北大巴山志留系滔河口组火山碎屑岩相序、组构特征及古火山作用环境分析

志留系滔河口组是一套发育于北大巴山地区的火山岩-火山碎屑岩-沉积岩组合。在1:10000地质填图和大比例地质剖面实测基础上,通过详细的火山碎屑岩相序和组构分析,本文在滔河口组火山-地层中共识别和划分出22个岩相,5个相组合类型。区域岩相测量与对比揭示,滔河口组火山-沉积宏观序列自下而上由玄武岩相(一般下部为块状粗粒/细粒玄武岩相、上部为枕状玄武岩相)、凝灰角砾岩相、再沉积富辉石火山碎屑砾岩相、无结构或叠瓦状凝灰质粗砾岩相、凝灰质砂岩相、生物灰岩相或泥岩相构成。岩相组合横向变化显示滔河口组古火山活动西强东弱,火山活动类型为斯托柏林型(Strombolian-type eruption)喷发。相对地,研究区西部火山-沉积序列发育较为完整。滔河口组的地层序列与岩石组合与板内火山活动产物相似,本文认为北大巴山地区志留系滔河口组火山岩-火山碎屑岩-沉积岩组合形成于洋岛或海山构造环境,是板内拉伸作用的产物。     

辽西义县组玄武岩中环带状单斜辉石的成因及其对岩浆演化的约束

辽西四合屯地区早白垩世义县组玄武岩包含大量具环带结构单斜辉石。本文对这些单斜辉石进行了系统的矿物学、主微量元素和原位Sr同位素分析,并探讨了义县组玄武岩的岩浆成因和演化历史。四合屯义县组玄武岩中的单斜辉石主要发育正环带结构,少量为反环带结构。反环带单斜辉石核部主要为透辉石,并具有低的Mg^#(65.5~79.7)和Cr₂O₃(< 0.48%),以及高的Na₂O (0.34%~1.33%)和Al₂O₃(1.02%~3.20%)。它们具有轻稀土元素富集的配分型式,具有明显的Eu和Sr负异常,说明其与斜长石平衡过。在Mg^#-Na₂O/Al₂O₃相关图中,反环带单斜辉石核部总体落入华北古老下地壳麻粒岩中单斜辉石的成分范围,因此其可能是来自下地壳麻粒岩的捕虏晶。反环带单斜辉石幔部和正环带单斜辉石核部主要为普通辉石,它们具有高度一致且变化范围相对窄的化学组成,包括高的Mg^#(84.7~89.2)和Cr₂O₃(0.13%~1.41%),以及低的Na₂O (0.17%~0.48%)和Al₂O₃(1.44%~2.57%)。它们的轻重稀土元素强分馏,与玄武岩全岩组成吻合。利用单斜辉石和基性岩浆之间Fe-Mg及微量元素的分配系数,我们计算了与反环带单斜辉石幔部和正环带单斜辉石核部平衡的岩浆组成,结果表明它们与剔除橄榄石捕虏晶的全岩组成达到平衡,因此这部分单斜辉石是岩浆成因的斑晶。它们相比全岩具有变化范围较宽和整体略高的原位⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值(0.7058~0.7085)。岩浆成因单斜辉石结晶温压计算结果(1171~1221℃、0.54~1.08GPa)表明义县组玄武岩的岩浆演化主要发生在下地壳浅部(18~36km)。四合屯义县组玄武岩具有壳幔双重属性,捕虏晶矿物的同化混染和下地壳榴辉岩的拆沉作用并不能合理解释其大陆下地壳属性。本次研究中反环带单斜辉石核部捕虏晶具有较高的HREE含量,它们可能作为源区残留相记录了华北东部古老下地壳在中生代的部分熔融过程,该过程中对应的熔体相则可以解释义县组玄武岩的下地壳属性。因此,我们认为四合屯义县组玄武岩是壳幔相互作用(岩浆混合)的结果。义县组玄武岩的主体来自受俯冲洋壳改造的岩石圈地幔,在下地壳岩浆房或幔源岩浆上升过程中存在少量下地壳来源酸性熔体的混合作用。

     

北大巴山超基性、基性岩墙和碱质火山杂岩形成时代的新证据及其地质意义

北大巴山早古生代地层广泛出露一套超基性、基性岩墙和碱质火山杂岩(包括碱性玄武岩和粗面岩),为研究北大巴山早古生代构造演化提供了重要的载体。本文通过利用锆石U-Pb定年和金云母~(40)Ar/~(39)Ar同位素定年方法对它们的形成时代进行了系统研究,结合地球化学特征探讨它们的成因及构造意义。通过对岚皋县和镇坪县的两个辉绿岩墙开展锆石U-Pb定年,分别获得它们的年龄为399±1Ma和451±4 Ma,是研究区目前已报道的有关超基性、基性岩墙最年轻和最老的就位时代。地球化学分析结果表明,它们的主量元素与区内其他基性岩墙位于同一演化趋势线上,微量和稀土元素地球化学特征相似,类似于OIB的特征,表明它们来自相同的地幔源区。因此,研究区内基性岩墙侵入事件最早开始于晚奥陶世中期(约450Ma),结束于早泥盆世晚期(约400 Ma),期间经历了多次岩浆侵入活动。对与碱性玄武岩共生的火山碎屑岩中金云母晶屑进行~(40)Ar/~(39)Ar同位素定年,获得年龄446±3Ma,代表了火山喷发时间,表明碱性玄武质岩浆喷发活动与基性岩浆侵入事件大致同时发生。对粗面岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年虽未获得准确的岩浆结晶年龄,但较年轻锆石年龄(165±3Ma和229±2Ma)的存在,暗示其形成时代可能属于中生代。系统的年代学研究表明,北大巴山地区早古生代地层中的超基性、基性岩墙和碱性玄武质火山杂岩为同期岩浆活动的产物,最早开始于450Ma,经历了多期火山喷发和岩浆侵入活动(450~400 Ma),结束于早泥盆世晚期(~400Ma)。而粗面岩与上述岩石不是同一期岩浆活动产物,研究区不存在双峰式火成岩组合,它们可能形成于中生代,属于南秦岭中生代岩浆活动的产物,为南秦岭、北大巴山中生代成矿作用提供物源。     

北大巴山地区斑鸠关组砂岩地球化学特征对物源和构造环境的限定

北大巴山是南秦岭造山带的重要组成部分,保留较完整的地层记录。长期以来,斑鸠关组被认为形成于相对稳定的构造环境。本文通过对斑鸠关组砂岩的沉积序列和地球化学分析,详细分析其物源区和形成构造环境。沉积学特征表明,斑鸠关组砂岩主要为一套深水沉积的细砂岩、粉砂岩和泥岩组合序列,形成于海底扇。砂岩中交错层理恢复的古流向表明,其物源主要来自于北侧。地球化学分析表明,斑鸠关组砂岩SiO₂为61.54%～84.35%,主要为成熟度较低的岩屑砂屑岩。稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和Eu负异常的特征。砂岩的风化蚀变指数为51～67,Th/U比值为3.36～7.02,表明砂岩物源区经历了较弱的风化作用。Zr/Sc和Th/Sc比值指示斑鸠关组砂岩没有经历沉积再旋回,为近源沉积。砂岩物源区组成判别图表明,斑鸠关组物源主要为长英质岩石。砂岩源区构造环境判别图以及特征指数表明,斑鸠关组源区形成于大陆岛弧和被动大陆边缘环境。综合区域资料,表明斑鸠关组形成于大陆岛弧相关环境,非大陆裂谷。     

Devonian alkaline magmatism in South Qinling,China: evidence from the Taohekou Formation,Northern Daba Mountain

The Langao area in South Qinling consists of a poorly dated sequence of volcano-sedimentary units (Taohekou Formation). This study focuses on volcanic edifice of Taohekou Formation. Detailed field mapping, section facies analysis, geochemistry, and Ar–Ar geochronology is presented here to develop a more accurate understanding of the tectonic evolution of the Qinling Orogen. Detailed field mapping and section facies analysis reveals the presence of a seamount volcanic edifice in western Xiaozhen area. Ar–Ar dating of alkaline basalts in the sequence indicates an Early Devonian magmatic age. Whole rock geochemistry of these alkaline basalts indicates that both potassic and sodic basalts were erupted respectively in the eastern and western areas. Both types of samples are typically characterized by high concentrations of TiO₂, Nb, Ta, and Zr. Ocean-island basalt (OIB)-like rare earth element distribution patterns, trace element spider diagrams, and similar Sr and Nd isotopic compositions (i.e. relatively low Sr and moderate Nd isotopic ratios) likely indicate that the samples were comagmatic but have experienced varying degrees of fractional crystallization. In addition, the samples appear to have all originated from the asthenospheric mantle and undergone mantle metasomatism, ultimately resulting in an OIB-type provenance. Most importantly, in combination with its regional tectonic evolution, the Taohekou Formation is constrained to a seamount environment. This formation does not represent a plume but, rather, an extensional fracture zone related to subduction. Thus, this geologic interpretation generates pivotal evidence for accurately investigating the properties and temporal constraints of the Mianlue oceanic basin.     

北大巴山地区晚古生代滔河口组碎屑锆石年代学研究及对古生代岩浆事件的限定

长期以来,一直认为北大巴山地区仅分布着早古生代地层,实际并非如此。滔河口组主要为一套火山-沉积组合序列,保留相对完整的地层记录。本文运用LA-ICP-MS U-Pb方法,对由灰绿色砂岩和玄武岩组成的滔河口组同一采样位置的2件砂岩碎屑锆石进行U-Pb年龄测定,获得了52组U-Pb有效年龄,重新限定了滔河口组的形成时代,且为北大巴山地区早古生代构造演化提供了详细资料。获得的11个较年轻的锆石年龄表明,滔河口组形成不早于早泥盆世。碎屑锆石的谐和年龄表明,物源主要集中在407~434Ma侵入岩、粗面岩和玄武岩等。研究区的岩浆成因碎屑锆石年龄值表明,古生代时期发育3期岩浆作用,分别对应431~439Ma侵入岩、426.9Ma斑鸠关组粗面岩和414.3Ma滔河口组玄武岩。     

北大巴山与志留纪火山作用相关的碳酸盐岩沉积学特征及形成环境

生物碎屑灰岩、生物礁是造山带内最为常见的岩石类型之一,它们可以形成于多种构造环境。研究这些岩石组合的结构组成及生物赋存状态可为古地理恢复及造山带演化提供依据。分布于北大巴山地区与富TiO2碱性火山岩紧密相关的碳酸盐岩组合长期以来被认为是被动陆缘台地相组合。该套碳酸盐岩组合主要由生物礁、生物碎屑灰岩、砂屑灰岩、泥质灰岩、角砾灰岩共同构成。砂屑灰岩及生物灰岩中常伴随有薄层凝灰岩夹层;同时这些碳酸盐岩中富含不同比例的火山碎屑成分,发育粒序层理、平行层理、波纹斜层理和滑塌构造。生物碎屑灰岩通常与凝灰质砂岩、泥岩构成韵律层,火山质碎屑在类岩石中主要表现为粒径0.5~3 mm的棱角状—次棱角状玄武岩和凝灰岩碎屑,具有近源沉积特征;生物礁中通常出现1~2.5 cm棱角状—次棱角状玄武岩碎屑,且在生物礁之间的砂岩夹层中含有丰富的0.5~1 mm的次圆状玄武岩碎屑;砂屑灰岩中含有棱角状—次棱角状玄武岩和辉石两类碎屑,其中辉石碎屑粒径通常为1~2 mm,同时该类岩石中还含有丰富的黄铁矿,这些黄铁矿通常因其粒径变化而发育粒序结构特征。角砾状灰岩可分别由砂屑灰岩、生物礁及生物碎屑灰岩构成,也可由三者共同构成,玄武岩碎屑仅出现于角砾状生物礁灰岩中。这些碳酸盐岩中的生物化石具有曾经历过明显的搬运改造特征,其中生物碎屑灰岩和砂屑灰岩中的化石碎屑以次圆状为主,生物礁中的生物化石平行于砂岩夹层分布且发生不同程度的压扁和挤压变形,岩石中普遍发育滑塌沉积构造。这些特征共同表明,该套碳酸盐岩与下伏的碱性玄武岩形成密切相关,二者共同构成了与现代大洋中典型洋岛/海山相一致的结构特征,且这些碳酸盐岩多沿着下伏玄武岩的周边沉积,具有深水—斜坡环境的沉积组合,同时因其中所包含的生物化石经历了一定距离搬运作用而发生再沉积,进一步表明这些生物发育时代可能要略微早于该套火山—沉积组合的形成时代。     

Zircon Geochronology and Trace Element Geochemistry from the Xiaozhen Copper Deposit, North Daba Mountain: Constraints on Albitites Petrogenesis

Albitite often accompanies with various metal and gem mineral deposits and a large number of occurrences have been reported globally, including the South Qinling orogen, China. The Xiaozhen copper deposit is a typical deposit in the North Daba Mountain area of the South Qinling orogen whose distribution is controlled by albitite veins and fractures. As there are few studies on the petrogenesis of albitite in Xiaozhen copper deposit, this paper focuses on the petrogenesis of albitite and its mineralization age. Detailed fieldwork and mineral microscopic observations initially suggest that albitite from the Xiaozhen copper deposit is igneous in origin. Further zircon trace element geochemistry studies indicate that these zircons have high Th/U ratios(0.5), low La content, high(Sm/La)N and Ce/Ce*values, and a strong negative Eu anomaly, which are commonly seen in magmatic zircons. The chondrite–normalized rare earth element(REE) patterns are consistent with magmatic zircons from throughout the world, and they fall within or near the field of magmatic zircons on discriminant diagrams. The calculated average apparent Ti–in–zircon temperature for young zircons is 780°C, consistent with magmatic zircon crystallization temperatures. Therefore, zircon geochemistry indicates that the albitite origin is magmatic. SIMS U–Pb dating on nine magmatic zircons yielded a concordia age of 154.8±2.2 Ma, which represents the formation of albitite and the metallogenic age. More importantly, it is consistent with the ages of Yanshanian magmatism and metallogenesis in the South Qinling orogen, so formation of the Xiaozhen copper deposit may be a closely related geological event.     

北大巴山新元古代龙潭河组的源区特征：来自碎屑组成和锆石年代学的证据

沿扬子板块北缘大巴山弧形断裂出露的新元古代龙潭河组主体为一套富火山碎屑沉积岩夹原生火山碎屑岩组合。长期以来,它们以及上覆砂砾岩组合(木座组)(前人认为冰蹟岩)统被解释为扬子板块北缘新元古代陆内裂谷和被动陆缘沉积。龙潭河组岩石组合包括杂砂岩、含砾粗砂岩、砾岩、凝灰质粉砂岩夹(含砾)凝灰岩。砂岩碎屑组成研究表明,龙潭河组碎屑以火山岩岩屑和斜长石为主,少量石英,砾岩砾石主要为玄武岩、玄武安山岩/安山岩。这些特征表明物源区主要出露中、基性火山岩和富火山碎屑沉积岩,少量长英质岩石,源区大地构造背景为岛弧。本文对一套具有近源堆积特征的火山质砾岩进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分析,结果显示锆石具有两组集中年龄群,峰值分别为~770 Ma和~705 Ma,表明源区存在至少两期岩浆活动。龙潭河组砾石、岩屑和锆石较差的磨圆度和分选性共同表明它们为一套近源沉积,碎屑组成表明物源区为~705 Ma岛弧,形成于弧后环境。龙潭河组物源区岛弧构造背景的确定暗示南秦岭造山带北大巴山地区与俯冲相关的岛弧构造体制一直持续到~705 Ma。     

华北晚中生代和新生代玄武岩中单斜辉石巨晶来源及其对寄主岩岩浆过程的制约:以莒南和鹤壁为例

本文对华北克拉通晚中生代和新生代碱性玄武质岩石中的单斜辉石巨晶进行了主、微量元素和Sr-Nd同位素的综合研究,发现晚中生代和新生代单斜辉石巨晶存在明显的主、微量元素和同位素组成上的差异.新生代单斜辉石巨晶有Al-普通辉石和次透辉石两类;而中生代单斜辉石巨晶只有Al-普通辉石.新生代单斜辉石SiO2含量高、REE配分型式为上凸型、LILE和放射性元素含量高,并具有比寄主碱性玄武岩更亏损的Sr和Nd同位素组成;而中生代单斜辉石SiO2含量低、REE配分型式为LREE富集型、LILE和部分HFSE以及放射性元素含量低,并具有比寄主碱性玄武岩稍富集的Sr和Nd同位素组成;巨晶的结构、矿物成分和地球化学特征,以及Mg-Fe在熔体与单斜辉石间的分配状况皆说明,新生代碱性玄武岩中单斜辉石巨晶是碱性玄武岩浆在高压下结晶的,因此二者是同源的;而中生代单斜辉石巨晶是被寄主岩浆偶然捕获的捕虏晶,是不同源的.华北新生代单斜辉石巨晶存在于碱性玄武岩和拉斑玄武岩中,它们具有比寄主碱性玄武岩更亏损的Sr和Nd同位素组成,说明即使是碱性玄武岩也不能完全代表软流圈来源的原始岩浆,其在上升过程中或多或少存在同位素组成富集的物质的混入.同时,拉斑玄武岩不是碱性玄武质岩浆直接结晶分异的产物,亦不是完全由部分熔融程度的不同造成的.拉斑玄武岩中存在岩石圈地幔物质的贡献或是岩浆房内碱性玄武质岩浆受地壳混染作用的结果.     

北祁连西段肃南地区下志留统肮脏沟组河流相的发现及其大地构造意义

北祁连地区位于中国中央造山带中段,具有典型造山带的特征.区内志留系肮脏沟组沉积环境存在较大争议,以致对其沉积期古地理格局的认识就存在很大差异.本研究选取志留系肮脏沟组发育齐全的肃南地区老虎沟剖面为研究对象,通过野外剖面实测、室内薄片鉴定和碎屑岩粒度分析等方法对老虎沟剖面肮脏沟组沉积充填序列、沉积构造和沉积相类型进行了细...     

华北克拉通北缘晚志留世末-早泥盆世钾质碱性岩的成因及对区域构造演化的限定

华北克拉通北缘晚志留世末-早泥盆世碱性岩的成因研究可以为古生代古亚洲洋与华北克拉通的相互作用过程提供重要信息.本文以内蒙古达茂旗黄合少正长岩为研究对象,开展了锆石U-Pb年代学、矿物化学、地球化学和Sr-Nd同位素的研究,并综合同带其他代表性岩体的岩石矿物及元素特征,探讨了华北克拉通北缘钾质碱性岩的岩浆体系性质、源区特...