华北克拉通,扬子克拉通与秦岭造山带古地幔组成…

经研究，华北克拉通古地幔以含石榴石的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩及纯橄榄岩为主，地我代作用强烈，岩石富集不相容元素，明显高于南非及西澳克拉通者，扬子克拉通古地幔主元素亏损程度差，并代作用较弱。岩石为榴石／尖晶石二辉橄榄岩，秦岭造山带壳、幔交界带的岩石类型复杂，包括蛇纹石化尖晶石二辉橄榄石（蛇纹岩）、石榴石辉石岩、榴闪岩、变辉长岩及变玄武岩等，蛇纹岩受强的塑性流变，剪切有结构发育，与克拉通相比，地幔交代作     

地幔交代作用：研究进展、问题及对策

有关地幔交代作用的研究始于７０年代早期。近２０年来研究工作的贡献是使人们对与地幔演化和不均一性有关的地幔交代作用特征和交代作用机制有了更多的了解。地幔交代作用很复杂，它取决于交代作用发生的时间、构造环境、交代介质的种类以及与不同深度地幔内各种地质事件有关的流体的组成。进一步深入开展有关交代作用成因、机制及其与各种地质事件关系的研究，对于深入认识岩石圈地幔的演化和不均一特征具有十分重要的意义。对不同构造环境中的不同包体类型进行深入研究，为地幔交代作用提供广泛约束。将传统的地质学、岩石学的研究与地球化学、地球物理学以及现代测试技术相结合，很可能为解决交代作用成因、机制及交代作用与岩浆作用之间的时间先后问题，交代作用与地质事件的关系问题提供有效的方法和途径。     

地壳流体与地幔流体间的关系

通过铀、金矿床及地幔岩捕虏体研究，初步得出以下认识：（１）在热液作用中岩浆分异热液是不存在的；（２）碱交代作用是整个地幔交代作用和地壳交代作用的基本运作机制，现已构成有几十条具体规律的理论系统；碱交代岩是地幔流体转变为热液的化石记录；（３）拆离断层构造体系是地幔流体上升到地壳后的活动通道；（４）磷（Ｐ）是地幔流体的特征性示踪成分；（５）大洋缺氧事件、生物种属灭绝、厄尔尼诺等有共同的地幔流体致因；（６）天然气－油－盐－金属成矿是统一的热液成矿作用。软流体是今后区域成矿预测的重要新依据。软流体的顶部发育有次级、再次级的局部上凸部，这是矿带、矿田群的重要成矿控制因素和找矿新标志。     

华北克拉通北缘早白垩世金成矿与地幔物质的贡献

华北克拉通北缘是我国重要的金成矿带,早白垩世金矿床主要分布在成矿带的中-东段赤峰-朝阳矿集区、五龙-猫岭矿集区、夹皮沟矿集区、老岭矿集区及附近区域。本文综述了华北北缘早白垩世金矿床的地质及同位素地球化学特征,讨论了早白垩世地幔组分参与金成矿的证据和过程。研究表明,华北北缘早白垩世金矿床与矿区内中-基性岩脉具有密切的时空关系;金矿脉中石英流体包裹体氢-氧同位素、碳酸盐矿物碳同位素及含金黄铁矿氦-氩同位素组成揭示成矿流体以岩浆水为主,具有壳-幔混合来源的特征;硫-铅-锶-钕同位素组成显示成矿物质具有显著的上地幔贡献。个别金矿床原位硫同位素组成反映成矿流体经历了强烈的水-岩反应,从围岩中萃取了部分硫等成矿组分。总体上,华北北缘早白垩世金矿具有基本一致的地质和地球化学特征,反映了幔源岩浆对金矿床的成矿流体及成矿物质具有重要贡献,其金成矿过程与早白垩世（140~120Ma）华北克拉通破坏及相关的壳幔相互作用有关。

     

华北克拉通的组成及其变质演化

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。     

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用：含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区（河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁）新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和Sr-Nd同位素研究.通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富Al2O3、CaO、NaO、K2O、TiO2,但相对贫镁;其单斜辉石的LREE更为富集,但Sr、Nd同位素组成则相对亏损.这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石Mg#的降低和同位素组成的相对亏损.捕虏体的Rb-Sr等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈.同时说明华北新生代岩石圈地幔普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于“大洋型”岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔.     

华北东部大陆地幔橄榄岩组成、年龄与岩石圈减薄

对比分析了华北东部地块陆下岩石圈地幔橄榄石Mg#值和单斜辉石的REE配分形式。报道了汉诺坝和鹤壁橄榄岩中不同产状硫化物的激光MC-ICPMS原位Re-Os年龄和信阳橄榄岩中锆石的U-Pb年龄和信阳橄榄岩锆石的U-Pb年龄。在这些资料基础上,进一步讨论了华北东部岩石圈中、新生代时的减薄机制。原位分析在揭示岩石圈深部过程的细节上,有比全岩分析更大的优越性,并揭示出了在华北深部有中元古代(14亿年)和新元古代(7～8亿年)热活动的记录。岩石圈拆沉作用不能很好地解释古老难熔地幔、过渡型地幔和新生饱满地幔并存的事实;同时,单纯的熔体-橄榄岩相互作用也难以解释中、新生代岩石圈的减薄过程和新生地幔单斜辉石中出现强烈LREE亏损现象,即历史复杂的克拉通岩石圈向历史明显简单的“大洋型”地幔的转换。因此,华北东部岩石圈减薄包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂过程。这些过程可能包括:(1)早中生代时,扬子地块向北俯冲碰撞所引起华北岩石圈的熔/流体交代富集作用、地幔伸展和受扰动软流圈物质上涌并侵蚀被改造了的岩石圈;(2)晚中生代—古近纪,因太平洋俯冲的热扰动致使软流圈物质进一步的强烈侵蚀作用引起岩石圈的巨大减薄;(3)晚第三纪以来的软流圈热沉降作用所带来的小幅度岩石圈增厚过程。岩石圈先大幅减薄、后小幅增厚实现了最终的地幔置换和岩石圈整体的减薄过程。喷发时代为100Ma的阜新玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部部分地区在此之前曾有过地幔置换作用。     

华北克拉通破坏的物理、化学过程:地幔橄榄岩证据

本文对比了华北东部不同时代、不同位置捕虏体/地质体橄榄岩的地幔属性,讨论了华北克拉通破坏的物理、化学过程。结果表明,拆沉作用不能很好地解释古老难熔、过渡型和新生饱满地幔并存的事实;单纯的熔体-橄榄岩相互作用也不易解释中、新生代岩石圈巨大减薄和新生饱满地幔Cpx中LREE亏损现象,即具复杂演化历史的克拉通地幔向演化历史简单的"大洋型"岩石圈的转换。华北东部克拉通破坏作用包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂的物理、化学过程。岩石圈先大幅减薄、后小幅增厚实现了最终的地幔置换和岩石圈整体减薄过程。喷发时代为100 Ma的阜新玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部部分地区在此之前有过地幔置换作用。     

安徽女山橄榄岩包体的氧同位素比值和微量元素组成：地幔交代作用

1本文的研究对象是9个来自安徽女山新生代玄武岩的橄榄岩包体,利用激光氟化技术系统分析了橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的氧同位素比值;利用LA-ICPMS技术分析了单斜辉石的微量元素组成,结果显示,女山橄榄岩存在辉石与橄榄石之间的氧同位素不平衡分馏现象,其中△Cpx-O1^18O（=δ^18OCpx-δ^18OO1））出现低至-0．5‰的负值;合角闪石包体中的单斜辉石明显富集大离子亲石元素（LILE,如Sr、Th、LREE）和亏损高场强元素（HFSE,如Nb、Zr、Ti）,氧同位素的数据表明,女山上地幔曾经经历过俯冲洋壳流体参与的交代作用,根据单斜辉石和橄榄石之间氧同位素分馏值△Cpx-O1^18O与包体形成深度之间的负相关性,提出了一个“上升＋缓冲”的流体交代模型,虽然微量元素特征也表明女山上地慢受到过地壳流体的影响,但是氧同位素的不平衡分馏和LILE的富集／HFSE的亏损并不是同步的,对这种现象的可能解释是：引起氧同位素不平衡分馏的交代作用和造成女山单斜辉石微量元素特征的交代作用不是同一期的,即女山上地幔曾经发生过至少2次交代事件.     

华北和扬子克拉通的成矿指纹:与冈瓦纳大陆克拉通的对比

<正>不同的大地构造域在成矿作用方面的差异表现为各大地构造域内部所产出金属矿床种类的不同(de Wit and Thiart,2005)。成矿省反映了地壳的区域地球化学不均一性,其证据表现为各个成矿省所具有的独特"成矿指纹"。根据成矿元素的地球化学亲和性,将其分归类为6组(即:Au、Cr-Ni-PGE-Ti、Cu-Pb-Zn-Ba、Sn-Sb、W、U-Th-REE)进行统计分析。大陆地壳各构造域的"成矿指纹"可以通过上     

扬子崆岭新太古代壳-幔地球化学特征及其与华北克拉通-大别造山带的对比

认识华北与扬子克拉通太古宙时期是否属同一岩石圈块体以及大别造山带的归属对研究中国大陆早期演化历史具有重要地质意义．对新太古代斜长角闪岩和ＴＴＧ片麻岩组合样品系统的元素和同位素地球化学研究结果表明,新太古代扬子崆岭与华北陆块存在岩石圈地幔性质上的明显差异,其ＴＴＧ片麻岩的岩浆形成环境与条件也区别显著．湖北大别杂岩在一系列地球化学特征上表现出与扬子崆岭不同的特殊性,而与扬子北缘后河杂岩地球化学特征相似．崆岭斜长角闪岩、ＴＴＧ片麻岩和华北ＴＴＧ片麻岩的Ｕ,Ｔｈ元素组成特征符合其Ｐｂ同位素填图成果,但华北斜长角闪岩Ｕ,Ｔｈ元素组成特点与其Ｐｂ同位素填图成果不一致     

秦岭显生宙地幔组成及其演化

通过对秦岭造山带及扬子克拉通北缘显生宙时期 3个含地幔捕虏体的煌斑岩、钾镁煌斑岩、碱性玄武岩以及 11个不含捕虏体的辉石岩、辉长岩、玄武岩出露点的岩石地球化学对比研究 ,揭示出研究区地幔演化经历了自古生代的OIB亏损地幔到中生代的高度富集地幔再到中生代末期 -新生代的OIB MORB的亏损地幔的两次明显变更。制约这种变更的主要因素是熔融岩浆时源区发生的层圈相互作用类型。鉴于大陆岩石圈软流层体系的特征 ,有必要划分出岩石圈 /软流层相互作用带(过渡带 ) ,它是大陆岩浆作用的重要源区。     

北秦岭前寒武纪地壳组成及其构造演化

北秦岭主要发育元古宙构造岩石地层单位,包括古元古代秦岭岩群、中元古代峡河岩群、宽坪岩群和武关岩群、中元古代晚期松树为蛇绿岩构造岩片、新元古代丹凤岩群和二郎坪岩群的下部地层单位以及晋宁期强烈的构造岩浆活动。北秦岭广泛存在晋宁期的强烈构造-岩浆-变质地质事件,且是新元古代主体形成的古老造山带。晋宁期的强烈地质事件可能代表了华北地块、北秦岭微地块、中秦岭地块与扬子地块之间的俯冲碰撞拼合。震旦纪之后又逐渐开始发生大陆裂解,进入显生宙构造演化阶段。新元古代晋宁期（1000～800Ma）发生的主要地质事件和俯冲-碰撞拼合与国外一些地质学家提出的新元古代时期Rodinia超大陆的形成不谋而合。     

华北板块北缘中元古代造山带的确立及其构造演化

华北板块北缘发育一条中元古代晚期大陆边缘碰撞造山带 ,它由内蒙西部狼山起向东延伸到辽西和吉林东部一带 ,全长 2 0 0 0余km。造山带内部发育了不同类型变质的沉积岩、火山沉积岩 ,以及各种类型深成侵入岩。在 1.0Ga左右 ,由西伯利亚板块和华北板块对接碰撞 ,形成了巨大陆缘碰撞造山带。这次构造事件是Rodinia超大陆拼合事件的一部分 ,表明了在Rodinia超大陆时期华北板块和西伯利亚板块是连在一起的。     

博格达山白杨河地区中基性岩墙地球化学特征及其地质意义

白杨河地区中基性岩墙地球化学研究显示,该岩墙属于亚碱性系列,为岩浆高度演化的产物,轻稀土元素适度富集,轻重稀土分异中等,Nb、Ta强烈亏损,Ti、Zr和Hf适度亏损,不相容元素(K、Rb、Ba、Sr、LREE)与Pb富集,说明该岩墙源自与俯冲作用有关的交代地幔,且在侵位过程中受到地壳物质的混染。该岩墙侵位时期可能为270~250Ma左右,为造山期后伸展环境下的产物,是中亚造山带后碰撞阶段陆壳垂向生长的重要标志。     

秦岭造山带中秦岭群内初始北北东向构造方位及其地质意义

通过对秦岭造山带中古元古代结晶基底岩群之一-秦岭群详细的构造研究,识别出了秦岭群中存在的初始的NNE向构造方位,这一构造方位与中晚元古代以来秦岭造山带NWW向主导性构造方位大相径庭.结合区域地质背景分析,讨论了这一NNE向构造方位的地质意义.提出了古元古代华北克拉通与扬子克拉通可能为一个统一的克拉通,暂称之为古中国克拉通,并且这一克拉通内的主导性构造线方位是NNE向.中元古代初,这一克拉通沿NWW向破裂,才开始了秦岭造山带长期复杂的构造演化历史.     

西秦岭造山带泥盆纪沉积地质学和动力沉积学:西秦岭北带泥盆纪前陆盆地的沉积特征及盆地格局

秦岭造山带是横亘于华北、扬子两板块之间的巨型造山带,在中国古大陆地壳形成演化中占有十分重要的地位。作为连接造山带加里东一海西、印支阶段重要一环的泥盆系对恢复造山带沉积和构造演化意义重大。本文仅从西秦岭北带泥盆系地层和沉积学入手,探讨该区早海西期的盆地格局和构造特征。西秦岭北带泥盆系包括舒家坝群和大草滩群(包括红相和绿相两种类型),前者以临滨-陆棚-半深海背景沉积和风暴流、重力流事件沉积为特色;后者以辫状河和网状河(红相)和湖泊-水下冲积扇和深湖重力流(绿相)沉积为特征。沉积特征和充填序列都反映其形成于压性的前陆盆地背景下。该前陆盆地是由于北秦岭造山带的向南仰冲,在中秦岭微板块北缘形成的。     

东秦岭北缘煤的变质作用与板块构造的关系

以河南省东秦岭造山带北缘山西组二１煤层的煤岩、煤质、煤有机地球化学和“晶核”结构的综合研究为前提，结合板块构造和地球物理场的研究分析，认为该区二１煤的变质热源主要与长期复杂的板块俯冲、Ａ型碰撞所引起的地壳结构调整而使前陆盆地区岩石圈结构变化，大地热流急增的结果有关。二１煤的变质主要经历了早期（印支期前）的区域深成变质（达肥－气煤）和后期（印支－燕山期）的典型异常热变质作用（达无烟煤－高阶无烟煤）。     

一条早前寒武纪的陆-陆碰撞造山带——华北克拉通北缘中西部麻粒岩相带

详细的野外调查、原岩建造、变质作用、变形作用以及同位素年代学研究表明,华北克拉通北缘中西部麻粒岩相带是我国迄今能识别的最老的陆-陆碰撞造山带的根带,可与世界上著名的南非Limpopo碰撞造山带对比。     

华北地块南部巨型陆内俯冲带与秦岭造山带岩石圈现今三维结构

豫西横穿秦岭造山带的反射地震为主的综合地球物理探测，发现秦岭现今北界存在华北地块南部自北向南向秦岭的巨型陆内俯冲带，深达Ｍｏｈｏ面以下，与之相伴而生，在中上地壳发育自南向北的逆冲推构造带，千公里东西向延伸，主要发生于晚白垩世１００Ｍａ±，成为秦岭与华北地区块间中新生代重要陆内构造，它是秦岭造山带岩石圈现今三维结构的基本要素和组成部分，秦岭造山带岩石圈现今结构具有流变学分层的“立交桥”三维结构框架模型。显然它们具有统一的动力学背景，是秦岭造山带现今处于印度－青藏、太平洋和欧亚板块的西伯利亚地块等三大构造动力学体系复合部位，导致其从深部地幔动力学的最新调整到上部地壳响应所发生的壳幔等圈层相互作用的综合产物，可能是大陆长期保存、演化的主要途径与形式之一，具有重要的大陆动力学意义，对中国大陆构造、灾害、环境研究也具重要意义。