中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究

中国大陆造山带花岗岩可分为东西两个区，西区的中亚造山带、秦祁昆造山带和青藏高原冈底斯造山带为与大洋发育有关的造山带花岗岩，东区主体的东北、华北和华南是形成于中国大陆拼合之后的燕山期造山带花岗岩。根据不同造山带花岗岩的形成背景、地质地球化学特征差异，以阿尔泰、东昆仑、华北燕山、东北和南岭造山带花岗岩为例讨论花岗岩与大陆地壳生长的关系，区分出中国大陆的5种大陆地壳生长方式：阿尔泰式是古亚洲洋背景上形成的古生代对流地幔物质、热输入和上地壳混合为主的方式；东昆仑式是元古代造山带TTG陆壳背景基础上古生代一早中生代对流地幔物质和热输入，改造元古宙造山带基底的方式；东北式是燕山期中亚造山带背景上对流地幔物质和热输入改造显生宙陆壳的生长方式；燕山式是燕山期对流地幔物质和热输入改造太古宙基底的方式；南岭式燕山期对流地幔输入大陆的是以热为主、物质为辅，大陆地壳生长是以陆壳物质再循环为主（零增长）的生长方式。它们构成中国大陆显生宙地壳生长的基本方式。     

青藏高原的构造分区及其边界的变形构造特征

宏观构造特征的确立对青藏高原隆升和“动力学建模”具有重要意义。青藏高原是由来自塔里木-中朝板块的北昆仑-阿尔金-祁连地体,华南-东南亚板块的南昆仑地体、可可西里-巴颜喀拉地体和冈瓦纳古陆的羌塘地体、冈底斯地体及喜马拉雅地体等3大板块(或古陆)的6个地体经多次裂解、会聚和陆内俯冲作用拼合而成的巨型“会聚-陆内俯冲型”岩石圈块体,它以青藏高原南缘结合带、青藏高原北缘结合带和青藏高原东缘结合带依次与印度岩石圈块体、塔里木-阿拉善-鄂尔多斯岩石圈块体和扬子岩石圈块体相隔。按现今动力学特征,这一巨型岩石圈块体(一级构造单元)又可进一步划分为喜马拉雅、藏北、青南和昆仑-阿尔金-祁连等4个二级构造单元(地块),它们依次以雅鲁藏布江结合带、西金乌拉-金沙江结合带、中昆仑结合带为界。4个地块又可进一步划分为若干以断裂为界的三级构造单元(地体)。组成青藏岩石圈块体的各构造单元处于统一的地球动力学系统,它总的表现为:在印度板块向欧亚板块持续、强烈俯冲和热的、具柔性流变学特征的青藏块体整体向北北东方向移动的区域构造背景上,其南、北两侧的喜马拉雅地块、昆仑-阿尔金-祁连地块分别向冷的、刚性的印度岩石圈块体和塔里木- 阿拉善-鄂尔多斯岩石圈块体不对称逆冲叠覆。位于青藏高原腹部的藏北地块和青南地块,在深部存在大量低速体向上涌动和整体自西向东扩展的区域构造背景上,前者叠置近南北向挤压,形成以南北向断陷带及北西和北东向共轭走滑为主的构造格局,而青南地块除松潘-甘孜地体显示自北而南的逆冲叠覆外,可可西里-巴颜喀拉地体以逐一向东挤出的左行走滑作用为主,以致整个青南地块呈现向扬子岩石圈块体逆冲扩展和向三江构造带平移扩展。因此,就现今动力学而言,青藏高原在随着时间推移、隆升速度不断加快的同时,还逐渐向外缘的刚性地块扩展,即高原面积在不断增大。因此青藏高原的边界具有扩展性质,按扩展机制可区分两类扩展型动力边界:走滑型扩展边界和逆冲型扩展边界。典型的走滑型扩展边界位于青藏高原北缘的阿尔金山和青藏高原东缘的三江地区,青藏高原南缘的动力边界属典型的逆冲型扩展边界,而位于祁连山和龙门山的动力边界兼有逆冲和走滑双重扩展性质。     

青海祁漫塔格地区晚泥盆世辉绿岩墙群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

东昆仑造山带是横亘青海省中部的一条复合造山带,北部祁漫塔格一带有大量NW向延伸的辉长岩、辉绿岩及辉绿玢岩呈岩墙分布.其中,有一期侵入到元古宙—志留纪地质体中的基性岩墙TiO2平均含量为1.63％,为典型的高钛基性岩,岩石地球化学成分与板内玄武岩一致,大离子亲石元素富集,高场强元素较低,微量元素蛛网图呈现出明显的Ba、Ta和Nb“谷”.利用激光等离子体质谱法(LA-ICP-MS),获得辉绿岩中22颗岩浆锆石的206Pb/238U年龄加权平均值为380.3Ma±1.5Ma (MSWD=1.4),精确地表明中晚泥盆世东昆仑—祁漫塔格地区进入陆内伸展阶段,区域构造由志留纪—早泥盆世的碰撞挤压体制转变为后造山伸展环境.     

冀西北后沟金矿田脆韧性剪切带年代学新证据:来自LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的发现

通过系统的地质学研究,作者在后沟金矿田发现了近NE向的脆韧性剪切带,并对采自石垛口村北糜棱岩化石英正长岩样品中的锆石进行了成因矿物学研究,结果发现了两组锆石。一组为具有振荡环带的岩浆锆石,其LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(383.4±2.8)Ma;另一组为在CL图像上无阴极发光充填在岩浆锆石边缘和粒间的不规则状的热液锆石,其LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(154.4±1.3)Ma。通过对研究区具体情况的综合分析,作者认为前者代表水泉沟岩体东段的侵位年龄,后者代表区内脆韧性剪切带的形成年龄。考虑到东坪金矿田140Ma的成矿年龄与后沟金矿田154Ma的脆韧性剪切带的形成年龄相近,作者认为东坪和后沟金矿田可能存在多阶段构造-岩浆活动和热液流体成矿事件,但主要的成矿作用发生在燕山期,并且大多数金矿与燕山期的中酸性小岩体有关。     

加拿大Voisey’s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床岩浆通道成矿系统——小岩体成矿典型实例

Voisey′s Bay岩体(VBI)位于加拿大拉布拉多岛北部中元古代Nain深层岩套(NPS)中,Voisey′s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床的成岩成矿时代为1.34Ga。岩体主要由Western Deeps岩体和Eastern Deeps岩体组成,它们由1条隐伏的岩浆通道所连接,矿体就位于岩浆通道中,形成典型岩浆通道成矿系统。在Voisey′sBay地区同时代岩体有很多,相对于相邻的其他岩体来说,Voisey′s Bay岩体体积最小,到目前为止,只有Voisey′s Bay岩体形成了大型Ni-Cu-Co硫化物矿床,是小岩体成大矿的典型实例。     

岩基后成矿作用:来自小兴安岭鹿鸣超大型钼矿的证据

小兴安岭鹿鸣钼矿是新近发现的斑岩型超大型钼矿.尽管近年有一些新年龄和新资料发表,但是关于矿区的成岩、成矿事件的时代和成因仍有很大争议.本文采用LA ICP-MS锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os以及黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar等测年方法分别对矿区的花岗斑岩、辉钼矿、以及二长花岗岩(下文称鹿鸣花岗岩)中的黑云母开展年代学研究.结果显示矿区花岗斑岩形成于174.0±2Ma(MSWD=3.2);辉钼矿等时线年龄为177.8±2.3Ma(MSWD=0.078),辉钼矿模式年龄加权平均值为177.5±1.2Ma(MSWD=0.058).黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar 900~1400℃坪年龄为175.9±1.1Ma,表明鹿鸣花岗岩形成于约176Ma(之前).因此结合野外、岩相学、前人结果等,认为鹿鸣花岗岩岩基成岩在前(>176Ma),花岗斑岩成岩在后(约174Ma左右),成矿应当在花岗斑岩成岩近同时或稍后,为早侏罗世末期.花岗斑岩含有浸染状硫化物,表明花岗斑岩体是致矿侵入体,鹿鸣(二长)花岗岩岩基仅仅是钼矿的围岩.岩石地球化学特征,尤其是MgO含量较高,高Sr低Y等特征,以及构造环境判别显示鹿鸣花岗岩岩基和花岗斑岩形成于与俯冲有关的火山弧环境.在早侏罗世早-中期,该区在北部蒙古-鄂霍茨克海和东部的饶河、伊佐那崎洋联合汇聚下形成俯冲带之上的加厚地壳,此时与地幔楔发生过反应的幔源岩浆底侵产生广泛的壳幔相互作用,形成鹿鸣花岗岩的岩基.随后加厚下地壳拆沉导致鹿鸣花岗岩岩基快速隆升,在地壳浅部,与来自于深部的花岗斑岩岩浆(+钼矿和深部流体)相遇,后者侵入到鹿鸣花岗岩岩基中,形成了斑岩及辉钼矿矿床.据此,提出鹿鸣钼矿属于岩基后成矿作用的产物.     

鲁西地区早前寒武纪花岗岩类中镁安山质岩石系列(MA)的识别及大陆地壳生长

本文基于汇集的39个锆石SHRIMP和LA-ICP-MSU-Pb同位素年龄,186件岩石化学样品,并参考前人已有划分方案,提出鲁西地区早前寒武纪花岗岩类初步年代格架:(1)新太古代早中期(2741～2612Ma);(2)新太古代晚期(2563～2500Ma);(3)古元古代早期(2494～2435Ma)。探讨与之相对应的岩石组合和演化趋势:(1)英云闪长岩(T1)-奥长花岗岩(T2)-花岗闪长岩(G1),具奥长花岗岩演化趋势;(2)英云闪长岩(T1)-奥长花岗岩(T2)-花岗闪长岩(G1)-花岗岩(G2)-石英二长岩(QM),同时兼具奥长花岗岩演化趋势和钙碱性演化趋势;(3)花岗岩(G2)-石英二长岩(QM),具钙碱性演化趋势。基于SiO2-MgO和SiO2-FeO*/MgO关系,提出T1T2G1绝大部分具镁安山质岩石系列(MA)的性质,指示它们形成于洋俯冲环境,并结合岩石组合的类型,论证了第一、二、三期花岗岩类分别形成于岛弧、大陆边缘弧和大陆碰撞环境。进而认为,第一、二、三期花岗岩类代表了新生的初始不成熟陆壳,过渡性的半成熟陆壳和成熟的陆壳。这样,鲁西地区从新太古代早中期,经新太古代晚期,至古元古代早期的花岗岩类,记录了鲁西地区大陆地壳形成的完整的地质演化过程。