华北地区晚中生代镁铁质岩浆作用及其地球动力学背景

华北陆块及周缘地区晚中生代镁铁质岩浆岩的元素-同位素地球化学特征显示岩石圈地幔的区域不均一性。华北内部为古老而富集的EM1型岩石圈地幔,主要岩性为弥散状金云母相橄榄岩;华北北缘的岩石圈地幔相对华北内部在化学成分上饱满,在微量元素特征上高度富集LILE、LREE和亏损Nb-Ta和U-Th,在同位素组成上相对高87Sr/86Sr(i)和εNd(t),为受到再循环古老陆壳组分改造的富集型地幔;华北陆块南缘的岩石圈地幔以高87Sr/86Sr(i)和低εNd(t)为特征,与深俯冲大陆地壳改造作用 (残留陆壳板片和熔体 -地幔反应等多种形式 )密切相关。发育在华北陆块及周缘地区的晚中生代镁铁质岩浆作用形成于岩石圈伸展 -减薄的统一动力学背景。考虑到晚中生代华北陆块受到了来自周缘陆块相互作用,如西南特提斯域构造演化、印支陆块和西伯利亚板块的侧向挤压作用和古太平洋板块迅速向北运动引起的走滑拉分作用的共同影响, 我们倾向认为这些板块边界作用引起的板内效应可能是导致华北岩石圈地幔晚中生代广泛熔融和岩石圈减薄的重要动力来源.     

中国东部中生代岩浆作用与岩石圈减薄

对中国东部新生代玄武岩及其包体的Ｓｒ Ｎｄ 同位素资料的总结表明,中国东部现今岩石圈地幔具有强烈亏损性质,现今岩石圈地幔是新生的。岩石圈减薄主要发生在中生代晚期,并与中国东部大面积、强烈的中生代岩浆活动在时间上相对应,且具有自西向东岩石圈减薄逐渐增强的趋势。分析表明,中生代期间印度洋型软流圈地幔的侵入与中国东部的岩石圈减薄密切相关。     

镁铁质-超镁铁质层状岩体基本特征及岩浆作用

镁铁质-超镁铁质层状岩体可以产于多种构造环境,岩体具有典型的层状构造和韵律结构。层状岩体形成时主要的岩浆作用有重力分异作用、双扩散对流作用、压实作用、同化混染和岩浆混合作用等,其中重力分异作用很好地解释了层状岩体垂向上岩石类型的变化和矿物组分的变化,双扩散对流作用和岩浆混合作用在韵律层理形成过程中起了很重要的作用,而压实作用对岩浆演化晚期阶段补堆晶结构的形成作用明显,同化混染作用可改变岩浆的成分,导致岩浆分异产物的组成和成分的变化。堆晶结构的不同主要依赖于粒间液体的活动性和晶粥的渗透率,补堆晶结构形成需要高渗透率,而粒间液体不活动时将有利于正堆晶结构的形成。岩石组合、岩石结构、矿物组分及其变化规律很好地记录岩浆分异过程、岩浆补给等信息,可以用来讨论层状岩体的岩石成因:温度压力条件、原生岩浆及其演化过程等。     

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与成矿作用的新进展

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与Cu、Ni、Co、PGE(铂族)、V、Ti、Cr、Fe等金属成矿作用关系密切。镁铁质—超镁铁质岩浆能否成矿主要由岩浆源区的性质、构造背景以及是否存在古老且一直活动的深大断裂等因素决定。介绍了一些世界上典型矿床的新的成矿模型及寻找与镁铁质—超镁铁质岩有关的PGE矿床的新技术与新方法。     

浙闽沿海晚中生代伸展构造的岩石学标志:东极岛镁铁质岩墙群

在浙江舟山群岛之东极岛上,出露大规模的镁铁质岩墙群,它们沿晚中生代花岗岩和火山碎屑岩的节理侵位,产状近于直立且与围岩截然接触,指示岩墙岩浆以主动方式沿构造裂隙侵入。东极岛镁铁质岩墙群的岩性主要是角闪辉绿岩,全岩Ar-Ar年龄为93.4Ma。在地球化学上,它们属弱碱性系列,SiO_2含量为46.88%～52.55%,CaO 5.40%～7.82%,Al_2O_316.30%～17.31%,TiO_2 1.53%～1.18%,(Na_2O+K_2O)4.62%～6.88%,Mg~#=34～42;具有轻稀土元素和大离子亲石元素(LILE,如Sr、K、Rb、Ba等)富集、高场强元素(HFSE,如Nb、Ta等)亏损等特点,它们的I_(Sr)为0.7084～0.7098,ε_(Nd)(t)为-3.21～-8.11,与福建沿海的镁铁质岩墙群及浙闽沿海晚中生代基性岩浆岩(辉长岩/辉绿岩和玄武岩)相似。它们由起源于受消减作用影响的岩石圈地幔部分熔融而产生并受地壳混染的玄武岩浆,在伸展构造环境中形成,是浙闽沿海晚中生代伸展构造的重要岩石学标志。     

大陆岩石圈伸展与斑岩铜矿成矿作用

华南地区自古生代以来一直属于陆内构造演化环境。华南陆内伸展型斑岩铜矿主要形成于早侏罗世、晚侏罗世和早白垩世3个时期,其中晚侏罗世成矿期与华南中生代大规模钨锡成矿作用的形成基本属于一个时期。这些斑岩型矿床的时空分布与同时期的俯冲带在时间上和空间上具有明显不协调的关系,且与俯冲有关的、后俯冲伸展背景以及陆陆碰撞有关的斑岩铜矿的线性分布特点明显不同,尤其是早白垩世斑岩铜矿的分布明显呈面状分布,与华南中生代地壳明显减薄的区域基本一致。虽然这3个时期的斑岩型铜矿在地球化学上显示出弧岩浆岩的特点,但是地质事实证明在这3个时期,华南岩石圈发生了明显的伸展作用,尽管每个时期华南不同地区岩石圈伸展的程度可能不同。因此,我们把华南这种类型的斑岩铜矿归称之为"陆内伸展型"斑岩铜矿。陆内伸展型斑岩铜矿的成矿机制可能是岩石圈伸展背景下软流圈上涌导致陆下岩石圈地幔或者下地壳被改造有关。     

江绍断裂带晚中生代镁铁质火山岩成因及其深部过程意义

本文对沿江绍断裂带的江山和浦江两地区中生代镁铁质火山岩进行了Ar-Ar年代学、岩石学和元素-同位素地球化学研究。Ar-Ar年代学结果显示,江山玄武岩的形成年龄约为99Ma,为晚白垩世喷发产物;浦江玄武岩和玄武质安山岩的喷发时间为111～112Ma,属于早白垩世。两区中生代镁铁质火山岩都为中钾钙碱性系列,根据其地球化学指标可划分为三组:第1组为江山OIB型玄武岩,在微量元素组成上无Nb-Ta亏损和Pb负异常,高ε_(Nd)(t)和低(~(87)Sr/~(86)Sr)_i比值,总体上显示出类似洋岛玄武岩的元素-同位素组成特征;第2组为高钛磷玄武岩,Nb-Ta弱负异常和明显Pb正异常,中等ε_(Nd)(t)和(~(87)Sr/~(86)Sr)_i比值;第3组为低钛磷玄武岩,强烈Nb-Ta负异常和中等Pb正异常,低ε_(Nd)(t)(-6.0～-3.7)和高(~(87)Sr/~(86)Sr)_i为特征。三组镁铁质火山岩相互之间缺乏分异演化关系,也不是同一母岩浆经历地壳混染作用的结果。对比三组镁铁质火山岩的La/Nb、Ba/Nb、Zr/Ba比值和Sr-Nd同位素模拟结果,我们认为江绍断裂带晚中生代玄武岩为软流圈-岩石圈相互作用的产物,从早期(111～112Ma)到晚期(99Ma)镁铁质岩浆地幔源区软流圈组分的比例越来越多而岩石圈成份逐渐减少的趋势。考虑到该区晚中生代的盆岭构造格局与邻区郴州-临武断裂带同时期镁铁质岩浆的产出特点,华南地区在早白垩世晚期到晚白垩世期间发生了强烈的岩石圈伸展-减薄作用。     

华南中生代变质核杂岩构造及其与岩石圈减薄机制的关系初探

变质核杂岩是岩石圈伸展减薄的典型构造形式,也是研究岩石圈减薄机制的"窗口"。在大量前人研究的基础上,对华南中生代岩石圈减薄的时间与机制和华南变质核杂岩的研究现状进行了综述。变质核杂岩是华南中生代岩石圈伸展与减薄的重要产物,它在华南地区的广泛出现为讨论岩石圈伸展与减薄作用提供了重要约束。同位素地质年代统计表明,华南地区变质核杂岩主体形成与剥露的峰期介于140~120Ma的早白垩世,它们的出现与华南大规模岩石圈减薄、岩浆活动及大规模成矿作用的时间非常吻合。本文还介绍了一些关于变质核杂岩和岩石圈减薄机制研究的最新进展,这些研究进展表明,加强对变质核杂岩等伸展构造的研究,对研究岩石圈板块演化的时间、机制、运动学,进而建立更加完善的岩石圈演化模型具有重要意义。     

东天山地区黄山东与香山镁铁质- 超镁铁质杂岩体对比

黄山东与香山镁铁质-超镁铁质杂岩体隶属于东天山北部黄山-镜儿泉镁铁质-超镁铁质岩带, 受北东东走向的黄山-镜儿泉韧性剪切带控制, 二者岩石组成差异较大, 黄山东杂岩主要由辉石橄榄岩和辉长岩组成, 主量元素化学组成属钙碱性-拉斑玄武系列, 而香山杂岩主要由辉石橄榄岩、橄榄辉石岩、角闪辉长岩、辉绿岩组成, 属拉斑玄武系列.微量元素地球化学特征显示二者相对富集大离子亲石元素(K、Sr、Ba), 高场强元素(Pb、U), 而相对亏损高场强元素(Nb、P), 适度亏损(Zr、Hf), 但其稀土配分模式不同, 黄山东杂岩显示轻稀土弱富集, 具OIB型的特征, 而香山岩体为平坦型.二者均为尖晶石稳定域不同熔融程度的产物, 侵位过程中主要发生了橄榄石、辉石、斜长石的分离结晶和不同程度的地壳混染.采用LA-ICP-MS法获得黄山东辉长岩与香山角闪辉长岩锆石U-Pb年龄分别为277±1.1 Ma、285±1.1 Ma.二者形成于相同的构造背景下, 是岩石圈地幔根部发生拆沉, 软流圈地幔物质底侵并导致岩石圈地幔发生部分熔融的产物, 构造环境为后碰撞向板内阶段转变的岩石圈间歇性伸展期.      

华南地区中生代大规模成矿作用与岩石圈多阶段伸展

华南是中国最主要的钨、锡、铋、铜、银、锑、汞、稀有、重稀土、金和铅锌多金属成矿省 ,文中初步论述了华南地区中生代大规模成矿作用的基本特点。大规模成矿作用主要发生在 1 70～ 1 5 0Ma ,1 4 0～ 1 2 5Ma和 1 1 0～ 80Ma 3个时间段 ,前一阶段以铜铅锌和钨矿化为主 ,后一阶段主要是锡金银铀矿化。尽管 1 4 0～ 1 2 5Ma也是一个成矿相对集中的时间段 ,但主要表现为第一个阶段的继续 ,同时 ,也是前一个阶段向后一个阶段的过渡 ,以钨锡矿化为主。这几个阶段的大规模成矿与华南和华北地块后碰撞及太平洋板块俯冲引起弧后多阶段岩石圈伸展有关     

华北陆块东部晚中生代基性岩浆作用的地球化学研究

华北陆块晚中生代(早白垩世)基性火成岩沿着郯庐断裂带存在显著的元素-同位素地球化学分区。其西侧(鲁西区)火成岩在主量元素上以高Mg、Fe和低Al、Ti为特征,在微量元素上富集LILE、LREE和强烈亏损HFSE(Nb、Zr、Hf、Ti和P),同时显示出EM1型Sr-Nd同位素组成;其东侧(鲁东区)火成岩则相对低Mg、Fe和高Al、Ti,在微量元素上也表现出LILE、LREE富集和Nb、P亏损的特征,Ti、Zr、Hf异常不明显,并表现出EM1+EM2的Sr-Nd同位素组成。鲁西区基性火成岩源于陆内岩石圈伸展-减薄作用下古老而富集的岩石圈地幔减压部分熔融作用的结果,鲁东区则为被俯冲陆壳物质改造的富集岩石圈地幔减压部分熔融作用产物。中生代华北陆下岩石圈地幔性质仍为古老富集型地幔,因此至少在早白垩世前不可能存在地幔柱作用和大规模的下地壳拆沉作用。     

中国东部岩石圈减薄研究中的几个问题

中国东部岩石圈减薄是近 10年来国内外研究的热门课题 ,但关于岩石圈减薄的具体时间、机制及其构造控制因素 ,多有争论。根据目前的研究资料 ,文中对上述问题进行了全面的讨论。初步认为该岩石圈减薄发生在晚中生代 ,且在 12 0～ 130Ma的早白垩世达到高潮。综合分析认为 ,岩石圈的减薄与东侧太平洋板块的俯冲有关 ,即大洋板块的俯冲作用导致岩石圈加厚 ,进而发生岩石圈拆沉。Os同位素资料显示 ,由地幔橄榄岩包体所反映的新生代岩石圈地幔具有年轻性质 ,与古生代时的岩石圈地幔截然不同。因此笔者认为 ,中国东部现今的岩石圈地幔并不是减薄后的残留 ,它表明中生代时 ,岩石圈地幔和部分下地壳一起通过拆沉作用而沉入软流圈地幔 ,由此而导致软流圈地幔与地壳的直接接触。幔源岩浆的底侵及软流圈对地壳的直接加热作用 ,使上覆地壳发生大规模的岩浆和成矿作用 ,并导致中国东部中生代时期伸展构造的广泛发育。     

中国东部中新生代火山作用的pTtc模型与岩石圈演化

中国东北和华北地区中新生代火山岩的岩石化学研究表明 ,中新生代火山作用的深部过程均为逆时针的pTt轨迹 ,表现为岩浆源区从逐渐上升到下降的过程。中新生代火山作用的深部过程揭示的岩石圈演化历史为 :早侏罗世至早白垩世早期 ,岩石圈演化主要表现为逐渐减薄的过程 ,直至出现软流圈与地壳直接接触。从早白垩世晚期至中生代末 ,岩石圈演化为一增生过程。第三纪岩石圈演化为减薄过程 ,而到第四纪为岩石圈增生过程。中国东部现代岩石圈地幔是由中生代晚期 (K1末—K3)和第四纪两次增生事件形成的     

西秦岭地区晚中生代基性火山岩地球化学特征及构造意义

本文对甘肃省夏河县红墙地区火山岩进行了系统的元素-同位素地球化学研究。研究表明该地区白垩纪地层中发育的中基性火山岩,属于碱性火山岩系,岩石类型主要为玄武岩。该套玄武岩具有低且变化较小的SiO2(45.32%~46.83%),低MgO含量高,变化较大(7.68%~9.48%),具有较高的Cr(228~441μg/g)和Ni(140~217μg/g)含量。所有样品都表现出轻稀土富集的右倾平滑分布模式,轻重稀土分异中等,(La/Yb)CN=9.9~22.9,重稀土弱分异,(Gd/Yb)CN=2.6~3.0,Eu异常不明显,Eu/Eu*=1.04~1.08。Ba,Nb-Ta和Th-U不亏损,Rb,K相对亏损,Sr正异常。该区火山岩具有亏损的Sr-Nd同位素组成,Sr-Nd同位素组成变化范围不大(87Sr/86Sr(t)=0.702766~0.702920,εNd(t)=8.42~10.15,t=110Ma),与Hawaii-OIB的Sr-Nd同位素组成相似.其所有地球化学特征表明该火山岩具有类似OIB的特征,可能是含软流圈地幔低度部分熔融的产物。结合对西秦岭地质构造背景和演化历史的分析,暗示该地区晚中生代岩浆源区来源于软流圈,早期深俯冲再循环扬子地壳对源区也有一定贡献,其起源可能与构造走滑作用导致岩石圈伸展碱薄和软流圈地幔上涌有关,这为秦岭大别造山带中生代岩石圈演化提供了有利的直接证据。     

湘东北中生代基性岩脉岩石地球化学特征

湘东北基性岩脉以 K2 O/ Na2 O<1,K2 O+Na2 O在 3.0 3～ 5 .5 7之间为特征 ,属陆内拉斑玄武岩系列 ,部分煌斑岩属于碱性系列。岩石富 L REE,δEu负异常不明显 ,其形成主要受软流圈地幔部分熔融作用制约。岩石微量元素总体上具有富集地幔 (EMII型 )洋岛玄武岩 (OIB)特征 ,富集 Nd,P,Cs,而 K,Rb,Sr,U,Th等富集程度不明显 ,Ta,Nb略有富集。湘东北的北部地区基性岩脉虽表现出 Ta,Nb,Ti亏损 ,但 L IL E并不富集 ,可能反映地壳混染程度的增强 ,基性岩脉的特质组成与湘东南玄武岩类岩石基本一致。推测两者应具有同一个地幔源区。依据侵入关系和区域对比 ,认为湘东北基性岩脉的形成是早白垩世以后晚燕山期岩石圈拉张 -减薄作用产物 ,湘东北基性岩脉所处的构造环境应属于整个湘东南岩石圈伸展 -减薄带的一部分。     

华北陆块岩石圈减薄作用:热薄化与机械拉伸的数值模拟研究

针对华北陆块岩石圈减薄作用的动力学机制开展了一系列二维定量数值模拟研究。其模拟结果表明,在给定的岩石圈热传导和放射性生热条件下,岩石圈底部地幔热流(mantlethermalflux)的增加能导致岩石圈内热状态的明显改变,导致早古生代以来华北岩石圈厚度的巨大变化,当地幔热流达到35～40mWm-2,华北陆块的岩石圈厚度将减薄至100km以内。单纯的机械拉张同样能导致岩石圈厚度的薄化,但岩石圈厚度的减薄相对有限。即使拉张伸展率达25%,其岩石圈厚度最大减薄至150km。因此通过数值模拟的研究揭示了这样的事实,即华北陆块岩石圈厚度的减薄主要受制于岩石圈内热状态的变化,以热侵蚀的减薄方式为主,机械拉张作用可能对华北陆块岩石圈厚度的减薄作用有一定贡献。