三叠纪西秦岭西北部洋俯冲的记录:来自镁安山岩/高镁安山岩的证据

三叠纪以来,西秦岭地区构造-岩浆活动极为强烈,中酸性侵入岩呈北西向弧状分布,前人做了大量卓有成效的工作,但对出露较少的火山岩鲜有研究。本次工作选取青海省同仁县麦秀和甘肃省夏河县甘加、德乌鲁3个地区的安山岩,从岩石学、岩石地球化学、年代学等进行分析。结果显示安山岩均属于钙碱性系列,具有富钾火山岩的特征。其中,麦秀安山岩中既有高镁安山岩,也有镁安山岩,而甘加与德乌鲁安山岩属于镁安山岩,为洋壳俯冲作用形成的两种典型火山岩类型。西秦岭地区安山岩形成时间东早西晚,由西向东安山岩基性程度降低,K_2O、Na_2O、∑REE等含量增高,MF、FL、DI、La/Sm等值变大,SI、Mg~#等值降低,并且呈明显的线性特征,构成同仁—合作镁安山岩(镁闪长岩)岩浆弧组合,和北部隆务峡蛇绿岩带一起,组成岩性分布极性,从而判断出西秦岭西北部在三叠纪存在隆务峡蛇绿岩代表的洋壳板块向南俯冲作用。     

东天山卡拉塔格石炭纪安山岩地球化学、年代学研究及地质意义

通过对东天山卡拉塔格石炭纪安山岩进行详细岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究,精确厘定了该火山岩成岩时代,探讨了岩浆来源及构造背景,进一步约束了古亚洲洋闭合时限。卡拉塔格石炭纪地层为一套火山碎屑岩夹火山岩,其中火山岩以安山岩为主。对安山岩进行LA-ICP MS锆石U-Pb测年,获得年龄（309.0±3.3）Ma为晚石炭世。岩石地球化学特征显示,安山岩为钠质、过铝质、钙碱性系列;稀土元素富集LREE,(La/Yb)N为3.10～4.13,δEu呈弱的负异常;微量元素Zr/Yb(6.78～8.76)、Hf/Yb(1.47～1.83)、Zr/Nb(32.06～34.60)的值均接近于岛弧安山岩;元素蛛网图上具富集大离子亲石元素Rb,Ba,U,K等,亏损Nb,Ta,Ti特征,表明其形成于岛弧环境。样品εHf(t)变化范围较大为-13.1～+14.8,且具高Sr,Yb和Y含量,低Sr/Y值,Ba/La>13,表明安山岩源区以俯冲流体交代的地幔楔部分熔融为主。     

早古生代古亚洲洋俯冲作用:来自新疆哈尔里克侵入岩的锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素证据

新疆哈尔里克造山带的形成时间(早古生代/晚古生代)及其构造属性(岛弧/弧后盆地)一直是有争议的问题。本文选择位于哈尔里克带内的奥尔达乌台克侵入体,对其成因及所揭示的地质意义进行了探讨。奥尔达乌台克岩体由一套成份连续的岩石组合构成,包括辉长岩、辉长闪长岩、闪长岩和花岗闪长岩。对闪长岩及其内部暗色包体进行的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示两者同时形成于~450Ma,为晚奥陶世岩浆活动的产物。岩石学和地球化学证据反映奥尔达乌台克岩体普遍具有富H2O、高fO2的湿岩浆性质,富集LREE、Sr、Ba等大离子亲石元素(LILE)而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),与典型的岛弧岩浆岩类似。高放射成因Nd(εNd(t)=+4.4~+5.9)和低初始Sr(0.7032~0.7044)同位素组成表明偏基性的岩浆很可能起源于年轻的俯冲带岩石圈地幔,生成的镁铁质岩浆一部分与壳源长英质熔体发生混合形成各类岩浆,另一部分则是经历演化后(分离结晶)直接添加到地壳中。因此,壳幔岩浆混合作用和幔源物质的直接加入是古亚洲洋俯冲阶段陆壳增生的两种主要方式。Sr-Nd同位素模拟排除了区内存在古老前寒武纪陆壳的可能,陆壳主体应该是年轻的古生代大洋岛弧和洋壳。哈尔里克早古生代岛弧的确立改变了该带是泥盆纪岛弧或弧后盆地的原有认识,将古亚洲洋俯冲作用的时间追溯至奥陶纪。     

商丹洋早寒武世俯冲作用——来自甘肃关子镇蛇绿混杂岩古坡高镁安山岩的证据

古坡一带新发现中寒武世高镁安山岩,位于秦岭造山带西段商丹缝合带关子镇蛇绿混杂岩中,其岩石组合为玄武安山岩、安山岩、辉石石英闪长岩等。这些岩石具有较高的SiO2(54.27%~58.47%)、MgO(6.89%~8.99%)含量和Mg#值(61.29~67.05),较低的TiO2(0.27%~0.99%)含量和TFeO/MgO值(0.88~1.13)。稀土元素总量较低(16.59×10-6~74.5×10-6),稀土元素配分曲线总体为平坦型或微右倾型,(La/Yb)N值为1.03~4.93,无明显Eu异常。岩石富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、U等,亏损高场强元素Nb、Ta、Hf等,具有较低的Ti/V值。上述岩石地球化学特征与日本西南Setouchi岛弧火山岩带的sanukite(赞岐岩)类似,其岩浆可能为俯冲深积物熔融产生熔体与上覆地幔楔橄榄岩平衡反应成因。与古坡变质玄武安山岩密切共生的辉石石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为514±4.5 Ma,为中寒武世。关子镇蛇绿混杂岩中古坡玄武安山岩/辉石石英闪长岩-安山岩岩石系列为形成于俯冲环境的高镁安山岩组合。研究结果为商丹洋在中寒武世俯冲作用提供了证据。     

古亚洲洋晚石炭世俯冲作用:梅劳特乌拉蛇绿岩中扎嘎音高镁安山岩证据

内蒙古贺根山缝合带梅劳特乌拉SSZ(Supra Subduction Zone)型蛇绿岩中新发现扎嘎音晚石炭世高镁安山岩,岩性为玄武安山岩和安山岩。扎嘎音玄武安山岩—安山岩MgO(4.33%～9.82%)、Mg~#值(57～72)和SiO_2含量(55.34%～64.12%)较高;而TiO_2(0.30%～0.60%)、K_2O(0.06%～0.73%)、Al_2O_3(12.18%～17.32%)含量和FeO~T/MgO值(0.70～1.34)较低,Na_2O/K_2O值(2.23～40.88)较高。稀土元素总量较低(14.29×10~(-6)～60.20×10~(-6)),稀土配分曲线总体为略显右倾的平坦型,(La/Yb)_N为0.57～2.58,无明显Eu异常。岩石富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U和Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P等,具有较低的Ti/V值。该玄武安山岩—安山岩具有高镁安山岩的地球化学特征,与日本西南Setouchi岛弧火山岩带的sanukite(有人音译为"赞岐岩")相类似,可能为俯冲洋壳+俯冲深积物的脱水流体与俯冲沉积物部分熔融形成的硅质熔体与上覆地幔楔橄榄岩平衡反应成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,扎嘎音玄武安山岩的成岩年龄为315.0±2.3 Ma,反映了晚石炭世高镁安山岩浆作用事件。扎嘎音玄武安山岩—安山岩为晚石炭世形成于洋壳俯冲弧前环境的高镁安山岩组合,为古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲作用提供了证据。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩—岛弧岩浆岩时空分布与演化关系,提出了扎嘎音高镁安山岩的古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲模式。     

高镁安山岩/闪长岩类(HMA)和镁安山岩/闪长岩类(MA):与洋俯冲作用相关的两类典型的火成岩类

本文主要基于对实验岩石学成果的简要评述,讨论与洋俯冲作用有关的两类典型的火成岩类:楔形地幔在含水条件下橄榄岩局部熔融产生的高镁安山岩/闪长岩类(HMA)和俯冲洋壳局部熔融岩浆与地幔楔相互作用产生的镁安山岩/闪长岩类(MA)。提出:(1)识别HMA和MA必须同时运用两套参数系统:SiO2-MgO系统和SiO2-FeO/MgO系统;(2)区别HMA和MA是在它们均符合LF-CA(低Fe钙碱趋势)特征条件下,再用SiO2-MgO系统进一步加以鉴别;(3)识别HMA和MA的方法,或用在给定SiO2时,MgO和FeO/MgO的具体数值,或用图解法。     

东天山卡拉塔格钠质火山岩岩石学、地球化学及成因

东天山卡拉塔格早泥盆世卡拉塔格组火山岩主要岩性为海相富钠质的安山岩、流纹岩和英安岩，夹少量的钠质玄武安山岩和钠质玄武岩以及正常系列的玄武安山岩。钠质火山岩的特征是：Na2O=1．69～6．38％，Na2O／K，O〉1，多在2～100间：无论是斑晶还是基质，斜长石均为富钠长石；酸性岩石斑晶主要是钠长石和石英，中基性岩石斑晶主要是钠长石（少量更长石）：酸性岩以斑状结构、霏细结构、球粒结构为主，而中基性岩以交织结构、玻晶交织结构为主。各类岩石全岩化学分析计算结果均含标准矿物Q、Hy、Hm，一部分含Di或C，在TAS图上全都投于亚碱性区；∑REE=25、96-96．11ppm，LaN／YbN=1．68-5．32，Eu／E^＊=0．46-1．25，LaN／SmN=1．01-2．95；强不相容元素适度富集，Nb和Ta强烈亏损，部分样品Cs、Rb、K、Zr和Hf适度亏损。这些特征表明，该区钠质火山岩的原始岩浆可能来自富钠俯冲洋壳熔体与地幔楔岩石反应的产物部分熔融。这样的岩浆形成机制与前人有关卡拉塔格是早泥盆世岛弧的认识相一致。     

早古生代古亚洲洋向北俯冲记录:来自吉中地区早志留世岛弧型火山岩的年代学、地球化学证据

对吉中地区庆丰火山岩进行了 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、岩石地球化学研究以制约该区的区域构造演化.定年结果表明,庆丰火山岩形成于早志留世晚期(434±2.3Ma).火山岩的岩石学、地球化学研究表明,岩石组合为安山岩和流纹岩,没有发现英安岩,SiO2含量分别为59.2％～62.5％和74.91％～75.53％,具...     

东天山卡拉塔格地区镁铁质岩体年代学、岩石地球化学研究

东天山大南湖岛弧带北缘卡拉塔格地区发育一系列镁铁质岩体,出露面积1km2。岩体岩相较为单一,主要岩性有辉长岩、橄榄辉长岩、橄长岩、淡色辉长岩和辉绿岩。本文利用LA-ICP-MS测得2个辉长岩的锆石U-Pb年龄分别为282. 2±0. 6Ma和278. 3±0. 6Ma;与吐哈盆地玄武岩及东天山地区铜镍硫化物矿床时代一致。岩石地球化学显示相对低Fe、高Al、Ca、碱、Ti,富集Rb、Ba、Sr、K,亏损Th、Nb、Ta的特征。岩石的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0. 70313～0. 70461,εNd(t)=+6. 22～+8. 64,(~(206)Pb/~(204)Pb)_i=17. 68～18. 103,(~(207)Pb/~(204)Pb)_i=15. 443～15. 536,(~(208)Pb/~(204)Pb)_i=37. 423～37. 801,表现出高Nd、低Sr、低Pb,且变化范围较窄的特征。综合研究表明,该地区镁铁质岩体的岩浆动力学背景为后碰撞伸展环境;岩浆源区为俯冲板片交代的岩石圈地幔,并被软流圈物质混染;同位素和微量元素模拟显示母岩浆在源区遭受了5%～15%的板片流体交代,在上升过程中遭受了5%的上地壳物质混染。卡拉塔格地区镁铁质岩体与东天山二叠纪镁铁-超镁铁质岩体和吐哈盆地玄武岩形成于同一构造岩浆系统,在剥蚀较浅的大南湖岛弧带具有形成铜镍硫化物矿床的潜力。     

华夏早古生代俯冲作用(Ⅱ):大爽高镁-镁质安山岩新证据

早古生代加里东期造山运动(广西运动)的性质是华南大地构造演化长期争议的重大地质问题.桂东南岑溪大爽一带出露一套早古生代玄武安山岩-安山岩火山岩系.玄武安山岩-安山岩SiO₂含量为47.8%~58.8%,Al₂O₃含量为13.35%~14.25%,CaO含量为3.79%~5.61%,TiO₂含量为0.46%~0.56%,而MgO(4.39%~9.96%)、Ni(141×10-6~210×10-6)和Cr(427×10-6~750×10-6)的含量明显偏高,属钙碱性到过渡系列的高镁-镁质玄武安山岩-安山岩.轻稀土富集,轻重稀土分异明显, δEu弱负异常(0.73~0.92),(La/Yb)_N为3.4~7.9,(La/Sm)_N为3.15~4.95.大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、K、Pb明显富集,高场强元素Nb、Ta、Ti相对亏损,具较低Ti/V(14.7~21.8),表现为高镁-镁质玄武安山岩-安山岩(赞岐岩)的典型特征.镁质安山岩由LA-ICP-MS锆石U-Pb法获得的成岩年龄为443±4 Ma,表明这套火山岩系形成于晚奥陶世-早志留世.上述研究表明,大爽玄武安山岩-安山岩系为晚奥陶世-早志留世形成于洋壳俯冲岛弧弧前环境的高镁-镁质玄武安山岩-安山岩系,其发现为华南扬子与华夏之间存在早古生代洋壳俯冲作用提供了重要证据.      

Geochronology and Geochemistry of the Early Paleozoic Ore-host Volcanic Sequence in the Kalatag Area,East Tianshan,NW China: Implications for the Tectonic Evolution

The East Tianshan contains many late Paleozoic magmatic and polymetallic deposits. Recent studies demonstrate that the early Paleozoic volcanic rocks discovered in the northern region of East Tianshan can be subdivided into the Daliugou, Hongliuxia and Kalatag formations. Here, we report zircon U-Pb ages of volcanic rocks and quartz diorite porphyry, together with whole-rock geochemical and Sr-Nd isotope data of early Paleozoic volcanic rocks, in order to investigate their petrogenesis and geody...     

北山地区早古生代洋盆俯冲记录——来自石板井高镁闪长岩的年代学、地球化学证据

北山造山带中部石板井地区发育高镁闪长岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析获得该类岩石的年龄为456±2Ma,表明其形成于晚奥陶世。地球化学数据显示:岩石属钠质钙碱性系列,SiO_2含量为51.94%~55.30%,具有较高的MgO(4.12%~6.19%,平均5.17%)、Mg#值(0.45~0.69,平均0.53)、Cr(35.82×10~(-6)~985.50×10~(-6),平均284.84×10~(-6))、Ni(20.93×10~(-6)~148.59×10~(-6),平均70.23×10~(-6))含量,稀土元素配分曲线均呈平缓右倾,轻稀土元素略相对富集,富集大离子亲石元素(LILE)(如Rb、Ba、Th、U、K),亏损高场强元素(HFSE)(如Ta、Nb、P、Ti)。这些特征类似于日本西南新生代Setouchi火山岩带赞岐岩。通过岩石成因分析,认为该岩体很可能由俯冲洋壳和沉积物部分熔融产生的含水流体与地幔橄榄岩相互作用形成,进而揭示其形成于岛弧环境。这表明红柳河-牛圈子-洗肠井古洋盆在晚奥陶世仍在向北俯冲,哈萨克斯坦板块和塔里木板块最终的拼合时间可能在奥陶纪之后。     

晚古生代古亚洲洋俯冲作用:来自珲春前山镁铁质侵入岩的年代学和地球化学记录

珲春地区前山镁铁质侵入岩主要由橄榄辉长岩、苏长岩和辉长闪长岩组成,形成年龄273±2Ma,为早二叠世侵入岩。该岩体显示出岛弧拉斑玄武岩的元素地球化学特征,弱富集LREE且正Eu(Eu/Eu*=1.05～1.44)异常的REE配分模式,在不相容元素中富集大离子亲石元素(LILE)如Ba和Sr,亏损高场强元素(HFSE)(La/Nb=2.8～4.8;Zr/Sm=8.0～22.5),与起源于流体交代地幔楔部分熔融的岛弧低钾拉斑玄武岩类似。在同位素特征上低放射成因Sr,高放射成因Nd和Hf(87Sr/86Sr(i)=0.70295～0.70375;εNd(t)=+4.5～+6.4;εHf(t)=+9.6～+14.6),反映其来源于同位素组成亏损的交代地幔。结合区域地质背景,我们认为前山镁铁质岩形成于晚古生代期间古亚洲洋向华北板块的俯冲作用背景,其亏损Nb-Ta、Zr-Hf及Hf-Nd同位素解耦特点说明该岩体最有可能来源于俯冲流体交代的地幔楔。     

新疆哈尔里克山地区晚石炭世火山作用:锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Sr-Nd同位素研究

新疆哈尔里克地区出露大面积的石炭纪火山岩,岩石类型包括玄武岩、安山岩和流纹岩等。然而目前对该套火山岩的形成时间仍缺乏较精确的年代学约束,其成因和构造属性(岛弧/陆内环境)也存在较大分歧。本文选择哈尔里克地区的火山岩剖面进行研究,通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得该套火山岩形成于约302Ma,为晚石炭世火山喷发的产物。地球化学数据表明,基性火山岩为拉斑质玄武岩系列,低Ti/Y(343~406)和Ce/Y(1.5~1.7),具有正ε_(Nd)(t)值(+3.9)和低初始~(87)Sr/~(86)Sr_((i))值(0.7043),表明玄武岩起源于同位素适度亏损的岩石圈上地幔。相对而言,中酸性火山岩则表现出高场强元素(HFSE;Nb、Ta、Ti等)负异常和大离子亲石元素(LILE;LREE、Sr、Ba等)富集的特征,与典型的弧岩浆岩类似,ε_(Nd)(t)和~(87)Sr/~(86)Sr_((i))值分别为+3.3~+6.0和0.7032~0.7046,具有较年轻的Nd模式年龄(t_(DM)=543~797Ma),指示中酸性岩浆源自年轻岛弧基底的重熔。哈尔里克晚石炭世火山岩的形成标志着大洋向大陆环境的转变,是后碰撞伸展转换背景下软流圈物质上涌诱发岩石圈上地幔和年轻下地壳再次熔融的结果。     

东天山红柳河地区晚加里东期花岗岩类岩石锆石U-Pb年龄及其地质意义

本文对东天山红柳河地区2个花岗岩类岩体进行了年代学和元素-同位素地球化学研究.锆石U-Pb年龄表明,红柳河北闪长岩体(441.4±1.6Ma)和前进工区花岗岩体(440.9±3.1Ma)形成于晚加里东期.这两个花岗岩类岩体的形成不仅证实了东天山存在着晚加里东期岩浆活动,而且其形成与哈萨克斯坦-准噶尔大洋板块向塔里木板块俯冲密切相关.     

东天山大南湖岛弧带石炭纪岩石地层与构造演化

详细的地质解剖工作表明,东天山地区大南湖岛弧带石炭纪出露4套岩石地层组合,即早石炭世小热泉子组火山岩、晚石炭世底坎儿组碎屑岩和碳酸盐岩、晚石炭世企鹅山组火山岩、晚石炭世脐山组碎屑岩夹碳酸盐岩。根据其岩石组合、岩石地球化学、生物化石、同位素资料以及彼此的产出关系,认为这4套岩石地层组合的沉积环境分别为岛弧、残余海盆、岛弧和弧后盆地。结合区域资料重塑了大南湖岛弧带晚古生代的构造格架及演化模式。早、晚石炭世的4套岩石地层组合并置体现了东天山的复杂增生过程。     

Episodic Paleozoic Adakitic Magmatism in the Eastern Tianshan, Southern Altaids: Implications for Petrogenesis and Geodynamics

The adakites rocks are typically considered as direct diagnostic evidence for subduction and continental growth, as well as the important evidence to determine the location of the major oceanic basin and evolution history of lost oceanic basins, which are longstanding conundrums for understanding the tectonics of the Paleo-Asian Ocean (PAO). As the processor of the Altaids, the PAO was a long-lived ocean, and its multiple subductions led to substantial continental growth in the Central Asian continent. Here we report our newly discovered Paleozoic adakitic rocks (granite and dacite) developed in Jijitaizi in the Eastern Tianshan of the southern Altaids to address the above issues. The Jijitaizi granite and dacite contain high concentrations of Sr (203–343 ppm) and low concentrations of Y (3.00–6.36 ppm) and Yb (0.23–0.62 ppm), indicative of the adakitic affinity. Zircon U-Pb dating results show that the adakitic rocks were formed in three episodes at 372.26 ± 1.51 Ma, 356.02 ± 1.11 Ma and 334.51 ± 0.68 Ma from the Late Devonian to Carboniferous. The rocks are depleted in Nb, P and Ti, and possess variable Mg# values (28.51–57.22), high Na2O/K2O ratios (1.39–4.94), as well as relatively depleted Hf isotopic compositions, all of which point to a subduction origin from slab melting. Our new finding with the date from the Jijitaizi complex (ca. 321 Ma) suggests continuing subduction of the Paleo-Asian oceanic slab beneath the Central Tianshan from the Late Devonian to Carboniferous. Our work provides a solid line of key evidence demonstrating that continuous oceanic subduction of the major PAO evolved into its mature stage following subducting beneath the Central Tianshan from ca. 372 to 321 Ma.     

西天山大哈拉军山组火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其构造意义

新疆早石炭世大哈拉军山组火山岩由西向东表现出由早到晚的演化规律。伊宁县博尔博松河孟玛热勒林场附近大哈拉军山组底部的英安质晶屑岩屑凝灰岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为359±2Ma,表明西天山西段该组底界时代为晚泥盆世末期—早石炭世之间。岩石地球化学数据统计表明,大哈拉军山组火山岩主要受岩浆结晶分异作用控制,是泥盆纪末期—石炭纪时期洋壳消减、壳幔混熔的产物。其岩石组成、时空分布的变化与天山洋由西向东的俯冲―碰撞过程相对应,不需要对其进行解体。     

东天山红柳河地区蛇绿岩U-Pb同位素年龄

采用锆石U-Pb方法对东天山红柳河蛇绿岩中辉长岩进行了测试,得到206Pb/238U表面年龄加权平均值为425.5±2·3Ma,代表辉长岩的侵入年龄,说明红柳河蛇绿岩形成于早志留世,相当于文罗克世(Wenlock)哥利顿期(Gleedonian)。这一年龄结果表明早志留世中天山结晶基底已开始从塔里木板块北缘分离出去形成离散地体。