鲁东中生代标准剖面青山群火山岩锆石U-Pb年龄及其构造意义

报道了鲁东胶州盆地青山群分组定名剖面火山岩的锆石U-Pb同位素年代学研究成果.锆石定年采用了193 nm激光剥蚀系统与新型高精度ICP-MS联机的原位分析技术, 获得了青山群后夼组底部火山岩的形成年龄为106±2 Ma(95%置信度, 下同), 而石前庄底部和顶部火山岩的形成年龄分别为105±4和98±1 Ma.对比前人对鲁西和沂沭断裂带青山群火山岩的定年结果, 显示出山东省境内青山群富钾火山岩系具有空间上由西向东年龄逐渐变轻的趋势.结合前人对中国东部中生代"橄榄粗安岩省"不同区域富钾火山岩的定年成果, 显示鲁东地区中生代富钾火山岩的形成时代明显晚于中国东部其他地区, 但该地区形成具软流圈地幔源岩性质的碱性玄武岩的时间却明显早于北淮阳、北大别造山带和沿江带的宁芜、溧水、庐枞等盆地.两类不同性质中生代-新生代火山岩的时间和空间分布特征对建立中国东部大陆岩石圈动力学演化模型提供了重要的同位素年代学约束.     

鲁东中生代标准剖面青山群火山岩锆石U-Pb

报道了鲁东胶州盆地青山群分组定名剖面火山岩的锆石U-Pb同位素年代学研究成果. 锆石定年采用了193 nm激光剥蚀系统与新型高精度ICP-MS联机的原位分析技术, 获得了青山群后夼组底部火山岩的形成年龄为106±2 Ma(95%置信度, 下同), 而石前庄底部和顶部火山岩的形成年龄分别为105±4和98±1 Ma. 对比前人对鲁西和沂沭断裂带青山群火山岩的定年结果, 显示出山东省境内青山群富钾火山岩系具有空间上由西向东年龄逐渐变轻的趋势. 结合前人对中国东部中生代“橄榄粗安岩省”不同区域富钾火山岩的定年成果, 显示鲁东地区中生代富钾火山岩的形成时代明显晚于中国东部其他地区, 但该地区形成具软流圈地幔源岩性质的碱性玄武岩的时间却明显早于北淮阳、北大别造山带和沿江带的宁芜、溧水、庐枞等盆地. 两类不同性质中生代-新生代火山岩的时间和空间分布特征对建立中国东部大陆岩石圈动力学演化模型提供了重要的同位素年代学约束.     

青藏及邻区新生代火山活动及构造演化

青藏高原是现今地球动力学和地质演化研究的一个热点。该区火山活动受中 -新生代以来高原深部地球物理 -化学反应的控制 ,是多种因素相互作用所表现的形式和结果。本区既有富钾质的 (主导 ) ,也有富钠质的火山岩 (次要 ) ;既有喷发熔岩流 (主导 ) ,也有一些浅源上侵的次火山岩体 ;火山活动发育在古近纪、新近纪与第四纪 ,而最强烈的发生在中新世期间。本区钠质和钾质两类火山岩在形成环境和时代上有很大的差异 :前者一般发育在古新世—始新世 (6 0～ 4 0MaBP) ,而后者主要形成在渐新世—中新世 (30～ 10MaBP) ;存在着钠质—钾质—酸性次火山岩的演化过程 ;大体上可划分为西羌塘、北羌塘、可可西里、中昆仑、西昆仑等 5个火山岩省。本文对比了青藏高原及邻区甘肃礼县和云南三岩区 (金沙江北段、腾冲和滇东南地区 )新生代火山岩的岩石组合、同位素年代学以及地球化学特征 ,大量的证据表明 ,这些火山岩形成在原始地幔、或“壳 -幔过渡带”或陆壳基底等源区。在实际考察和综合研究的基础上 ,探讨了岩石圈的区域构造特征及其与高原隆升的关系等     

秦岭黑河镁铁质枕状熔岩年龄和地球化学特征

报道了丹凤镁铁质火山岩黑河枕状熔岩的年龄和地球化学的研究结果. 13个枕状熔岩全岩样品的Sm-Nd年龄为963±130 (2σ) Ma, INd=0.51173±16(2sσ), eNd(t)=+6.6, MSWD0.57. 全岩样品Rb-Sr同位素分析结果分散, 无等时线. 枕状熔岩矿物斑晶Sm-Nd同位素系统在后期地质作用中被扰动, 由全岩(WR)、角闪石(Hb)、斜长石(Plag)所获得的年龄不确定性很大, 但由WR-Plag, WR-Hb分别计算的年龄是930 Ma和437 Ma. 矿物斑晶Rb-Sr年龄268±47(2σ) Ma, ISr=0.70475±11(2σ ), MSWD0.96. 主、微量元素显示, 岩石形成于类似N-MORB环境.     

鲁西中生代闪长岩中的深源超镁铁质岩捕虏体及其富硅交代特征

山东莱芜铁铜沟岩体中含有大量深源超镁铁质岩捕虏体. 橄榄岩捕虏体发育两期交代现象: (ⅰ) 早期交代以发育粒间单斜辉石和金云母为特征; (ⅱ) 晚期交代以发育斜方辉石脉体(含少量斜长石和角闪石)为特征. 超镁铁质岩捕虏体的组合特征、矿物学特征、平衡温度及交代特征支持其来源于壳幔过渡带. 其主量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素特征暗示晚期富硅交代与寄主岩的成因有关, 反映了该区晚中生代岩石圈深部存在的熔体-岩石相互作用.     

哀牢山-金沙江富碱侵入岩年代学和Nd,Sr同位素特征

对富碱侵入岩和共生的碱性火山岩、煌斑岩和酸性斑岩测定了29个同位素地质年龄,范围为41～27Ma,属于第三纪.其中富碱侵入岩~(143)Nd/~(144)Nd值为0.512415～0.512544~(87)Sr/~(86)Sr值为0.7054～0,7068,表明物质来源于富集地幔源区.     

新疆三塘湖地区石炭纪火山岩年代学、地球化学及其大地构造意义

三塘湖地区石炭纪火山岩出露于新疆准噶尔盆地东北缘考克赛尔盖山、三塘湖乡、大黑山及淖毛湖一带,位于克拉美丽断裂带北侧.主要岩石组合为基性、中酸性熔岩及火山碎屑岩.岩石地球化学研究显示基性-中酸性火山岩为同源岩浆产物,其中的玄武岩样品富集大离子亲石元素(LILE),相对亏损高场强元素(HFSE),具有明显的Nb-Ta-Ti负异常.石炭系火山岩源于亏损地幔,岩浆在上升过程中未曾受到地壳物质的混染,并经历了岩浆结晶分异作用过程.综合地层岩石组合、岩石地球化学研究,认为三塘湖石炭系火山岩应形成于与俯冲作用有关的构造环境.利用锆石U-PbLA-ICPMS获得安山岩的锆石U-Pb同位素年龄(328.9±1.9)～(331.3±2.3)Ma,该年龄代表了安山岩的成岩年龄.结合区域内的地质记录、同位素年代学资料的综合分析研究,表明准噶尔洋北缘的俯冲消减作用在早石炭世已经存在,三塘湖火山岩形成于准噶尔洋早石炭世俯冲作用诱发的岛弧岩浆作用.     

华北地区岩石圈热结构的研究

利用两种1°×1°平均大地热流资料,由观测资料和居里面反演得到的4种地壳岩石生热率模型,计算了华北地区(105°E-124°E,30°N-41°N)岩石圈的热结构. 定量的比较了各种模型的计算结果,选定了最佳模型. 莫霍面的温度大约在450-750℃之间变化,岩石圈底部深度在60-180 km变化,并发现大的构造断裂与热岩石圈底部的隆起相对应,MS＞6.5的地震大都发生在热岩石圈底部隆起区附近和莫霍面温度的高值区.     

青藏高原东北缘岩石圈有效弹性厚度与地震分布关系

岩石圈有效弹性厚度(T_e)表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方法,使用WGM2012重力异常数据、ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型,通过导纳和相关联合反演计算了青藏高原东北缘的岩石圈有效弹性厚度(T_e)与荷载比(F).结果显示研究区T_e整体呈明显的东高西低分布,青藏块体T_e变化剧烈,西部高值(>40 km)和东部低值(<20 km)共存;鄂尔多斯地块T_e较高(>30 km),变化相对平缓;荷载比F存在局部西南高,巴颜喀拉和羌塘地块荷载比F较高(>0.5),说明以地下荷载为主,其他地块荷载比F较低(<0.2),以地表荷载为主.鄂尔多斯地块结构稳定,岩石圈强度较大,T_e值较高;内部构造活动性微弱,深部物质密度横向变化较小,岩石圈所受荷载以地表为主,荷载比F较低...     

中太平洋山脉白垩纪响岩质碱玄岩的地球化学特征及地质意义

在详细的岩相学研究基础上,对中太平洋山脉白垩纪火山岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd同位素以及矿物成分分析.中太平洋山脉火山岩主要属于响岩质碱玄岩,呈斑状结构,斑晶主要由富Ca斜长石、单斜辉石和霞石组成.这些火山岩强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.03),具有相对较富集的~(87)Sr/~(86)Sr(0.703829~0.704313)和~(143)Nd/~(144)Nd(0.512857~0.512871)同位素比值,暗示其具有与OIB型岩浆源区较为相似但更为富集的特征.这些火山岩可能来源于尖晶石-石榴石二辉橄榄岩稳定存在的、相对较深的岩浆源区,且经历了1~3%较低程度部分熔融过程.此外,地幔源区内可能残留着富含Nb、Ta的矿物(如榍石、金红石、钙钛矿),且岩浆源区可能受到了碳酸盐岩熔/流体或富碱流体的交代变质作用,促使这些火山岩具有很高的不相容元素含量和明显Nb、Ta、Ti的亏损.根据构造环境和地球化学特征,中太平洋山脉响岩质碱玄岩与线岛火山岩有很多相似之处,因此我们推测中太平洋山脉Site313区域很有可能是线岛的一个延续.     

小江断裂带及邻区岩石圈磁场变化特征分析

利用小江断裂及其邻区2015年和2016年共4期地磁总强度观测资料,获得了相邻期岩石圈磁场的深部、浅表和居里面变化,分析其变化特征。结果表明:(1)2015年8月—2016年3月该区域岩石圈磁场总体表现为磁场能量从南段、中段到北段逐渐增强;(2)在个旧附近,岩石圈磁场变化特征明显,在时间域上,磁场变化表现出增强、减弱、再增强的特征;(3)2015年8月—2016年3月,在岩石圈磁场的深部、浅表变化中,个旧附近都出现了磁场增强和减弱的明显边界。在岩石圈磁场的居里面变化中,个旧附近也出现了居里面起伏变化的明显边界。     

西乡群的时代与构造背景: 同位素年代学及地球化学制约

对西乡群下部白勉峡组和上部孙家河组进行了颗粒级锆石U-Pb同位素定年, 分别获得了(946±18)和(904±18) Ma的谐和年龄. 西乡群火山岩具有岛弧岩浆岩组合的元素和同位素地球化学特征, 且其形成环境具有由早期的前弧向晚期的弧后拉张盆地转变的演化趋势, 表明扬子西北缘于约0.95~0.90 Ga的晋宁期为活动性大陆边缘. 西乡群火山岩受到了后期(0.83~0.75 Ga)较大规模构造热事件的影响, 并使其Rb-Sr同位素体系发生了重置.     

中国东部大地幔楔形成时代和华北克拉通岩石圈减薄新机制——深部再循环碳的地球动力学效应

地震P波速度成像显示,西太平洋俯冲板片滞留在地幔过渡带,在中国东部形成"大地幔楔"结构.中国东部大陆玄武岩的Mg同位素调查揭示了该俯冲滞留板片携带大量碳酸盐交代地幔过渡带上覆的对流地幔,形成了碳酸盐化橄榄岩,它是中国东部晚白垩世和新生代大陆强碱性玄武岩的源岩.该玄武岩的Mg-Sr同位素组成与年龄关系显示自106Ma以来,该地幔源区的碳酸盐种属为菱镁矿+少量白云石,发生初熔的深度为300~360km.因此,该地幔源区的碳酸盐化交代作用应发生在大于360km的深度,即在106Ma以前俯冲板片已经开始滞留地幔过渡带,形成了大地幔楔结构.这一时代支持大地幔楔的俯冲板片后撤形成机制.根据高温高压实验结果,碳酸盐化橄榄岩熔融产生的含碳酸盐硅酸盐熔体在到达至华北克拉通初步减薄的岩石圈底部(180~120km)时仍可以有高达25~18wt%的CO_2含量,其SiO_2和含量及类似于强碱性的霞石岩和碧玄岩,并具有较高的εNd值(2~6).该熔体向上渗透并交代底部岩石圈地幔可形成碳酸盐化橄榄岩.由于克拉通地热增温线与碳酸盐化橄榄岩固相线相交于130km深度,则华北克拉通岩石圈底部的碳酸盐橄榄岩将发生部分熔融导致其物理性质类似软流圈且较容易被对流上地幔置换.其新生成的碳酸盐-硅酸盐熔体又可以向上渗透交代上覆的岩石圈地幔.如此重复这一碳酸盐化交代-熔融过程,可以使岩石圈减薄,而碳酸盐-硅酸盐熔体也转变呈较富硅和具有较低εNd值(低至-2)的碱性玄武岩.随着华北克拉通岩石圈的减薄,其地热增温线逐步向大洋岩石圈靠近,岩石圈碳酸盐化橄榄岩的初熔深度可小于130km和逐步接近70km.因此,富碳酸盐熔体与岩石圈相互作用是华北克拉通岩石圈减薄过程在晚白垩世和新生代的一种可能机制.据中国东部低玄武岩的年龄统计,106~25Ma区间岩石圈的碳酸盐化交代-熔融引发的减薄过程仅零星存在,而在25Ma以后才大规模发生.因此,华北克拉通岩石圈的减薄可能存在两个峰期:与克拉通破坏峰期(135~115Ma)同时发生的岩石圈减薄,和25Ma以后由富碳酸盐硅酸盐熔体与岩石圈相互作用引发的岩石圈进一步减薄,它使得华北克拉通东部岩石圈减薄至现今的约70km左右.     

龙门山构造带深部动力学过程与地表地质过程的耦合关系

发生在地球浅层的2008年汶川地震驱动了龙门山及前陆地区的地表同震垂向位移.根据冲断带-前陆盆地弹性挠曲模型理论,在进行弹性挠曲模拟反演的基础上,结合对深部地球物理特征(泊松比、电性结构)的分析,发现龙门山前陆盆地现今岩石圈有效弹性厚度(T_e)具有自东向西逐渐减薄的趋势,自川中地区的30~40 km减至龙门山地区的10~20 km.在对晚三叠世以来前陆盆地各阶段盆地结构进行刻画的基础上,进行弹性挠曲模拟反演,推断龙门山前陆盆地的前渊地区(四川盆地西部)岩石圈的T_e值自晚三叠世以来具有逐渐减薄的趋势.这可能与松潘一甘孜地块下方广泛存在的软流圈热物质对四川盆地西部岩石圈下部的长期加热而导致的熔融有关,反映了地球深部动力学过程与地球表层盆地演化之间的耦合关系.     

我国铁矿成矿背景与富铁矿成矿机制

我国的富铁矿主要类型包括矽卡岩型、沉积变质型、火山岩型(细分为陆相火山岩型和海相火山岩型)和岩浆型铁矿床.本文通过对不同类型铁矿床成矿地质背景的研究,发现沉积变质型铁矿的形成主要受控于大气圈的氧浓度,而其他类型铁矿床的形成均受控于特殊的地质构造环境和深部地质过程.高温高压实验和熔融包裹体研究表明,高温岩浆可以发生液态不...     

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.     

胶东超大型金矿的形成与中生代华北大陆岩石圈深部过程

成矿年代学研究表明胶东地区超大型金矿形成于(120±10)Ma范围内.典型金矿Sr,Nd和Pb同位素组成反映成矿物质来源具有多元性和幔源物质参与成矿的信息.研究表明胶东地区之所以在中生代发生成矿大爆发,有其深部地质作用的原因.其中最主要的可能是中央造山带大陆深俯冲的后效作用和古太平洋板块俯冲的远程效应,由此诱发深部的岩石圈剧烈减薄和壳幔相互作用、浅层次的伸展和大型控矿构造的形成.     

宁芜（南京-芜湖）盆地火山岩的年代学及其意义

宁芜盆地是长江中下游地区最重要的火山岩盆地之一,发育有龙王山、大王山、姑山和娘娘山4组以安山质火山岩为主的地层.通过对4组火山岩中熔岩的锆石LA-ICP MS同位素定年,得到各组火山岩形成的时间分别为：龙王山组（134.8±1.3）Ma、大王山组（132.2±1.6）Ma、姑山组（129.5±0.8）Ma和娘娘山组（126.6±1.1）Ma.宁芜盆地内火山岩皆形成于早白垩世,火山岩浆活动发生的起止时间约为135~127Ma,持续时间在8~10Ma左右.包括宁芜盆地在内的长江中下游地区各火山岩盆地均不存在侏罗纪火山岩浆活动.研究结果为进一步探讨和认识长江中下游及中国东部中生代构造-岩浆-成矿作用提供了新的年代学成果.     

鄂尔多斯盆地深部热结构特征及其对华北克拉通破坏的启示

基于二维稳态热传导方程,利用有限元数值模拟方法,选取东西向横穿鄂尔多斯盆地地质与地球物理解释大剖面进行了深部温度场数值模拟研究,得到了华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地下伏岩石圈热结构特征.地幔热流变化范围:21.2~24.5mW·m-2,体现为东高西低特征.壳幔热流比(Qc/Qm)介于1.51~1.84之间,为"热壳冷幔".与华北东部地幔热流对比表明,西部的鄂尔多斯盆地相对处于稳定的深部动力学环境.在岩石圈热结构研究基础上,对克拉通地震岩石圈与热岩石圈厚度差异进行了对比,研究表明:鄂尔多斯盆地西部地震岩石圈与热岩石圈厚度差异约达140km,而东部的汾渭地堑,渤海湾盆地二者差异逐渐减小.华北克拉通自西向东,地震岩石圈厚度与热岩石圈厚度差异不断减小,意味着华北克拉通岩石圈下部的软流圈地幔黏性系数自西向东逐渐降低,本文从地热学角度可能印证了太平洋俯冲脱水作用对华北克拉通的影响.     

太古宙-元古宙界限基性火山岩Nb/Ta比值变化及其对地球Nb/Ta平衡的指示意义

华北克拉通前寒武纪基性火山岩HFSE和REE具有明显的A(太古宙)-P(元古宙)界限变化. 新太古代基性火山岩HFSE与TiO₂相关性较弱, Nb/Ta比值高(18.8±1.2), 可能形成于正常橄榄岩在石榴石稳定域内的部分熔融作用. 古元古代基性火山岩的HFSE含量明显高于新太古代基性火山岩, 且HFSE含量与TiO₂高度正相关, Nb和Ta发生分异(平均Nb/Ta=15.6±2.9). 古元古代基性火山岩显著增高的HFSE和REE含量及其与TiO₂之间的显著相关性指示其地幔源区发生了富Ti矿物参与的交代富集作用. 统计研究表明, 华北克拉通前寒武纪基性火山岩HFSE所表现的A-P界限具有全球性. 全球2.5Ga以前的基性火山岩总体具有高于或接近于原始地幔的Nb/Ta比值(17.8±1.9), 而元古宙基性火山岩的Nb/Ta比值仅为14.7±4.1, 与大陆总地壳估值(11~17.5)接近. 因此, Nb/Ta在亏损地幔和大陆地壳中的非补偿特征应主要形成于后太古宙. 太古宙基性火山岩可能是平衡后太古宙大陆地壳和亏损地幔低Nb/Ta比值的地球化学储库之一.