北淮阳带东段铁冲石榴斜长角闪岩的变质演化和P-T轨迹

北淮阳带位于大别碰撞造山带北部,相对于南部三叠纪超高压变质带来说,通常被认为是一个相对低级变质的构造岩石单位。以商(城)-麻(城)为界,分为西段和东段。本文对北淮阳带东段新发现的铁冲古生代变质的石榴斜长角闪岩开展了岩相学、矿物化学和热力学研究。结果表明,该类岩石具有石榴子石+斜长石+单斜辉石+切尔马克闪石±石英、低硅角闪石+斜长石+石榴子石+榍石+钛铁矿、普通角闪石+斜长石+榍石+钛铁矿等变质阶段矿物组合。其中,前三个变质阶段温压范围依次为648～719℃/1.0～1.3 GPa,660～686℃/0.71～0.90 GPa,607～647℃/0.27～0.48 GPa。因此,显示近等温减压的顺时针变质P-T轨迹。结合已发表的355±5 Ma峰期变质时代,首次证明北淮阳带东段存在高压变质作用以及石榴斜长角闪岩形成于晚古生代俯冲-碰撞环境。     

北苏鲁超高压变质带中斜长角闪岩的成因

在北苏鲁超高压变质带的威海地区的正片麻岩中,存在大量规模不一的含石榴石斜长角闪岩的透镜体或不规则团块。锆石中矿物包体的激光拉曼测试、阴极发光图像分析、稀土元素和微量元素以及Lu-Hf同位素的LA-(MC)-ICP-MS测试等综合研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩 (WH17) 只存在一种成因类型的锆石,即变质锆石。该类锆石自核部到边部均保存了典型的超高压包体矿物组合：柯石英 (Coe)+石榴石 (Grt)+绿辉石 (Omp)+多硅白云母 (Phe)+金红石 (Rt)+磷灰石 (Ap),相应的阴极发光图像自核部到边部十分均匀,具有典型变质锆石的特点。锆石核部和边部的稀土元素含量特征和配分模式也十分相似,主要表现为轻稀土元素相对亏损,而重稀土元素相对平坦,无Eu异常 (Eu/Eu^*=0.94~1.04), 具较明显的正Ce异常 (Ce/Ce^*=83.4~111.0),低的Th/U (<0.02) 和 Lu/Hf (<0.00010) 比值以及极低的 Th (1×10^-6~4×10^-6) 含量。锆石核部到边缘的重稀土元素亏损与石榴石稳定有关,而无Eu异常则与斜长石分解关系密切。上述特征表明,含石榴石斜长角闪岩中的锆石均是在超高压变质阶段形成的变质锆石,而研究样品中继承性岩浆结晶锆石的缺乏,是由于含石榴石斜长角闪岩在原岩形成时Zr的成分明显匮乏所致。SHRIMP U-Pb定年结果表明,含柯石英锆石自核部到边部记录了十分一致的²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄,变化于 240.2±3.3Ma 到220.2±2.8Ma 之间,加权平均年龄为229.8±2.0Ma, 这组年龄与前人对苏鲁超高压变质带中榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和大理岩等含柯石英锆石微区记录的年龄完全吻合,应代表苏鲁地体超高压变质时代。Lu-Hf同位素研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩中变质锆石的Hf同位素特征与苏鲁超高压变质带中榴辉岩的继承性岩浆锆石和变质锆石均存在本质差别,其中¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.00001~0.00003, ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf (_t)=0.282052~0.282107, 相应的ε_Hf(t)=-21.1~-18.8, 模式年龄t_DM2=2.14~2.24Ga,这些Lu-Hf同位素特征与围岩正片麻岩含柯石英锆石微区的Hf同位素性质十分相似, 充分表明了北苏鲁含石榴石斜长角闪岩在超高压变质阶段形成的变质锆石所必须的Zr和Hf成分不是来自体系本身,而是来源于围岩正片麻岩。     

大别山太湖地区宿松变质杂岩中石榴斜长角闪岩的P-T轨迹及反映的俯冲过程

依据对大别山太湖地区宿松变质杂岩中的石榴斜长角闪岩的岩相学、矿物成份分析和P-T条件评价,将变质作用分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4个阶段,其中Ⅰ、Ⅱ阶段经历了绿帘角闪岩相的变质;Ⅲ阶段为峰期变质,变质条件为T=580℃,P=1.31GPa,为角闪石—榴辉岩相变质;Ⅳ阶段为绿片岩相变质。构建的P-T轨迹显示了顺时针的演化特征,反映了宿松变质杂岩分阶段的、不等速的俯冲和折返过程:早期短暂的迅速俯冲→峰期缓慢俯冲→晚期可能的相对缓慢抬升。研究表明宿松变质杂岩的峰期变质条件偏离“俯冲梯度”线,显示了大幅增温、压力变化轻微的特征,这一增温可能是由于受到扰动的热结构恢复所致。结合前人对高压榴辉岩的峰期变质条件的研究,认为宿松变质杂岩与高压-超高压榴辉岩单元至少有0.5GPa的压力差,约15km厚的地壳损失,两者为太湖—马庙断层(F2)所分隔。     

东昆仑早古生代变质演化:来自浪木日石榴斜长角闪岩的记录SCIEI北大核心CSCD

东昆仑造山带近年来被厘定为早古生代高压-超高压变质带。带内广泛出露早古生代的中-高级变质基性岩,这些岩石记录了不同的变质温压和多期的变质年龄,是反演和制约东昆仑早古生代变质演化的重要样品。本文选取东昆仑浪木日地区的石榴斜长角闪岩为研究对象,开展了变质岩石学及锆石年代学研究。石榴斜长角闪岩呈团块状出露在黑云二长片麻岩中,主要组成矿物为石榴子石、角闪石、斜长石、透辉石和石英,含少量黑云母、绿泥石、金红石、钛铁矿和榍石。石榴子石变斑晶的核部含有绿帘石、角闪石、斜长石、金红石和石英包裹体,其成分从核部到边部,锰铝榴石逐渐降低、钙铝榴石和Mg/(Mg+Fe;)比值逐渐升高,为进变质作用形成的环带。岩石中的矿物结构关系和成分特征显示其经历了进变质、峰期变质和退变质三个阶段的变质演化,变质温压分别为:T≈610℃和P≈6.5kbar、T≈700℃和P≈10.5kbar以及T≈650℃和P≈4.5kbar。这三阶段的变质作用构成顺时针的变质P-T轨迹,指示岩石经历进变质升温升压至峰期阶段,随后经历近等温降压的退变质阶段。同时该P-T轨迹特征表明岩石形成于俯冲-碰撞的构造背景。对石榴斜长角闪岩中的锆石进行SIMS U-Pb定年,得到492.8±5.1Ma的谐和年龄。锆石的形态特征与典型的变质锆石一致,其内包裹的石榴子石、角闪石和斜长石组合与岩石的峰期矿物组合一致。因此,锆石在峰期变质阶段结晶,所测年龄~493Ma为角闪岩相峰期变质年龄。本文研究的石榴斜长角闪岩与该区高压-超高压榴辉岩在野外产状、P-T轨迹和变质年龄等方面密切相关,暗示ca.490Ma是该区高压-超高压变质作用的一个重要时间节点。石榴斜长角闪岩和榴辉岩之间的变质差异,表明东昆仑早古生代经历了多阶段的变质作用,不同岩石记录了原特提斯洋俯冲-碰撞过程的不同阶段。本文获得的变质P-T轨迹和变质年龄可为进一步探究东昆仑早古生代高压-超高压变质作用提供限定。     

大别山北淮阳构造带柳林辉长岩:新元古代晚期裂解事件的记录

大别山北坡北淮阳构造带的柳林-定远-王母观一线, 断续分布着带状产出的辉长岩体, 构成一条NWW向的基性岩带, 以往被认为是形成于海西期的造山后伸展环境.对该带西缘鸡公山北坡柳林辉长岩进行了锆石SHRIMPU-Pb定年和辉石、斜长石的矿物化学研究.辉长岩中的岩浆锆石SHRIMPU-Pb年龄为(611±13) Ma, 代表岩体结晶时代, 这一年龄远远老于其围岩上奥陶统定远组的时代.岩体主要矿物辉石属普通辉石, Na₂O、FeO和MnO较高, 长石属中长石, 低CaO, 这些特征明显区别于岛弧或活动大陆边缘环境中的同类矿物, 而与板内伸展环境中形成的辉长岩的矿物特征相似.研究表明, 大别山北部新元古代晚期(610Ma左右) 发育了一次陆内裂解事件.      

胶东海阳所斜长角闪岩的锆石 U-Pb 年龄——多期变质作用对锆石不一致线年龄影响的实例

胶东海阳所胶南群斜长角闪岩中的锆石有2类：（1）捕掳晶锆石，它给出2149Ma 的207Pb/206Pb 年龄，证明该区存在有早元古基底；（2）岩浆结晶锆石，它的不一致线上下交点年龄分别为1784±11Ma和448±13Ma。然而该锆石在晋宁期和印支期曾发生2次铅丢失事件，从而使其下交点年龄（448±13Ma）无地质意义。其上交点年龄指示了该锆石的最小结晶时代，它表明在18亿年时该地区曾有一次玄武质火山岩事件。     

华北克拉通胶北地体多期高级变质事件:来自石榴斜长角闪岩与花岗质浅色体锆石U-Pb定年与稀土元素的新证据

胶北是华北克拉通一个记录了多期高级变质事件的前寒武纪变质地体,确定其每期变质-深熔事件时代与性质对进一步认识胶北乃至华北克拉通早前寒武纪地质演化具有十分重要的科学意义.本文以栖霞石榴斜长角闪岩及其伴生的花岗质浅色体为研究对象,通过锆石内部矿物包体、CL图像、LA-ICP-MS U-Pb定年与稀土元素组成的综合研究,发现石榴斜长角闪岩（19LR53-1）中锆石可进一步划分为两类:第一类（新太古代晚期）锆石通常具有浑圆状晶形且相对弱的（灰黑色）的阴极发光效应,18个该类锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,变化于2 540±58 Ma至2 439±54 Ma之间,相应的加权平均年龄为2 498±25 Ma,应代表石榴斜长角闪岩遭受新太古代晚期变质作用的时代;第二类锆石通常具有柱状晶形且相对强的（灰色-灰白色）的阴极发光效应,14个该类锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,变化于1 906±54 Ma至1 821±60 Ma之间,相应的加权平均年龄为1 865±30 Ma,被解释为石榴斜长角闪岩遭受古元古代晚期退变质作用的时代.花岗质浅色脉体（19LR53-2）中绝大多数锆石具有不规则状晶形且相对弱的（灰黑色）阴极发光效应,有的含有少量长英质矿物包体,如钾长石+斜长石+石英+磷灰石,18个该类锆石微区记录的207Pb/206Pb年龄变化于2 521±48 Ma至2 453±42 Ma之间,相应的加权平均年龄为2 480±22 Ma,应代表胶北地体新太古代晚期地壳深熔作用的时代.综合本文与前人发表的同位素年代学资料可知,胶北地体太古宙变质基底岩石不仅经历了新太古代晚期~2 500 Ma高级变质作用与地壳深熔作用,而且还叠加了古元古代晚期~1 850 Ma的高级变质作用与地壳深熔作用,它们可能是华北克拉通两次克拉通化过程中的地质响应.      

大别山北淮阳带奥陶纪花岗岩的厘定及其对北秦岭东延的启示

详细的野外地质调查以及锆石SHRIMP U-Pb定年和初步的岩石学研究表明,大别山北淮阳带东段发育早古生代奥陶纪花岗岩.这些花岗岩经过了强烈的构造变形、局部发育片麻理和绿帘角闪岩相变质作用,形成时代为457±2 Ma,与北淮阳带西段马畈闪长岩的形成时代以及北秦岭-桐柏造山带一期与大洋俯冲相关的早古生代岛弧岩浆作用时代一...     

北淮阳汞洞冲铅锌矿区石英正长斑岩成因

汞洞冲铅锌矿位于北淮阳构造带安徽段的西部,是大别造山带目前发现的最大铅锌矿。该矿床为典型的隐爆角砾岩型,成矿流体具有岩浆来源特征。野外地质调查显示隐爆作用与孙冲出露的石英正长斑岩有关。两个采自孙冲石英正长斑岩体样品的LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果分别为128.4±1.3 Ma和129.2±1.2Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。这些石英正长斑岩样品具有较高的SiO_2含量(62.04%~69.30%),富K_2O(4.54%~7.16%,K_2O/Na_2O=0.94~2.86),富碱(K_2O+Na_2O=8.76%~10.01%),铝碱比值(A/NK)在1.17~1.97之间,铝饱和指数(A/CNK)介于1.03~1.59之间,属过铝质岩石,富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素、亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素。岩石具有高度富集的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成:全岩~(87)Sr/~(86)Sr(t)介于0.71129~0.71323之间,ε_(Nd)(t)值介于-10.8~-9.8之间,~(206)Pb/~(204)Pb(t)比值为17.495~17.891,~(207)Pb/~(204)Pb(t)比值为15.526~15.593,~(208)Pb/~(204)Pb(t)比值为38.257~38.547,绝大多数锆石ε_(Hf)(t)值介于-17.1~-10.4。综合地球化学研究表明,该石英正长斑岩的岩浆源区类似于中、南大别片麻岩为代表的大别造山带三层地壳结构的上部,有少量的幔源物质贡献。华南板块广泛分布的古生代黑色岩系在印支期深俯冲过程中被剥蚀至北淮阳地壳深部,构成北淮阳成矿岩浆岩的理想源区。     

Origin of the Cretaceous ore-bearing granitoids in the Beihuaiyang Zone,northern margin of the Dabie Orogen,Eastern China

ABSTRACT

The Beihuaiyang Zone (BHY) is one of the most important Mo–Pb–Zn polymetallic metallogenic belts in China, and the BHY deposits are genetically and geographically associated with Cretaceous magmatic rocks. In this article, we present new zircon U–Pb ages and Hf isotope data, whole-rock major and trace-element analytical results, and Sr–Nd–Pb isotope data for the granite porphyry of the Shapinggou (SPG) Mo deposit and the quartz monzonite porphyry of the Gongdongchong (GDC) Pb–Zn deposit. The high contents of SiO₂, crust-like rare-earth-element and trace element patterns, and the enriched Sr–Nd–Pb–Hf isotopic compositions indicate that both porphyries originated from crustal melting. Inherited Neoproterozoic zircons are common in both porphyries, which implies that their crustal sources were the South China Block rather than the North China Block. Whole-rock ε_Nd(t) values (?10.8 to ?9.8 for the GDC deposit, ?12.9 to ?12.4 for the SPG deposit) and zircon ε_Hf(t) values (?14.3 to ?11.1 for the GDC deposit, ?18.4 to ?13.3 for the SPG deposit) for the ore-bearing rocks are significantly higher than the values found in the widespread and older ore-barren rocks, indicating that the magma sources of the ore-bearing rocks were younger than those of the ore-barren rocks. An integrated study of the Sr–Nd–Pb–Hf isotope contents shows that these younger source rocks are similar to the gneisses found in the South and Central Dabie units, which represent the upper crust of the subducted South China Block. Given the geochemical behaviour of molybdenum, a surface enrichment process would have been an essential prerequisite for the formation of the large Mo deposit. The early Paleozoic Mo–Pb–Zn-enriched black shales, which are widespread in the upper layers of the South China Block, might have been scraped off during Triassic subduction and then transported to deep-crustal levels below the BHY, thus forming an ideal source for the ore-bearing porphyries. An upper-crustal origin for the ore-bearing magmatic rocks is also consistent with the data for most other deposits distributed in the BHY of the Dabie Orogen.     

大别山金河桥超高压榴辉岩石榴石中的水

名义上无水矿物的水含量研究对于认识俯冲带流体活动和地球动力学具有重要意义.对大别山金河桥榴辉岩中石榴石进行了傅里叶变换红外光谱分析和主微量元素分析,结果表明石榴石含有分子水和结构羟基,分别为 < 1×10-6~1 946×10-6和< 1×10-6~1 347×10-6.石榴石羟基含量与Ca、Na、Ti、Zr和Pr正相关,而与Si负相关,表明羟基结合机制以水榴石替代为主并伴有其他机制.分子水主要为初始水或折返过程中羟基转化形成.石榴石总水含量为 < 1×10-6~3 293×10-6,最大值对应于峰期超高压石榴石水储存能力.水在峰期石榴石中可达到饱和.石榴石变化的水含量受原岩性质、流体可获得性、压力和温度等多种因素控制,但主要由折返过程中降压脱水导致.石榴石平均总水含量为749×10-6~1 164×10-6,是俯冲板片向地幔水传输的重要介质.      

大别造山带东段扬子陆块和华北陆块间缝合带的位置

大别山为扬子陆块和华北陆块之间的碰撞造山带.构造-岩石单元的岩石组成、同位素年代学资料和构造关系表明, 大别山东段主要由扬子陆块北缘不同变质程度的变质基底和少量浅变质盖层组成, 没有代表蛇绿混杂岩和华北陆块南缘古生代活动大陆边缘的火山-侵入岩建造.各主要构造-岩石单元间的界线为超高压变质岩折返过程中形成的伸展型剪切带, 大别山北部的伸展-逆冲推覆构造也是超高压变质岩折返过程中伸展构造的一部分, 其中不存在具有缝合带意义的重要构造界线.因此, 在大别山东段, 华北陆块和扬子陆块间的缝合带既不是水吼-五河剪切带, 也不是磨子潭-晓天断裂.根据地球物理资料推测, 南北陆块间的缝合带应分布在信阳-舒城断裂的前缘, 但现在覆于合肥盆地中新生代沉积之下.      

Location of the Suture Zone between the South and North China Blocks in Eastern Dabie Orogen

INTRODUCTION TheDabieMountainsareacollisionalorogenbe tweentheSouthandNorthChinablocks.Theageof theultrahighpressuremetamorphism(Hackeretal., 1998;Rowleyetal.,1997;Amesetal.,1993;Liet al.,1993)andthelateststratainvolvedintheforeland fold thrustbelt(Xueta…     

Geological Characteristics and Molybdenite Re-Os Isotopic Dating of the Doupo Mo Deposit, Dabie Orogen, Eastern China

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北秦岭双龙-夏馆地区大面积榴闪岩的发现及锆石U-Pb年代学研究

通过详细的野外地质调查,在北秦岭双龙-夏馆地区精确圈定出大面积榴闪岩,榴闪岩常以似层状、条带状、豆荚状和透镜状产于秦岭岩群郭庄岩组混合片麻岩内,空间上可划分三个带:南带与松树沟一带的麻粒岩构成一个较宽的高压-超高压变质带,北带则与官坡-双槐树一带的榴辉岩构成一线,而中带向西可能延伸至丹凤大寺沟一带。区内榴闪岩主体受秦岭岩群郭庄岩组的展布形态控制,呈面状遍布于整个郭庄岩组内,而非局限于某一侧或两侧,暗示秦岭岩群可能整体卷入早古生代的俯冲和碰撞作用。野外宏观特征、岩相学及锆石U-Pb年代学研究表明榴闪岩原岩为辉长岩,成岩年龄为654.1±5.6Ma、656.1±6.7Ma,获得峰期高压麻粒岩相变质年龄为472.9±6.0Ma、485.0±33.0Ma,其后分别在455.4±9.0Ma、416.7±1.9Ma和401.1±6.2Ma遭受了多期次退变作用的叠加。结合区域研究成果,初步认为北秦岭高压-超高压基性岩石的原岩至少存在于新元古代中期和晚期,其成岩时代分别与扬子地块北缘新元古代中、晚期的镁铁-超镁铁质岩床群一致,并具有相似的地球化学特征,而两者是否为同一大地构造背景下的同期侵位的产物,尚待进一步研究。     

北淮阳变质单元岩石学、年代学分析及对大别造山带构造缝合线位置的探究

直至现今,大别造山带构造缝合线确切位置一直不是十分明朗,争议颇多。为此,本研究以该造山带最北缘防虎山-舒城地区为研究靶区,对该地区出露的片岩、片麻岩进行了细致的变质岩石学和年代学分析。研究显示,防虎山地区出露的为含石墨片岩,其变质级别为绿片岩相：T=300 ℃～450 ℃和P=0.2～0.7 GPa,并具有4组碎屑锆石U-Pb年龄：2 465～1 522 Ma（5颗）,1 140～938 Ma（14颗）,804～646 Ma（4颗）,460～422 Ma（14颗）。舒城地区的2个花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄显示,它们的原岩年龄为767.9±7.8 Ma和770±16 Ma,其变质PT条件则为600 ℃～700 ℃和0.2～0.8 GPa。因此,可以确定这两类岩石应属于北淮阳变质单元中佛子岭群和卢镇关群物质,具明显的亲扬子性。结合前人断裂构造分析和相关的年龄资料,可以判定扬子板块和华北板块的构造缝合线位置应位于肥中断裂附近。     

大别山东部榴辉岩同位素体系和变质作用的关系

大别山东部榴辉岩同位素地质年代学研究反映出三方面的问题:(1)Sm-Nd两点等时线的不确定性;(2)部分高压-超高压变质年龄实际是片麻岩的分析结果;(3)首批发表的"C型榴辉岩"Sm-Nd年龄,测定岩石不是榴辉岩.大别山东部榴辉岩年龄反映的是加里东期高压-超高压变质的年代学信息.进一步研究应着重于榴辉岩锆石成因及Sm-Nd体系适用性.岩相学是研究榴辉岩锆石成因的重要方法.