科学钻探——深化岩石学研究的金钥匙

岩石学的研究对象是岩石,但离开具体的岩石标本是无法进行岩石学研究的,而要开展深入的岩石学研究,仅仅依靠从地表获取的岩石样品是远远不够的,还需要获得来自地球深处的岩石标本,这就只能依靠钻探工程了.科学钻探可以为岩石学研究提供来自地球深部的岩石样品,而开展对这些来自地球深处、携带大量信息的连续岩心进行系统研究,必然会促进岩石学的发展.而岩石学研究成果又能够为钻探施工提供设计依据,同时,深入的岩石学研究对钻探工程提出的要求还能够促进钻探技术的发展.科学的进步离不开技术的支撑,只有充分重视钻探工程才是真正重视地学研究、重视岩石学研究.     

西藏松多榴辉岩的矿物原位微量元素地球化学研究

对松多榴辉岩中单矿物进行的LA-ICP-MS原位微区微量元素分析研究结果表明,石榴石主要富集中、重稀土元素和Y,同时具有高丰度的Sc、V、Cr和Co等元素;绿辉石中的微量元素以中稀土元素、Sr、Sc、V、Cr、Co、Ni和Ti为主,含有一定量的Zr、Hf等。石榴石、绿辉石、角闪石和绿帘石中均显示轻稀土元素亏损的特点,表明在退变质过程中没有发生明显的富轻稀土元素的外来流体交代作用,因而其微量元素矿物地球化学的某些特点不同于苏鲁地区的榴辉岩。石榴石变斑晶中某些元素(如Ti、Zr)的分带性暗示了榴辉岩在紧随峰期变质之后的折返过程中发生了降压增温过程。榴辉岩主要变质矿物中微量元素的分配显然受到矿物主量元素的分配所控制,如MgO在石榴石和绿辉石之间的分配对Ni、Co、Ti分配的控制以及CaO的分配对Sr、Y、REE分配的控制等。退变质过程中矿物的形成或分解以及物理化学条件的改变都可以引起矿物间微量元素的重新分配。由绿辉石退变质而形成的角闪石,较之原先的绿辉石,其微量元素配分曲线总体特征会发生变化,但元素总体丰度相近,某些元素特点相似,又反映了绿辉石和角闪石之间的成生联系。金红石是Ti、Nb、Ta、Zr、Hf的主要赋存矿物,而与之共生的绿帘石所表现出来的高场强元素的亏损特征表明了金红石的存在所带来的影响。     

藏南扎西康锑多金属矿硅-氧-氢同位素组成及其对成矿构造控制的响应

位于藏南拆离系的扎西康锑多金属矿受NS向张性构造控制,容矿硅质岩具有沉积韵律特征.典型矿化剖面硅质岩石英的δ30Si范围为-0.4%0～0.9‰,平均值-0.65%0,与热泉成因的硅质岩一致.硅质岩石英氧同住素(δ18OV-SMOW)变化范围-1.3‰～12.3%‰,多数在2,9‰-5.0‰之间,具有显著的低值,也与热泉成因硅质岩相近.容矿硅质岩的硅、氧同位素组成表明其具有热泉沉积特征而不是其它热液活动的产物.矿床硅质岩石英流体包裹体的δ18DV-SMOW变化范围为-138‰～-160‰,换算后的流体δ18OH2O值均为负值(-0.1‰～-15.9‰),明显要低于一般热液流体的δ18DV-SMOW与δ18OV-SMOW值,不同于藏南其他锑(金)矿床,而与藏南热泉(水)的分布范围近于一致.扎西康矿床与锑有关的成矿作用不同于低温热液成矿而更类似于热泉型矿化.这种热泉型锑矿化与藏南拆离系在新喜马拉雅期的伸展构造活动有关,并受伸展构造形成的SN向张性构造的制约.     

特提斯喜马拉雅打拉花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

打拉花岗岩侵位于也拉香波穹隆边部早古生代浅变质岩中,其锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明,锆石新生边的年龄为44.31±0.36Ma(MSWD=0.69),代表了岩浆侵位时代,锆石内部继承性核的年龄值变化在1943～526Ma之间,代表了碎屑锆石的年龄,反映出这些继承性锆石核的多种来源.花岗岩中白云母等过铝质矿物的出现、刚玉(C)标准矿物含量>2%、A/CNK>1.1,稀土和微量元素配分模式与上地壳和也拉香波穹隆核部的高级变质岩相似,Th强烈富集和Nb明显亏损等表明该岩体强烈过铝,具S型花岗岩的地球化学属性,其源区可能为喜马拉雅中下地壳岩石.Yb-Ta、(Y Nb)-Rb、CaO-(TFeO MgO)和SiO2-(TFeO/(TFeO UgO))构造环境判别图解表明,该岩体形成于陆陆碰撞环境.结合岩体的锆石SHRIMP定年结果及岩体产出的区域地质背景,我们认为打拉花岗岩体侵位于印度与欧亚大陆主碰撞阶段,岩浆的形成与两大陆的碰撞导致地壳缩短加压升温引起喜马拉雅中下地壳部分熔融有关,是俯冲碰撞带下盘对陆-陆主碰撞作用的响应.     

南公珠错地幔橄榄岩:雅鲁藏布江缝合带西段一个典型的大洋地幔橄榄岩

西藏阿里地区的南公珠错蛇绿岩产在公珠错的南侧,空间上属于雅鲁藏布江缝合带西段之南亚带蛇绿岩。该蛇绿岩主要由地幔橄榄岩和辉长岩等基性岩类组成。地幔橄榄岩中约80%为方辉橄榄岩,20%为二辉橄榄岩,纯橄岩较少。南公珠错地幔橄榄岩矿物化学特征表现为橄榄石具有较低的Fo(89.3~91.4)值、辉石具有较高的Al_2O_3含量(1.89%~6.06%)、尖晶石具有较低的Cr~#(12.7~28.3)值。与原始地幔相比南公珠错地幔橄榄岩的全岩地球化学特征具有较高的MgO含量和较低的Al_2O_3、CaO和TiO_2等易熔元素含量;方辉橄榄岩和二辉橄榄岩的稀土元素总含量分别介于0.66×10-6~1.10×10-6和0.90×10~(-6)~3.78×10~(-6)之间,明显低于原始地幔值,其稀土元素配分模式为轻稀土元素轻微富集型;在原始地幔标准化微量元素蜘蛛图中,南公珠错地幔橄榄岩显示出强烈的U正异常、Nd轻微正异常和强不相容元素Zr的负异常;方辉橄榄岩和二辉橄榄岩的铂族元素总量分别介于15.26×10~(-9)~25.23×10~(-9)和18.74×10~(-9)~26.86×10~(-9)之间,二者含量的变化较小,南公珠错地幔橄榄岩PGEs球粒陨石标准化图解显示其为接近于原始地幔的"平坦型"。南公珠错地幔橄榄岩的矿物化学和全岩地球化学特征与深海橄榄岩相似,指示它们可能形成于大洋扩张脊环境。定量模拟估算表明,南公珠错地幔橄榄岩可能来源于地幔中的尖晶石相二辉橄榄岩源区,系经历了至多16%部分熔融的残余。LREE的微富集和较高的Pd/Ir、Rh/Ir比值指示它们还经历了岩石-熔体反应作用。初步结论认为南公珠错地幔橄榄岩形成于大洋脊环境,为尖晶石相二辉橄榄岩地幔源区较低程度部分熔融的残余,但经历了后期岩石-熔体反应作用。     

主编按语

古人对夜晚天空中出现繁多的星星和月亮,曾有过无数遐想,但由于只能够远眺而无法到达,留下多少遗憾和文学佳作.随着科学与技术的不断发展,人类离开地球,去外行星探索,已经成为现实.并且,类似古老的地球科学发展历程,形成了一门新的自然科学学科:行星科学,但两者的紧密联系毋容置疑.尤其,行星科学研究取得的大量新发现和新认识,使得越来越多的地球科学工作者意识到,要了解地球的起源和各圈层的演化历史,需要多学科的交叉和融合,比较行星学研究是其中不可或缺和不可替代的重要内容之一.     

再论大陆动力学发展面临的重大挑战

刊序板块构造理论诞生60年来,作为发展板块构造理论的大陆动力学研究也已进行了30年。板块理论被公认为"世纪自然科学领域的五大成就之一,该理论的提出是一次地学革命,因为它重新调整了人们对地球动力学的传统认识。板块构造学说诠释了全球构造的许多现象。但是,与板块构造学说所阐明的大洋岩石圈生长和消亡过程相比,大陆岩石圈的形成和演化过程更为复杂:大陆地壳无均一成分、无共同成因、具有复杂的流变学特征、有复杂多样的造山带和盆地类型、有千姿百态的地形地貌、有构造和热演化史不同地体的拼合、有流体和熔体对大陆岩石圈强度的改造,以及大陆板块聚敛和离散的轮回,因而板块上陆面临重大挑战!大陆动力学的兴起成为板块构造发展新的里程碑,逐步成为解决人类社会需求(资源能源、环境和灾害)的重要理论基础。     

青藏高原东缘哀牢山 金沙江构造带糜棱状花岗岩的 LA ICP MS U Pb 定年及其构造意义

哀牢山—金沙江构造带糜棱状花岗岩位于哀牢山深变质带中部。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示两个样品(08Q2-22和08Q2-15)锆石新生边的年龄分别为250.2±2.1Ma(MSWD=2.5)和247.2±2.3Ma(MSWD=0.15)。石英C轴组构测定(EBSD)结果表明韧性变形变质作用形成于角闪岩相条件(500～630℃),远低于锆石结晶温度(675～864℃)和U-Pb体系的封闭温度(800℃),对锆石内部的U-Th-Pb组成不会产生影响,结合锆石的阴极发光图像及U-Pb协和图的特点分析认为锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果(247～250Ma)是对岩浆侵位时代的体现。花岗岩中白云母等过铝质矿物的出现、低钠高钾、A/CNK和A/NK都1.0、稀土和微量元素配分模式与上地壳相似,以及大离子亲石元素和亲岩浆元素强烈富集,Sm和Y明显亏损的特征展示出过铝质、S型花岗岩的地球化学性质。(Yb+Ta)-Rb、Nb-Y、(Y+Nb)-Rb和CaO-(TFeO+MgO)构造环境判别图解及构造带曾经历早中生代俯冲碰撞作用的历史,表明该花岗岩体形成于俯冲碰撞型构造环境。结合前人在哀牢山、点苍山深变质带中相继发现的早三叠世糜棱岩化花岗岩,以及长英质岩石韧性变形变质作用发生于中下地壳(10～15km以下)的特点,分析认为哀牢山—金沙江深变质带是早三叠世及其以前的岩石被俯冲到中下地壳发生韧性变形变质后被挤出或隆升到上地壳的,深变质变形作用形成于中生代或新生代,而非元古宙,它不是,或至少不完全是扬子地块的结晶基底。     

雅鲁矿：一种金属碳化物新矿物

雅鲁矿产于中国西藏曲松县罗布莎蛇绿岩铬铁矿山中(29°5′N, 92°5′E, 拉萨市东南约200公里处)。伴生矿物有金刚石、碳硅石、方铁矿、锇铱矿、铱锇矿(自然锇)、方镁石、铬铁矿等。与雅鲁矿伴生的金属碳化物有桐柏矿、陨碳铁矿、钛碳矿和曲松矿(IMA2007-034)。雅鲁矿及其伴生矿物都是从人工重砂大样中经选矿富集后得到的。该矿物为不规则粒状,粒径20~60 μm,钢灰色,不透明。莫氏硬度：5.5~6,性脆｛001｝解理完全,贝壳状断口。化学分子式为：(Cr4Fe4Ni)∑9C4, 或 (Cr, Fe, Ni)∑9C4。六方晶系,空间群：P63/mc, a=18.839(2), c=4.4960(9), V=745.7(2)3,Z=6,计算密度：7.19 g/cm3。雅鲁矿己被国际新矿物命名及矿物分类委员会(CNMMNC)批准为新矿物(IMA2007035),样品(M11650号)保存在中国地质博物馆