二叠纪地幔柱与地表系统演变

本文简要总结了国家重点基础研究发展计划项目《二叠纪地幔柱构造与地表系统演变》的主要研究进展:(1)峨眉山大火成岩省形成于~259 Ma,持续时间小于1 Ma,是地幔柱头熔融的产物;塔里木大火成岩省为多阶段喷发(~300,~290,280 Ma),持续时间超过20 Ma,是孕育地幔柱活动的产物。(2)利用综合地球物理方法发现峨眉山大火成岩省内带上下地壳界面"消失"、下地壳增厚且具高波速特征、岩石圈地幔减薄,是地幔柱熔融产物在地壳不同深度底侵和内侵的结果。(3)完善了大火成岩省岩浆矿床的形成机理,构建了地幔柱成矿系统的基本框架,提出地幔柱结构、岩浆源区特征、结晶分异过程、硫化物饱和、地壳混染和岩浆侵位过程等是地幔柱成矿的关键控制因素。(4)从相对和绝对时间角度确证了西伯利亚和峨眉山大火成岩省分别对应于二叠纪末(PTB)和瓜德鲁普统-乐平统界线(GLB)生物灭绝事件;重建了华南二叠-三叠纪海水温度和p H值的演变历史,使甄别二叠纪末生物大灭绝的直接诱因成为可能。     

塔里木二叠纪基性-中性-酸性岩浆岩的年代学及其地质意义

塔里木西部柯坪地区出露的早二叠纪玄武岩与盆地内其他地区广泛分布的玄武岩共同构成一个面积约0.25Mkm²的溢流玄武岩省。巴楚地区出露的早二叠纪辉绿岩、正长岩、石英正长岩与石英正长斑岩等多种岩浆岩构成了连续的基性-中性-酸性岩浆序列。野外露头观察表明,巴楚麻扎尔塔格地区的基性-中性-酸性岩浆岩为近同时侵位。柯坪塔格开派兹雷克组顶部层位玄武岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为279.0±4.5Ma, 该年龄值可限定该区二叠纪溢流玄武岩喷发的最晚时限。巴楚麻扎尔塔格石英正长斑岩脉的锆石SHRIMP U-Pb年龄为273.0±3.7Ma, 与前人测定的巴楚辉绿岩脉和正长岩的锆石年龄在误差范围内一致,表明巴楚地区的基性-中性-酸性岩浆岩为近同时侵位,时间在275Ma左右。综合已发表的塔里木二叠纪岩浆岩高精度年代数据,本文提出：整个塔里木大火成岩省岩浆作用的持续时间约为20Myrs; 291~287Ma喷发的巨量溢流玄武岩可能构成塔里木大火成岩省的主体,是地幔柱头部熔融的直接产物; 283~272Ma侵位的巴楚、一间房和塔北地区的其它类型岩浆岩体积较小,为塔里木大火成岩省晚期岩浆作用的产物。     

同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展

系统总结分析了峨眉山大火成岩省的同位素地球化学研究成果。总结前人研究资料中大量峨眉山大火成岩省（ELIP）中玄武岩和侵入体的同位素年龄数据,并结合生物地层学特征,确认我国西南峨眉山大火成岩省中的各个岩石单元的形成时代为251~263 Ma,其中基性-超基性侵入岩体形成于约259 Ma,而作为峨眉山大火成岩省主体的峨眉山玄武岩系形成于251~253 Ma。Sr-Nd、Re-Os、Lu-Hf及O同位素地球化学数据表明峨眉山大火成岩省的源区为地幔柱或者大陆岩石圈地幔(SCLM),其中峨眉山玄武岩与富含Fe-Ti氧化物基性侵入体的Sr-Nd同位素特征相似,具有与OIB相似的同位素性质;而含Cu-Ni硫化物的基性-超基性岩体的同位素特征接近地壳物质,可能与地壳混染作用有关。     

小秦岭文峪和娘娘山花岗岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义

对小秦岭文峪和娘娘山花岗岩体进行的锆石SHRIMP U-Pb定年和岩石地球化学分析结果表明,文峪和娘娘山黑云母二长花岗岩体属于Ⅰ型花岗岩,是太古宙太华群高级变质岩系经部分熔融的产物。它们的成岩年龄分别为138.4±2.5 Ma和141.7±2.5 Ma,略早于本区拆离伸展活动的时限,暗示了中下地壳部分熔融形成的岩浆热穹窿和花岗质岩浆在上地壳的大面积侵位导致了小秦岭变质核杂岩的发育。花岗岩体的成岩年龄都早于本区金矿床的主期成矿时代,从时间上表明了花岗质岩浆活动与金矿成矿作用无直接关系。     

阿尔泰克因布拉克铜锌矿区二云母正长花岗岩成岩时代及地质意义

克因布拉克铜锌矿床矿区二云母正长花岗岩产于阿尔泰南缘额尔齐斯构造带北侧冲乎尔火山沉积盆地中,铜锌矿的形成与该花岗质岩浆期后热液活动有密切关系.LA-MC-ICP-MS U-Pb法测定其成岩时代为(278.6±3.5)Ma(MSDW=2.8),是海西晚期岩浆活动产物.结合矿区石英脉中黑云母Ar-Ar坪年龄(245 Ma)和阿尔泰南缘二叠纪晚期—三叠纪时期区域变形、变质作用特征限定铜锌矿成矿时代为早—中二叠世.综合前人研究成果认为,二云母正长花岗岩形成于后碰撞造山环境,与大规模区域性剪切作用有关,可能在地壳伸展拉张作用晚期,由于幔源岩浆的底侵作用,导致康布铁堡组中变质沉积岩发生部分熔融,后经结晶形成.     

大兴安岭南段毛登矿区阿鲁包格山岩体成岩成矿意义 ——锆石、角闪石和黑云母矿物学证据

毛登矿区位于内蒙古锡林浩特,是大兴安岭南段典型的锡钼铋多金属矿床.文章选择毛登矿区阿鲁包格山斑状二长花岗岩为研究对象,开展了高精度锆石U-Pb定年和锆石、角闪石、黑云母矿物学研究,以探讨成岩时代、岩浆结晶的物理化学条件及其对成矿的意义.研究显示,斑状二长花岗岩锆石U-Pb年龄(140±0.9)Ma,侵位于早白垩世;锆石...     

辽东半岛小黑山岩体成因及其地质意义:锆石U-Pb年龄和铪同位素证据

小黑山岩体位于辽东半岛南部,由变形的闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩组成。锆石LA-ICPMS U-Pb年代学研究表明,上述三类岩石的侵位时代分别为170~174 Ma、174±1 Ma和177±2 Ma;后期花岗质伟晶岩脉的侵位时代为175±1 Ma。这些年龄在误差范围内基本相同,反映了小黑山岩体是一个侏罗纪侵位的杂岩体。岩石地球化学、Sr-Nd同位素和锆石铪同位素组成研究表明,小黑山岩体主要来源于高压下古老下地壳物质的部分熔融,幔源岩浆不仅为地壳物质的部分熔融作用提供了热量,而且直接参与了花岗岩的成岩作用。结合区域地质资料表明,小黑山岩体乃至华北东部侏罗纪花岗质岩浆作用是古太平洋板块向西俯冲、地壳增厚,进而引发下地壳物质部分熔融的结果。     

柴北缘西段小赛什腾山黑云母二长花岗岩和石英闪长岩岩石成因及其动力学背景：锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素约束

位于柴北缘西段的小赛什腾山分布大量海西晚期中酸性岩浆岩,其形成时代和成因类型对揭露区域构造演化具有十分重要的意义。本研究以小赛什腾山二叠纪黑云母二长花岗岩和石英闪长岩作为研究对象,对其进行岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Lu-Hf同位素研究。结果表明,黑云母二长花岗岩和石英闪长岩的成岩年龄分别为272±3 Ma和273±2 Ma,指示两者均形成于早—中二叠世。地球化学结果显示,黑云母二长花岗岩属弱过铝质钾玄岩系列I型花岗岩,石英闪长岩为准铝质钙碱性系列I型花岗岩,两者均不同程度富集大离子亲石元素Rb、Th、K等,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,具有典型的弧岩浆地球化学特征。锆石Lu-Hf同位素表明黑云母二长花岗岩具正的ε_Hf(t)值(2.04～8.16)和较年轻的二阶段Hf模式年龄(t_DM2=0.77～1.16 Ga)。结合前人研究成果,认为小赛什腾山早—中二叠世黑云母二长花岗岩和石英闪长岩均为宗务隆洋俯冲消减的产物,石英闪长岩为玄武质洋壳板片发生部分熔融产生的熔体遭受地幔橄榄岩混染而成,而黑云母二长花岗岩为洋壳熔融产生的岩浆底侵...     

小秦岭文峪和娘娘山花岗岩体锆石SHRIMP U Pb年龄及其意义

对小秦岭文峪和娘娘山花岗岩体进行的锆石SHRIMP U Pb定年和岩石地球化学分析结果表明,文峪和娘娘山黑云母二长花岗岩体属于Ⅰ型花岗岩,是太古宙太华群高级变质岩系经部分熔融的产物。它们的成岩年龄分别为1384±25 Ma和1417±25 Ma,略早于本区拆离伸展活动的时限,暗示了中下地壳部分熔融形成的岩浆热穹窿和花岗质岩浆在上地壳的大面积侵位导致了小秦岭变质核杂岩的发育。花岗岩体的成岩年龄都早于本区金矿床的主期成矿时代,从时间上表明了花岗质岩浆活动与金矿成矿作用无直接关系。     

孙吴-嘉荫地区早中生代花岗岩的年代学、地球化学与成因

对小兴安岭北部孙吴-嘉荫地区早中生代花岗岩进行了年代学和地球化学研究,据此探讨其成因及形成的构造背景。锆石U-Pb同位素定年结果表明,研究区早中生代花岗岩分为晚三叠世和早侏罗世两期,形成时代分别为210 Ma和187~181 Ma。晚三叠世碱长花岗岩属铝质A型花岗岩,岩浆源区为新元古代从亏损地幔中增生的基性火成岩地壳。早侏罗世英云闪长岩-花岗闪长岩和二长花岗岩属埃达克岩,是由加厚下地壳物质部分熔融形成的;正长花岗岩-碱长花岗岩与同期埃达克岩具明显不同的地球化学特征,岩浆源区为中元古代从亏损地幔中增生的基性地壳物质。结合区域地质构造演化特征,认为晚三叠世花岗岩是华北板块和西伯利亚板块碰撞造山后伸展构造环境下的产物,早侏罗世花岗岩的形成与古太平洋板块俯冲产生的挤压构造环境有关。     

骑田岭芙蓉锡矿的成岩和成矿物质来源： 锆石Lu Hf 同位素和矿物包裹体He Ar同位素证据

本文分析测试了骑田岭花岗岩芙蓉锡矿的各类花岗岩的锆石U-Pb同位素年龄和Lu-Hf同位素组成。本区有两期花岗岩,早期角闪石黑云母花岗岩锆石U-Pb谐和年龄为160.02.7 Ma,晚期黑云母花岗岩的锆石U-Pb谐和年龄为156.5±1.8 Ma。在晚期矿化的黑云母花岗岩中出现了蜕晶化锆石,蜕晶化锆石强烈富集LREE和U、Th,是典型热液锆石的特征。四个花岗岩锆石的Lu-Hf同位素组成说明骑田岭花岗岩的成岩物质主要来源于下地壳,它们的原始岩浆源于中元古代(1.3~1.5Ga)下地壳物质的部分熔融,并有部分地幔物质的参与。还分析测定了骑田岭芙蓉锡矿黄铁矿、石榴子石流体包裹体的He-Ar同位素组成,其3 He/4 He比值较低(0.059~0.432),介于地壳和地幔流体3 He/4 He比值之间,表明芙蓉锡矿的成矿流体主要来源于地壳,同时有部分地幔流体的参与成矿。     

我国大火成岩省和地幔柱研究进展与展望

本文简要阐明大火成岩省和地幔柱研究的关键科学问题及研究方法,然后对新世纪以来我国中晚二叠纪峨眉山大火成岩省和早二叠纪塔里木大火成岩省的研究进展进行了回顾和总结.通过不同学科的地质观察与地幔柱理论预测的对比研究发现,峨眉山玄武岩喷发前的地壳隆升,高温原始岩浆,极短的岩浆作用持续时间以及不同类型岩浆的空间分布特征等均支持地幔柱模型。为了解释塔里木大火成岩省的岩浆演化,提出了一个两阶段的动力学模型。最后对大火成岩省和地幔柱领域研究进行了展望。     

塔里木盆地二叠纪玄武岩的地球化学特征及其与峨眉山大火成岩省的对比

中国西部地区发育了塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省,分别形成于280Ma左右和258~260Ma。对比两个大火成岩省的玄武岩的地球化学特征,发现塔里木玄武岩的岩石地球化学特征与峨眉山玄武岩相似,Fe ₂O₃＝15.29%~17.97%,大于10%,比MORB富铁,指示其深源以及地幔柱源特征,为典型的溢流玄武岩。稀土元素比值显示其落在由石榴石二辉橄榄岩组成的原始地幔熔融线上,表明该玄武岩是在厚的岩石圈下由异常热的地幔经低部分熔融形成的。微量元素特征比值分析,揭示了塔里木玄武质岩浆在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省一样,可能起源同一个来自于核幔边界的超级地幔柱,它们很可能是塔里木板块和扬子板块在二叠纪北向漂移过程中先后穿越同一个超级地幔柱的结果。     

再论东天山白山铼钼矿区成岩成矿时代

东天山白山铼钼矿区的成岩成矿时代尚存在海西期和印支期之争.最新的同位素年代学研究表明,矿区南部斜长花岗斑岩的锆石U-Pb年龄为235～245Ma,矿区东部黑云母斜长花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为239Ma±8Ma,矿石中辉钼矿的Re-Os等时线年龄为229Ma±2Ma.结合笔者已报道的燕山期岩浆侵位与成矿的年代学证据,首次提出白山铼钼矿区具有印支期和燕山期2期成岩成矿作用,早期成岩成矿作用发生于中三叠世,晚期成岩成矿作用发生于早侏罗世.     

云南清水河早古生代过铝质花岗岩的发现及其对保山地块岩石圈地幔拆沉的限定

保山地块早古生代过铝质花岗岩的岩石成因尚存在争议,为进一步探讨岩石成因,对云南清水河花岗岩开展了锆石SHRIMP U-Pb定年及岩石地球化学研究.结果表明,清水河花岗岩主要由二云母花岗岩、黑云母花岗岩组成.二云母花岗岩岩浆结晶年龄为473～462 Ma,黑云母花岗岩岩浆结晶年龄为479 Ma,侵位时代都为早古生代.含较...     

黑龙江翠宏山铁多金属矿区岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

黑龙江翠宏山铁多金属矿床位于小兴安岭—张广才岭成矿带北部。该成矿带上分布有大量对成矿起制约作用的岩浆岩体。前人有关矿区成岩、成矿时代的认识差异较大,且缺乏对矿区岩体成因的研究。为了解这些岩体的成岩时代、岩体成因、区域构造背景及其与成矿的关系,本文对其开展了锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。3个花岗岩类样品的锆石LAICP-MS U-Pb年代学和Hf同位素分析结果显示,黑云母花岗岩、花岗斑岩和碱长花岗岩的形成年龄分别为496$1.5Ma、193$1Ma和173$1Ma;黑云母花岗岩的εHf(t)值和tDM2分别为-4.7~0.0和1463~1764Ma,花岗斑岩及碱长花岗岩的εHf(t)值和tDM2值分别为0.2~10.1和781~1184Ma。结合前人的年代学数据,推断矿区至少存在4期岩浆活动,其中二长花岗岩与成矿关系最密切。研究结果也表明松嫩地块在中-新元古代时期曾发生过两次重要的地壳增生事件。     

塔里木二叠纪玄武岩的铂族元素特征及其对岩浆演化和硫化物成矿作用的启示

二叠纪大陆溢流玄武岩在新疆塔里木盆地中部及西部地区广泛出露,其覆盖面积达25万km2,它们与大规模辉绿岩墙、层状基性-超基性侵入杂岩体、超基性隐爆角砾岩筒、超基性岩脉和石英正长岩体以及双峰式岩墙等共同构成了约274～290Ma的塔里木大火成岩省。与俄罗斯的西伯利亚大火成岩省及我国西南部的峨眉山大火成岩省相似,在塔里木大火成岩省内已发现有不少铜镍铂族元素岩浆型矿床,这些矿床主要分布在塔里木盆地周缘的东天山、北山等地区,但是在塔里木盆地的内部尚未有具经济价值     

桂西龙川-世加辉绿岩型金矿的成矿背景研究

<正>位于杨子地台西南缘的桂西分布着大面积的晚古生代基性侵入岩(辉绿岩和玄武岩)。众多研究表明,这些基性侵入岩介于华南、印支和思茅地块三者交界分布,呈层状或似层状小岩体产出,与峨眉山地幔柱有关。桂西基性岩的分布虽然距离峨眉山大陆溢流玄武岩主体比较远,但是它位于峨眉山大火成岩省(ELIP)东南部,表明二叠纪峨眉山大火成岩省岩浆活动已经影响到了桂西地区,故桂西地区基性岩可能是二叠纪峨眉山大火成岩省外带外侧东南端的产物(吴浩若等,1997;王忠诚等,1997;廖帅等,2013)。     

福建平潭岛花岗质岩石成因:来自锆石U-Pb定年、O-Hf同位素及黑云母矿物化学的约束

东南沿海地区发育具有"等同位素组成"特征的晚中生代双峰式火成岩,其成因备受争论。本文选择了福建省平潭岛双峰式杂岩体中的花岗闪长岩、英云闪长岩与花岗岩开展了高精度锆石U-Pb定年、原位O-Hf同位素和黑云母矿物化学方面的研究,以探讨这些花岗质岩石的成因。分析结果显示,花岗闪长岩、英云闪长岩与花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为116.8±1.0Ma、116.3±1.0Ma与117.4±1.0Ma,表明它们均侵位于早白垩世。这三类岩石也有较为相似的锆石O-Hf同位素组成。其中,锆石的δ18O分别变化为4.6%~5.3‰、4.8%~5.3‰及5.0%~5.6‰,与地幔的O同位素值基本一致。锆石的εHf(t)变化范围分别为+2.0^+7.1、+2.8^+6.5及+1.8^+5.6,相应的两阶段模式年龄tDM2分别为741~1046Ma、754~995Ma及815~1058Ma。锆石O-Hf同位素数据反映其熔融源区主要为相对较年轻的地壳物质,来自华夏地块古老基底的贡献较少。另外,黑云母矿物化学暗示这三类岩石具有Ⅰ型花岗岩的特征。但是,黑云母种属在不同岩性间存在差异,其中花岗闪长岩与英云闪长岩中的黑云母为镁质类型,花岗岩中的黑云母为铁质类型。从花岗闪长岩、英云闪长岩到花岗岩,黑云母的结晶温度和岩浆体系的氧逸度均逐渐降低,这与钙碱性岩浆分异演化的趋势基本一致。结合前人研究资料及区域地质演化历程,我们认为平潭岛杂岩体中的花岗质岩石形成于古太平洋俯冲背景,其熔融源区主要为新增生地壳物质。花岗质岩石内部岩性的差别主要是母岩浆经历不同程度分异演化的结果。我们的研究结果暗示壳幔岩浆混合在东南沿海早白垩世长英质岩石形成过程中所具有的作用可能较为有限。     

甘蒙北山石炭纪清水泉岩体SHRIMP锆石U-Pb年代学及地质意义

本文对清水泉复式杂岩体进行SHRIMP锆石U-Pb测年,获得二长花岗岩形成时代为314.4±4.7 Ma,含黑云母花岗岩形成时代为311.7±4.1 Ma,英云闪长岩形成时代为314.0±4.0 Ma,加之前人在该地区花岗闪长岩中获得Rb-Sr全岩等时线年龄(277.71±13.5 Ma),限定清水泉复式杂岩体的主要侵位时代为晚石炭世至早二叠世,且至少存在两期岩浆;清水泉复式杂岩体微量元素与稀土元素特征表明岩体具有地壳重熔型花岗岩特征,为I型与A型过渡岩浆,形成于活动陆缘的后造山/火山弧环境,从而揭示在晚石炭世时,古红石山洋消减碰撞,之后进入后造山阶段。