大兴安岭南段晚中生代侵入岩时空分布及主脊与东坡岩体特征对比

通过岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学对位于大兴安岭主脊上的马勒根坝岩体、朝阳沟岩体和大兴安岭东坡区域的野猪沟岩体、布敦化岩体的4个不同花岗岩岩体的岩石类型、主量和微量元素特征、年代学及构造背景进行对比分析,讨论了研究区在晚侏罗世—早白垩世的岩浆活动及地质背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示:主脊朝阳沟岩体和东坡布敦化岩体年龄分别为(154±1) Ma和(154.1±1.6) Ma,属于晚侏罗世岩体,主脊马勒根坝岩体和东坡野猪沟岩体年龄分别为(144.62±0.74) Ma和(140.2±2.7) Ma,属于早白垩世岩体。岩相学和地球化学特征显示:主脊岩体为高钾钙碱性-准铝质-过铝质花岗岩岩体,东坡岩体为钙碱性-高钾钙碱性-准铝质-弱过铝质TTG型岩体;主脊比东坡岩体更加亏损Ba、Nb、Sr、P、Ti、Eu元素,为高分异I型花岗岩,东坡岩体为正常的I型花岗岩。结合区域地质资料分析,认为在晚侏罗世—早白垩世伊泽奈崎板块NNW向俯冲和蒙古—鄂霍次克洋闭合共同作用于大兴安岭南段地区,在大兴安岭主脊形成断裂带,导致幔源岩浆上涌底侵下地壳而形成沿断裂带分布的花岗岩体;主脊处于碰撞向伸展环境过渡的时期,东坡区域此时应处于俯冲时期。     

青藏高原岩石圈结构、隆升机制及对大陆变形影响

根据近年古生物区系、岩相古地理、地质构造以及古地磁等的研究,特别是晚古生代—白垩纪古生物区系、分异指数特征以及古地磁数据等,作者认为,从晚古生代—白垩纪印度板块和青藏高原(欧亚板块)之间不存在至今还流传引用的浩瀚深邃宽达6000～7000km、向东敞开的特提斯大洋(R.S.Di-etz,J.C.Holden,1970及其他地质学家),其时印度板块与欧亚大陆之间呈现小洋盆、海湾、裂陷槽与微古陆相间构造格局;也未发生过印度大陆和青藏高原南部地体跨越这一特提斯大洋自南向北作长距离漂移。早年魏根纳(Wegener,A,1924)提出的印度大陆未远离欧亚大陆的论点,基本是正确的。     

贺兰山高压泥质麻粒岩——华北克拉通西部陆块拼合的岩石学证据

贺兰山孔兹岩系作为华北克拉通西部孔兹岩带的重要组成部分,其成因问题一直存在争议。近来,在对贺兰山富铝岩系研究过程中,发现了具有"蓝晶石+条纹长石+石榴石"特征组合的高压泥质麻粒岩。通过岩相观测与相平衡定量模拟,确定其曾经历四个阶段的变质演化过程,即早期进变质阶段(M1)、变质峰期阶段(M2)、峰期后降压阶段(M3)和晚期退变阶段(M4)。早期进变质阶段,以石榴石中包裹黑云母和白云母为特征。变质峰期阶段,以出现"蓝晶石+条纹长石+石榴石"组合为特征,变质温、压条件为850～870℃、1.4～1.5GPa。峰期后降压阶段以峰期石榴石和蓝晶石转变为堇青石和夕线石为特征,温压条件大致为840～860℃、0.6～0.8GPa。晚期退变阶段以出现新生黑云母为标志,温、压条件为780～810℃、0.45～0.55GPa。PT轨迹具有顺时针演化样式,峰期后表现为先发生近等温降压(ITD)、后发生近等压冷却(IBC)的退变过程,反映陆-陆碰撞发生高压麻粒岩相变质作用,后又快速折返到正常地壳深度的变质动力学过程,进而从岩石学角度证明华北克拉通西部孔兹岩带是由北部的阴山陆块与南部的鄂尔多斯陆块发生碰撞所致。     

TTG岩套的成因及其形成环境

TTG岩套是一类包含了三种岩性的岩石组合,即英云闪长岩(tonalite)—奥长花岗岩(trondhjemite)—花岗闪长岩(granodiorite)。TTG岩套的规模在太古宙最大,是早期陆壳的主体且在各地质历史时期均有发育。该岩石组合是岩石学定名,多数样品的地球化学特征相似:富Na,高Al2O3(平均15%),低Mg、Ni、Cr,富集LREE、亏损HREE、高Sr、低Y、低Yb且无明显的负Eu异常。其微量元素特征与Adakite(高锶低钇中酸性岩,"埃达克岩")类似。目前多数学者认同其为变玄武质岩石部分熔融后的熔体,主要争论在于其源岩的变质程度。笔者认为TTG岩套的源区不应局限于某个变质相,而是涵盖了较大的P—T范围。对于其形成环境的探讨,笔者认为应该以地球演化不同时期的地球动力学背景为前提,盲目地"将今论古"是不合理的。本文在总结前人研究成果的基础上提出3.8Ga之前的TTG岩套可能是在板块构造未启动的非俯冲条件下形成的;3.8~1.9Ga的TTG岩套产生在发育俯冲式板块构造且板块构造具有间歇式特点的背景下,此时可能既存在非俯冲环境下产出的TTG岩套也存在俯冲环境下产出的TTG岩套,而且其产出应该具有幕式特征;古元古代之后的TTG岩套可能无一例外均是俯冲板片熔融的产物。     

“《中国区域地质志》编研成果” 主题专辑目次

2008年中国地质调查局下达了重编《中国区域地质志》的科研项目,其主要任务是应用板块构造新思维和大陆动力学的新理念,对过去百年特别是近30年来取得的地质新资料进行综合研究和成果集成,使之系统化、规律化和理论化,提供一套有宏观影响的区域地质科学成果,奠定中国地质调查第二个百年的重要基石,以便更好地服务于国家经济社会可持续发展的需求。 这套志书包括省级、区级、全国3个层次,共约60余部志书、300多幅系列地质图件和全国1∶50万比例尺地质数据库。这是一套规模宏大、最具系统性和权威性国家基础地质数据资料,堪称中国地质的百科全书,将在地质事业和国家经济社会发展以及地质科研、地质教育、科学普及和国际地质学术交流等方面发挥重要作用,将为发展和创新地质科学理论开辟道路。这将是我国地质调查研究历史上一件具有里程碑意义的重要地质事件。 通过志书编纂,已经取得诸多阶段性研究成果：从陆地与海洋、地表与深部的结合上大幅度地提高了中国地质研究程度;提出发展洋板块地质研究的学术思想,在若干造山带中发现了典型的蛇绿混杂岩、洋板块地层系统和洋内弧火成岩组合;厘定了中国蛇绿岩类型,建立了不同类型蛇绿岩鉴别标志;提出了造山带洋板块地层序列重建模型,进行了造山带洋板块构造地层区划;揭示了中国3个克拉通地块形成演化过程和动力学机制,在华北克拉通,首次划分出3个古老陆块,厘定出4期重大岩浆事件和2期变质事件;提出我国中—新元古界新的划分方案,重新厘定了江南造山带、川滇等中国南方元古宙地层层序;初步厘定了全国岩浆岩时空分布规律,提出花岗岩成因新认识,总结了中国东部中生代火山岩分布规律,揭示了其“面”与“带”相结合的分布特点;重新划分了中国地质构造单元,把对接带与克拉通、造山系一并作为一级构造单元,以多个实例证实板块构造启动于新太古代,证实原划归元古宙变质基底的黑龙江群为一套典型的洋板块地层系统,针对二叠纪—早三叠世俯冲增生杂岩带提出江南造山带为复合造山带的新认识;划分了中国大陆岩石圈构造单元,总结了各构造单元岩石圈地质、地球物理特征,建立了岩石圈三维结构模型;在京津冀地区第四纪建立了7个冰期、6个间冰期和1个冰后期以及10次海侵、13次海退的冰期及海陆演化进程;在北京、上海和一些省级地质志中,开展了城市地质研究,总结了与城市建设有关的地质要素,首次编纂了海域地质志,总结论述了我国海区及邻域海底地形、地貌及地质的基本特点,编制了系列地质及地球物理图件。 为了使编志过程产生的成果及时提供给社会使用,我们组织编纂了这期专辑,我们还特邀侯增谦院士、高锐院士、王涛研究员、万渝生研究员、张进研究员与其团队专家撰写论文。本专辑共收集26篇论文。论文内容主要分为4部分：(1)俯冲碰撞与岩浆活动、变质作用与成矿系统;(2)洋板块地质与造山带地质;(3)海洋地质和新生代地质;(4)月球地质与基础地质数据更新。 “俯冲碰撞与岩浆活动、变质作用与成矿系统”专栏5篇。张洪瑞、侯增谦认为造山带热结构对大陆碰撞带形态大小、构造样式、岩浆活动和变质作用具有重要控制作用,分析对比了比利牛斯、阿尔卑斯、加里东、青藏高原、华力西等全球主要造山带热结构和热扰动对碰撞成矿的控制作用,提出密西西比河型铅锌矿和造山型金矿是大陆碰撞带内最常见的矿床类型。高锐等通过5 000余公里深地震反射的高精度探测,获得青藏高原巨厚地壳精细结构,揭示了青藏高原与周缘陆块俯冲碰撞的深部行为与样式和高原南北对冲模式、塔里木地块与西昆仑造山带面对面碰撞,以及雅鲁藏布江缝合带中部印度板块上下地壳拆离、上地壳向北仰冲、下地壳向北俯冲形成的剪刀式俯冲碰撞模式;同时发现高原腹地莫霍面平坦、地壳较薄,而扬子板块西缘边界为龙日坝断裂而非过去认为的龙门山断裂。王涛等通过巨型岩浆岩带建库编图,揭示了东北地区晚古生代—中生代岩浆岩时空迁移规律,探讨和厘定了古亚洲洋、鄂霍次克洋和古太平洋构造体制时空分布范围和构造叠合过程,为深入研究板块体制叠合时空范围、叠合机制及其成矿过程提供了范例。万渝生等通过对五台山地区高凡群磨河组地球化学和锆石年代学研究,把高凡群形成时代限定于2 350 Ma和2 176 Ma之间,即古元古代早期。碎屑沉积岩中大量约2 700 Ma、2 540~2 500 Ma、2 300 Ma碎屑锆石表明,其碎屑物质主要来源于恒山—五台—阜平新太古代—古元古代早期变质基底。张进等研究了如何区分增生杂岩中俯冲期间和碰撞阶段的变形及其重要性,在详细介绍俯冲期间变形及其机制基础上,综合对比了俯冲阶段和碰撞阶段以及之后构造变形之异同,提出区别不同阶段变形的主要原则。 “洋板块地质与造山带地质”专栏论文13篇。刘勇等从“初步建立了洋板块地质模型”“识别出中国陆域62条俯冲增生杂岩带”“在南祁连和柴北缘等地发现了洋内弧”“制定洋板块地质构造图编图方案”等方面简要概述了洋板块地质从提出到现今的主要研究进展,同时指出,从大洋的复合演化过程研讨其对大陆演化的制约是洋板块地质的主要研究目标。特提斯洋等中国五大洋的演化、中国东部古太平洋和太平洋转换与中新生代成矿关系等基础地质问题,是洋板块地质研究下一步的工作方向。杨晓平等深入研究解析了大兴安岭地质构造,新识别和重新厘定出9条俯冲增生杂岩带,并归并出1条对接带和4条结合带,发现俯冲增生杂岩带时代由北向南逐渐变新,即由北部的早奥陶世演化到南部的中—晚二叠世,暗示古亚洲洋洋盆不断从北向南后撤,最终于早—中三叠世在西拉木伦一带陆陆拼贴,完成西伯利亚陆块与华北陆块的对接。杨雅军等通过对大兴安岭中生代火山岩地层及其形成构造背景研究,提出中晚侏罗世NE向展布的火山岩主要受控于蒙古—鄂霍次克洋的南向俯冲;早白垩世NNE向展布的火山岩受控于伊泽奈岐板块向东亚大陆的俯冲,晚侏罗世与早白垩世之交的磨拉石建造则是两个构造域转换阶段的沉积记录。刘宝山等对多宝山矿区英云闪长岩（(226.3±2.3） Ma）和争光矿区闪长岩（(229.3±3.1） Ma）的研究表明,二者均属于钙碱性系列I型花岗岩,形成于蒙古—鄂霍次克洋南向俯冲,并证明本区晚三叠世岩浆活动具有较大的银、铜、钼成矿潜力。李文龙等对大兴安岭北端富克山岩浆弧中辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩的研究表明,岩浆弧由北向南分布规律显示蒙古—鄂霍次克洋南向俯冲极性。任飞等对嘉玉桥—同卡混杂岩邦达岩组辉绿岩的研究表明其形成于早石炭世(330.9±1.6） Ma,为探讨班公湖—怒江特提斯洋时空演化提供了重要证据。张良等根据多个精确年龄数据,把滇中南元江县撮科蛇绿混杂岩时代厘定为中元古代晚期,属于MORB型蛇绿岩,这对于重新认识大红山群老厂河组属性、研究扬子克拉通西南缘中—新元古代构造岩浆事件等有重要意义。李文辉等对鄂尔多斯盆地南缘—四川盆地北缘地震剖面采集的15个大炮数据进行层析成像研究,精确刻画了汾谓地堑(低速)、秦岭造山带(高速)、大巴山逆冲推覆带上地壳速度结构,探讨了它们沉积特征及构造控制条件。卢占武等在喜马拉雅造山带西部纵穿雅鲁藏布江缝合带实施的深地震反射剖面揭示：伴随印度板块俯冲引起的地壳尺度的多重构造叠置作用,使印度板块地壳减薄而喜马拉雅地区地壳加厚。寇彩化等对桂北四堡地区辉长岩(830 Ma)进行研究,显示其与弧岩浆岩相似,从而推定江南造山带西段860~830 Ma时期处于活动大陆边缘。崔显岳等在长乐—南澳构造带中泉港临头片麻状英云闪长岩中发现我国第五处岩浆绿帘石。以东南沿海现今陆壳厚度30 km推算,早白垩世陆壳厚度应为55~60 km,为中国东部滨太平洋带晚中生代地壳减薄提供了证据。朱小辉等把祁连山花岗质岩浆作用分为7期,分别论述了它们的类型及其产生构造环境,反映了祁连山从古元古代到三叠纪洋陆转换过程。徐盛林等通过Sr-Nd-Pb同位素填图研究,发现西准噶尔地区深部不存在古老结晶基底,晚古生代经历中晚石炭世(岛弧为代表的侧向生长)、晚石炭世—早二叠世(后碰撞垂向增生为主)和早二叠世—早三叠世3期造山阶段(壳幔混源垂向生长)。 “海洋地质和新生代地质”专栏论文5篇。侯方辉等通过东海地球物理研究,探讨了陆地构造向海区的延伸,认为整个朝鲜半岛基底、盖层均类似华北地块,虎皮礁凸起为一增生杂岩带,为浙江陈蔡俯冲增生杂岩带向海域的延伸。王明健等的论文认为：晚三叠世—白垩纪南海北部—东海南部为一统一大型盆地,其发展经历了由特提斯洋到古太平洋转换过程,形成不同类型盆地;潮汕坳陷和基隆坳陷都发育良好的中生代海湾相泥岩,油气潜力大。张宗言等通过孢粉共存因子分折法,从广东雷州半岛ZKA01钻孔地层孢粉分析中建立了古气候参数,于晚渐新世—早更新世识别出4个气候变化阶段,并与全球气候冷暖变化事件相匹配。田飞等通过内蒙古乌日图淖泽尔碱湖沉积过程及机理研究,加深了对浑善达克沙地碱湖干涸过程中沉积及生态演化过程的认识,为东亚夏季风北界地区古环境重建提供了依据。凌媛等总结了海洋、湖泊生态系统中生物标志物的来源和特征,列述了相关指标在国内外重建生态系统组成、结构及生产力方面应用的诸多实例。 “月球地质与基础地质数据更新”专栏论文3篇。金铭等编制了国际上目前最大比例尺(1∶250万)月球数字地质图,建立了有自主知识产权的月球地质数据库建库规范;首次对月球地质要素进行系统梳理和科学分类及编码,有利于促进月球科研成果集成共享和“数字月球”建设,也为开展行星地质编图奠定了基础。许可娟等利用我国探月工程所获数据和已有资料,应用ArcGIS平台,编制了1∶250万佩塔维厄斯幅(LQ-21)数字月球地质图,典型地质图的编研有助于了解整个月球地质演化史。冯艳芳等在分析国内外基础地质数据更新状况和问题基础上,提出我国依托地质云平台3.0构建基础地质数据更新体系的建议。 作为本专辑特约主编,我们衷心感谢专辑论文作者、审稿专家、《地学前缘》主编王成善院士、常务副主编王小龙编审和编辑部全体同仁们的辛勤劳作。我们希望本专辑对读者有所助益,对推动我国地质事业发展做出微薄贡献,敬请读者批评指正。     

古亚洲构造域侵入岩时——空演化框架

长期以来,许多著名学者提出众多模型,讨论古亚洲构造域的构造演化和造山(带)结构样式。但是,认识上的分歧很大,特别是关于主洋盆的空间位置和闭合时间。本文主要基于中国侵入岩大地构造编图(1∶250万)和研究这个侧面,参与讨论。1侵入(岩)弧,碰撞和后造山岩石组合,随时间由西向东变新,同时,主构造带走向从近东西向转为近南北向,暗示古亚洲洋的闭合最终转化为太平洋构造域。2位于主洋盆北侧的是宽阔的西伯利亚克拉通南缘的沟——弧——盆系统;位于南侧的西面为南天山被动陆缘,中部为塔里木克拉通北缘的窄的沟——弧——盆系统,东面为华北克拉通北缘的活动陆缘。3主体侵入(岩)弧的内部分散地分布着从Pt3开始的残留弧和残留oφ,被看做是主体弧的基底。4传统上认为的构造相对稳定的"地块",本文基于它们的侵入(岩)组合归为残留弧,认为不是构造上相对稳定的性质,并未采用"地块"的术语,而把它们看作洋陆转换过程中早期残余岛弧处理。5提出主洋盆的识别有三个标志,(a)洋闭合最晚,(b)或为双向俯冲(当两侧均为活动大陆边缘时),或单向俯冲(当一侧为被动陆缘,另一侧为活动陆缘时),(c)长寿命的洋以及洋闭合带常常发育地中海式残余洋发育的陆——陆碰撞早阶段。6该构造域主要发育Pt3——T的侵入(岩)弧和oφ,支持S¨engor等关于大量新生陆壳的推测,亦与大量花岗岩类为εNd(t)"+"值符合。新生陆壳的形成又暗示,长时间的洋俯冲必导致地幔的冷却,以及大量榴辉岩进入地幔,最终导致高密度的地幔下降流形成,必导致洋的闭合与随后的陆——陆碰撞,形成最初的东亚大陆。     

胶北地块变质基底超镁铁岩的矿物岩石地球化学特征

胶北地块变质基底的蛇纹岩、蛇纹岩化尖晶石方辉橄榄岩、尖晶石橄榄斜方辉石岩、角闪石岩自形成以后,经历了早期的高角闪岩相和晚期绿片岩相的变质作用,因而记录了三个阶段的矿物组合:早期的Opx1+Ol1+Spl1;中期的Opx2+Ol2+Spl2+Amp2和晚期的Amp3+Srp3+Mag3+Cal组合。超镁铁岩中普遍存在的角闪石,具有粒状变晶结构特征,形成于角闪岩相和绿片岩相的变质作用过程。蛇纹石没有受到应力作用的迹象,显示其形成于晚期非挤压环境的交代变质作用过程。尖晶石橄榄岩中斜方辉石的矿物化学以及尖晶石橄榄岩的高Mg O含量都表现出克拉通橄榄岩的性质。角闪石岩的稀土元素配分图解的(La/Sm)N的比值1.11~1.41,(La/Yb)N的比值0.91~1.61,超镁铁岩多元素图解显示无高场强元素异常,都表明胶北地块变质基底的超镁铁岩形成的构造背景或是裂谷环境。尖晶石矿物的Mg#0.72~0.79、Cr#0.06~0.12表明交代变质成因。方辉橄榄岩橄榄石的Fo值88.42~90.50、超镁铁质岩石全岩主元素的分散性、较大的∑REE含量变化以及Si/Al-(Mg+Fe)/Al和Mg/Ti-Fe/Ti主元素的比值图解所表现出的超镁铁岩与角闪石岩具有成因联系等,都表明胶北变质基底的超镁铁岩可能是具有堆晶成因的一套幔源岩浆系列。高MgO含量(16%~42%)表现出前寒武纪变质基底的橄榄岩地幔性质;高水含量反映出漫长地质历史时期变质作用过程。     

准噶尔盆地西北缘三叠系地层格架的建立——来自岩性、地震、测井及地化方面的证据

准噶尔盆地西北缘三叠系一直是我国重要的油气攻关层位,然而其地层发育情况却长期存在争议,尤其是精细层位划分以及内部是否存在不整合界面的问题。本次研究结合了前人研究成果、岩性、测井、地震资料,并以野外露头研究为基础,通过对深底沟—大侏罗沟、花园沟、黑油山沟、吐孜沟、水库沟5条野外剖面的考察,识别出各类标志层以及J/T、T/C、T3/T2、T2k2/T2k1、S6/S7界线,认为三叠系内部并不缺失S2、S3(砂组,位于T2k2),并可区分出此二层位,随即建立起多个野外剖面的时空对应关系;此外,本次研究还通过不同岩性岩石测井响应特征将下三叠统划分为3段6砂组,将上三叠统划分为3段7砂组,将中三叠统则更细划分为2段7砂组14小层,并通过元素地层学方法对层位进行了局部检验。     

新疆西准噶尔地区赞岐岩（sanukite）的地球化学特征、成因机制及其与铜金矿化的关系

西准噶尔地区广泛发育高镁质闪长质岩墙。对全岩样品的Ar-Ar测年获得了321Ma的坪年龄,显示其主要形成于石炭纪末。这些岩墙样品以富Si（SiO2 52．3％～56．9％）、Mg（Mg〉60）、Cr（134—204μg／g）、Ni（59,141μg／g）、Sr（468～724pg／g）、Ba（316～676μg／g）为特征且K／Na比值在0．38—0．63之间,类似于日本中新世Setouehi火山岩带中的赞岐岩。这些岩墙大多具有不同程度的Eu正异常并具有高的Ba／La比值（27～124）,反映其主要来自消减带环境下受流体交代的地幔源区的部分熔融。赞岐岩和区内同时代埃达克质岩石的共生组合意味着该区在晚石炭世末曾受到热消减机制的影响。这种热的洋壳俯冲机制,不仅在石炭纪末期产生了大量的岩浆活动,而且也导致了铜金等成矿元素的富集。深入了解赞岐岩-埃达克岩共生组合与铜金矿化之间的密切关系将有助于正确评价区内成矿潜力。