相似;德尔尼闪长岩的发育时代(493±6)Ma及具有的IAB特征与柴北缘的岛弧火山岩相似.苦海-阿尼玛卿地区存在晚新元古代—早奥陶世的中-基性岩浆岩,表明这一时期"祁-柴-昆"多岛洋的南界可达到东昆南构造带.早古生代时,东昆南构造带与秦岭造山带的勉略构造带不能对比.     

在西藏白朗发现蛇绿混杂岩

雅鲁藏布江南岸有一条规模巨大的超基性岩带已为人们所知,作者于1979年6月在西藏日喀则地区白朗附近的蛇绿岩带南部发现了一套很好的混杂岩。白朗蛇绿混杂岩分布在白朗西南侧到罗布江孜村之间。该地的蛇绿岩自下而上包括超基性岩、基性岩、中基性火山岩、枕状熔岩和深海相放射虫硅质岩等(图版Ⅱ-4、5),属保存较好的有序型蛇绿岩套。蛇绿岩带南侧为浅变质的中生界复理石带,由灰色、灰黑色的砂、板岩组成。蛇绿岩带与变质中生界之间为断层接触,并且被一套以红色为主的杂色砾岩不整合覆盖。蛇绿岩带之北侧为晚白垩世的日喀则群,是由一套灰色、黄绿色的砂、页岩地层组成的复理石。蛇绿岩带与日喀则群之间也为断层接触     

羌塘茶布-双湖地区基性超基性岩和火山岩研究

茶布-双湖地区广泛出露了早二叠世和晚三叠世的基性火山岩类和少量的异剥辉石岩、异剥橄榄岩脉体和玻基辉橄岩的异离体。这些超基性岩,是幔源熔体深部结晶或拉斑玄武岩浆早期分凝作用的产物;研究表明,本区基性超基性岩和火山岩不构成蛇绿岩组合,火山岩的地球化学属性与MORB有本质的差别。火山活动发生在以陆壳为基底的初始拉张的板内裂陷槽环境。     

西秦岭天水地区百花基性岩浆杂岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征

天水地区百花变质岩浆杂岩主要由辉石岩-辉长(闪长)岩-闪长岩-石英闪长岩组成,构成较完整的同源岩浆演化序列.基性-中基性岩浆岩的地球化学特征表明,属于拉斑玄武岩系列,稀土元素分布型式呈REE近平坦型-LREE轻微富集型,微量元素原始地幔标准化的蛛网图和MORB标准化蛛网图上的分布型式总体很相似,富集大离子亲石元素(LILE)Cs,Ba,Sr,Th,U而相对亏损Rb,K和高场强元素(HFSE)Nb,P,Zr,Sm,Ti和Y,显示同源岩浆演化成因特征.微量元素构造环境判别显示其形成于岛弧构造环境.百花变质基性岩浆杂岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为(434.6±1.5)Ma(MSWD=1.3),证明西秦岭北带岛弧型岩浆岩的形成时代为晚奥陶世末或早志留世初,同时也揭示出以关子镇蛇绿岩为代表的古洋盆的俯冲作用及产生岛弧型岩浆活动的时限可能为中晚奥陶世-早志留世.     

北祁连玉石沟蛇绿岩印度洋MORB型同位素组成特征及其地质意义

系统研究了北祁连山玉石沟蛇绿岩单元内枕状玄武岩的元素与Sr, Nd, Pb 同位素地球化学特征. 玉石沟蛇绿岩单元内枕状玄武岩属于拉斑玄武岩系列, 球粒陨石标准化稀土元素分配模式为近平坦型, (La/Yb)_N介于0.98~1.27 之间; Nb, Ta, Zr和Hf 无亏损, 显示出MORB 型玄武岩的特征; 经构造环境图解判别, 样品落入了MORB 区域内, 表明其形成于洋中脊环境或者成熟弧后盆地环境. Sr, Nd和Pb同位素组成特征表明其地幔源区主要存在DMM (亏损地幔)和EMII (II型富集地幔)两类地幔组分端元. 枕状玄武岩具有印度洋MORB型同位素组成特征, 与特提斯洋域地幔的同位素组成类似; 微量元素比值也与中国境内特提斯构造域内已知蛇绿岩的N-MORB 型玄武岩的特征微量元素比值相一致. 北祁连山其他蛇绿岩单元内枕状玄武岩也表现出印度洋MORB型同位素组成特征, 从而初步表明北祁连古洋曾是特提斯构造域的一部分. 这对于研究北祁连的大地构造演化和归属有着重要的意义.     

羌塘盆地中央隆起带的重磁场证据及其构造意义

对于羌塘盆地是否存在横贯东西的中央隆起带,目前学术界仍有分歧.本文提供的最新高精度航空重、磁资料证实存在呈东西向贯通羌塘盆地的中央隆起带,并对该带的构造特征进行了精细刻画.隆起带受南北两侧深大断裂控制,其空间跨度（宽度）由西向东逐渐收敛,并被一组近南北向的隐伏断裂系切割、左滑错动.重、磁场资料还显示中央隆起带在双湖东、西两侧存在明显差异：西段基底大规模隆起,基岩深度一般在3~5 km以内,明显浅于南北羌塘坳陷7~15 km的基底埋深;东段基底隆起幅度明显降低,主要表现为潜伏的低隆起,其中双湖—雅曲段基底埋深5~7 km,雅曲—岗尼段基底埋深7~9 km;即中央隆起带基底自西向东"台阶状"降低,隆起的幅度和分布范围受到近南北向断裂控制.构造分层表明,与南羌塘地块相比,北羌塘地块的基底隆起幅度小、稳定性更好.南北羌塘基底地球物理属性的显著差异说明羌塘盆地并不存在统一的前寒武系变质基底,中央隆起带的形成应该与古特提斯洋关闭时形成的混杂岩带有关.     

特提斯地幔域DUPAL异常成因及地球动力学意义

地幔化学组成不均一性揭示了在空间尺度上位于南半球的印度洋-南大西洋地幔和北半球的太平洋-北大西洋地幔Pb同位素组成呈现规律性的差异,这一大规模的南半球地幔同位素差异被称为DUPAL异常,但其成因存在争议.通过系统总结特提斯地幔域Nd-Pb同位素演化特征,从时间尺度上揭示了特提斯地幔域自早古生代以来长期具有DUPAL异常,即地幔长时间的高Th/U演化特征.对比泛太平洋地幔域(古亚洲洋、古太平洋和现代太平洋)的Nd-Pb同位素组成,揭示了地球早期的壳-幔分异过程造成了地幔具有低Th/U特征而地壳具有高Th/U特征,因此地幔开始时具有统一的低Th/U特征,这一特征被整个泛太平洋地幔域继承.然而特提斯域大陆碰撞型的板块构造机制改造了其地幔特征,从而形成了特提斯地幔域长时间大规模的DUPAL异常,即特提斯洋域在洋盆打开和俯冲消减过程中,冈瓦纳大陆的裂解和频繁的陆-陆碰撞过程,造成了特提斯域长期且广泛的壳-幔相互作用和高Th/U特征的壳源物质不断加入而改造了地幔,这一过程不仅形成了独特的特提斯地幔域DUPAL异常,而且形成了以大陆碰撞型为主的特提斯构造域.另外,原、古特提斯地幔呈现极高DUPAL异...     

羌塘盆地中央隆起带的重磁场证据及其构造意义

对于羌塘盆地是否存在横贯东西的中央隆起带,目前学术界仍有分歧.本文提供的最新高精度航空重、磁资料证实存在呈东西向贯通羌塘盆地的中央隆起带,并对该带的构造特征进行了精细刻画.隆起带受南北两侧深大断裂控制,其空间跨度(宽度)由西向东逐渐收敛,并被一组近南北向的隐伏断裂系切割、左滑错动.重、磁场资料还显示中央隆起带在双湖东、西两侧存在明显差异:西段基底大规模隆起,基岩深度一般在3～5 km以内,明显浅于南北羌塘坳陷7～15 km的基底埋深;东段基底隆起幅度明显降低,主要表现为潜伏的低隆起,其中双湖—雅曲段基底埋深5～7 km,雅曲—岗尼段基底埋深7～9 km;即中央隆起带基底自西向东"台阶状"降低,隆起的幅度和分布范围受到近南北向断裂控制.构造分层表明,与南羌塘地块相比,北羌塘地块的基底隆起幅度小、稳定性更好.南北羌塘基底地球物理属性的显著差异说明羌塘盆地并不存在统一的前寒武系变质基底,中央隆起带的形成应该与古特提斯洋关闭时形成的混杂岩带有关.     

再论雅鲁藏布江缝合带构造模型

作为欧亚与印度板块缝合线的雅江蛇绿岩带在野外并未发现统一的构造极性,岩石处于脆性一韧脆性变形和低绿片岩相变质作用;构造样式沿南北剖面上总体呈现对称状;两侧复理石建造与蛇绿岩套之间没有大型南北向剪切糜棱岩带;局部可直接观察到复理石与蛇绿岩深海沉积整合接触;许多“构造混杂岩”属于深水陡坡滑塌堆积;蛇绿岩带南北两侧的中生代一新生代沉积建造的沉积环境演变具有时间上的宏观对应性;蛇绿岩带常以狭窄的平行条带产出．此外,高喜马拉雅的基底岩石组合可与拉萨地块及羌塘基底进行宏观对比,但与印度陆块则有很大区别．上述地质特征暗示雅江蛇绿岩带属于部分洋壳化的弧后裂陷盆地．印度与欧亚板块的真正界线——新特提斯洋可能位于喜马拉雅南坡西瓦里克覆盖之下．新的构造演化框架是：晚三叠世起,新特提斯洋向北俯冲,高喜马拉雅陆弧被向南拉出,弧后盆地张开．晚侏罗至晚白垩世,弧后盆地陆续出现线状洋壳：其北侧形成冈底斯岩浆弧．从古新世早期起,弧后盆地塌缩,并伴随高喜马拉雅弧与欧亚碰撞而完全闭合．盆地内条带状新洋壳向南、北两侧小规模俯冲,沉积层褶皱冲断,形成构造混杂带,海相陆续消失．渐新世晚期至中新世中期,印度陆块与高喜马拉雅陆弧发生陆．弧碰撞,北侧发育冈底斯盖层林子宗火山岩系．中新世中期至今,高原南部地壳透入性变形缩短,区域性隆升,伴随藏南滑移系、穹窿作用和南北向裂谷发育,残留的雅江弧后洋壳整体出露．     

西昆仑塔什库尔干高压麻粒岩PT轨迹、SHRIMP锆石定年及其大地构造意义

在新疆西昆仑塔什库尔干北康西瓦构造带一线发现了高压麻粒岩. 根据地质温压计的计算, 其峰期高压麻粒岩相变质条件为760~820℃, 1.0~1.2 GPa; 角闪岩相退变的温压条件为620~720℃, 0.7~0.8 GPa. 高压麻粒岩具有顺时针PT轨迹特征, 并具有明显的石榴石的“白眼圈”减压结构, 代表了碰撞造山过程中增厚的下地壳抬升折返地表的动力学过程. 锆石U-Pb SHRIMP分析结果表明高压麻粒岩中的锆石显示出两组年龄, 核部所代表的原岩年龄为(456±30) Ma, 变质边部所代表的高压麻粒岩的角闪岩相退变质的年龄为(177±6) Ma. 该区高压麻粒岩的形成与古特提斯洋的演化紧密相关, 它的发现表明西昆仑康西瓦断裂可能代表了古特提斯洋向北俯冲消减的界线, 对于探讨古特提斯构造域和古亚洲洋构造域关系及其演化都具有重要意义.