华北克拉通怀安杂岩新太古代和古元古代富铝变质表壳岩的地球化学特征及构造意义

晋冀蒙三省交界地区富铝变质表壳岩的时代归属及形成的构造背景长期存在争议。通过天镇地区1∶5万区域地质调查,在怀安杂岩中识别出两期富铝变质表壳岩组合,分别为新太古代榴云片麻岩岩组和古元古代黄土窑岩组,两者在岩石组合、特征矿物组合、含矿性、同位素年龄以及岩石地球化学特征等方面存在明显区别,为不同沉积环境的产物。新太古代榴云片麻岩岩组野外呈带状、似层状或透镜状产出,以石榴黑云斜长片麻岩为主体,含少量斜长变粒岩,局部与BIF共生,矿物组合为石榴子石+黑云母+斜长石+石英±条纹长石±夕线石。岩石地球化学研究表明石榴黑云斜长片麻岩样品富Na_2O、Al_2O_3和CaO,低K_2O,属于过铝质岩石,铕异常不明显,轻重稀土元素分异相对较强((La/Yb)_N=3.69～27.76)。古元古代黄土窑岩组以构造岩片形式产出,为一套孔兹岩系组合,产出石墨矿。其中变泥砂质岩石的矿物组合为石墨+夕线石+石榴子石+条纹长石+斜长石+石英,为过铝质,富Al_2O_3和K_2O,低Na_2O和CaO,负铕异常明显(δEu=0.47～0.80),轻重稀土元素分异弱((La/Yb)_N=3.37～10.58)。两套富铝变质表壳岩具有相似的微量元素蛛网图特征,富集大离子亲石元素如Rb和Ba,高场强元素如Zr、Hf含量相对较低,明显亏损Nb、Ta、P和Ti等元素。石榴黑云斜长片麻岩中碎屑锆石年龄峰值为～2.45Ga,黄土窑岩组中岩石碎屑锆石年龄主要介于1.99～2.30Ga,两套岩石均遭受古元古代末期(1.81～1.85Ga)麻粒岩相变质-深熔作用叠加改造。新太古代榴云片麻岩岩组的原岩为一套含黏土质杂砂岩建造,成熟度较低,来源于英云闪长岩-花岗闪长岩风化源区,形成于大陆岛弧环境。黄土窑岩组孔兹岩系原岩为一套富铝黏土岩和杂砂岩建造,夹少量碳酸盐岩和石英砂岩,沉积物源以古元古代中期(2.3～2.0Ga)上地壳长英质成分为主,可能形成于相对稳定的大陆边缘环境。怀安杂岩中两期富铝变质表壳岩组合均卷入了古元古代末期的造山作用,两者的厘定为研究华北克拉通北部新太古代—古元古代大陆地壳演化及构造格局恢复具有重要地质意义。     

华北北缘承德地区高压麻粒岩的变质演化历史——锆石年代学和地球化学证据

冀北承德一带的高压麻粒岩多呈弱应变域构造透镜体, 出现于由花岗片麻岩组成的宽阔的复式剪切带内, 其代表的深部地壳热运动及相应的折返机制对华北克拉通的碰撞造山模式和克拉通构造演化模式研究有着重要的制约作用。冀北承德高压麻粒岩及其围岩的锆石U-Pb同位素定年结果显示, 围岩原岩年龄约2500 Ma, 大约在2297 Ma基性岩侵入花岗片麻岩, 在大约2381 Ma后开始俯冲, 经历高压麻粒岩相变质, 经历俯冲及长期地壳加厚过程, 于2001 Ma之后某个时间开始折返, 在此过程中1896 Ma还有另外一期基性岩墙侵入, 在1885 Ma经历了抬升过程与麻粒岩相退变质, 而在1850 Ma经历了华北大面积高角闪岩相事件, 甚至有部分熔融出现, 此事件抹杀了大部分古元古代变质演化过程。由此可见, 承德地区甚至整个华北北部古元古代地质演化历史并不是不同地点的一两期不同事件, 而是一个复杂连续的演化过程, 以往的研究只揭示了一期或两期事件, 而承德地区高压麻粒岩的证据则记录了更多信息。     

太行山断裂带南端的地震纵波速度结构分析

断裂构造的活动是地震的成因之一。断裂构造上的小震速度结构分布为人们准确提供了地下壳质结构模型,为断裂的活动性分析提供了依据。文中结合太行山南端的地震台网监测资料,利用小震P波走时数据,通过震源和速度结构的联合反演,确定了太行山断裂构造南端的三维速度结构模型。结果表明: 太行山山前断裂带的西侧存在NNE向断层,速度结构平面分布显示低速区沿断裂带呈条带状分布,太行山隆起区沉积层厚度由8km左右逐渐减薄为2km左右,同时受西侧作用力的影响地壳厚度逐渐增厚。     

内蒙古固阳东部碱性侵入岩:年代学、成因与地质意义

在内蒙古固阳县东部出露了两个碱性岩体,最近的年代学研究显示这两个碱性侵入体分别形成于中元古代早期和晚古生代早期,瓦窑石英正长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为1702±32Ma,高家村角闪正长岩的SHRIMP年龄为399±7Ma,TIMS法锆石U-Pb为389.9±4.7Ma。瓦窑石英正长岩相对贫Ca、贫Sr、高TiO2/MgO和FeOT/MgO、高Ga/Al,Eu负异常;岩石高87Sr/86Sr比值、低143Nd/144Nd比值、εNd(t)为-6.2～-6.5,地球化学特点显示铝质"A"型花岗岩性质,岩浆源区为大陆上部地壳,是拉张低压背景下部分熔融的产物。高家村角闪正长岩高碱(K2O+Na2O为10.92%～11.67%),Sr正异常,弱正铕异常,具有较低的87Sr/86Sr比值、适中的143Nd/144Nd比值,εNd(t)为-14.4～-14.9,具有高压型正长岩的特征,岩石应形成于大陆下部地壳,属后造山崩塌早期阶段的产物。这两个岩体的形成时代分别与冀北地区的中元古代非造山岩浆岩组合(斜长岩-正长岩-环斑花岗岩组合)和晚古生代的水泉沟正长岩相对应,有可能构成华北克拉通北缘两条延伸数百千米的碱性侵入岩带。中元古代早期的碱性侵入岩带代表着华北克拉通在古元古代末汇聚造山后的裂解事件;而早(-中)泥盆世的碱性侵入岩带则代表着华北克拉通北缘早古生代末弧-陆拼合造山后的伸展事件。     

2021年度工程地质领域自然科学基金项目受理与资助分析

对2021年度工程地质领域(涵盖地质学学科下属的工程地质和环境地球科学学科下属的工程地质环境与灾害)的基金申请情况、资助情况、研究队伍等进行详细分析。工程地质领域的基金项目申请数量稳步上升,主要是青年基金、面上基金等申请数量持续增长,其他类型项目申请数量保持相对稳定。近10年的统计数据表明,同行评议专家对申请书的评议尺度稳定。面上项目申请者的年龄结构趋于年轻化,青年科学基金申请者的年龄结构比较合理。工程地质领域在多个不同的项目类型中都获得了资助,表现出较强的竞争力。     

兴蒙造山带构造演化的新模式:来自内蒙古中部四期不同类型变质作用的证据

有关中亚造山带东段即兴蒙造山带早古生代以来的构造演化一直倍受关注,其中争议最大的问题是古亚洲洋最终闭合的时间究竟是在泥盆纪还是早中生代?晚古生代的大地构造背景究竟是持续的大洋俯冲还是经历了造山后的伸展裂解过程?以往对内蒙中部地区的研究多数局限于区域内广泛分布的蛇绿岩和各类型岩浆岩的年代学和地球化学,但是通过地球化学的方法来确定一个地区的构造环境往往具有多解性。为建立研究区的构造框架并查明兴蒙造山带构造演化过程,本文详细总结了内蒙古中部地区变质作用的最新研究进展,对兴蒙造山带的演化提出了新的认识。确定了该区域在古生代以来的变质作用可分为四期:第一期为志留纪的高压低温型(430～410Ma),以南、北带的温都尔庙群蛇绿混杂带为代表,发育典型的低温高压型蓝片岩相岩石,记录了洋壳的双向俯冲过程;第二期为早-中泥盆世的中压型(～400Ma),以宝音图群为代表,发育典型的巴罗型变质带,经历以升温升压为特征的前进变质、峰期变质、峰后近等温降压以及随后降温降压的顺时针型P-T演化,指示与地壳加厚有关的碰撞造山过程;第三期为石炭纪的低压高温型(345～309Ma),以锡林郭勒杂岩低压变质岩为代表,发育广泛的混合岩化和基性岩脉的侵入,经历早期升温伴随微弱减压,直至温度峰期后近等压冷却的顺时针P-T演化,指示造山后的陆内伸展过程;第四期为早三叠世(～240Ma)的中-低压低温型,以早三叠世区域低级变质岩系为代表,经历中-低压相系的顺时针P-T演化,指示与有限海盆闭合有关的陆内造山过程。结合已有的研究,内蒙古中部地区晚古生代的火山岩和侵入岩更可能形成于伸展的构造环境,超基性岩和沉积岩系的时空配置与典型大洋的蛇绿混杂岩明显不同,更可能形成于有限海盆的环境。因此,从四期变质作用来看,兴蒙造山带的构造演化可能更符合复合造山的模式:(1)早古生代古亚洲洋发育沟弧盆体系(500～410Ma);(2)早-中泥盆世古亚洲洋闭合引发陆陆碰撞造山(～400Ma);(3)石炭-二叠纪陆内伸展并形成有限海盆(350～250Ma)和(4)早-中三叠世有限海盆被动闭合引起板内造山(～240Ma)。     

华北克拉通怀安杂岩中早前寒武纪两期变质表壳岩的重新厘定:岩石学及锆石U-Pb年代学证据

华北克拉通怀安杂岩中早前寒武纪变质表壳岩具有变质程度深（麻粒岩相）、连续性差、变形及构造置换强烈等特征,地层划分及形成时代一直存在较大争议.通过详细的地质调查、岩石学及年代学研究,新厘定出新太古代桑干岩群铁英岩岩组、石榴黑云片麻岩岩组以及古元古代集宁岩群黄土窑岩组石榴高压基性麻粒岩-大理岩岩段和含石墨矽线石榴片麻岩-变粒岩-大理岩岩段4套变质表壳岩单元,并建立了相应的岩石学识别标志.新太古代变质表壳岩一般呈透镜体或带状体产出于新太古代变质深成岩中,且锆石年龄存在~2.5 Ga和~1.8 Ga两个峰值.铁英岩岩组原岩为一套基性火山岩夹磁铁石英岩建造,产出阿尔戈马型BIF铁矿,形成年龄为2 489±19 Ma;石榴黑云片麻岩岩组主体岩石为条带状石榴黑云斜长片麻岩,原岩为杂砂岩建造,物源来自新太古代TTG岩石.古元古代石榴高压基性麻粒岩-大理岩岩段原岩为一套基性火山岩夹大理岩建造,形成年龄早于~2.03 Ga;含石墨矽线石榴片麻岩-变粒岩-大理岩岩段野外呈带状构造岩片体产出,连续性较好,为一套"有层无序"的孔兹岩组合,碎屑锆石年龄介于2.30~1.99 Ga,与区域上孔兹岩年龄结构一致,形成时代为古元古代晚期（1.99~1.95 Ga）.新太古代和古元古代变质表壳岩均卷入古元古代末期的造山过程（1.95~1.80 Ga）,遭受麻粒岩相变质与变形作用.区内孔兹岩可能是造山过程卷入的构造岩片.本研究进一步明确了晋冀蒙交界地区存在与孔兹岩不同的新太古代陆源碎屑岩和古元古代洋壳残片,这对重新认识本区早前寒武纪地质演化具有重要意义.      

西大别造山带红安高压榴辉岩的变质相平衡研究

西大别造山带红安高压榴辉岩含有大量角闪石,被称为角闪石榴辉岩.其主要矿物组成为石榴子石、绿辉石、冻蓝闪石、石英和绿帘石,有时可见蓝闪石、多硅白云母和钠云母.该区高压榴辉岩引起很多学者的关注,但在峰期变质条件和矿物共生组合方面尚有争论.     

内蒙古锡林浩特早石炭世构造环境：来自变质基性火山岩的年代学和地球化学证据

内蒙古锡林浩特地区变质基性火山岩位于锡林浩特市东南部,大地构造上隶属于兴蒙造山带东段,其野外产出状态为锡林郭勒杂岩中的斜长角闪岩。应用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,测得两组年龄为334.5±3.5 Ma和323.4±2.4 Ma,表明岩石的形成时代为早石炭世。地球化学特征显示研究区变质基性火山岩具有高Fe(TFeO=6.07%~10.55%)、高Mg(MgO=3.90%~11.29%)、高Al(Al_2O_3=12.68%~17.22%)、贫Ti(TiO_2=0.56%~1.69%)、富Na贫K(K_2O+Na_2O=2.12%~7.37%,K_2O/Na_2O=0.02~0.59)的特征,属于低钾—中钾低钛高镁铝钙碱性玄武岩或者安山岩,部分变质基性火山岩表现出高镁安山岩的特征。变质基性火山岩的稀土元素总量较低(∑REE=15.97×10~(-6)~176.0×10~(-6)),轻、重稀土分异不太显著(LREE/HREE=0.77~6.26),无明显Eu异常(δEu=0.48~1.13)。多数样品微量元素表现出强烈富集大离子亲石元素K、Rb等,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf。以上地球化学特征表明研究区变质基性火山岩的原岩可能为玄武岩或安山岩,形成于岛弧环境。岩石Sr-Nd同位素分析结果显示研究区变质基性岩的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i较低,为0.701828~0.704096,ε_(Nd)(t)为+2.83~+6.61,表明其直接来源于亏损的岩石圈地幔。综上所述,基本可以判定锡林浩特地区变质基性火山岩的原始岩浆应起源于受俯冲板片脱水交代的亏损地幔楔,是岛弧环境岩浆活动的产物。结合区域上前人的研究成果,认为该基性火山岩应该是在古亚洲洋洋壳向北俯冲,俯冲板片脱水形成的富集大离子亲石元素的流体进入上覆地幔楔,使地幔楔橄榄岩发生部分熔融而形成的,表明在早石炭世,古亚洲洋在研究区并没有关闭,而是正处于俯冲消减阶段。     

大杨树盆地中部甘河地区含被子植物化石地层新知

大杨树盆地位于大兴安岭北段,最近在该盆地中部的内蒙古鄂伦春自治旗甘河地区发现大量保存精美的被子植物化石。通过区域地质调查、火山岩和碎屑岩中锆石测年和生物地层对比等手段,确定这些化石产出层位是上白垩统嫩江组1段,时代位于Santonian晚期—Campanian早期之间,属于松花江生物群分子。这些被子植物化石的发现对研究白垩纪被子植物谱系发生和生态学具有重要意义。