中国东南极地质考察20年进展与展望

在1998—2017年期间,我国组织了14次东南极地质考察,将考察的范围从中山站所在的拉斯曼丘陵向外扩展了约400 km,主要包括格罗夫山、埃默里冰架东缘-西南普里兹湾、北查尔斯王子山、布朗山、赖于尔群岛和西福尔丘陵等露岩区。通过大、中比例尺的地质编图和多学科综合研究,取得如下重要进展:(1)确定格罗夫山冰下高地为泛非期(~570—500 Ma)单相变质地体,发现镁铁质和泥质高压麻粒岩并刻画了泛非期造山的精细过程,为普里兹造山带的碰撞造山成因以及冈瓦纳超大陆的多陆块汇聚模型提供了岩石学支撑;(2)论证在印度克拉通与东南极陆块之间存在一个延长2 000 km的中元古代长寿命大陆岛弧,岛弧岩浆作用从~1 500 Ma一直持续到~1 000 Ma,提出雷纳造山带格林维尔期(~1 000—900 Ma)的构造演化可能经历了从弧陆碰撞到陆陆碰撞的过程;(3)在赖于尔群岛超高温变泥质岩中识别出早期蓝晶石的残留,确定了超高温变质作用顺时针演化的精细P-T轨迹;(4)在西福尔丘陵西南部基性岩墙群中发现了格林维尔期(~960—940 Ma)不均匀麻粒岩化,变质条件达820—870℃、0.84—0.97 GPa,认为西福尔陆块也卷入到印度克拉通与东南极陆块的碰撞造山过程;(5)在西福尔丘陵东南部浅变质冰川漂砾和松散砂中获得~3.5—3.3 Ga的古老锆石U-Pb年龄,推测在西福尔丘陵东南方向存在一个从前未知的古太古代冰下陆块。建议今后在东南极面向印度洋构造域的地质考察要进一步扩展到南查尔斯王子山、内皮尔杂岩和登曼冰川,研究工作的重点仍聚焦在南极大陆如何响应地质历史时期里超级大陆的聚散过程这一关键科学问题上,并可在以下几个方面展开:(1)太古宙古老地壳及陆核的识别与全球对比;(2)格林维尔期造山记录与罗迪尼亚超大陆汇聚;(3)泛非期造山记录与冈瓦纳超大陆汇聚;(4)显生宙冈瓦纳超大陆裂解及陆块分离。通过这些考察和研究工作,可以促使我国对南极地质科学的研究达到国际先进水平。     

东南极新元古代晚期–早古生代(泛非期)花岗岩类的对比研究

东南极内部发育毛德和普里兹两条新元古代晚期-早古生代(泛非期)造山带,这两条造山带中均发育大量同-后构造花岗岩类。本文系统总结了以往东南极泛非期花岗岩类的岩石学、地球化学和年代学方面的研究成果,对不同地区岩体的岩石类型、岩浆源区及形成的构造环境进行了对比研究。结果表明：除南龙达讷山为I型花岗岩外,大部分花岗岩类表现出与碰撞造山作用相关的A型(或S型)花岗岩的特征。泛非期岩浆作用与区域高级变质作用的时代吻合(600-500 Ma)。两条造山带中泛非期岩浆作用与碰撞后岩石圈减薄、岩浆底侵以及上地壳的伸展垮塌相联系,均具有碰撞造山带的构造演化特点。所以,冈瓦纳超大陆的形成很可能是通过西冈瓦纳、印度－南极陆块和澳大利亚－南极陆块等三个陆块沿着两条造山带(毛德造山带和普里兹造山带)近于同期发生拼合碰撞的结果。     

东南极新元古代晚期-早古生代(泛非期)花岗岩类研究综述

东南极内部发育毛德和普里兹两条新元古代晚期-早古生代(泛非期)造山带,这两条造山带中均发育大量同-后构造花岗岩类。本文系统总结了以往东南极泛非期花岗岩类的岩石学、地球化学和年代学方面的研究成果,对不同地区岩体的岩石类型、岩浆源区及形成的构造环境进行了对比研究。结果表明:除南龙达讷山为I型花岗岩外,大部分花岗岩类表现出与碰撞造山作用相关的A型(或S型)花岗岩的特征。泛非期岩浆作用与区域高级变质作用的时代吻合(600—500Ma)。两条造山带中泛非期岩浆作用与碰撞后岩石圈减薄、岩浆底侵以及上地壳的伸展垮塌相联系,均具有碰撞造山带的构造演化特点。所以,冈瓦纳超大陆的形成很可能是通过西冈瓦纳、印度-南极陆块和澳大利亚-南极陆块等3个陆块沿着两条造山带(毛德造山带和普里兹造山带)近于同期发生拼合碰撞的结果。     

东南极格罗夫山：普里兹造山带中一个典型的泛非期变质地体

提要：距我国中山站以南约400 km的格罗夫山是普里兹造山带向南极内陆的延伸部分,其基底地体由约在920?910 Ma期间侵入的镁铁质－长英质火成岩和少量中元古代的沉积岩构成,这些岩石仅在泛非期（约570?500 Ma）经历了单相变质－构造旋回,因此是一个典型的泛非期变质地体。泛非期高峰变质作用并不象前人所认为的那样仅为中低压麻粒岩相,而是高达770?840?C、1.18?1.40 GPa,并在随后经历了近等温减压（约0.6 GPa）的P-T演化过程。大规模的A型紫苏花岗岩和花岗岩在同造山－后造山阶段侵位,并造成了麻粒岩地体近等压降温的P-T轨迹。这些花岗质岩石是由长期富集地幔的底侵物质（碱性玄武质岩石）经部分溶融而形成的。结合相邻地质体的研究资料,我们认为普里兹造山带可能发育在太古宙－格林维尔期基底地体之上,这些基底地体可能与新元古代（？）盖层卷入到了统一的泛非期造山作用过程。在泛非期造山作用过程中,地壳曾被增厚约达40?50 km,而后又经历了厚约20 km的地壳伸展垮塌和剥蚀。所以,普里兹造山带应代表东冈瓦纳陆块内部由板块缝合作用所形成的一条泛非期碰撞造山带。     

陕西省汉阴县双河口金矿地质特征及找矿远景分析

陕西省汉阴县双河口金矿位于秦岭地块南缘,属秦岭-大别山新元古代-中生代造山带,构造位置为北大巴山—西倾山早古生代裂谷带之舟曲-安康早古生代裂谷内,区域构造较为发育,本文通过对在该区工作所取得找矿成果的总结,对区域地质、化探、遥感等资料的综合分析研究,提出下一步找矿方向。     

东南极拉斯曼丘陵石榴斜长角闪岩中角闪石的~(40)Ar-~(39)Ar年龄及其地质意义

本文对东南极拉斯曼丘陵出露的石榴斜长角闪岩中的角闪石进行了４０Ａｒ－３９Ａｒ年龄测定,分别得到角闪石视年龄１５８６Ｍａ、１０１１～１０８０Ｍａ、７６１Ｍａ和５２９～５８２Ｍａ,角闪石坪年龄１０３６Ｍａ和５５４Ｍａ,角闪石Ａｒ－Ａｒ等时线年龄１０１０Ｍａ,这些同位素年龄证据,首次完整地记录了该区所经历的几乎所有构造变质热事件,为近几年国内外地质学家关于该区构造变质热事件争论的焦点问题,即晚元古代的１０００Ｍａ格林维尔事件（Ｇｒｅｎｖｉｌｉａｎ）与早古生代的５００Ｍａ泛非事件（Ｐａｎ－Ａｆｒｉｃａｎ）孰轻孰重以及前者是否存在,提供了答案。角闪石的４０Ａｒ－３９Ａｒ年龄测定结果表明,拉斯曼丘陵地区经历了复杂的多期变质演化历史,其原岩可能形成于早－中元古代,占主导地位的应该是晚元古代的１０００Ｍａ格林维尔事件,而５００Ｍａ泛非事件则是晚期较强烈的变质热事件。     

东天山古生代火山岩研究进展

天山造山带属于中亚造山带的重要组成部分,位于中亚造山带的西南部。天山造山带经历了复杂的演化过程:元古宙古老的天山结晶轴的形成;古生代大陆裂解和拼合;中生代天山夷平;新生代断块隆起。其中的古生代天山的演化最为复杂,古生代期间是多岛洋的环境,经历了复杂的俯冲碰撞造山过程,是研究天山造山带演化过程中的重要阶段,是研究天山复杂壳幔相互作用的天然试验场,也是重要的成矿阶段。古生代火山岩在东天山地区广泛分布,对研究天山古生代构造演化有重要的地质意义。     

商洛市杨岭——红铜沟铅锌矿地质特征及成因探讨

矿区隶属华北板块的北秦岭新元古代—早古生代造山带之宽坪中元古代裂谷,地层主要出露有元古界地层及中生代三叠系、白垩系地层。区内断裂构造发育,岩浆活动强烈,目前已在区内圈定矿体6条。通过研究,初步分析了该矿床的成因,认为该矿矿床类型为斑岩外接触带型铅锌矿床,进而总结了该矿的找矿标志。     

东南极地质年代学研究的新进展

东南极前寒武纪地质是世界已知最老的克拉通之一。其基岩出露的大部分地区经受了麻粒岩相变质作用,但最初获得的K-Ar年龄却显得年轻,时代为元古代末至早古生代。七十年代至八十年代中期,各国地质学家相继获得一批Rb-Sr全岩等时年龄,锆石常规U-Pb年龄及Sm-Nd年龄。发现了恩德比地Sones山早太古代的地质记录。并明确划分出恩德比地、南查尔斯王子山、西福尔丘陵三个太古代古陆核。     

新元古代—寒武纪硫同位素异常事件(Yudomski事件)的起源与结束

新元古代晚期—寒武纪早期是地球历史演化的关键时期,整个生物圈、大气圈和水圈在此期间都发生了巨大的变化,海水成分在其间也发生了明显的变化。而石盐流体包裹体恰恰记录了该时段海水主要离子成分的转变:海水成分从新元古代晚期的“文石海”,快速转化为寒武纪的“方解石海”;同时海水中的碳、锶、硫同位素都发生了剧烈的改变,其中海水硫酸根的硫同位素从新元古代冰期前的20‰左右,迅速升高到新元古代冰期后的35‰左右,甚至可以到45‰,海相蒸发岩沉积中的硫酸盐沉积(主要是石膏、硬石膏)则直接记录了当时海水中硫酸根的硫同位素变化。现有研究表明,新元古代晚期——寒武纪时期的海相蒸发岩沉积记录了当时海洋中存在着地质历史时期最大的硫同位素异常,即“Yudomski事件”。塔里木盆地的寒武纪早期、中期蒸发岩记录了“Yudomski事件”的硫同位素异常高值(35‰左右,甚至更高),表明这一起源于新元古代晚期的同位素异常事件持续到了寒武纪的早期和中期;塔里木盆地奥陶纪早期的蒸发岩、鄂尔多斯盆地奥陶纪中期蒸发岩和美国Williston盆地奥陶纪晚期地层的蒸发岩的硫同位素数据相似,都在+25‰左右则记录了较低的海洋硫同位素值,表明起源于新元古代冰期之后的“Yudomski事件”的硫同位素异常,持续到了寒武纪的中期,而结束于寒武纪的晚期。     

康定杂岩特征及成因浅析

康定杂岩处于西南扬子地台西缘,以斜长角闪岩、变粒岩、花岗岩、闪长岩、基性脉岩等为主。经历了新太古代至古元古代的基底形成、新元古代的岩浆活动(主体形成于860Ma～750Ma)、中生代印支-燕山期的岩浆活动以及新生代喜山期的岩浆活动四个阶段,具有结晶基底和褶皱基底双层基底特征,本文认为康定杂岩为变质-岩浆杂岩混合体,是元古宙以来持续的岩浆活动在区域变质和深熔作用以及变形后的产物。康定杂岩形成与活动大陆边缘的岛弧环境密切相关。     

内蒙古卓资县上高台银金多金属矿成矿地质特征及找矿方向探讨

上高台银多金属矿区,位于内蒙古卓资县境內,大地构造位置属于华北地台北缘、阴山断隆、大青山褶皱带东段。该区岩浆活动频繁,主要集中在中太古代、元古代及早白垩纪,中太古代为基性岩浆侵入、元古代为中酸性岩浆侵入、早白垩纪为酸性岩浆侵入;断裂构造发育,主要为燕山期的大推覆构造及元古代的韧性剪切带。该区具有良好的成矿地质条件。本文主要针对内蒙古阴山地区的地质情况,在以往地质工作的基础上,研究该区的地质特点,根据已知的化探异常和已发现的矿化点情况,分析可能的成矿地段及成矿层位。研究和了解其地质特征、矿化情况和富集规律,对今后的找矿方向具有十分重要的意义。     

内蒙古大兴安岭北部新元古代花岗岩岩石地球化学特征及其构造意义

大兴安岭北部发育有大量的新元古代花岗岩,通过开展1／25万莫尔道嘎——奇乾幅区域地质调查工作,将其划分为三个构造岩浆阶段,共7个填图单元。岩石组合及岩石地球化学特征的研究表明,早期的中基性杂岩一花岗闪长岩系列岩浆主要来源于上地幔或下地壳,是俯冲作用和壳幔相互作用的产物;中期似斑状钾长花岗岩一二长花岗岩系列岩浆来源于下地壳,是碰撞造山作用的产物;晚期正长岩主要来自于下地壳,形成于造山晚期的伸展体制。整个新元古代岩浆岩的发展演化过程客观地反映了大兴安岭北部西伯利亚板块南缘的运动学特征。     

滇东南南部老君山地区成矿地质特征

老君山矿集区处于华南褶皱系之滇东南褶皱带上,位于扬子地块、华夏地块和印支地块的交汇部位。自古元古代开始经历了漫长的构造岩浆演化,区内大规模岩浆作用主要有两期,加里东期岩浆活动形成了南捞片麻岩、团田及老城坡花岗片麻岩等岩体,为一套过铝质高钾钙碱性S型花岗岩;老君山复式花岗岩体是印支—燕山期岩浆活动的产物,年代学研究表明其年龄为86Ma~90Ma。在印支期以前,成矿作用主要表现为成矿物质的初始富集,印支晚期开始爆发大规模的成矿作用,主要有印支晚期—燕山早期和燕山中晚期两个阶段,围绕老君山岩体矿床类型和成矿元素都具有明显的分带性。     

东南极普里兹湾地区超高温变质作用

东南极普里兹湾地区主要包括西福尔丘陵、赖于尔(茹尔)群岛、拉斯曼丘陵、姐妹岛等。普里兹湾地区普遍记录高温-超高温变质作用,在赖于尔(茹尔)群岛地区发育典型超高温变质作用,最近研究表明超高温变质作用可能分布更广,如拉斯曼丘陵、姐妹岛等地区也可能有超高温变质作用的记录。普里兹湾地区超高温变质作用矿物组合多样,该地区的斜方辉石+夕线石、假蓝宝石+石英等矿物组合可以明确指示超高温变质作用,含假蓝宝石但不含石英的矿物组合、尖晶石+石英的矿物组合、含刚玉的矿物组合等也可能指示超高温变质作用,这些组合是否反映超高温条件还需根据具体矿物成分结合可靠温度计及相平衡模拟计算等方法进行精确限定。超高温变质作用的潜在热源不同,可以归为自生热和外来热;其中自生热主要有放射性生热、机械热;外来热主要是深部热源经过热对流、热传导等方式提供。超高温变质作用可能发生在不同构造背景,如洋脊俯冲、弧后盆地、造山带下地壳拆沉等。已有的研究显示普里兹湾地区记录了不同期次构造变质事件,是一个典型的多期变质叠加造山带。最近的研究表明超高温变质作用主要形成于泛非期,但具体时间、演化特征、构造背景以及热源仍存在争议,需进一步研究限定。     

东南极格罗夫山地区冰碛石碎石带中高压麻粒岩和正片麻岩的锆石年代学研究及其构造意义

东南极的格罗夫山是普里兹造山带向南极内陆的延伸部分。对格罗夫山不同碎石带中收集的高压麻粒岩和正片麻岩进行锆石U-Pb年代学研究。四个高压麻粒岩的锆石多数为变质新生锆石,仅少数保留有继承核,其年龄为2633—2502 Ma。在变质锆石中获得~570 Ma和~555—545 Ma两个阶段变质年龄,锆石微量元素特征显示为重稀土亏损,结合前人研究结果,推测这两阶段年龄分别代表了变质作用过程中的进变质和高压峰期变质年龄。两个正片麻岩的锆石普遍发育核-边结构,由一个发育振荡环带的岩浆核和均匀无环带的变质边组成。正片麻岩的原岩年龄存在差异,在样品GR14-3-4的锆石核部获得了1060±40 Ma的上交点年龄,其原岩可能来自格罗夫山东南部的冰下高地,而在样品GR14-5-4的锆石核部获得的原岩年龄为917±4 Ma,与格罗夫山基岩中的基性麻粒岩和正片麻岩的原岩年龄一致。在锆石边部获得的变质年龄较为一致,为~530 Ma,与以前在高压麻粒岩中获得的退变质年龄相当。本次研究确认了高压麻粒岩在格罗夫山地区不同碎石带中分布的广泛性,表明其可能普遍存在于格罗夫山冰下高地之中。同时也进一步证明格罗夫山冰下高地并没有受到格林维尔期构造热事件的影响,而是只经历了泛非期的单相变质构造旋回。     

内蒙古东升庙锌多金属硫铁矿床地质特征及成因探讨

通过对内蒙古东升庙多金属硫铁矿矿床地质、地球化学特征的研究,都清楚表明东升庙多金属矿床的形成,主要受沉积—构造环境(克拉通边缘裂谷系、断陷盆地)、岩相古地理(滨海一泻湖炭泥质碳酸盐岩相)和中元古代狼山—渣尔泰山同生断裂构造的控制,成矿作用以同生沉积作用为基础,成矿物质来源不是单一的。矿床的成矿作用分两期:前期为中元古代被动陆缘海底喷流沉积作用,后期为后续造山过程中岩浆热液叠加成矿作用,促使成矿物质的调整和重新组合。在东升庙矿床深部的区域狼山—渣尔泰山多金属成矿带,在层状硫化物原生矿体、多金属沉积层下部寻找根部矿体。     

湖北响水潭地区金多金属矿地质特征与成矿机理研究

研究区位于桐柏——大别山造山带中部,团麻断裂以东,桐柏——浠水断裂北缘,芦家河构造岩浆穹隆的南东侧,本区处于成矿极为有利的构造岩浆活动区。岩浆活动集中于两个时期,一期是晋宁期,主要有芦家河基性——超基性岩带、鲤鱼寨英云闪长岩体以及广泛分布的片麻状二长——钾长花岗岩等;另一期是燕山期,主要有龙井脑岩体群,岩性主要为中细粒二长花岗岩。燕山期花岗岩是区域上金及多金属矿的主要成矿物质来源。本文对研究区地层特征、岩浆岩、构造特征进行详细分析,进而对成矿物质来源、矿化富集规律、控矿地质条件、矿床成因进行研究,最后对研究区找矿标志进行深入研究,本文对研究区以后的工作具有十分重要的参考意义。     

内蒙古北山盘陀山地区地质特征及成矿条件分析

盘陀山位于北山地区东南部,大地构造位置属哈萨克斯坦板块与塔里木板块结合部之白玉山——方山口——鹰嘴红山早古生代被动陆缘带。盘陀山花岗岩体与被侵入地层单元组合表现出岩浆热穹隆构造特征,其主体在泥盆纪由大规模岩浆的侵入活动形成,二叠纪再次因广泛的侵入作用形成一系列分布于岩体中及其北部地层中的呈岩枝、岩脉产出的侵入体。两期主要的岩浆活动过程对于该区多金属成矿起到关键性作用。本文主要对盘陀山地区成矿地质条件进行分析和总结,旨在为该地区的多金属矿研究提供一定参考。     

北极区域构造对沉积盆地演化的控制作用

北极地区众多沉积盆地的演化受控于漫长地质历史过程中的复杂区域构造作用。利用环北极编图计划重力、磁力资料对现今北极基底构造格局进行识别,并将其与沉积盆地空间分布进行叠合,在综述北极主要沉积盆地演化序列事件基础上,归纳出三类对北极沉积盆地演化起主控作用的区域构造因素,包括:(1)后造山伸展垮塌;(2)地体增生前陆收缩;(3)洋盆扩张作用。此三类区域构造作用之后的构造事件对盆地的重塑力有限,使盆地性质大致得以延续。新元古代至显生宙时期,劳伦、波罗的、西伯利亚古陆相继碰撞形成了蒂曼、加里东、埃尔斯米尔、乌拉尔造山带,经历后碰撞期伸展垮塌成为巴伦支、喀拉、加拿大北极群岛等区域的大型沉积盆地的基底。现今西伯利亚东北部和北美西北部的北太平洋边缘地体新生代演化导致其北侧发育前陆收缩盆地。美亚海盆和北大西洋-欧亚海盆洋盆扩张作用控制了马更些三角洲、巴芬湾及拉普捷夫海裂谷盆地的演化。