中生代古太平洋板块俯冲诱发华北克拉通破坏的物质记录

华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲密切相关是当今学界的重要共识,但缺乏华北克拉通破坏峰期古太平洋板块俯冲的物质证据.为解决这一问题,本文对华北克拉通东北缘(辽东-吉南地区)中生代火山岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.研究发现,辽东-吉南地区中生代火山岩主要为玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩和安山岩组合,形成于早白垩世(129~124Ma),均富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等),表明其来源于与俯冲相关的地幔源区.这些岩石具有不均一的同位素组成,其中,碱性玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩具有富集的全岩Sr-Nd-Hf、锆石Hf同位素组成和与地幔类似的锆石O同位素,表明其母岩浆来源于同位素富集的岩石圈地幔的低程度部分熔融,而钙碱性安山岩则具有相对亏损的同位素组成(锆石εHf(t)高达+5.2)和高的锆石O同位素组成(δ18O=+8.1^+9.0‰),揭示它们来源于遭受俯冲流体/熔体交代的地幔源区,交代介质来源于俯冲到深部的低温热液蚀变洋壳.辽东-吉南地区早白垩世火山岩是由来源于富集地幔和交代地幔的两种不同性质的岩浆混合形成,利用锆石Hf-O同位素组成有效识别出的低温热液蚀变洋壳组分,为中生代古太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏影响提供了确凿的物质记录和同位素证据.     

新疆三塘湖地区中二叠世条湖组基性-超基性岩的地球化学特征及其大地构造背景

新疆东北部三塘湖地区是中亚造山带的重要组成部分,其二叠纪岩浆活动的动力学机制颇有争议.该区中二叠世条湖组出露一套厚层火山岩,以玄武岩为主,并有少量苦橄质岩、安山岩等.苦橄质岩具橄榄石的堆晶结构,其Mg#值高达0.68~0.77;玄武岩具有斑状和粗玄结构,其Mg#值相对较低(0.41~0.54),显示出演化的特征.条湖组基性-超基性岩具轻稀土略富集的右倾稀土配分模式,虽然在微量元素蛛网图上表现出Nb和Ti的负异常,但是总体具有较高的Ti O2含量,而且Nb,Zr含量以及Nb/Y,Zr/Yb比值远高于弧火山岩,较低的Sr同位素初始比值和高正?Nd(t)和?Hf(t)值表明未受古老大陆地壳物质的混染,该区条湖组基性-超基性岩很可能是遭受俯冲流体交代,萃取而相对难熔的亏损岩石圈地幔部分熔融形成的.另外,苦橄质岩中橄榄石的堆晶高达38%,显示亏损岩石圈地幔部分熔融程度高,而条湖组下伏地层芦草沟组显示有深部地幔过碱性岩浆活动,表明三塘湖地区发生了大范围的高热地幔物质底垫作用,该过程可能与地幔柱作用有关.     

藏中部乌郁盆地碰撞后岩浆作用——特提斯洋壳俯冲再循环的证据

西藏中部南木林县乌郁盆地的乌郁群嘎扎村组新第三纪高钾钙碱性系列粗面岩和粗安岩及侵入其中的花岗斑岩富集轻稀土元素, 具弱的到明显的Eu负异常, 富集大离子亲石元素Rb, Th, U和K, 亏损高场强元素Nb, Ta和Ti. 同位素示踪显示乌郁群火山岩是雅鲁藏布江蛇绿岩洋壳参与的冈底斯带地壳基底岩石部分熔融的结果, 表明新特提斯洋壳向北俯冲到冈底斯带下部, 并通过新第三纪岩浆作用发生再循环.     

俯冲大陆岩石圈重熔：大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩成因

大别-苏鲁造山带是华南-华北陆块在三叠纪经过大陆碰撞形成的,其中含有大量中生代岩浆岩,形成时代上主要属于晚三叠世、晚侏罗世和早白垩世.晚三叠世碱性岩和晚侏罗世花岗岩仅出露在苏鲁造山带东部,而早白垩世岩浆岩则遍布整个大别-苏鲁造山带（包括大面积的花岗岩、零星的中基性侵入岩和火山岩）.虽然时代不同,但是它们均富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有高的初始Sr同位素比值、低的εNd（t）值和低的放射成因Pb同位素组成.晚侏罗世和早白垩世花岗岩锆石中含有新元古代和三叠纪U-Pb年龄的继承核,大多数早白垩世基性岩中锆石具有比正常地幔锆石低的氧同位素比值,全岩具有比正常地幔低的碳同位素比值.系统的元素和同位素对比研究发现,大别-苏鲁造山带中生代花岗岩和基性岩分别与经过超高压变质的花岗片麻岩和榴辉岩具有相似性.尤其是若干鉴定性特征的地球化学指标证明,它们都是华南岩石圈北缘的组成部分.由于中生代大陆深俯冲,这些具有类似地球化学性质的岩石分别在不同时间和层位发生超高压变质和碰撞后深熔作用.因此,这些中生代岩浆岩的形成与华南陆块俯冲/折返之后的碰撞后造山带构造跨塌有关,是俯冲大陆岩石圈在碰撞造山带加厚背景下部分熔融的产物.     

西藏南部冈底斯岩基花岗岩时代与岩石成因

冈底斯岩基花岗岩的岩石组合、岩石地球化学、全岩Sr-Nd同位素地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素等特征表明：（1）冈底斯岩基中生代时期发育了连续的岩浆活动,存在晚侏罗世和早白垩世两个岩浆作用峰期,该时期岩浆活动为新特提斯洋板片连续向北斜向俯冲造成的;（2）古新世-始新世是本地区岩浆活动最为发育的时期,该时期岩浆作用为新特提斯洋板片继续俯冲、板片回转和板片断离等多个地球动力学过程的反映;（3）渐新世-中新世岩浆活动为碰撞后东西向伸展环境下,增厚岩石圈发生对流减薄的产物;（4）拉萨地块南缘冈底斯岩基源区可能是一个晚古生代时期拼贴的岛弧地体,其具有明显不同于古老拉萨地块（冈底斯弧背断隆和中冈底斯地区）的基底特征;（5）冈底斯岩基花岗岩的年代学格架和锆石Hf同位素特征,明显不同于邻区的花岗岩,可作为区域构造隆升-剥蚀过程示踪研究的有效手段.     

西藏中部乌郁盆地碰撞后岩浆作用——特提斯洋壳俯冲再循环的证据

西藏中部南木林县乌郁盆地的乌郁群嘎扎村组新第三纪高钾钙碱性系列粗面岩和粗安岩及侵入其中的花岗斑岩富集轻稀土元素,具弱的到明显的Eu负异常,富集大离子亲石元素Rb,Th,U和K,亏损高场强元素Nb,Ta和Ti.同位素示踪显示乌郁群火山岩是雅鲁藏布江蛇绿岩洋壳参与的冈底斯带地壳基底岩石部分熔融的结果,表明新特提斯洋壳向北俯冲到冈底斯带下部,并通过新第三纪岩浆作用发生再循环     

梁河花岗岩岩浆混合作用：锆石微量元素、U-Pb和Hf同位素示踪

通过对滇西梁河地区细致的填图,分析了环状杂岩体中碱长花岗岩、花岗闪长岩及其中闪长岩包体的锆石微量元素、U-Pb年龄和Hf同位素组成,发现它们基本同时期形成,年龄依次为127,115和122Ma,但其中锆石有着不同的微量元素和Hf同位素组成,从酸性到基性岩石,其微量元素含量逐渐降低,εHf（t）值逐渐增高,依次为-9.1～-5.4,-4.5～0和3.6～6.2.不同岩性的锆石微量元素变化与Hf同位素组成变化相关,可能示踪了基性和酸性岩浆的岩浆混合过程.结果表明,早白垩世来自亏损地幔的基性岩浆底侵造成古老地壳熔融形成了梁河地区大面积的花岗岩,而基性岩浆与花岗质岩浆的混合作用是形成花岗闪长岩的主要原因.     

阿尔泰早古生代末期洋中脊俯冲：锆石Hf同位素组成突变的启示

从阿尔泰地区花岗岩、沉积岩及片麻岩中分选出来的岩浆成因锆石年龄介于280～2800Ma,记录了该区长期的岩浆活动历史.锆石的Hf同位素组成数据在420Ma左右出现剧烈的突变,显示～420Ma以前岩浆主要来自于古老物质和新生物质的混合,而在420Ma以后则以新生物质熔融为其主要生成方式.这可能暗示着幔源熔体的急剧加入导致该区岩石圈成分在约420Ma被彻底的改造.我们尝试用洋中脊俯冲来解释这一巨大变化,此构造模式不仅可以合理地解释这一时期形成的大量的来自于新生物质的花岗岩,成分复杂的基性岩以及埃达克-高镁安山岩-玻安岩-富铌玄武岩等岩石组合,而且可以解释同期的高温低压区域变质作用.     

新疆哈密双井子地区早石炭世火山岩及其地球化学特征

双井子地区位于星星峡－－卡瓦布拉克地块、古生代岛弧东段北侧活动大陆边缘,分布着早石炭世裂陷盆地,有玄武岩、安山岩和流纹岩及其凝灰岩,与金矿成矿有密切的关系。本文在区域地质背景分析基础上,着重对火山岩、火山碎屑岩及其地球化学特征进行系统研究,结果认为,该区安山岩、流纹岩及其凝灰岩为高硅富或钠贫吕钙碱－钙性火山财系列,岩浆泊区来自中下地壳;玄武岩则为富钙碱性正常基性类型火山岩系列,岩浆源区来自下地壳,     

东南沿海中生代安山岩的地质意义

在中国东部大陆边缘中生代火山岩带中，东南沿海火山岩岩性岩相出露最全，火山地质调查研究程度较高。以往的研究主要集中于大面积酸性火山岩和与之共生的玄武岩，而对安山岩注意不够。作为过渡性岩类，安山岩的成因研究对于探讨中生代火山岩带物质来源、岩浆分异演化、大地构造背景等具有不可替代的作用。近年来在东南沿海新生代玄武岩中陆续发现了一些基性麻粒岩包体，为研究底侵作用与壳幔作用过程提供了珍贵的实物材料。结合基性麻粒岩印刷体的研究，进行系统的安山岩成因研究，对于研究中生代火山岩带成因、进而探讨东部大陆边缘形成演化动力学过程，具有重要意义。     

青海东昆南构造带苦海辉长岩和德尔尼闪长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及痕量元素地球化学——对"祁-柴-昆"晚新元古代-早奥陶世多岛洋南界的制约

东昆南构造带苦海-阿尼玛卿地区出露的中-基性岩浆岩的时代存在争议.报道了苦海辉长岩和德尔尼闪长岩中岩浆锆石的SHRIMPU-Pb年龄分别为(555±9)Ma和(493±6)Ma.地球化学研究表明苦海辉长岩和德尔尼闪长岩分别具有类似于洋岛玄武岩(OIB)和岛弧玄武岩(IAB)的痕量元素特征.据此,苦海辉长岩的发育时代(555±9)Ma及具有的OIB特征与北祁连的玉石沟洋壳成因蛇绿岩相似;德尔尼闪长岩的发育时代(493±6)Ma及具有的IAB特征与柴北缘的岛弧火山岩相似.苦海-阿尼玛卿地区存在晚新元古代—早奥陶世的中-基性岩浆岩,表明这一时期"祁-柴-昆"多岛洋的南界可达到东昆南构造带.早古生代时,东昆南构造带与秦岭造山带的勉略构造带不能对比.     

西秦岭天水地区百花基性岩浆杂岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征

天水地区百花变质岩浆杂岩主要由辉石岩-辉长(闪长)岩-闪长岩-石英闪长岩组成,构成较完整的同源岩浆演化序列.基性-中基性岩浆岩的地球化学特征表明,属于拉斑玄武岩系列,稀土元素分布型式呈REE近平坦型-LREE轻微富集型,微量元素原始地幔标准化的蛛网图和MORB标准化蛛网图上的分布型式总体很相似,富集大离子亲石元素(LILE)Cs,Ba,Sr,Th,U而相对亏损Rb,K和高场强元素(HFSE)Nb,P,Zr,Sm,Ti和Y,显示同源岩浆演化成因特征.微量元素构造环境判别显示其形成于岛弧构造环境.百花变质基性岩浆杂岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为(434.6±1.5)Ma(MSWD=1.3),证明西秦岭北带岛弧型岩浆岩的形成时代为晚奥陶世末或早志留世初,同时也揭示出以关子镇蛇绿岩为代表的古洋盆的俯冲作用及产生岛弧型岩浆活动的时限可能为中晚奥陶世-早志留世.     

甜水海地块古元古代火山岩的发现及其地质意义

本文报道甜水海地块西段古元古界布伦阔勒岩群中片理化变流纹岩的单颗粒锆石LA-ICP-MS测年为（2481±14）Ma.这套流纹岩与玄武岩、玄武安山岩互层状产出,可能共同组成布伦阔勒岩群中的古元古界组分.其中玄武岩、玄武安山岩主体属于低铝拉斑玄武岩系列,流纹岩属于低铝钙碱性系列;岩石富集大离子亲石元素和轻稀土,亏损亲石元素P及高场强元素Nb,Ta和Ti等,铕异常不明显.εNd（t）值（3.14～4.88之间）及微量元素地球化学特征显示具有亏损地幔源区特征,并受到强烈的地壳混染.基性火山岩多元素原始地幔标准化分配曲线及Zr/Y-Zr图解表明其形成于大陆板内构造环境.综合喀喇昆仑区域地质资料,参考华北克拉通新太古代基性火山岩研究成果,推测布伦阔勒岩群火山岩与地幔岩浆底侵作用有关.     

南秦岭勉略构造带三岔子古岩浆弧的地球化学特征及形成时代

南秦岭勉略构造带三岔子镁铁-超镁铁杂岩可划分为两个岩块: 三岔子古岩浆弧和庄科古洋壳残片(蛇绿岩). 三岔子古岩浆弧主要由岛弧型安山质熔岩、玄武及玄武安山质辉(闪)长岩、安山质岩墙、斜长花岗岩及部分超镁铁岩组成, 它们具有典型的岛弧火山岩地球化学特征, 如高场强元素(Nb, Ti)亏损和低Cr, Ni含量. 该类岩石的轻稀土富集和富钾的特征及斜长花岗岩中含有9亿年锆石捕掳晶特征表明它们可能发育在南秦岭微陆块南缘的活动陆缘环境. 斜长花岗岩的岩浆锆石U-Pb年龄为(300±61) Ma, 它表明勉略古洋盆在石炭纪已开始向南秦岭微陆块下消减. 这一年龄和大别山浒湾构造带洋壳俯冲成因榴辉岩的形成时代(309 Ma)一致, 它说明勉略洋在石炭纪可东延至大别山. 三岔子古岩浆弧中类似高镁埃达克岩的存在表明这一俯冲洋壳是年轻(< 25 Ma)而且较热的大洋岩石圈.     

闽北熊山岩墙群的年代学、岩石地球化学研究及其大地构造意义

Sm/Nd同位素定年结果表明,闽北熊山岩墙群杂岩的生成;时代为(585.7±30)Ma;岩墙群杂岩的微量元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学特征表明其形成于弧后盆地构造背景,岩浆源于受俯冲带组分释放富含大离子不相容元素(LILE LREE)流体交代过的亏损地幔源区.     

浙西南变质基底基性-超基性变质岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素研究: 华夏地块变质基底对华南印支期造山的响应

应用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和锆石Hf同位素、微量元素以及锆石Ti含量温度计方法, 对浙西南华夏地块基性-超基性变质岩进行了研究. 由锆石U-Pb定年获得了该地区变质基底岩石的形成年龄和变质年龄. 原岩形成时的岩浆结晶锆石的U-Pb年龄约为1.85 Ga, e Hf(t)主要集中在-7~-3, 二阶段Hf模式年龄为2.9~3.4 Ga, 指示源区物质可能由太古代地壳物质重熔再循环所形成. 变质新生锆石的U-Pb年龄为260~230 Ma, Ti含量温度计显示其变质结晶温度为610~720℃, 与岩相学观察到的事实一致, 证明华夏地块在印支期经历了角闪岩相变质作用, 为华南二叠-三叠纪期间的构造演化提供了时间约束. 该变质作用可能与古太平洋板块俯冲到华南板块之下导致的地壳变形加厚有关. 印支期变质事件的认识对理解华南乃至整个东南亚地区在晚古生代-早中生代的构造演化具有重要意义.     

雅鲁藏布江结合带中段早奥陶世强过铝质花岗岩的厘定及其地质意义

对位于雅鲁藏布江结合带中段的夏如花岗岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年和岩石地球化学的研究.结果表明,2件样品的锆石206Pb/238U年龄加权平均值分别为(474.9±2.3)和(478.3±1.7)Ma,代表了花岗岩的形成年龄,是雅鲁藏布江结合带内首次发现的早奥陶世岩浆活动记录.该花岗岩无角闪石,含电气石,为高钾钙碱性系列,铝饱和指数A/CNK1.1(1.10~1.20),富集Rb,Th和U,相对亏损Ba,Nb,Sr,Zr,Ti和Eu等,属强过铝质的S型花岗岩,是同碰撞背景下地壳中泥岩质成分部分熔融的产物.结合前人研究资料和本文数据提出,夏如岩体的形成很可能与原特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘俯冲过程中的安第斯型造山作用有关,是大洋消减作用进行到一定阶段后,冈瓦纳大陆北缘的地块或微地块之间发生碰撞而使地壳加厚、上地壳重熔形成的强过铝质花岗岩.夏如早奥陶世花岗岩的厘定也指示了其围岩可能形成于寒武或前寒武纪,夏如地区可能存在地壳基底.     

碧口火山岩系地球化学特征及Sr-Nd-Pb同位素组成——晋宁期扬子北缘裂解的证据

碧口火山岩系的形成环境及构造属性是解决扬子板块前寒武纪构造格局与演化的关键问题之一.最新的研究发现,碧口火山岩系含有洋中脊玄武岩、洋岛碱性玄武岩、洋岛拉斑玄武岩等几种残余洋壳的组成单元以及与大洋俯冲有关的弧火山岩体系.总体上各岩石组成单元之间呈构造接触,表明碧口火山岩系为一蛇绿混杂岩带,结合已有研究资料,暗示新元古代晋宁造山运动晚期扬子陆块北缘曾经发育并存在过一个古洋盆.同时,其同位素地球化学显示Dupal异常,表明洋盆可能发育于南半球位置,并且火山岩地幔源区可能受俯冲板片相变脱水作用而具有EMⅠ和EMⅡ富集端员成分.综合现有岩石地球化学资料,新元古代晋宁期碧口蛇绿混杂岩系代表了当时扬子板块北缘一个局部裂解事件.     

古太平洋板块在欧亚大陆下的俯冲历史:东北亚陆缘中生代-古近纪岩浆记录

系统总结了东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩的岩石组合、地球化学特征及其空间变异,讨论了中生代多构造体系影响的时空范围以及古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的起始时间及其俯冲历史.东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩可划分为九期:早-中三叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期、早白垩世晚期、晚白垩世和古近纪.东北亚陆缘三叠纪埃达克质岩石、双峰式火山岩、碱性岩、A-型花岗岩和A-型流纹岩的形成主要与古亚洲洋闭合及闭合后的伸展作用有关,而额尔古纳-兴安地块上三叠纪钙碱性火成岩组合揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生.三叠纪期间,东北亚陆缘处于被动陆缘背景;东北亚陆缘早侏罗世钙碱性火成岩具有弧型火成岩的地球化学特征,陆内为双峰式火成岩和A-型花岗岩组合,自陆缘向陆内火成岩成分极性变化与早侏罗世陆缘增生杂岩一起,揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用始于早侏罗世;东北亚陆缘普遍缺少中侏罗世-早白垩世早期(主要为晚侏罗世)岩浆作用,结合早白垩世陆缘增生杂岩低纬度的生物组合与碎屑锆石年龄组合,暗示该阶段东北亚陆缘与古太平洋板块之间主要处于走滑的构造属性;东北亚陆缘广泛分布的早白垩世晚期钙碱性火山岩、I-型花岗岩和埃达克质岩石指示古太平洋板块向东北亚开启大范围低角度俯冲作用;东北亚陆缘晚白垩世-古近纪火成岩分布范围向东明显缩小,并且由陆内向沿海地区迁移,指示欧亚大陆向东漂移和古太平洋俯冲板块逐渐回撤的构造过程.     

云南腾冲全新世火山源区性质及其岩浆演化

在对腾冲火山区进行野外考察的基础上,重点对区内3座全新世火山(黑空山、打莺山和马鞍山)的岩石学及地球化学特征、岩浆源区性质及其演化进行研究。对主量元素和微量元素研究表明,这套岩石属于高钾钙碱性系列,包括粗面玄武岩、玄武粗安岩、粗面安山岩和英安岩,从基性岩到酸性岩都有分布。这套火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb-Ta-Ti不相容元素,具有岛弧火山岩特征。通过微量数据模拟认为,腾冲全新世火山岩为石榴石相地幔橄榄岩在低压条件下大比例部分熔融的产物。源区富钾矿物为金云母,不含角闪石。腾冲及其邻区新生代以来的火山喷发主要受盆地内断裂控制,不受板块俯冲或者火山弧作用的控制。其活动产物为板内火山岩,表现出的岛弧火山岩特征是由于地幔源区受到古洋壳的俯冲板片的富集作用,富集作用发生在部分熔融作用之前。富集地幔部分熔融形成的富钾岩浆沿断裂上升进入地壳形成岩浆房,在岩浆房阶段经历了分离结晶作用和地壳混染作用,有钛铁氧化物、磷灰石、橄榄石、单斜辉石和斜长石的结晶分离。