苏鲁造山带五莲地区岩浆岩元素和同位素地球化学研究

对苏鲁造山带五莲地区新元古代和中生代岩浆岩分别进行了主量元素、微量元素、Sr-Nd同位素和氧同位素研究。结果表明,新元古代花岗岩具有显著的LREE富集,高场强元素Nb、Ta、P和Ti负异常。εNd(t)为-12．6--6．9,可能与古元古代老地壳物质再循环有关。锆石δ18O值为-1．02-7．60‰,变化范围较大,近半数样品明显低于典型地幔锆石δ18O 值。新元古代辉长岩具有板内裂谷环境的特征,其εNd(t)在1．6-5．3之间,说明其岩浆起源于亏损地幔,但是经受了一定程度的地壳混染作用。唯一一个辉长岩样品的锆石δ18O值与部分花岗岩锆石δ18O值一样,明显高于典型地幔值,可能是基性岩浆在沿裂谷喷发过程中经历了低温热液蚀变,随后又发生破火山口垮塌,导致蚀变玄武岩在岩浆房重熔而形成高δ18O岩浆。中生代花岗岩和闪长岩表现出明显的高场强元素(Nb、Ta、P和Ti)负异常以及显著的LREE富集。εNd(t)值很低(-19．2 --15．3),同样是由古老地壳物质部分熔融形成。其锆石δ18O变化范围为3．19-6．43‰,大多数样品与典型地幔锆石一样。石英与锆石之间大都达到并保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如长石、黑云母和角闪石等)与锆石之间由于受到岩浆期后亚固相热液蚀变而大都表现出明显的氧同位素不平衡分馏。元素和氧同位素特征表明,中生代闪长岩可能是基性下地壳脱水部分熔融并经过结晶分异形成的;花岗岩则可能是由中性下地壳的脱水部分熔融形成的。新元古代花岗岩与中生代花岗岩在微量元素配分模型和Sr-Nd同位素组成上具有十分相似的特征,因此未经历强烈热液蚀变的新元古代花岗质侵入岩可能是中生代花岗岩的原岩。但这些新元古代岩浆岩的锆石δ18O变化范围较大,与中生代岩浆岩相比在流体活动性元素含量上也存在差别,这可能是由于新元古代岩浆岩侵位深度比中生代岩浆岩源区所处深度相对较浅所致。现有的研究结果表明,新元古代岩浆岩的形成与约740-760Ma的Rodinia超大陆裂解有关的裂谷岩浆活动有关,新生地壳物质作为热源启动了热液蚀变,并局部形成了低δ18O岩浆。而中生代岩浆岩则是俯冲陆壳在加厚造山带背景下的部分熔融产物,岩浆源区物质由于所处深度较大没有受到明显的高温大气降水热液蚀变。     

西大别浒湾变质带洋壳和陆壳耦合俯冲的锆石U-Pb年龄记录及其动力学意义

西大别浒湾高压变质带是研究秦岭-大别-苏鲁造山带演化的关键区域.本文对该变质带熊店和学河两地的两个榴辉岩样品进行了LA-(MC)-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素分析及Hf同位素测定.熊店榴辉岩岩浆锆石得到的年龄为406±14Ma,具有高的εHf(t)值(εHf(t)=11.3±1.3),年轻的亏损地幔模式年龄(tDM=578±52Ma),其来源可能为亏损地幔,进而说明它们的原岩可能为古特提斯洋壳物质;学河榴辉岩岩浆锆石的年龄为703±8Ma,具有略低的εHf(t)值(εHf(t)=4.11±0.94),较老的亏损地幔模式年龄(tDM=1105±37Ma),其原岩可能为扬子克拉通新元古代裂谷岩浆作用产生的新生陆壳物质.这些结果表明浒湾地区存在原岩形成于新元古代和志留纪两个时期的榴辉岩.熊店榴辉岩中变质锆石的微量元素特征与岩浆锆石类似,可能为完全重结晶成因锆石,其206Ph/238U加权平均年龄为316±1Ma,代表了洋壳榴辉岩榴辉岩相峰期变质的最早时间.学河榴辉岩变质锆石以低Th/U、Nb/Ta比值为特征,其REE组成模式为不明显的Eu负异常,HREE呈平坦型.这些特征反映了这些锆石形成时出现了较大数量的石榴子石与金红石,而缺乏长石.根据锆石Ti温度计计算学河榴辉岩变质锆石形成的温度范围是704～741℃,与榴辉岩相变质温度一致.它们对应的206Pb/238U加权平均年龄为312±3Ma,可作为浒湾变质带榴辉岩相峰期变质年龄,这一结果表明浒湾变质带陆壳成因榴辉岩存在石炭纪榴辉岩相变质事件.空间上相近的古生代洋壳和新元古代陆壳具有相同的榴辉岩相变质年龄表明,浒湾变质带的洋壳和陆壳榴辉岩可能存在石炭纪的耦合俯冲作用.     

胶东地块西部变质岩锆石U-Pb定年和氧同位素研究

对胶东地块西部变质岩作了系统的锆石U-Pb定年和矿物氧同位素分析,结果对这些变质岩的原岩性质和变质时代提供了制约。研究得到:(2)2个TTG片麻岩的原岩谐和年龄分别为2692±14Ma和2691±12Ma,部分锆石记录了1.7Ga～1.8Ga左右的变质事件。岩浆锆石δ~(18)O值为5.11～5.55‰,指示TTG岩浆在成因上与幔源岩石关系密切;(2)呈透镜状包体分布于TTG片麻岩中的斜长角闪岩全岩δ~(18)O估计值总体在6.0～6.5‰之间,表明斜长角闪岩原岩同样具幔源性质,其原岩初始氧同位素组成总体未受后期变质作用改造,但局部有低δ~(18)O值(3.6‰)斜长角闪岩分布,指示胶东地块西部同样存在δ~(18)O亏损事件;(3)粉子山群长英质副片麻岩具有较高的氧同位素组成,全岩δ~(18)O估计值在12.3～14.5‰之间,锆石δ~(18)O值高达9.92‰,指示其源区物质为高δ~(18)O值表壳岩。粉子山群斜长角闪岩全岩δ~(18)O估计值在5.5‰左右,表明其原岩具有幔源性质,原岩初始氧同位素组成也未受后期变质作用的明显改造;(4)粉子山群混合岩化变质作用时间为1748±22Ma,斜长角闪质混合岩中变质新生锆石δ~(18)O值为6.07‰,长英质混合岩中变质新生锆石δ~(18)O值为6.88～7.67‰,指示在混合岩化变质作用过程中有外部高δ~(18)O值流体加入,引起混合岩氧同位素组成不同程度地升高;(5)粉子山群中橄榄大理岩岩浆核锆石U-Pb不一致线上、下交点年龄分别为769±48Ma和215±34Ma,分别代表岩浆锆石结晶年龄和变质年龄,说明胶东地块西部同样存在新元古代岩浆活动,并遭受到三叠纪变质作用;(6)分布于TTG片麻岩中的基性麻粒岩原岩年龄为2379±54Ma,麻粒岩相变质作用时间为1794±41Ma,与混合岩化变质作用时间基本一致。麻粒岩相变质锆石δ~(18)O值为4.75‰,氧同位素研究表明基性麻粒岩原岩具幔源性质,其原岩氧同位素组成未受到后期变质作用改造。胶东地块西部新元古代岩浆活动、印支期变质时代和~(18)O亏损事件的产出指示,胶东地块西部有可能属于扬子板块,对应于扬子板块北缘新元古代裂谷岩浆侵位时裂谷肩部的北翼古老围岩。在印支期陆壳俯冲过程中,整个胶东地块西部可能并没有俯冲到地幔深度。     

北大别饶拔寨退变质榴辉岩的地球化学特征

北大别饶拔寨退变质榴辉岩贫Na2O，K2O。微量元素MORB标准化图中富集部分大离子亲石元素(Rb，Ba)，其它元素分馏小，无明显的Nb，Ta等负异常。稀土总量低，轻稀土亏损到轻度富集，无明显的Eu异常。这些特征反映其原岩为大洋拉斑玄武岩。北大别可能是扬子俯冲板块的北缘。     

华南新元古代地壳生长和再造:皖南花岗闪长岩地球化学、锆石U-Pb定年和Hf-O同位素证据

大陆岩石圈地幔及其上覆地壳部分熔融可能是壳幔物质转换的主要途径,地幔超级上涌事件与地壳幕式生长之间可能存在时间和空间上的对应关系.     

大别超高压碰撞造山带岩石锆石U/Pb同位素框架年代学

采用SIMS和TIMS法对大别造山带各主要构造地体 (南大别、北大别、北淮阳和苏鲁 )中的片麻岩和榴辉岩中锆石进行了U Pb定年 ,得到的年龄主要分布在 12 0～ 140Ma,190～ 2 5 0Ma ,6 5 0～ 85 0Ma ,～ 190 0Ma和～ 2 5 0 0Ma。第一组年龄主要和侏罗纪—白垩纪的岩浆构造活动有关 ,第二组年龄和超高压变质作用有关 ,第三至第五组年龄则主要反映了变质岩原岩的年龄。根据锆石中的Th U讨论了各种锆石年龄的成因及其意义。     

大别山双河超高压榴辉岩中变质锆石；离子探针和微区结构研究

对南大别双河超高压岩板榴辉岩中锆石进行了阴极发光、喇曼光谱、U- Pb和氧同位素离子探针微区分析。发现大部分锆石具有核边结构 ,其核和边有明显不同的 U ,Th,Pb含量、Th/ U比、2 0 6 Pb/ 2 38U年龄和δ1 8O值。锆石边部具有变质锆石的结构和化学特征 ,核部具有岩浆锆石向变质锆石变化的过渡特征。 17个点 U - Pb同位素分析中大多数为不一致年龄 ,由 14个正向不一致点所构成的不一致线与一致曲线的上、下交点年龄分别为 2 4 89± 2 5和 2 4 8± 16 Ma,它们代表了榴辉岩原岩形成时间和前进变质至峰期变质过程中原岩岩浆锆石重结晶和变质增生作用的时间 ,大别山变质锆石的成因是复杂的 ,它既可以是变质新生锆石 ,呈独立的颗粒或原岩岩浆锆石的增生边 ,也可以是由原岩锆石在固相或流体存在下的重结晶作用形成。不同程度的重结晶作用是超高压条件下双河榴辉岩原岩岩浆锆石发生的主要的物理化学变化 ,它导致锆石中 U、Th、Pb和Th/ U比的降低和岩浆振荡环带的消退     

碧溪岭岩体中石榴橄榄岩的锆石显微结构及离子探针定年

对碧溪岭岩体中石榴橄榄岩的锆石进行了BSE和CL显微结构分析，并在此基础上用离子探针进行了锆石微区U－Pb定年。锆石CL图像显示其有明显的核边结构，核部具岩浆锆石，边部是变质增生锆石的特征。结合锆石的外形特征认为，边部的变质锆石是在超高压变质作用中重结晶形成的。离子探针分析结果在一致曲线图中构成不一致线，得到上下交点 年龄分别为824±39Ma和254±38Ma。结合CL图像认为上交点824±39Ma的年龄代表其原岩形成年龄，下交点254±38Ma为基超高压变质作用的年龄。另有少量较年龄的捕虏晶锆石，可能来自岩浆上升过程中同化混染的围岩。     

变质锆石拉曼光谱研究--以大别造山带为例

对大别山的道士冲辉石岩、双河榴辉岩和碧溪岭石榴橄缆岩的锆石进行了激光拉曼探针，阴极发光（CL）观察和U、Th等微量元素的微区分析及U－Pb同位素测定，发现锆石拉曼光谱波数和半高宽都能指示其蜕晶化程度，但对于高度蜕晶化锆石，波数已经不再完全适用，而只能通过其特征谱峰半高宽来确定。碧溪岭石榴橄榄岩锆石微区微量元素和拉曼探针分析发现，半高宽和Th/U比正相关，这是由岩浆锆石在变质过程中不同程度的固态重结晶作用造成的，其可能曾经遭受过约220Ma的热事件扰动。双河榴辉岩锆石则可能遭受了流体参与下的变质重结晶作用的影响。锆石重结晶作用是变质岩中锆石年龄和化学组成变化的主要原因。     

中国大陆科学钻探工程主孔734～933m岩芯矿物的氧同位素和羟基含量研究

中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县毛北村。本文主要研究深度分别为734.21m～737.16m(Ⅰ)和929.67m～932.86m(Ⅱ)两段榴辉岩与片麻岩互层的主孔岩芯，利用激光氟化法和Fourier变换红外光谱技术分别进行矿物的氧同位素组成和结构羟基含量分析。氧同位素分析表明，两段岩芯的榴辉岩中石榴石的δ^18O分别为 1.0‰～ 3.8‰和-4.1‰～-3、3‰，两段岩芯的片麻岩中石榴石的δ^18O均低达-4‰。表明片麻岩和榴辉岩的原岩均在经历超高压变质作用之前一同遭受过古大气降水的高温热液蚀变作用。在第1段岩芯的榴辉岩和片麻岩接触界线附近发现氧同位素交换前锋，指示板块折返过程中靠近片麻岩的榴辉岩与主要来自片麻岩的退变质流体发生流体-岩石交换，且其退变质程度主要受流体的迁移距离控制。红外光谱分析研究表明，所有石榴石都含有以OH形式存在的结构水，其含量的变化范围很大，为50～776ppm；绿辉石中OH含量范围为321～1636ppm；石英中含有以3596cm^-1为特征峰的结构水，但是含量很少。将剖面氧同位素和结构羟基含量的分析结果相结合，我们发现石榴石和绿辉石等矿物的氧同位素组成随着深度的变化与对应矿物的OH含量具有一定的相关性。这证明板块折返过程中的高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物之间氧同位素不平衡的主要原因，并且氧同位素不平衡的程度主要受退变质作用发生时的局部水/岩比控制。因此，在深俯冲板块折返过程中，名义上无水矿物中结构水的出溶可以是退变质流体的重要来源。