罗迪尼亚超大陆聚合在华南陆块北缘的镁铁质岩浆岩记录

超大陆的聚合必然伴随着从大洋俯冲、弧陆碰撞到陆陆碰撞等一系列板块汇聚和造山过程,这些不同阶段的俯冲和汇聚过程会产生不同特征的岩浆岩记录.华南陆块是新元古代罗迪尼亚超大陆的重要组成部分,在这个超大陆聚合过程中有格林维尔期洋壳俯冲及其伴随的壳幔相互作用.总结了华南陆块北缘记录的罗迪尼亚超大陆聚合不同阶段发生的岩浆活动,比较了其产物的地球化学特征,探讨了它们对应的构造环境.华南陆块北缘900~950 Ma的岩浆活动产物以镁铁质岩浆岩为主,伴随有少量斜长花岗岩,为洋壳俯冲作用的产物.当洋壳俯冲到大陆边缘之下形成安第斯型俯冲带,古老陆源沉积物也被携带进入俯冲带,由此部分熔融产生的含水熔体交代上覆地幔楔形成极度富集的造山带岩石圈地幔,其在新元古代中期发生部分熔融形成具有极负锆石ε_Hf（t）值的镁铁质岩浆岩.因此,在罗迪尼亚超大陆聚合过程中地幔楔被交代形成镁铁质-超镁铁质交代岩,其中一部分在俯冲阶段就发生部分熔融形成大洋弧或大陆弧镁铁质岩浆岩,另一部分在俯冲之后由于大陆裂断引起造山带岩石圈拉张使其与上覆地壳一起部分熔融形成双峰式岩浆岩.      

青藏高原巨厚地壳：生长、加厚与演化

大陆地壳约占地表面积的40%, 其成因与生长, 是一个关乎人类生存和资源供给的基础地学问题。人们普遍认为, 大洋俯冲通过岛弧拼贴和幔源岩浆底侵形成造山带新生陆壳,大陆碰撞过程只对现存地壳进行再造,不产生新生地壳。青藏高原经历古/新特提斯大洋俯冲和印 亚大陆强烈碰撞, 拥有全球最厚的陆壳(65~80km), 是研究大陆地壳的形成、生长、加厚、演化与保存的天然实验室。我们研究表明, 古/新特提斯大洋的相继俯冲消减, 产生多期次的幔源镁铁质弧岩浆(270~66Ma), 在弧地壳下部底侵和上部侵位, 导致地壳侧向加积和垂向生长并加厚约10km。在同(软)碰撞期(65~41Ma), 印度大陆岩石圈俯冲导致俯冲前缘的洋壳板片回转和断离, 诱发软流圈地幔熔融及其幔源岩浆上升侵位, 在冈底斯碰撞带形成新生地壳, 并导致地壳加厚6~9km。在晚(硬)碰撞期(40~26Ma), 冈底斯碰撞造山带内不同地壳块体(地体)间发生逆冲叠覆, 导致中深层次地壳缩短加厚10~20km; 在碰撞带的后陆区, 印度大陆岩石圈地幔俯冲诱发软流圈沿地幔通道上涌, 侵蚀和吞噬地幔岩石圈, 并诱发其部分熔融, 向地壳注入大量幔源镁铁质岩浆, 形成新生地壳, 维持高原生长。在后碰撞期(<25Ma), 碰撞带和后陆区均发生地壳伸展与有限减薄, 伴有新生地幔组分少量注入和高原陆表强烈剥蚀。粗略估计：形成并保存于大陆碰撞造山带的新生地壳量占整个陆壳的28%, 大洋俯冲与大陆碰撞分别为青藏高原贡献了75%和25%的新生地壳。我们提出, 青藏高原巨厚地壳的形成发育, 实际上是幔源岩浆向地壳注入添加与中下地壳缩短加厚连续或交互作用的结果。伴随大洋俯冲与大陆碰撞, 巨厚地壳物质组成发生以新生地壳形成和古老地壳再造为特征的动态演变。镁铁质新生下地壳的大规模重熔与长英质岩浆大量侵位可能是巨厚地壳长英质化的主要机制。     

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。     

南阿尔金早古生代俯冲碰撞过程中的花岗质岩浆

南阿尔金俯冲碰撞杂岩带早古生代存在517、501~496、462~451和426~385 Ma 4个期次的花岗质岩浆岩。第一期岩浆岩早于区内蛇绿岩型镁铁质岩石的形成时间,第一期岩浆岩侵位于区内蛇绿岩型镁铁质岩石之中(≥500 Ma),后三期分别对应于该构造带高压—超高压岩石~500 Ma的峰期变质、及其~450 Ma和~420 Ma的两期退变质时间。结合区域地质背景、镁铁—超美铁质岩和高压—超高压变质作用研究成果综合分析,这四期花岗质岩浆作用的发生分别是南阿尔金早古生代板块俯冲碰撞过程中,先期俯冲洋壳在517 Ma部分熔融、之后陆壳深俯冲导致地壳加厚引发下地壳在~500 Ma部分熔融,以及深俯冲板片断离导致中上地壳在~450 Ma部分熔融和造山后伸展减薄阶段在~420 Ma的部分熔融作用的产物。其中,洋壳型埃达克岩的形成时代(517 Ma)为南阿尔金洋壳俯冲作用时限提供了直接约束,陆壳深俯冲引发的高压-超高压峰期变质时代(~500 Ma)作用滞后这一事件约10 myr,表明南阿尔金早古生代时期由洋壳俯冲转换为陆壳俯冲可能是一个连续的构造演化过程。这四期花岗质岩石与区内蛇绿岩型镁铁—超镁铁质岩石以及高压—超高压变质岩石的形成,共同记录了南阿尔金早古生代时期从大洋俯冲、之后的大陆深俯冲碰撞再到后来深俯冲陆壳折返抬升的完整构造演化过程。     

胶东半岛中生代侵入岩浆活动序列及其构造制约

胶东半岛是我国东部中生代花岗质岩石较为发育的地区。通过对该区中生代侵入岩体高精度年代学数据资料分析，建立了区内中生代花岗质岩石3个显著不同的演化序列：晚三叠世（225~205 Ma）幔源型花岗岩、晚侏罗世（160~150 Ma）地壳重熔型花岗岩和早白垩世（130~105 Ma）壳幔混合型花岗岩。通过与辽东和鲁西–徐淮地区中生代岩浆活动年代学格架的对比分析，探讨了华北东部地区中生代岩石圈构造演化和深部地球动力学过程。指出胶辽地区晚侏罗世（160~150 Ma）地壳重熔型花岗岩记录了华北东部一次重要的岩石圈地壳增厚事件，其区域动力学背景可能与古太平洋板块低角度向亚洲大陆俯冲作用密切相关。正是这次增厚作用导致了早白垩世时期岩石圈拆沉减薄和大规模伸展型花岗质岩浆活动。岩石圈地壳增厚和减薄作用过程主导了中国东部中生代陆内构造应力体制的转换和岩浆活动序列。     

华南中部中新元古代造山带构造演化探讨

华南中部中新元古代造山带可以划分为5个地质构造单元：乐平-歙县构造混杂岩亚带、万年海相-滨海相沉积-火山沉积建造、赣东北蛇绿混杂岩亚带、怀玉火山-火山碎屑岩系、东乡-龙游混杂岩亚带。通过对不同构造单元形成大地构造环境分析，认为它们分别形成于火山弧-弧后盆地、弧间盆地、大洋岛弧、洋中脊、火山岛弧、弧前盆地等大地构造环境；华南中部中新元古代造山带属陆-弧-弧-陆碰撞造山带，发育在汇聚型板块边缘地带，古洋盆为一个多岛洋体系。中元古代末期(约1024Ma)古华南多岛洋开始关闭，大约在850Ma左右，整个古华南多岛洋最终关闭。     

祁连山新元古代中—晚期至早古生代火山作用与构造演化

祁连山地区的新元古代中—晚期至早古生代火山作用显示系统地时、空变化,其乃是祁连山构造演化的火山响应。随着祁连山构造演化从Rodinia超大陆裂谷化—裂解,经早古生代大洋打开、扩张、洋壳俯冲和弧后伸展,直至洋盆闭合、弧-陆碰撞和陆-陆碰撞,火山作用也逐渐从裂谷和大陆溢流玄武质喷发,经大洋中脊型、岛弧和弧后盆地火山活动,转变为碰撞后裂谷式喷发。850~604 Ma的大陆裂谷和大陆溢流熔岩主要分布于祁连和柴达木陆块。从大约550 Ma至446 Ma,在北祁连和南祁连洋-沟-弧-盆系中广泛发育大洋中脊型、岛弧和弧后盆地型熔岩。与此同时,在祁连陆块中部,发育约522~442 Ma的陆内裂谷火山作用。早古生代洋盆于奥陶纪末(约446 Ma)闭合。随后,从约445 Ma至约428 Ma,于祁连陆块北缘发育碰撞后火山活动。此种时-空变异对形成祁连山的深部地球动力学过程提供了重要约束。该过程包括:(1)地幔柱或超级地幔柱上涌,导致Rodinia超大陆发生裂谷化、裂解、早古生代大洋打开、扩张、俯冲,并伴随岛弧形成;(2)俯冲的大洋板片回转,致使弧后伸展,进而形成弧后盆地;(3)洋盆闭合、板片断离,继而发生软流圈上涌,诱发碰撞后火山活动。晚志留世至早泥盆世(420~400 Ma),先期俯冲的地壳物质折返,发生强烈的造山活动。400 Ma后,山体垮塌、岩石圈伸展,相应发生碰撞后花岗质侵入活动。     

非洲中部基巴拉带的地质及构造演化特征

基巴拉带（Kibara Belt）是位于非洲中部的一条中元古代构造带,该带对于重建哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆具有重要的地质意义。以古元古代的Ubendian—Rusizi带为界,基巴拉带可分为两部分：北部Karagwe—Ankole带（KAB）和南部Kibaride带（KIB）。其中Karagwe—Ankole带又被Kabanga—Musongati（KM）基性—超基性线性杂岩体分为东部区域（ED）和西部区域（WD）,其内分别沉积有Kagera超群和Akanyaru超群,而南部Kibaride带内沉积有Kibaran超群。所有地层开始沉积于乌本迪造山作用之后,且碎屑物主要来源于坦桑尼亚克拉通及周边古元古代的活动带。基巴拉带内发育有不同成因的基性—超基性岩浆作用,年龄为1375~1400 Ma左右,早于或近同期于最早期的花岗质岩浆作用。带内发育的花岗质岩浆从早到晚分为4期：D1期、A型、D2期及含锡花岗岩浆作用,除A型花岗质岩浆作用可能来源于亏损地幔外,其他3期都为变质沉积岩局部熔融的产物。根据地层序列及岩浆活动期次,可以将整个基巴拉带的构造演化划分为：① 俯冲作用前沉积阶段：1780 Ma左右的东部区域沉积和1420 Ma左右的西部区域和/或Kibaride带内沉积作用;② 俯冲作用阶段：1400~1375 Ma左右的基性—超基性岩浆作用、1375 Ma左右的D1期花岗质岩浆作用和1200 Ma左右的A型花岗质岩浆作用;③ 陆陆碰撞阶段：1100 Ma左右的D2期岩浆作用;④ 碰撞晚期和碰撞后阶段：980 Ma左右的含锡花岗质岩浆作用和之后的Itombwe超群沉积。     

鄂尔多斯盆地西北缘晚三叠世早期物源组成

利用碎屑锆石LA?ICP?MS U?Pb测年方法,对鄂尔多斯盆地西缘北部贺兰山炭井沟、插旗沟和中部磁窑堡3个地区晚三叠世早期的物源进行分析。结果表明:研究区部分碎屑锆石阴极发光（CL）图像具有环带结构,大部分锆石Th/U值大于0.4,极少部分小于0.1,表明锆石来源以岩浆为主,变质为次。3个地区锆石年龄分布均有三组年龄峰值:古元古代早期—新太古代（2 204.3~2 610.1 Ma）、古元古代（1 667~2 171.8 Ma）和晚古生代（245.1~322.6 Ma）,这3组年龄分别与新太古代末华北克拉通化的基本完成、古元古代晚期华北克拉通三大陆块（阴山陆块、鄂尔多斯陆块和东部陆块）之间的相互碰撞拼合以及晚古生代古亚洲洋向华北板块俯冲而形成的构造岩浆事件相对应。结合锆石年龄对比和岩相古地理分析得知,鄂尔多斯盆地西北缘晚三叠世早期物源来自北部和西北部地区,主要为古元古代孔兹岩带和阿拉善地块的变质岩和岩浆岩,其次为华北板块西部基底的岩浆岩和阿拉善地块海西期的岩浆岩。     

胶北早前寒武纪变质基底多期岩浆-变质热事件:来自TTG片麻岩和花岗质片麻岩中锆石U-Pb定年的证据

本文采用LA-ICP-MS技术,对胶北地体TTG片麻岩和花岗质片麻岩中锆石进行系统原位U-Pb定年和稀土、微量元素的分析,发现研究区早前寒武变质结晶基底存在多期岩浆-变质热事件。4件TTG片麻岩和2件花岗质片麻岩锆石样品记录了2909±13Ma、2738±23Ma、2544±15~2564±12Ma和2095±12Ma 4组岩浆事件年龄,以及2504±16~2513±32Ma和1863±41Ma 2组变质事件年龄。结合以往TTG片麻岩和花岗质片麻岩的地球化学及Nd同位素研究发现,约2738Ma的TTG岩浆事件可能代表胶北地体地壳最主要的生长事件,而2544~2564Ma的岩浆事件则可能代表古老地壳重熔的最强烈岩浆事件,约2095Ma岩浆事件则反映了胶-辽-吉构造带内部在该时期与地壳拉张作用有关的岩浆活动。2504~2513Ma是研究区以及华北克拉通早前寒武基底最主要的一期变质热事件,可能与地幔柱(热点)岩浆的底侵作用有关,而TTG片麻岩记录的约1863Ma的变质年龄与研究区基性和泥质高压麻粒岩相岩石记录的麻粒岩相变质时代一致,暗示TTG片麻岩可能也经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用,上述研究进一步表明胶北地体在古元古代的确存在一期陆-陆碰撞的重要造山事件。该项研究成果对于进一步深入探讨胶北乃至华北克拉通早前寒武纪变质基底的形成演化、岩浆-变质热事件序列及其构造背景具有重要的科学意义。     

胶北地体多期变质事件的P-T-t轨迹及其对胶-辽-吉带形成与演化的制约

胶北地体位于华北克拉通东部陆块胶-辽-吉带南端,主要由闪长质-TTG-花岗质片麻岩、变质表壳岩系和变质镁铁-超镁铁质岩所组成。本文通过对胶北早前寒武纪变质岩系的岩石学、矿物化学、变质反应结构和序列、变质温度和压力估算与同位素年代学资料的综合研究和总结,得出以下重要结论:(1)与华北克拉通东部陆块其它地区太古宙变质基底类似,本区也存在~2500Ma区域性新太古代变质事件,且与本区2550~2500Ma岩浆作用在时间上非常接近,其变质作用发生的时间比岩浆作用要晚10~50Myr,指示本区~2500Ma区域性变质事件可能与大规模的幔源岩浆底侵作用存在密切的成因关系。(2)胶北还存在1950~1850Ma区域性古元古代变质事件,并导致了大量高压基性和泥质麻粒岩的形成,高压基性麻粒岩主要以不规则透镜体、变形岩墙群或岩脉群的形式赋存于闪长质-TTG-花岗质片麻岩之中,并集中分布在安丘-平度-莱西-莱阳-栖霞一带,大致沿北东-南西向断续带状分布,构成了一条长约300km的古元古代高压麻粒岩相变质带。(3)本区古元古代高压麻粒岩以记录近等温减压(ITD)及随后近等压降温(IBC)的顺时针P-T-t轨迹为特征,指示本区变质杂岩在古元古代晚期曾强烈地卷入了与俯冲-拼贴-碰撞造山有关的构造过程,并可能经历了如下复杂的构造演化:(I)在古元古代晚期2000~1950Ma,随着有限大洋地壳的持续俯冲作用,本区各类变质岩的原岩开始经历一次构造增厚事件,并导致了它们的原岩经历了早期绿片岩相-角闪岩相进变质作用;(II)1950~1870Ma,大洋地壳俯冲作用结束,本区开始发生弧-陆拼贴和陆-陆碰撞作用,大陆地壳持续缩短和加厚,在加厚下地壳或岛弧根部带约50km的深度,发生了区域性高压麻粒岩相变质作用,并导致了本区变基性岩和变泥质岩分别形成了石榴石+单斜辉石+斜长石±角闪石±石英±铁-钛氧化物和石榴石+蓝晶石+钾长石+斜长石+黑云母+石英+铁-钛氧化物+熔体的高压麻粒岩相矿物组合。(III)1870~1800Ma,在同碰撞峰期变质结束之后,本区造山作用进入了后碰撞构造折返-伸展演化阶段,先后经历了早期快速构造折返和晚期缓慢冷却降温两个构造热演化阶段。其中,在早期快速构造折返阶段,高压麻粒岩经历了峰后近等温或略微增温减压退变质作用的叠加,高压基性麻粒岩表现为沿石榴石边部形成了含斜方辉石的后成合晶。与此同时,早期快速构造折返阶段还伴随着热松弛和伸展作用,出现一系列的幔源基性岩浆活动,不仅导致了本区大量未经历高压麻粒岩相变质的变基性岩群的形成,同时也诱发了区内大规模的地壳深熔作用的发生。自温度高峰期之后,本区地壳岩石还经历了一个近等压冷却降温过程,并发生了区域性角闪岩相退变质作用,高压基性麻粒岩表现为石榴石和斜方辉石边部常出现含角闪石的退变边或后成合晶。最终,在1800Ma左右,本区含电气石花岗伟晶质岩脉的大量出现,则标志着胶北地体古元古代晚期(2000~1800Ma)俯冲-拼贴-碰撞造山作用的最终结束。     

长江中下游中生代安山质火山岩记录的新元古代大洋板片-地幔相互作用

大陆弧安山岩的形成是大洋板片向大陆边缘之下俯冲的结果,但是在具体形成机制上存在很大争议.针对这个问题,对长江中下游地区中生代安山质火山岩及其伴生的玄武质和英安质火山岩进行了系统的岩石地球化学研究,结果对大陆弧安山质火成岩的成因提出了新的机制.分析表明,这些岩石形成于早白垩世,它们不仅表现出典型的岛弧型微量元素分布特征,而且具有高度富集的Sr-Nd-Hf同位素和高的放射成因Pb以及高的氧同位素组成.通过全岩和矿物地球化学成分变化检查发现,地壳混染和岩浆混合作用对其成分的富集特征贡献有限,而其岩浆源区含有丰富的俯冲地壳衍生物质才是其成分富集的根本原因.虽然这些火山岩的喷发年龄为中生代,但是其岩浆源区形成于新元古代早期的华夏洋壳俯冲对扬子克拉通边缘之下地幔楔的交代作用.大陆弧安山岩地幔源区中含有大量俯冲洋壳沉积物部分熔融产生的含水熔体,显著区别于大洋弧玄武岩的地幔源区,其中只含有少量俯冲洋壳来源的富水溶液和含水熔体.正是这些含水熔体交代上覆地幔楔橄榄岩,形成了不同程度富集的超镁铁质-镁铁质地幔源区.在早白垩纪时期,古太平洋俯冲过程的远弧后拉张导致中国东部岩石圈发生部分熔融,其中超镁铁质地幔源区熔融形成玄武质火山岩,镁铁质地幔源区则熔融形成安山质火山岩.因此,大陆弧安山岩成因与大洋弧玄武岩一样,可分为源区形成和源区熔融两个阶段,其中第一阶段对应于俯冲带壳幔相互作用.      

山西古元古代关帝山花岗岩杂岩的成因:地球化学和Nd同位素证据

关帝山花岗杂岩包括惠家庄岩体、市庄岩体和横坚岩体等诸多不同规模的花岗岩体,它们形成于1906Ma到1848Ma,主要由早期的片麻状花岗闪长岩、二长花岗岩,晚期的块状浅色二长花岗岩组成。地球化学和Nd同位素特征证明它们形成于复杂的砂页岩和粘土岩等表壳岩的部分熔融,部分熔融的残留相主要为石榴子石、辉石、角闪石、斜长石和一些副矿物,岩浆演化经历了云母、长石等矿物的结晶分异。这些花岗岩的源区物质与大陆边缘弧有亲缘关系,岩浆形成与演化发生在同碰撞到造山后的构造背景,可能与华北克拉通中部构造带东部陆块和西部陆块拼合的地质过程有关。山西古元古代关帝山花岗岩杂岩的成因:地球化学和Nd同位素证据@刘超辉$北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院!100871 @刘树文$北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院!100871     

鲁西郯城蛇纹岩微量元素和锆石U-Pb年代学:对华北陆块东部岩石圈地幔改造的启示

对鲁西郯城蛇纹岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和全岩微量元素研究。结果为:蛇纹岩中44颗锆石的年龄值可以分为5组,其中岩浆锆石的年龄为古元古代—新太古代(1 815～2 518 Ma)、新元古代(711 Ma、719 Ma)、早白垩世(106～122 Ma)和晚白垩世(78～92 Ma),而变质锆石形成于晚三叠世(225～231 Ma)。郯城蛇纹岩轻重稀土元素分馏不明显,相对富集大离子亲石元素(Ba、Th、U),相对亏损高场强元素(Nb、Zr、Hf),整体上与华北陆块代表古老岩石圈地幔残留的橄榄岩类包体地球化学特征相类似。蛇纹岩的原岩为纯橄岩,是华北陆块东部古老岩石圈地幔的残留。古元古代—新太古代岩浆锆石的存在,代表拆沉的华北陆块基底物质对岩石圈地幔的改造;新元古代岩浆锆石和晚三叠世变质锆石的发育,表明蛇纹岩的原岩受到了由超高压变质作用的俯冲-断离扬子陆壳物质熔融产生的熔体改造;早白垩世和晚白垩世岩浆锆石年龄的出现,与华北陆块东部该时期发育的岩浆作用时间相一致。华北陆块东部岩石圈地幔受到多阶段、不同性质熔体的改造,改造的峰期发生在早白垩世,与华北陆块东部岩石圈发生大规模减薄的峰期时间一致。     

华北陆块早元古代基性岩墙群及其构造意义

华北陆块中部带的晋冀蒙地区早元古代未变形变质基性岩脉形成于1781~1765 Ma。东部陆块鲁西地区早元古代类似的基性岩脉形成时间约为1841 Ma。中部带基性岩脉依据其FeOt含量、(Nb/La)N和(Th/Nb)N值的差异能划分为组1、组2和组3三类。它们的元素-同位素组成变化表明,组1样品起源于再循环大陆玄武质组分参与的交代岩石圈地幔,组2样品源于交代富铁岩石圈地幔与MORB组分的混杂源区,组3样品则是受辉长质组分混染的、经俯冲改造而成的岩石圈地幔产物。相反,鲁西地区基性岩脉亏损HFSE,具MORB型钕同位素组成。上述地球化学特征支持华北陆块中部带约1780 Ma的基性岩脉与早期俯冲碰撞作用的关系密切,而东部陆块约1840 Ma基性岩脉类似于弧后盆地构造背景产物。     

从变质作用观看板块构造何时在华北克拉通开始

了解板块构造在地球上何时和怎样开始的是地球科学领域还没有解决的重要问题之一。作为板块运动的最终结果,大陆碰撞造山带是识别地球历史演化中板块构造机制起主导作用的重要标志。大陆碰撞带变质作用一般以顺时针p-T轨迹演化为特征,尤其伴有峰期变质之后的等温减压过程。这样,具有峰后等温减压过程的顺时针p-T轨迹是识别地球早期的板块构造作用的重要标志之一。作为世界上最古老的克拉通陆块之一,华北克拉通基底岩石变质作用p-T演化在过去几年已得到广泛深入的研究,使得该克拉通可能成为应用大规模变质作用p-T轨迹途径来探讨构造环境和构造演化过程的最佳场所。构造上,华北克拉通可划分为三个小的陆块(东部陆块、阴山陆块和鄂尔多斯陆块)和三个古元古代活动带(华北中部碰撞带、孔兹岩带和胶—辽—吉带)。东部陆块和阴山陆块新太古代基底岩石变质作用具有等压冷却型逆时针p-T演化轨迹特征,反映变质作用热源与大量地幔岩浆底板垫托或侵位有关。尽管理论上这样大规模的地幔岩浆可形成在大陆岩浆弧、地幔柱或大陆裂谷环境,只有地幔柱模式才能合理地解释东部陆块和阴山陆块新太古代基底岩石时空分布、岩石组合和构造特征。这样,地幔柱可能是主导东部陆块和阴山陆块新太古代地壳形成和演化的主要构造机制,而板块构造在晚太古宙并不是其主要的构造机制。古元古代孔兹岩带和华北中部碰撞带基底岩石变质作用均具有等温减压型顺时针p-T演化特征,反映两造山带都经历地壳加厚和随后的隆升剥蚀构造过程。这样的构造过程是板块构造体制下的碰撞造山带的典型标志。古元古代胶—辽—吉带可进一步划分为南部带和北部带,其中南部带基底岩石具有逆时针p-T演化特征,而北部带基地岩石具有顺时针p-T演化特征,也反映板块构造机制下的产物。现代规模的板块构造在华北克拉通上的启动时间可以由三个活动带中最老的与板块俯冲有关的新生地壳形成时间来大致标定。目前,华北克拉通内部三个活动带中可识别出来的最老的与板块俯冲有关的新生地壳是华北中部碰撞带2·56Ga五台花岗岩,它们的形成可能大致标志着现代样式的板块构造在华北克拉通大规模作用的开始。     

北京西山侏罗纪南大岭组玄武岩的继承锆石年代学及其含义

文中报道了北京西山侏罗纪南大岭组玄武岩的锆石结晶年龄。115个已分析的南大岭组玄武岩中的锆石绝大部分是继承的。它们的年龄峰值集中在~190Ma,~310Ma,~430Ma和~520Ma。此外,还有~171Ma,~830Ma和~1840Ma的年龄组,个别太古宙末和元古宙初期的继承锆石也可观察到。我们认为(174±8)Ma年龄组的锆石有可能是南大岭组玄武岩喷溢期结晶的锆石。古元古代和太古宙的继承锆石很可能来自中下地壳基底的岩石。~830Ma的锆石颗粒的来源有待今后资料进一步积累说明,不排除华北克拉通岩石圈也曾经历过此事件。190Ma的锆石组与区域早侏罗世陆内的构造-岩浆作用有关。~310Ma的锆石组形成于晚古生代古亚洲洋洋壳向华北克拉通的俯冲。而~430Ma和~520Ma的锆石组可能于古大陆拼合的全球事件引发的邻近陆块岩石圈深部的热扰动中生成。这些继承锆石的年龄表明:华北克拉通岩石圈至少在古生代就经历了幕式的改造。因此,其演化很可能是长期的、幕式的和渐进的。我们的观测不排斥早白垩世至早期新生代期间华北克拉通岩石圈可能经历的剧变,但是似乎不支持全球岩石圈在深部对超大陆裂解产生响应的观点。     

西昆仑西段晚古生代—中生代花岗质岩浆作用及构造演化过程

本文通过对西昆仑西段地区晚古生代—中生代花岗岩的岩石类型、形成时代和岩石地球化学资料的综合分析,探讨花岗质岩浆活动期次、岩石成因,结合区域资料,探讨构造-岩浆演化特征和碰撞造山过程。将该地区晚古生代—中生代构造-岩浆演化分为7个阶段:(1)388~324 Ma(特提斯Ⅰ、Ⅱ支洋向北俯冲消减阶段),具富钠贫钾特征的低温TTG岩石组合,形成于陆缘弧环境;(2)339~291 Ma(奥依塔格弧后盆地演化阶段),由于南部特提斯Ⅰ支洋持续往北俯冲,导致西昆仑北缘发生弧后扩展而形成弧后盆地,形成拉斑质具强烈富钠贫钾特征的低温大洋花岗岩;(3)258~241 Ma(特提斯Ⅰ支洋闭合、碰撞造山阶段),岩石中发育石榴子石和白云母,普遍具片麻状构造,属于S型花岗岩,陆壳部分熔融的产物;(4)234~210 Ma(特提斯Ⅰ后碰撞伸展阶段):岩体规模较大,为I型→A型花岗岩,伴随着地幔岩浆底侵和强烈的壳幔岩浆混合作用;(5)198~150 Ma(特提斯Ⅱ支洋向南俯冲消减阶段):类似TTG的岩石组合,形成于与洋壳俯冲有关的岩浆弧环境;(6)148~118 Ma(特提斯Ⅱ支洋闭合、碰撞造山阶段):弱片麻状二云二长花岗岩,属C型埃达克岩,为陆-陆碰撞过程中陆壳加厚发生部分熔融的产物;(7)111~75 Ma(特提斯Ⅱ后碰撞伸展阶段):发育规模较大,钾玄质系列,是古老地壳部分熔融的产物。根据各阶段花岗质岩浆活动特征和构造演化过程,初步提出了西昆仑西段晚古生代—中生代大地构造演化模式图。     

白云鄂博洋板块地质与成矿作用初探

提出全球规模最大的白云鄂博稀土矿受亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲的洋板块地质演化控制.探讨了白云鄂博地区亚洲洋洋板块地质构造发育过程、亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲过程中相继发育的新元古代,早、晚古生代俯冲增生杂岩带的地质构造特征.探讨了白云鄂博稀土矿成因,认为稀土矿成矿碳酸岩岩浆产在华北克拉通北缘的所谓特殊的远端弧后构造环境（far backarc settings）,也有人称为远离弧后背景或者变形的大陆边缘环境（deformed continental margins）,不在大洋俯冲过程中发育的岩浆弧环境中.相对于大陆边缘弧,远端弧后构造环境位于向克拉通或向弧后更远的位置,它是控制白云鄂博深部成矿物质向浅部地表运移聚集成大型矿床、矿集区的关键储运空间.远端弧后构造环境远离大洋汇聚带或俯冲带向大陆或向弧后位置的克拉通边缘上,即在华北克拉通北缘岩石圈与亚洲洋造山带的岩石圈分界上的伸展构造中,受大规模岩石圈不连续系统或深切岩石圈的断裂带系统控制.成矿碳酸岩岩浆可能来自携带大量铁与REE的亚洲洋洋壳沉积物,于晚元古-早古生代向华北克拉通俯冲消减到华北克拉通陆下岩石圈地幔SCLM深循环过程中,在深切华北克拉通边缘的岩石圈的不连续构造系统中出溶形成岩浆碳酸岩及其携带的REE矿床.      

内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘变形花岗质岩石的时代、成因及其地质意义——锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

对内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘前人划为前寒武纪岩石的糜棱状花岗质岩石中锆石进行了U-Pb年龄测定和Hf同位素测试,结果显示其时代为晚古生代至中生代。楼子店扎兰营子片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为253.6±1.2Ma,锆石εHf(t)值为-8.6～-14.6,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.8～2.2Ga;朝阳沟糜棱岩化片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为150.43±0.79Ma,锆石εHf(t)值为-5.6～-14.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.6～2.1Ga;莫里海沟片麻状闪长岩的锆石206Pb/238U年龄为127.6±3.1Ma,锆石εHf(t)值为-5.1～-13.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.5～2.1Ga。不同岩性、不同形成年龄的3个样品的εHf(t)值主要为负值,说明这些岩石主要来自地壳岩石的部分熔融。2.2～1.5Ga的锆石Hf同位素两阶段模式年龄表明它们可能主要来源于华北克拉通下地壳物质的部分熔融。结合该区已经获得的锆石U-Pb年龄,将该区古生代至中生代花岗质岩浆作用划分为4个时期:早石炭世(327Ma)、二叠纪(285～252Ma)、中三叠世—早侏罗世(241～184Ma)、中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)。早石炭世喇嘛洞混合花岗岩的产出对应于古亚洲洋古生代向南俯冲于华北板块的时期,二叠纪花岗岩是古亚洲洋最后闭合、蒙古弧与华北陆块北缘拼合与伸展有关的岩浆活动的产物,大面积的中三叠世—早侏罗世的花岗岩是西伯利亚与华北陆块碰撞后地壳伸展的记录,中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)岩浆活动则发育在伸展构造背景中,与岩石圈减薄存在密切的成因联系。这些新年龄资料将为华北陆块北缘古生代—中生代的地质构造演化提供重要的年代学制约。