南岭东段北部岩浆岩同位素年代学填图的尝试及其新进展

利用现代同位素年代学的技术方法,按照一定的比例尺和统一的技术要求,测定某一区域内地质体的同位素年龄,在地质图上清晰地表达相关地质体的时空分布格局,为深入研究区域地质演化规律和地质找矿工作提供依据,这是当前同位素年代学填图的主要工作。本次研究采用单颗粒锆石SHRIMP和LA-MC-ICPMS定年方法,尝试性地对南岭东段北部9个1∶20万图幅(井冈山幅、兴国幅、宁化幅、赣州幅、于都幅、长汀幅、龙南幅、寻乌幅和上杭幅)范围内代表性的上百个岩体样品进行了锆石U-Pb年代学研究,修正了原先由于缺少准确的年龄数据而误判的岩体时代,进而对各岩体的侵位时代进行了重新厘定,这对于深入研究该区域地质演化历史和成岩成矿规律具有重要的现实意义。本文也指出了同位素年代学填图工作中对样品布置采集、数据合理使用的基本要求以及综合分析在解释区域岩浆岩成因与地质演化方面的重要性。     

LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素的分析方法及地质应用

本研究利用Thermo Finngan Neptune型多接收等离子质谱和Newwave UP213 激光剥蚀系统对两个国际锆石标准和一个实验室锆石标准进行了系统的测定.测得的TEMORA、GJ1和FM02锆石标准的176Hf/177Hf比值分别为0.282700±64(2SD,N=22),0.282008±25(2SD,N=26)和0.282967±44(2SD,N=27),该结果在误差范围内与文献报道值完全一致.采用不同的剥蚀直径对FM02锆石标准进行了对比测定,结果在误差范围内是一致的.从分析结果来看,GJ1和FM02的Hf同位素比值变化范围较小,是Hf同位素LA-MC-ICP-MS测试的理想标准锆石.文中还对四个不同地区的锆石Hf同位素进行了测定,结合前人研究,对其成因和物质来源进行了初步探讨.     

Algoma型和Superior型硅铁建造地球化学对比研究

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是世界上最重要的铁矿资源类型和地球早期特有的化学沉积建造类型,广泛分布于太古代-古元古代(3.2～ 1.8Ga),记录了地球早期岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的状态及演化.前人根据BIFs的岩石组合和构造地质环境将其划分为Algoma型和Superior型.本文对比研究了Algoma型和Superior型BIFs的硅、氧、铁和多硫同位素特征.不同时代和不同类型BIFs的硅氧同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28为较大的负值.二者的铁同位素和硫同位素非质量分馏效应明显不同.Algoma型BIF的△33S多为负值,而Superior型BIF的△33S多为正值;Algoma型BIF富集重铁同位素,δ56FeIRMM-144多为高正值,而Superior型BIF相对富集轻铁同位素,δ56FeIRMM.144多为负值或小正值.研究提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由地球早期的海底火山热液喷气作用形成的,二者属于同一成矿系统,相对而言,Algoma型BIF与火山活动关系更密切,距离同期火山活动中心更近,多形成于深水盆地,环境更加还原.     

西藏南部冈底斯大陆弧早白垩纪弧前伸展作用

在现今活动的俯冲带系统中,俯冲板片的后撤或回卷都可能导致弧前伸展作用,但弧前伸展作用是否局限于浅部构造层次,还是涉及整个岩石圈,是理解岛弧构造演化和地球化学效应的重要课题。在西藏冈底斯岩基南缘,保留着世界上典型的弧前盆地——日喀则弧前盆地。在该盆地的北缘,除了发育中新世闪长玢岩脉外,还发育一系列近东西向展布的辉绿岩脉,形成时代为106.6±0.8Ma(锆石U-Pb年龄)。基性岩脉在岩石学、矿物学和地球化学特征上较均一,具体表现为:(1)富集LREE,亏损HREE,但HREE平直;(2)强烈亏损Rb、Ba、Nb和Ta,微弱亏损Ti,但Zr和Hf不具亏损现象;(3)锆石Hf同位素组成(εHf(t)=+11.7~+15.4)较高;和(4)包含捕获的早侏罗世岩浆锆石。上述数据表明:在日喀则弧前盆地形成过程中,伴随着强烈的早白垩纪弧前伸展作用,诱发较亏损地幔发生部分熔融,形成不同于典型岛弧岩浆岩的基性岩,可能是在新特提斯洋北向俯冲过程中,海沟后撤,在弧前形成强烈的地幔角流的结果。同时,日喀则弧前盆地可能构建于早侏罗纪结晶岩系之上。     

宁芜和尚桥铁氧化物-磷灰石矿床(IOA)成矿过程研究:来自磁铁矿LA-ICP-MS原位分析的证据

铁氧化物-磷灰石矿床(IOA)是全球铁矿资源重要的供给矿床类型之一,受到国内外科研和矿产开采工作者的广泛关注。对铁氧化物-磷灰石矿床研究的争议主要集中在矿床成因上,即岩浆成因或者热液成因。作为一类具有多阶段成矿作用的矿床,IOA型矿床很难用热液或者矿浆成因予以简单概括,需要动态地看待成矿作用。和尚桥铁矿床是一个大型的铁氧化物-磷灰石(IOA)矿床,位于中国东部长江中下游多金属成矿带宁芜矿集区中。和尚桥铁矿床成矿作用含有三个清晰的磁铁矿矿化阶段,分别形成浸染状(Mt1)、角砾状(Mt2)和脉状(Mt3)矿石。对各阶段磁铁矿矿石中磁铁矿进行激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)微区成分测试。在成矿过程中,从早到晚,磁铁矿表现出了从具有岩浆成因特征向具有热液成因特征的方向演化。磁铁矿中Mg和Al含量升高,Cr含量先降低后略微升高,Mn、Co、Ni和V含量先降低后升高,Mo和Sn含量先升高后降低的趋势,表明成矿过程中各阶段围岩及大气水对成矿流体的贡献不一。结合前人研究成果,我们认为和尚桥铁矿床中磁铁矿铁质的来源与安山质侵入岩密切相关,可能来源于岩浆不混溶作用形成的铁质富集流体(熔体),磁铁矿在高温热液环境中结晶沉淀。成矿过程具有多阶段性,推测在各成矿阶段间隙,富铁流体得到富集,同时地层物质不断的加入并导致了磁铁矿成分显示出越来越多的热液成因信息,地层物质(特别是膏盐层)对成矿过程起到了重要的控制作用。     

“壳-幔”混合成因高Ba-Sr花岗质岩浆演化——以华北克拉通中部带老山和狐偃山岩体为例

锆石U-Pb年龄显示华北克拉通中部带西缘老山杂岩体和狐偃山正长岩形成时间接近(128.7～125.4Ma),代表华北克拉通中部带早白垩世岩浆活动。系统的地球化学研究显示两岩体具有如下特征:(1)SiO_2含量中等(57.3%～69.8%),高K_2O(3.0%～8.2%)和Na_2O(4.3%～6.4%)含量,低MgO(0.2%～1.4%)、CaO、TiO_2和P_2O_5含量;(2)富集大离子亲石元素(Ba、Sr、K)和LREEs,亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)和HREEs。全岩地球化学特征(如高Ba、Sr含量和K/Rb比值,低Rb、Y含量)与高Ba-Sr花岗岩相符;(3)根据主量元素,相容元素(Cr、Co、Ni、V)和微量元素(Ba、Sr)特征,研究样品可分为2组:组1具有高Ba特征,Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(t)=0.7049～0.7053)和Nd(ε_(Nd)(t)=-11.5～-9.7)同位素组成均一,经历了以黑云母为主的分离结晶作用;组2具有低Ba特征,Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(t)=0.7051～0.7070)和Nd(ε_(Nd)(t)=-18.7～-14.8)同位素组成更加富集且分散,经历了角闪石,斜长石及磷灰石、磁铁矿和榍石等矿物分离结晶。2组样品不同的源区组分和分离结晶组合会显著改变岩浆中特征微量元素(Ba、Sr、Rb)含量和比值(Sr/Y、Nb/Ta、Dy/Yb)。本文研究表明华北克拉通中部带岩石圈地幔富集机制主要与元古代东、西陆块向中部带碰撞拼合时俯冲板块派生流体交代作用有关,该区中生代破坏机制为古太平洋板块俯冲所引起的碰撞后伸展背景下富集岩石圈地幔减压熔融、底侵至下地壳并引起"壳-幔"岩浆相互作用所形成的大规模深部岩浆抽取。     

内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘变形花岗质岩石的时代、成因及其地质意义——锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

对内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘前人划为前寒武纪岩石的糜棱状花岗质岩石中锆石进行了U-Pb年龄测定和Hf同位素测试,结果显示其时代为晚古生代至中生代。楼子店扎兰营子片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为253.6±1.2Ma,锆石εHf(t)值为-8.6～-14.6,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.8～2.2Ga;朝阳沟糜棱岩化片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为150.43±0.79Ma,锆石εHf(t)值为-5.6～-14.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.6～2.1Ga;莫里海沟片麻状闪长岩的锆石206Pb/238U年龄为127.6±3.1Ma,锆石εHf(t)值为-5.1～-13.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.5～2.1Ga。不同岩性、不同形成年龄的3个样品的εHf(t)值主要为负值,说明这些岩石主要来自地壳岩石的部分熔融。2.2～1.5Ga的锆石Hf同位素两阶段模式年龄表明它们可能主要来源于华北克拉通下地壳物质的部分熔融。结合该区已经获得的锆石U-Pb年龄,将该区古生代至中生代花岗质岩浆作用划分为4个时期:早石炭世(327Ma)、二叠纪(285～252Ma)、中三叠世—早侏罗世(241～184Ma)、中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)。早石炭世喇嘛洞混合花岗岩的产出对应于古亚洲洋古生代向南俯冲于华北板块的时期,二叠纪花岗岩是古亚洲洋最后闭合、蒙古弧与华北陆块北缘拼合与伸展有关的岩浆活动的产物,大面积的中三叠世—早侏罗世的花岗岩是西伯利亚与华北陆块碰撞后地壳伸展的记录,中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)岩浆活动则发育在伸展构造背景中,与岩石圈减薄存在密切的成因联系。这些新年龄资料将为华北陆块北缘古生代—中生代的地质构造演化提供重要的年代学制约。     

锂同位素分析方法及其在大陆裂谷环境碳酸岩研究中的应用

锂同位素在地质学、地球化学研究中有着广阔的应用前景,壳-幔相互作用过程的锂同位素地球化学研究已经成为近年来国际上研究的热点之一。锂同位素在自然界中的变化较大,δ⁷Li 值为-45‰～+45‰。锂同位素分析手段目前主要有TIMS、Ion Probe、SIMS、MC-ICPMS等4种技术,其中MC-ICPMS仪器的出现,使锂同位素发展速度明显加快。自然界中很多地质作用过程均能使锂同位素发生分馏。目前,锂同位素已在陨石和宇宙化学、陆壳风化过程、洋壳热液活动及蚀变、板块俯冲及壳幔物质循环、地表水地球化学、卤水来源与演化、热液成矿作用等领域的研究中取得了显著成效,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。文章对锂同位素在大陆裂谷环境碳酸岩研究中的应用作了较全面介绍,内容包括研究意义、锂含量和锂同位素组成以及取得的主要认识,比如蚀变作用、岩浆分异作用、地壳同化作用和扩散分馏作用均未对碳酸岩、硅酸盐的锂同位素组成造成影响、俯冲作用和地壳循环均没有明显影响地幔的锂同位素组成、地幔温度条件下锂扩散模拟表明地幔中的锂更均一等等。最后简单对比了大陆裂谷环境和碰撞造山环境两类碳酸岩在锂同位素组成上的差别。     

铁氧化物-铜-金(IOCG)型矿床:基本特征、研究现状与找矿勘查

国际上对IOCG型矿床的研究如火如荼,中国则刚刚起步。文章全面评述了IOCG型矿床的研究现状,包括IOCG型矿床的定义、全球时空分布特点、成矿环境、与成矿有关的岩浆岩、矿体形态特征及围岩蚀变、矿床的形成过程、找矿评价标志等。最后,文章从IOCG型矿床的角度,对中国某些矿床进行了思考,认为长江中下游宁芜和庐枞盆地内的玢岩铁矿可能属IOCG型矿床,河北邯邢铁矿和湖北大冶铁矿也有IOCG型矿床的某些特点。     

鄂东南地区晚中生代侵入岩的地球化学和成因及对岩石圈减薄时限的制约

鄂东南地区侵入岩是长江中下游地区晚中生代岩浆岩带的重要组成部分,但其成因和构造背景的研究显得薄弱.本文在前期工作的基础上,开展鄂东南地区侵入岩的主量、微量和稀土元素地球化学特征的研究,探讨地球化学特征所蕴含的成因和岩石圈减薄的时限.鄂东南地区侵入岩具有高碱富钾特征,微量元素以富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素(Nb、Ta和Ti)为特征.研究认为鄂东南地区中生代侵入岩不能完全归为埃达克岩,早期中(酸)性岩具有埃迭克岩的地球化学特征,晚期酸性岩明显不同于埃达克岩.鄂东南地区侵入岩的地球特征表明它们是富集地幔部分熔融形成的岩浆同化混染了下地壳物质并发生分离结晶作用的产物.结合年代学和地球化学特征,初步认为早白垩世(132～128Ma)可能是长江中下游地区岩石圈减薄高峰时间.